初中物理中考复习 专题31 探究通电螺线管外部磁场方向的实验题(解析版)
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专题31 探究通电螺线管外部磁场方向的实验题
探究通电螺线管外部磁场的方向实验基础知识
【实验目的】通电螺线管的磁场方向是怎样的
【实验器材】每组电池盒一只(4节电池),导线,开关、小磁针、螺线管
【实验步骤】将小磁针分别放在螺线管周围不同处,接通电源,记下小磁针静止时N极所指的方向,根据小磁针N极所指的方向可知通电螺线管磁场该点的磁场方向。
改变电流方向,再做一次,并记录下来。
【实验结论】
1.通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似;
2. 通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向的关系为: 。
【实验结论应用】
根据你的实验结论,在下面四副图中标出通电螺线管的N,S。
【例题1】在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时,小明在螺线管周围摆放了一些小磁针
(1)通电后小磁针的指向如图甲所示,由此可看出通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似。
(2)小明改变螺线管中的电流方向,发现小磁针转动180°,南北极所指方向发生了改变,由此可知:通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的_______方向有关。
(3)由安培定则可知乙图中S闭合后,螺线管的上端为________极。
【答案】(1)条形(2)电流(3)S
【解析】(1)可看出通电螺线管外部的磁场左端是S极、右端是N极。条形磁体磁场相似的。
(2)通电螺线管电流方向改变,磁场方向也改变。通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
(3)根据电源正极知道通电螺线管电流方向,结合导线的绕法,利用安培定则可以判断螺线管的上端为S极。
【例题2】(2020江苏淮安)在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中:
(1)小磁针的作用: 。
(2)在螺线管外部A、B两处放置小磁针,闭合开关,发现A处小磁针发生偏转,而B处小磁针不偏转,试说明B处小磁针不偏转的可能原因:
(3)将电池的正负极对调,重复上述实验,是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与 方向的关系。
(4)观察实验现象后,应立即断开开关,是为了 。
【答案】(1)检验磁场的存在;(2)小磁针N极的指向与磁场方向相同;(3)电流;(4)保护电路,防止螺线管温度过高。
【解析】(1)通电时螺线管周围存在磁场,小磁针在磁场中受到力的作用会发生偏转,所以小磁针能显示磁场的存在;当电流方向改变时,产生的磁场方向也改变,所以小磁针的偏转方向也改变,因此利用小磁针还可以判断磁场的方向;
(2)在螺线管外部A、B两处放置小磁针,闭合开关,发现A处小磁针发生偏转,A处的小磁针会指示磁场的方向;B处小磁针不偏转,可能原因是小磁针N极的指向与磁场方向相同;
(3)将电池的正负极对调,此时螺线管中电流的方向发生变化,磁场的方向发生变化,是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系;
(4)螺线管是由导线绕成的,其电阻较小,根据欧姆定律可知,通过螺线管的电流较大,产生的热量较多,为了保护电路,观察实验现象后,应立即断开开关。
1.(1)如图甲是奥斯特实验装置,接通电路后,观察到小磁针偏转,此现象说明了 ;断开开关,小磁针在 的作用喜爱又恢复到原来的位置,改变直导线中电流方向,小磁针的偏转方向发生了改变,说明了 .
(2)探究通电螺线管外部磁场分布的实验中,在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑,通电后 (填写操作方法)玻璃板,细铁屑的排列如图乙所示,由此可以判断,通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布是相似的,将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时 (N/S)极的指向就是该点处磁场的方向.
【答案】(1)通电导体周围存在磁场;地磁场;磁场方向与电流方向有关;(2)轻敲;条形磁铁;N.
【解析】(1)①这是著名的奥斯特实验,实验中,开关闭合时,小磁针发生偏转,说明通电导体周围存在着磁场;
②断开开关,小磁针在地磁场的作用下又恢复到原来的位置;
③改变电流方向,小磁针的方向也发生了偏转,说明了产生的磁场方向也改变,即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关;
(2)①由于周围铁屑会被磁化,但由于其与纸板的摩擦力太大,它不能自己转动,因此实验中轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦,使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列.
②由以上实验探究的结果是:通电螺线管外部磁场与条形磁体相似;
改变螺线管中的电流方向,发现小磁针转动,南北所指方向发生了改变,可知通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关.
③将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。
2.小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时,实验装置如图所示.
(1)闭合开关后,螺线管周围小磁针的指向如图所示,小明根据螺线管右端小磁针a的指向判断出螺线管的右
端为N极,则可知电源的A端为________极;
(2)当电源的正负极方向对换时,小磁针a的北极指向也对换,由此可知:通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的________有关.
【答案】(1)正;(2)电流
【解析】(1)根据磁极间相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可知,通电螺线管的右端为为N极,根据右手螺旋定则可判断出,电流从螺线管的右端流入,左端流出,所以电源的A端为电源的正极;(2)当电源的正负极方向对换时,小磁针a的北极指向也对换,由此可知:通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的电流有关.
3.探究电生磁的实验装置如图所示。
①根据图1可知:电流的磁场方向与 方向有关
②据图2可知:通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。
③根据图2中小磁针的指向,标出电源的正、负极
④根据图3可知:电磁铁磁性的强弱跟 有关。
⑤要使图3中乙电磁铁的磁性增强,可以 。
【答案】①电流;②条形;③如图;④线圈匝数;⑤将滑动变阻器的滑片向左移动。
【解析】①根据图1可知:电流方向改变,小磁针偏转方向发生改变,这说明电流的磁场方向与电流方向有关;
②据图2可知:通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的;
③小磁针静止时N极的指向与磁感线的方向是相同的,磁感线是从N极出来,然后回到S极的,故通过螺线管的右端为N极,根据安培定则可知,螺线管中电流方向是向下的,即电源右端为正极;如图:
;
④根据图3可知:在电流相同时,线圈匝数越多的,吸引的大头针个数越多,这说电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关。
⑤通过增大电流可以增大电磁铁的磁性,故可以将滑动变阻器的滑片向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的电流变大。
4.在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中,小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。
(1)通电后小磁针静止时的分布如图甲所示,由此可看出通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似。
(2)小明改变通电螺线管中的电流方向,发现小磁针指向转动180°,南北极发生了对调,由此可知:通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中 方向有关。
(3)小明继续实验探究,并按图乙连接电路,他先将开关S接a,观察电流表的示数及吸引大头针的数目;再将开关S从a换到b,调节变阻器的滑片P,再次观察电流表的示数及吸引大头针的数目,此时调节滑动变阻器是为了 ,来探究 的关系。
【答案】(1)条形;(2)电流;(3)控制两次实验的电流大小不变; 通电螺线管磁场强弱与线圈匝数。
【解析】(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似,都是具有两个磁性较强的磁极;
(2)如果改变螺线管中的电流方向,发现小磁针转动180°,南北极所指方向发生了改变,由此可知:通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
(3)实验中,他将开关S从a换到b上时,连入电路的线圈匝数发生了变化,为了保证电流不变,应调节变阻器的滑片P,控制两次实验的电流大小不变,再次观察电流表示数及吸引的回形针数目,这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
5.(2020沈阳)安安在探究通电螺线管的磁场分布的实验中,如图所示:
(1)在固定有螺线管的水平硬纸板上均匀地撒满铁屑,通电后轻敲纸板,观察铁屑的排列情况,发现通电螺线管外都的磁场与______磁体的磁场相似;在通电螺线管的两端各放一个小磁针,根据小磁针静止时的指向,可以判定通电螺线管的______(选填“左”或“右”)端是它的N极;
(2)如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系,接下来的操作是______,并观察小磁针的指向。
【答案】 (1)条形 右 (2)对调电源的正负极(或改变电流方向)
【解析】(1)由图可知,通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。左边小磁针的右端是N极,由异名磁极相互吸引可知螺线管的左端是S极,右端是N极。
(2)探究通电螺线管的极性与电流方向的关系,由控制变量法可知需要对调电源的正负极。