初中物理人教版九年级全册第二十章 电与磁第2节 电生磁课时练习

第28课  电生磁(教师版)

知识点01  电流的磁效应

电流的磁效应：如图。

(1)1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系；

(2)由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场；

(3)由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。

【知识详解】电流磁效应

1.指闭合电路中产生电流，电流通过时在导体(即电流)周围产生一定范围大小的，这种由电流产生的磁场叫电流的磁场。由电流的磁场可知，电流不仅具有，还具有。

2.在通电导体旁放置小磁针，小磁针的指向发生偏转，这说明电流周围存在磁场。

3.电流的磁场有强有弱，其磁场强度大小与电流的大小有关，一定条件下，电流越大，电流的磁场就越大。

4.电流的磁场具有方向，其磁场方向的判断可用进行判断，即用右手握住导线(导体或电流)使大拇指的指向为电流的流向(电流从正极到负极，大拇指指向负极)，此时四指环绕的方向就是磁场的方向。

【知识拓展】安培定则

1.安培定则的应用同学们必须熟练掌握，相关的试题常以选择题、填空题或作图题的形式出现。常见的几种题型有：一是根据电流方向确定磁极的极性；二是根据磁极的极性确定电流方向；三是知道电源的极性和电磁铁的极性，作出绕线情况。这部分内容的试题多与电源外部电流方向的规律、磁场中某一点磁场方向的规定、磁极间的相互作用规律、通电螺线管周围磁感线的方向等知识联系在一起，综合进行考查。学习时，除了掌握这些知识外，还要通过适量练习，不断增强识图能力和空间想象力。

2.通电直导线中的安培定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向。

【例题1】(2021·江苏泰州市)小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。

(1)其中小磁针的作用是___________；

(2)接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在________，此现象最早是由物理学家_______发现的。

(3)改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与________有关。

(4)研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向___________(选填“会”或“不会”)改变。

【答案】检测磁场的存在；磁场；奥斯特；电流方向；不会。

【解析】(1)[1]磁场直接看不到，可以用小磁针检测磁场的存在

(2)[2][3]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，这是著名的奥斯特实验，此现象最早是由物理学家奥斯特发现的。

(3)[4]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改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。

(4)[5]由图，通电直导线周围的磁场成同心圆，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，磁场方向仍然是顺时针，所以小磁针偏转的方向不变。

【例题2】(2021·青海中考真题)许多物理学家为人类的进步做出了巨大的贡献，下列叙述中对应关系正确的是(  )。

A．牛顿发现了杠杆平衡条件；

B．伽利略最早测出了大气压强的值；

C．奥斯特发现了电流的磁效应；

D．阿基米德最早揭开了光的颜色之谜

【答案】C。

【解析】A．最早发现了杠杆平衡条件的是阿基米德，故A错误；

B．托里拆利最早测出了大气压强的值，故B错误；

C．奥斯特发现了电流周围存在磁场，即电流的磁效应，故C正确；

D．牛顿最早揭开了光的颜色之谜，即光的色散，故D错误。故选C。

知识点02  通电螺线管的磁场

通电螺线管：

(1)磁场跟条形磁铁的磁场相似；

(2)通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关；

(3)通电螺线管的安培定则：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(如图所示)。

【知识拓展】通电螺线管的磁场

1.电流的磁效应是电与磁联系之一，电能转化成磁，它是后面要学通电螺线管、电磁铁、电磁继电器的基础。通电导线周围的磁场很弱，可以做成通电螺线管使磁性增强。通电螺线管周围的磁场分布相当于一个条形磁体，磁极的判断可以利用安培定则。

2.研究通电螺线管周围磁场的分布的方法与前面研究磁体周围磁场的方法相同，在通电螺线管周围撒铁粉，观察磁场对铁粉的作用来形象地画出通电螺线管周围磁感线，发现磁感线的形状与分布和条形磁体相似。在通电螺线管周围放小磁针来研究磁场方向，发现磁场方向与电流方向有关。

【例题1】(2021·四川眉山市)如图所示，将某发光二极管的两极接入电路的a、b两点，闭合开关时，通电螺线管旁边小磁针S极向右偏转。下列判断正确的是(  )。

A．通电螺线管右端为N极；

B．电源左端为正极，右端为负极；

C．发光二极管极接点，极接点；

D．图中P处磁感线的方向从螺线管右端到左端

【答案】C。

【解析】A．根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，故A错误；

B．根据安培定则可知，当通电螺线管的左端为N极时，螺线管上的电流方向向上，因为电流是从电源正极流出的，所以电源右端为正极，左端为负极，故B错误；

C．发光二极管具有单向导电性，只有电流从长针进短针出时，二极管才发光，所以发光二极管极接点，极接点，故C正确；

D．磁感线的方向是从N极到S极，所以图中P处磁感线的方向从螺线管左端到右端，故D错误。故选C。

【例题2】(2021·北京中考真题)在探究通电螺线管的磁场特点时，通电螺线管在某状态下的两个实验现象如图所示，其中小磁针(黑色一端为N极)静止时的指向情况如图甲所示。铁屑静止时的分布情况如图乙所示。图中能正确用磁感线描述这两个实验现象的是(  )。

A．B．C．D．

【答案】C。

【解析】通电螺线管的外部磁场和条形磁体的磁场相似，由甲图中小磁针的分布情况可以判断该通电螺线管的左侧为S极，右侧为N极。我们规定小磁针静止时的N极指向为该点的磁场方向，所以在磁体外部，磁感线总是从N极出发回到S极。而在磁体内部，磁感线的分布和磁体的N、S极一致，由此判断，A、B、D不符合题意；C符合题意。故选C。

题组A  基础过关练

1.如图所示，在探究通电螺旋管外部的磁场分布实验中，观察到小磁针指向正确的是(　　)。

A.  B.  C.  D.

【答案】D。

【解析】A、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，小磁针的右端应为S极，故A错误；

B、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，小磁针的左端应为S极，故B错误；

C、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端为S极，小磁针的左端应为N极与螺线管右端吸引，所以小磁针应处于水平状态，故C错误；

D、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端为S极，小磁针的左端应为N极，故D正确。故选D。

2.在竖直放置的圆形通电线圈中的圆心位置放一个能自由转动的小磁针，如图，当通以图中所示方向的电流时，小磁针的N极将(　　)。

A．静止不动，指向不变       B．转动180̊，指向左边

C．转动90̊，垂直指向纸外   D．转动90̊，垂直指向纸内

【答案】C。

【解析】根据右手螺旋定则，电流的方向即四指的指向，可得出N极的方向即为垂直于纸面向外，故小磁针的N极向外，故C选项正确。故选C。

3.绵阳市某初中学校的小明同学在学校实验室模拟安培1820年在科学院的例会上做的小实验：把螺线管水平悬挂起来，闭合开关，发现螺线管缓慢转动后停了下来，改变螺线管B端的初始指向，重复操作，停止时B端的指向都相同。模拟实验装置如图所示，闭合开关，螺线管停下来后B端指向(  )。

A．东方 B．南方 C．西方 D．北方

【答案】D。

【解析】根据图示的螺线管线圈的绕向和螺线管中电流的方向，利用安培定则可以确定螺线管的B端为N极，A端为S极；在地磁场的作用下，螺线管将会发生转动，螺线管的S极(A)指向南，螺线管的N极(B端)指向北。故选D。

4.如图所示，弹簧下端挂一条形磁铁，磁铁下端为S极，条形磁铁的正下方有一电磁铁，闭合开关后，电磁铁上端是     极，弹簧长度会          (选填“伸长”“缩短”或“不变”)；再将变阻器滑片向右移动，弹簧长度会      (选填“伸长”“缩短”或“不变”)。

【答案】S；缩短；增大。

【解析】开关闭合，根据安培定则判断电螺线管的上端为S极，同名磁极相互排斥，弹簧长度会缩短；滑动变阻器滑片向右移动时，电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱，条形磁铁的排斥力减小，所以弹簧长度会增大。

5.如图所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢？

猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起。

猜想二：可能是通电后导线周围产生了磁场引起。

(1)小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是_______________。

(2)为了验证猜想一，下列方案可行的是________________(可能不止一个正确选项)

 ①将整个装置放在玻璃箱中进行实验

 ②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验

 ③改变导线中的电流方向

(3)如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进的建议_______

【答案】(1)力是改变物体运动状态的原因；(2)②③；(3)增大导线中的电流(或增加干电池的节数、用多根直导线等)。

【解析】(1)使物体运动，必须让物体受力，因为只有力才可以改变物体的运动状态。

(2)①若将整个实验装置都放在玻璃罩内，小磁针和导线之间的空仍然可以发生对流，所以不符合实验要求空气；

②将小磁针放在烧杯内，而将导线置于烧杯上方，这样小磁针和导线之间由于烧杯的阻隔，它们之间的空气无法进行对流，若导线通电后，小磁针能够发生偏转，则可以验证猜想一是错误的。

③方案中，虽然没有阻断小磁针和导线之间的空气流动，但通过改变导线中的电流方向后发现，小磁针的偏转方向也发生了变化，所以可以验证小磁针的偏转和空气对流是无关的，即猜想一是错误的。

(3)增强磁场的方法有：增大电流、增加导线数量等等。

6.如图所示，已知通电螺线管周围的一条磁感线的方向，请标出电源“+”、“﹣”极和螺线管的N、S极。

【解析】在磁体的周围，磁感线是从磁体的N极出发，回到S极，所以图示通电螺线管的右端为N极、左端为S极。

根据螺线管的N极和线圈的绕向，利用右手螺旋定则可以确定电流是从螺线管的左端流入、右端流出．从而可以确定电源的左端为正极。如下图所示：

题组B  能力提升练

1．如图所示，一条形磁铁固定于水平桌面上，在其正上方有一可自由移动的直导线。观察者俯视观察，当导线通有水平向右的电流时，则导线将如何运动(　　)。

A．顺时针转动且向上 B．顺时针转动且向下 

C．逆时针转动且向上 D．逆时针转动且向下

【答案】D。

【解析】条形磁铁的磁感线如图所示，则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，小磁针应为逆时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力向下，故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动。故选：D。

2．电磁铁的两磁体的位置如图所示，虚线表示磁感线，从图中可知，磁极甲乙丙丁的顺序是(　　)。

A．S、N、S、N B．N、N、S、N C．S、N、S、S D．N、S、N、N

【答案】C。

【解析】根据右手螺旋定则知，乙端为N极，丙端为S极，由磁感线的特点知，丙、丁为同名磁极，都为S极，甲与乙是异名的，甲为S极。故选：C。

3．一通电螺线管中的电流方向和其周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是(　　)。

A． B．C．D．

【答案】B。

【解析】A、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故错误；

B、据安培定则判断，该螺线管的左端是N极，右端是S极，且磁感线的方向正确，故正确；

C、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故错误；

D、据安培定则判断，该螺线管的左端是N极，右端是S极，故磁感线的方向错误，故错误；故选：B。

4.在如图所示的电路中，根据小磁针静止时的指向可知(　　)。

A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极；

B．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极；

C．a端是通电缧线管的N极，c端是电源负极；

D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极

【答案】A。

【解析】通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N极指向左端，可知，螺线管内部的磁场方向水平向左，根据安培定则，知螺线管中的电流从左侧流进，右侧流出，则c端为电源的正极，d端为负极，内部的磁场由b指向a，则a端是通电螺线管的N极，故A正确，BCD错误。故选A。

5．如图所示是奥斯特实验的示意图。实验结论是通电导线周围存在　 　，支持此结论的现象是　  　。如果移走小磁针，该结论　  　(选填“成立”或“不成立”)。

【答案】磁场；小磁针发生偏转； 成立。

【解析】当将通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，说明了通电导线周围存在磁场，该磁场与小磁针的有无无关，故移走小磁针后，该结论仍成立；

故答案为：磁场；小磁针发生偏转； 成立。

6．如图所示，通电螺线管附近的小磁针处于静止状态，则螺线管A端是    极，电源的D端是    极。

【答案】S；正。

【解析】由小磁针的位置可以知道，通电螺线管的右端为N极，所以A端为S极；用右手握住螺线管，大拇指向N极，四指指向电流的方向，可知电源的D端为正极。

7．(2021·辽宁中考真题)如图所示，开关断开时，小磁针静止，a端指向北方；开关闭合时，小磁针顺时针旋转90°后静止。

(1)标出磁感线的方向；

(2)在括号内标出电源的的正极或负极；

(3)标出电磁铁右端的极性。

【解析】开关断开时，小磁针静止，a端指向北方；开关闭合时，小磁针顺时针旋转90°后静止，可知小磁针的S靠近通电螺线管，即通电螺线管右端为N极；根据安培定则，电流从螺线管右端流入，即电源右端为正极；根据在磁体外部磁感线从N极出来，回到S极可知磁感线的方向指向螺线管左侧，即S极，如图。

题组C  培优拔尖练

1．(2021·湖南常德市)如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是电磁体，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线，则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是(  )。

A．N、N、S、S B．S、S、N、S

C．N、N、S、N D．S、S、N、N

【答案】B。

【解析】A C．根据右手螺旋定则， 四指的方向为电流的方向，大拇指的指向为磁极的方向，则C端为N极，B端为S极，故A错误；C错误；

B D．电磁铁的B端为S极，C端为N极，根据磁感线的分布可知，磁感线方向从N极出发，回到S极，A端也是回到磁极，故A为S极，而CD之间的磁极是从C出发到D，即从N极出发，直接指向S极，故B正确；D错误。故选B。

2．(2021·四川攀枝花市)攀枝花市某学校研学小组在探究通电螺线管磁场的实验中，小磁针和螺线箮放置于同水平面内，螺线管为东西朝向，小磁针可在水平面内自由转动。开关S闭合后，小磁针的指向如图所示，则电源A端为______(选填“正”或“负”)极。当开关S断开时，小磁针N极将______(选填“不”、“向北”或“向南”)偏转。

【答案】负；向北。

【解析】[1]由小磁针静止时，其左端为N极，右端为S极，根据磁体间的相互作用规律可知，螺线管左端为N极，右端为S极；根据螺线管的线圈绕向，利用右手螺旋定则可以确定电流从螺线管的右端流入，左端流出，由于电流是从电源的正极流出，经过外电路回到电源的负极，所以可以确定电源的A端为负极。

[2] 由于未断开开关时，小磁针是东西走向，断开开关时，小磁针由于受到地磁场的影响，N指向地磁南极，即地理北极，小磁针N极将向北偏转。

3．(2021·山东临沂市)如图所示，由通电螺线管的磁感线方向可知，电流表的上端为_______接线柱；静止的小磁针的左端为_________极。

【答案】正；N。

【解析】[1][2]由图磁感线可知，螺线管左端为N极，右端S极，因为异名磁极相互吸引，小磁针左端N极，根据安培定则，电流左进右出，所以电流表的上端为正接线柱。

4．(2021·湖南长沙市)在我们熟悉的各种磁体的磁场中，通电螺线管外部的磁场可能与哪种磁体的相似？小伟用小磁针、条形磁体、通电螺线管来进行探究，实验操作及现象如图所示。

(1)比较甲、乙两图可知，通电螺线管的外部磁场与______周围的磁场相似；

(2)比较乙、丙两图可知，通电螺线管的外部磁场方向与通过它的______方向有关。

【答案】条形磁体；电流。

【解析】(1)[1]比较甲、乙两图，小磁针在磁场中的受力情况相同，由此可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围的磁场相似。

(2)[2]比较乙、丙两图，通电螺线管中的电流方向不同，小磁针受力情况不同，即N、S极偏转的方向不同，说明通电螺线管的磁场方向不同，故通电螺线管的外部磁场方向与通过它的电流方向有关。

5．(2021·湖北宜昌市)通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，我们通过以下实验来进行探究：

(1)在硬纸板上放置一个螺线管，周围均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，铁屑被_____。轻敲纸板，观察铁屑的排列情况如图甲所示，图乙和图丙分别是蹄形磁体和条形磁体的磁场分布情况，对比分析可知通电螺线管外部的磁场分布与______磁体的相似；

(2)我们要判断通电螺线管外部的磁场方向，需要借助______；

(3)根据前面的实验结果，把通电螺线管看成一个磁体，它的两极如图于所示，为了进一步探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系我们下一步要做的是______，观察______。

【答案】磁化；条形；小磁针；改变电流方向(调换电源正负极)；小磁针的指向。

【解析】(1)[1]通电螺线管周围存在磁场，铁钴镍等物质是能够被磁化的，所以把铁屑撒在通电螺线管周围，铁屑会被磁化。

[2]对比甲、乙、丙三图可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的相似。

(2)[3]我们规定小磁针静止时N极所指方向为该点的磁场方向，要判断通电螺线管外部的磁场方向，需要借助小磁针。

(3)[4][5]要探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系，就要改变导线中电流的方向，所以接下来我们需要对调电源的正负极，通过观察小磁针的指向来判断通电螺线管的N、S极。

6．(2021·贵州中考真题)根据通电螺线管周围磁感线方向，在图中标明螺线管的N、S极和小磁针的N极(将小磁针的N极涂黑)

【解析】通电螺线管周围磁感线从右向左，则右端为N极，左端为S极，小磁针的N极指向左，如下图所示：