20.6 第二十章 电与磁复习总结-九年级物理全册同步精品讲义+试卷（人教版）

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课时20.6 第二十章 电与磁复习总结（帮课堂）（解析版）
【学习目标】
1.认识：磁极间的相互作用规律；地磁场；电流的磁效应，初步了解电和磁之间的联系；电磁学知识的实际应用；通电导线在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关；
2.了解：什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；电磁铁在生活中的广泛应用；电磁继电器的结构和工作原理；通电导线在磁场中会受到力的作用；直流电动机的构造和工作原理及其能量转化；发电机的构造和工作原理；
3.理解：电磁感应现象；
4.会：用安培定则判定磁极和通电螺线管的电流方向；解释和判断电磁感应现象
5.知道：什么是磁体和磁体的磁极；磁场的性质及其分布；电流周围存在着磁场；通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似；影响电磁铁磁性强弱的因素；产生感应电流的条件。
【知识导图】

【专题复习】
1.磁现象及安培定则
※专题概述
磁体、磁场和磁感线是初中物理电磁学部分的重要概念，是常考热点。正确理解磁体、磁场和磁感线的概念与特点，是灵活运用相关知识解答试题的前提。
（1）磁体、磁场和磁感线的联系

（2）三类典型问题
三类典型问题
（1）根据小磁针的指向判断磁体或通电螺线管（或电磁铁）的N、S极，进而判断磁感线的方向；
（2）根据磁感线的方向判断磁体的磁极与小磁针的指向；
（3）根据小磁针的指向判断通电螺线管（或电磁铁）中的电流方向（或电源的正、负极），或进一步画出螺线管的绕线
判断依据
（1）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（2）磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极；
（3）放入磁场某点的小磁针静止时的N极的指向与该点的磁感线方向（磁场方向）一致；
（4）安培定则。
典例一如图中磁感线和磁极对应不正确的是（ ）。
A． B． C．D．
【答案】A。
【解析】A．图中两个磁极都是S极，互相排斥，但磁感线却从其中一端发出，另一端回去，故A错误，符合题意；
B．图中两个磁极都是N极，互相排斥，磁感线都从N极发出，故B正确，不符合题意；
C．图中在磁体的外部，磁感线是从N极出发，回到S极，故C正确，不符合题意；
D．图中在磁体的外部，磁感线是从N极出发，回到S极，故D正确，不符合题意。故选A。
典例二（多选）在探究蹄形磁体周围磁场的实验中，老师将玻璃板平放在磁体上，并均匀地撒上一层铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有序地排列起来，如图。对实验的有关分析正确的是（　　）。

A．撒铁屑的目的是将原来不存在的磁场显示出来；
B．铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁体；
C．轻敲玻璃板，目的是使铁屑可以自由转动，铁屑在磁力作用下有序排列；
D．把玻璃板换成铁板，实验效果会更好
【答案】BC。
【解析】A．磁体周围始终存在磁场，借助细铁屑可以显示磁体周围的磁场分布特点，但不是将原来不存在的磁场显示出来。故A错误；
B．铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明被磁化了。故B正确；
C．铁屑受到磁场的作用，轻敲玻璃板，铁屑与玻璃板分离后，铁屑逐渐有序排列，故C正确；
D．把玻璃板换成铁板，铁板会被磁化，吸引铁屑，影响铁屑的排列，故D错误。故选BC。
典例三（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。
典例四（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。
典例五（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：

2.三种电磁现象的比较与判断
※专题概述
在学习电流磁效应、发电机和电动机原理时，由于发电机原理和电动机原理图构造相似，因而很容易混淆，而且发电机、电动机也是中考热门的考点，需要同学们加以区分。
项目
电流的磁效应
磁场对电流的作用
电磁感应现象
装置图



电流的形成
由电源提供
由电源提供
因电磁感应产生
因果关系
电流→磁场
磁场、电流→力
磁场、运动→电流
能量转化
—
电能→机械能
机械能→电能
有关规律
安培定则
通电导体受力的方向跟电流方向、磁场方向有关
感应电流方向跟导体切割磁感线方向、磁场方向有关
典例一（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。
典例二（2021·江苏中考真题）图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）。

A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同；
B．乙图是电磁感应现象；
C．丙图说明电流具有磁效应；
D．丁图说明磁场对电流有力的作用
【答案】D。
【解析】A．条形磁体周围不同点的磁场方向一般不同，有些位置磁场方向是相同的，故A错误；
B．乙图中研究的是电磁铁，原理是电流的磁效应，故B错误；
C．丙图中，转动扇叶二级管发光说明产生了电流，这是电磁感应现象，故C错误；
D．丁图中，通电导线在磁场中受力运动，说明磁场对电流有力的作用，故D正确。故选D。
典例三（2021·江苏中考真题）图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）。

A．甲图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同；
B．乙图是电磁感应现象；
C．丙图说明电流具有磁效应；
D．丁图说明磁场对电流有力的作用
【答案】D。
【解析】A．条形磁体周围不同点的磁场方向一般不同，有些位置磁场方向是相同的，故A错误；
B．乙图中研究的是电磁铁，原理是电流的磁效应，故B错误；
C．丙图中，转动扇叶二级管发光说明产生了电流，这是电磁感应现象，故C错误；
D．丁图中，通电导线在磁场中受力运动，说明磁场对电流有力的作用，故D正确。故选D。
典例四（2021·辽宁中考真题）下列四个实验能反映电风扇工作原理的是（ ）。
A． B．
C． D．
【答案】C。
【解析】电风扇的主要部件是电动机，电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的。
A．导体棒切割磁感应线，电流表指针发生偏转，说明此时电路中有电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故A不符合题意；
B．该图中，闭合开关后，移动滑片，灯泡的亮度会改变，与电风扇工作原理无关，故B不符合题意；
C．电路中有电流，通电导体棒受到磁场力的作用而运动，与电动机的工作原理相同，故C符合题意；
D．该图是奥斯特实验装置，能说明电流周围存在磁场，故D不符合题意。故选C。
典例五（2021·河北中考真题）图所示是探究电磁感应的实验装置，关于电磁感应现象，下列说法正确的是（ ）。

A．奥斯特发现了电磁感应现象；
B．利用电磁感应现象制作了电动机；
C．导线在磁场中沿不同方向运动，导线中都会有感应电流产生；
D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，导线中感应电流的方向不发生改变
【答案】D。
【解析】A．法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；
B．利用电磁感应现象制作了发电机，故B错误；
C．导线在磁场中沿与磁感线平行的方向运动，导线中不会有感应电流产生，故C错误；
D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，由右手定则得，导线中感应电流的方向不发生改变，故D正确。故选D。
3.“三向归一”法
※专题概述
在中考命题中，对磁场考查的重点是判断小磁针的N、S极，磁体的N、S极，磁感线的方向、磁场方向。而磁体的N、S极与磁场方向以及磁感线方向是相统一的。因此，我们一样“三向归一”法即可进行判断。所谓“三向归一”法，即小磁针静止时N极的指向、磁感线方向、磁场方向是一致的，只要明确其中一个方向，其他两个方向也就可以确定，磁体的N、S极也可以确定。
典例一（2021·重庆中考真题）请按要求完成下列作图：图乙中小磁针处于自由静止状态，在括号内标上“N”或“S”。

【解析】由图乙知，磁体的N极在左端，据：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针的N极在右端，即括号内应标上N。作图如下：

典例二（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。

典例三（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。
4.控制变量法、转换法
※专题概述
控制变量法和转换法在物理实验中应用广泛，本章探究电磁铁磁性强弱的影响因素实验中，就是以这两种研究方法为基础进行探究的。
（1）研究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关时，根据控制变量法的思路，控制线圈匝数相同，研究磁性强弱与电流大小的关系；控制电流相同，研究磁性强弱与线圈匝数关系。
（2）磁性的强弱是无法直接观察的，因此需利用磁场力的强弱来间接反映电磁铁磁性的强弱，常见的做法是利用电磁铁吸引大头针数目的多少来反映磁性的强弱，这是转换法的体现。
典例一（2021·浙江杭州市）如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（ ）。

A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力；
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变；
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
【答案】A。
【解析】A．由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；
B．条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；
D．若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。故选A。
典例二如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为 （选填“A”或“B”）端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性变 （选填“强”或“弱”）。

【答案】B；弱。
【解析】（1）由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，B端的磁极为S极。
（2）滑动变阻器的滑片P向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。
故答案为：B；弱。
典例三（2021·浙江宁波市）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。

（1）调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向______（填“左”或“右”）移动；
（2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是______线。
【答案】右；火线。
【解析】（1）[1]由图可知，开关S2与电磁铁衔铁为一体，紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，说明电磁铁的磁性不够强，不能将衔铁吸下。为了达到设计要求，则应增大电磁铁对衔铁的吸引力，在电磁铁线圈匝数一定时，应增大电磁铁电路中的电流，故需要把滑动变阻器R1的阻值减小，滑片P应向右移动。
（2）[2]为了安全用电，控制电动机的开关S2应接在火线上，由图可知，开关S2接在进户线a上，说明a为火线。
典例四(2019·达州)如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为　 　（选填“A”或“B”）端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性变　 　（选填“强”或“弱”）。

【答案】B；弱。
【解析】（1）由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，B端的磁极为S极。
（2）滑动变阻器的滑片P向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。
【真题演练】
一、选择题
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·山西中考真题）如图所示的磁悬浮地球仪，在地球仪底端有一个磁铁，在底座内部有一个金属线圈，线圈通电后，地球仪可悬浮在空中。下列说法正确的是（ ）。

A．地球仪周围存在磁场，同时也存在磁感线；
B．地球仪周围的磁场分布是均匀的；
C．地球仪周围各点的磁场方向都相同；
D．地球仪是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮的
【答案】D。
【解析】A．磁场真实存在，磁感线真实不存在，故A错误；
B．地球仪周围磁场强度不同，磁场不均匀，故B错误；
C．地球仪周围的磁场方向不同，故C错误；
D．地球仪可悬浮在空中是利用同名磁极相互排斥的原理，故D正确。故选D。
3．（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。
4．（2021·山东烟台市）选项图中所示的装置中与甲图工作原理相同的是（ ）。

A．自发电手电筒 B．话筒
C．手摇式发电机 D．扬声器
【答案】D。
【解析】图甲中，线圈通电后，会发生转动，它的原理是磁场对通电线圈有力的作用。
A．自发电手电筒利用电磁感应现象制成的，故A不符合题意；
B．话筒利用的是电磁感应原理，故B不符合题意；
C．手摇式发电机利用电磁感应现象制成的，故C不符合题意；
D．扬声器的原理是磁场对通电线圈有力的作用，故D符合题意。故选D。
5．（2021·广东深圳市）旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是（ ）。

A．①通电导线在磁场受到了力的作用 B．②动圈式话筒
C．③电磁继电器 D．④奥斯特实验
【答案】B。
【解析】旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动，产生感应电流，属于电磁感应现象。
A．①中线圈在磁场中转动，应用通电导线在磁场受到了力的作用，故A不符合题意；
B．②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理，故B符合题意；
C．③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意；
D．④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，故D不符合题意。故选B。
6．（2021·辽宁中考真题）如图所示的风能日行灯，可安装在多种车辆上，且免接线，无需电池。车辆行驶时，风车转动使LED发光。下列说法正确的是（ ）。

A．此装置提供电能利用了电磁感应；B．风车转动将电能转化为机械能；
C．LED是由超导材料制成的；D．风车转动利用了磁场对电流的作用
【答案】A。
【解析】A．此装置免接线、无需电池，车辆行驶时，风车转动使LED发光，说明风车带动发电机给LED供电，发电机的原理是电磁感应，故A正确；
B．风车转动带动发电机发电，将机械能转化为电能，故B错误；
C．LED是发光二极管，二极管具有单向导电性，是由半导材料制成的，故C错误；
D．风车转动带动发电机发电，是利用了电磁感应原理，故D错误。故选A。
7．（2021·四川泸州市）如图所示是研究电与磁关系的示意图，ab为一根电阻不可忽略且能自由移动的导体棒，其中单刀双掷开关S的c、d两点为触点，则下列说法正确的是（ ）。

A．当单刀双掷开关S的触片P置于c点，该装置相当于电动机的工作原理；
B．当单刀双掷开关S的触片P置于d点，该装置相当于电动机的工作原理；
C．撤走蹄形磁铁，在Q点放置一小磁针，同时将单刀双掷开关S的触片置于c点，该装置可验证奥斯特实验；
D．撤走蹄形磁铁，在Q点放置一小磁针，同时将单刀双掷开关S的触片置于d点，该装置可验证奥斯特实验
【答案】AC。
【解析】A B．当单刀双掷开关S的触片P置于c点，电源、开关、导体、导线组成了闭合回路，由电源，故可以成为电动机的原理图，故A正确；当单刀双掷开关S的触片P置于d点时，没有电源，故是发电机，故B错误；
C D．撤走蹄形磁铁，在Q点放置一小磁针，同时将单刀双掷开关S的触片置于c点，有电源，验证通电导线周围存在磁场，故该装置可验证奥斯特实验是正确的，故C正确；当单刀双掷开关S的触片P置于d点时，没有电源，没有电流，故不是奥斯特实验，故D错误。故选AC。
8．（2021·山东济宁市）如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃，下列说法错误的是（ ）。

A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质；
B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点；
C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中；
D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响
【答案】D。
【解析】A．报警器利用水银导电，即当到达警戒温度时，水银与金属丝联通，构成了闭合回路，故电铃响，故利用的是水银的导电性，温度计的工作原理就是水银的热胀冷缩，故A正确，A不符合题意；
B．报警器就是利用了电磁铁通电时有磁性，电铃响，断电时磁性消失，灯泡亮的特点的，故B正确，B不符合题意；
C．如图所示，报警器中，水银温度计和电磁铁首尾相连，故串联在电路中，故C正确，C不符合题意；
D．温度达到90℃时，报警器中的铃响灯灭，而没有到达警戒水位时，电铃不响，灯泡亮，故D错误，D符合题意。故选D。
二、填空题
9．（2021·辽宁中考真题）如图，螺线管的左侧有一个用细线悬挂的小铁球右侧有一个能在水平面内自由转动的小磁针。开关闭合后，当滑片P向右滑动时，小磁针静止时右端为______（选填“S”或“N”）极，细线对小铁球的拉力和小铁球受到的重力______（选填“是”或“不是”）一对平衡力。

【答案】S；不是。
【解析】[1]开关闭合后，由右手螺旋定则可知螺线管左端为N极，右端为S极，则小磁针静止时右端为S极。
[2]螺线管对小铁球有引力，细线对小铁球的拉力不在竖直方向上，和小铁球受到的重力不在一条直线上，这两个力不是一对平衡力。
10．（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。
11．（2021·江苏中考真题）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，回路中是否有感应电流产生？______；让导体AB做切割磁感线运动，回路中是否有感应电流产生？______；当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向是否改变？______。

【答案】否；是；是。
【解析】[1]只有当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会产生感应电流，所以闭合开关，让导体AB静止在磁场中时，回路中没有感应电流产生。
[2]让导体AB做切割磁感线运动时，闭合回路中会产生感应电流。
[3]回路中的电流方向和磁场方向以及导体运动方向有关，当磁场方向或导体的运动方向变得相反时，感应电流的方向会发生改变。所以当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向也会发生改变。
12．（2021·甘肃兰州市）小亮在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是___________（选填“甲”或“乙”）乙的工作原理是___________，生活中应用这一原理工作的还有___________（选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”），如果要使甲的转动方向与原来相反，则应采取的措施是___________。

【答案】甲；电磁感应；动圈式话筒；对调电源正负极。
【解析】[1]甲装置闭合开关，电路有电流，通电线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能。
[2]甲转动时带动乙转动，乙装置这个闭合回路的线圈在磁场中转动时做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，使灯泡发光，将机械能转化为电能，这个现象叫电磁感应现象。
[3]动圈式扬声器将电信号转化为声信号。动圈式话筒将声信号转化为电信号，利用发声时的振动带动线圈振动从而切割磁感线产生强弱不同的电流，所以动圈式话筒利用了电磁感应原理。
[4]通电导体在磁场中受到力的作用，受到的力的方向与电流方向和磁感线方向有关，如果要使甲的转动方向与原来相反，则可以对调电源的正负极，让电路中电流的方向相反。
13．（2021·湖南岳阳市）如图是一款能发电的魔方充电器。转动魔方时，它能发电，其原理是_________（选填“电磁感应”或“磁场对电流的作用”）。魔方还能通过USB端口给移动设备充电，给移动设备充电时，魔方相当于电路中的_________（选填“电源”或“用电器”）。

【答案】电磁感应；电源。
【解析】[1]将闭合回路的一部分导线放在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这个现象叫做电磁感应现象。转动魔方发电，就是利用了电磁感应原理。
[2]利用魔方给移动设备充电时，魔法为移动设备提供电能，此时魔方相当于电源。
14．（2021·浙江嘉兴市）电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。

（1）如图所示是电动机原理图，将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到______，使线圈转动起来；
（2）某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中______来实现倒车。
【答案】力的作用；电流的方向。
【解析】（1）[1]一方面，磁场对通电线圈有力的作用；另一方面，线圈转动了起来，运动状态发生的了改变，说明线圈受到了力的作用。
（2）[2]通电线圈在磁场中受到力的作用，受到的力的方向与电流方向和磁场方向有关，当电流方向或者磁场方向变得相反时，线圈受到的力的方向也变得相反。但如果同时改变电流方向和磁场方向，则线圈受到的力的方向则不变。按下倒车开关，改变了线圈中的电流方向，使线圈受力的方向发生改变，从而实现倒车。
15．（2021·湖南张家界市）如图是研究巨磁电阻（GMR电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关S1、S2后，电磁铁右端为 ______极，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变 ______（选填“亮”或“暗”）。

【答案】S；亮。
【解析】[1]根据右手螺旋定则，四指的方向为电流的方向，大拇指为N极，故电磁铁的右端为S极。
[2]滑片P向左滑动过程中，电阻变小，电流变大，磁性变强，GMR电阻变小，总电阻变小，电流变大，故灯泡变亮。
三、作图题
16．（2021·吉林中考真题）如图所示，根据磁感线的方向，标出磁体端的磁极名称和小磁针的极。

【解析】磁感线由N极出来回到S极，所以图示中磁体的a端为S极，据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针的下端为N极，上端为S极。作图如下：

17．（2021·海南中考真题）根据要求完成以下作图。如图乙所示，请用箭头标出A点的磁感线方向______。

【解析】[2]条形磁铁的外部磁场方向从N及指向S极，A点的磁感线方向如图所示：
。
18．（2021·湖南怀化市）图丙为地磁场的示意图，请在括号内填上地磁的磁极和小磁针右下端的磁极（选填“N”或“S”）。

【解析】磁体外部的磁场方向为N极到S极，小磁针的N极指向为磁场方向，从图中可以看出，地磁南极在地理北极附近，小磁针右下端为S极。

19．（2021·新疆中考真题）请在图中标出通电螺线管的N极和静止的小磁针的N极。

【解析】从图中可以看出，螺线管上表面的电流方向由下到上，由右手螺旋定则得，螺线管左端N极，右端是S极，磁体外部磁场方向从N极到S极，小磁针N极的指向为磁场方向。故小磁针右边为N极，如下图所示：

20．（2021·山东济宁市）如图所示，请用笔画线代替导线，将实物图补充完完整，要求：①小磁针的指向满足如图所示的方向，②滑动变阻器的滑片向右端滑动，通电螺线管的磁性减弱。

【解析】滑动变阻器串联，连接时一上一下，小磁针的指向满足如图所示的方向即磁场的方向，从 极出发回到S极，故螺线管的左端为N极，右端为S极，滑动变阻器的滑片向右端滑动，通电螺线管的磁性减弱，则滑动变阻器向右滑动时，电阻变大，电流变小，磁性变弱，故接的是滑动变阻器的左端下方接线柱，故用一根导线将滑动变阻器的左端下方的接线柱和开关的左端接线柱连接好，根据右手螺旋定则可知，左端为N极，则电流向上流动，即从螺旋管的右端流进，故用一根导线将螺线管的右端与电池的正极相连，故如下图所示：
。
四、实验探究题
21．（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。
22．（2021·云南昆明市）为了探究磁场，小华做了如下实验。

甲 乙 丙
（1）探究磁体周围的磁场：
①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后______玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被______成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；
②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极，某点小磁针______极所指的方向就是该点的______方向；
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作______。
（2）探究通电螺线管周围的磁场：
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟______磁体的磁场相似，图中_____（选填“左”成“右”）端是螺线管的N极；
②对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟______有关，断开开关后，小磁针静止时______极指向南方。
【答案】轻敲；磁化；N；磁场；磁感线；条形；右；电流方向；S。
【解析】（1）[1]轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响。
[2]铁屑在磁场中会被磁体磁化，成为一个个小磁针，具有了磁性，从而在磁场中有序地排列起来。
[3][4]物理学规定，磁场中某点小磁针N极方向即为该点的磁场方向。
[5]为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场的存在以及磁场的强弱，这样的曲线叫做磁感线，磁感线不是实际存在的。
（2）[6][7]由图丙从铁屑的排列情况可以看出，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；电流左进右出，根据安培定则，右边为N极。
[8][9]对调电源的正负极重复上述实验，电流方向相反，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟电流方向有关；小磁针相当于指南针，静止时S极指地理南方。
23．（2021·山东枣庄市）学习了电磁感应现象后，小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关，滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。（线框abcd在铁块E、F上方，实验过程中线框不扭转）

（猜想与假设）
小雨做出了如下猜想：
A.感应电流的大小与磁场的强弱有关
B.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
（设计与进行实验）
进行多次实验，每次实验
（1）小雨探究猜想A的设计思路如下：改变电磁铁的______保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数；
（2）要探究猜想B，实验时应保持电磁铁______不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。实验数据记录如右表所示；
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
（分析论证）
（3）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时，______，闭合电路中产生的感应电流越大；
（交流评估）
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：______；
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：______。
【答案】电流大小；磁场的强弱；导体切割磁感线的速度越快；电磁铁可以改变磁性强弱；很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等。
【解析】（1）[1]探究猜想A感应电流的大小与磁场的强弱有关，就要保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，改变磁场的强弱，即改变电磁铁的电流大小，电流越大，磁场越强，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（2）[2]要探究猜想B感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关，实验时应保持电磁铁的磁场的强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。
（3）[3]分析表格数据，导体切割磁感线的速度越快，电流表指针偏转格数越多，可得出的结论是：其他条件都相同时，导体切割磁感线的速度越快，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）[4]实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：电磁铁可以改变磁性强弱，永磁体不能改变磁性强弱。
（5）[5]按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等。
【过关检测】
一、选择题
1.关于条形磁体、地磁场和通电螺线管的磁场，下面四图描述错误的是（ ）。
A.B.C.D.
【答案】B。
【解析】A、在条形磁体的外部，其磁感线是从N极指向S极的，故A正确；
B、地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理的南极附近，图中地磁北极在地理的北极附近，故B错误；
C、用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，电流由外向里，大拇指所指的左端为螺线管的N极，右端为螺线管的S极，则小磁针的S极靠近螺线管的N极，故C正确；
D、用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的左端为螺线管的N极，右端为螺线管的S极，则小磁针的N极靠近螺线管的S极，即右端，故D正确。故选B。
2.下列有关电与磁的说法正确的是（ ）。
A. 磁感线是用来形象描述磁场的，并不真实存在；
B. 悬吊着的小磁针静止时N极指向地理南极附近；
C. 法拉第在世界上第一个发现了电与磁之间的联系；
D. 电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
【答案】AD。
【解析】A、磁场虽然看不见摸不着，但是实际存在的，磁感线是人为建立的模型，并不存在，故A正确；
B、根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针在地面上受到地磁场的作用静止时，小磁针的N极指向地磁的南极，故B错误；
C、奥斯特最早发现了电与磁之间的联系--电流的磁效应，故C错误；
D、继电器是利用低电压、弱电流电路的通断来间接控制高电压、强电流电路通断的装置。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关，故D正确。故选AD。
3.在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是（ ）。

A．电磁铁的A端为N极；
B．小磁针静止时，N极水平指向左；
C．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机；
D．当滑动变阻器滑动片P向右端移动，电磁铁磁性增强
【答案】C。
【解析】A、由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的A端是N极，B端是S极，故A正确；
B、电磁铁的B端是S极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，即N极水平指向左，故B正确；
C、该实验表明了电能生磁，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，故C错误；
D、当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的磁性变强，故D正确；故选C。
4.如图1所示，下列说法正确的是（ ）。

A．图甲实验现象表明通电导体周围存在着磁场；
B．图乙中，闭合开关，当导体在磁场中沿竖直方向上下运动时，电流表指针会偏转；
C．图丙中，是发电机的工作原理图；
D．图丁中，动圈式扬声器（喇叭）的工作原理和乙图的实验原理相同
【答案】A。
【解析】A．图甲实验是著名的奥斯特实验，该实验验证了电流的磁效应，即说明了通电导体周围存在着磁场，故A正确；
B．图乙中，闭合开关，当导体在磁场中沿竖直方向上下运动时，由于导体没有切割磁感线运动，所以电路中没有产生感应电流，即电流表指针不会偏转，故B错误；
C．图丙中，闭合开关，发现放在磁场中的导体棒运动起来，说明磁场对通电导体有力的作用，这个是电动机的原理图，故C错误；
D．喇叭的工作原理与电动机的原理相同，都是图丙的实验原理，而图乙的实验原理是发电机的原理图，故D错误。故应选A。
5.用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向左运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（ ）。

A．方向与电流方向有关；B．方向与磁感线方向有关；
C．大小与电流大小有关；D．大小与磁场强弱有关
【答案】A。
【解析】接通电源，发现导体ab向左运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体ab向右运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关。故选A。
6.下列实验中，能说明电动机工作原理的是（ ）。

【答案】B。
【解析】A、该装置是研究电磁铁磁性的实验装置，是电流的磁效应，故A错误。
B、该装置是电动机原理图，表明通电的导体在磁场中受力的作用，故B正确；
C、该装置是奥斯特实验，表明通电导线周围有磁场，故C错误；
D、该装置是发电机原理图，表示电磁感应现象，故D错误。故选B。
7.新型智能手机无线充电技术主要是应用电磁感应原理，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。下列设备也是利用“磁生电”原理工作的是（ ）。

A.动圈式话筒 B.扬声器 C.电烙铁 D.电磁起重机
【答案】A。
【解析】从题意中知道，手机中的线圈，能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电，是利用电磁感应原理工作的；
A、动圈式话筒是利用闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象，故A符合题意；
B、扬声器是利用通电导体受到磁场力的作用工作的，故B不符合题意；
C、电烙铁是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意；
D、电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，故D不符合题意。故选A。
二、填空题
8.如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为 （选填“A”或“B”）端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁的磁性变 （选填“强”或“弱”）。

【答案】B；弱。
【解析】（1）由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极，B端的磁极为S极。
（2）滑动变阻器的滑片P向右移动时，连入电路的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。
故答案为：B；弱。
9.将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极，将一根硬铜线折成导线框abcd搭在干电池的正极和磁铁上（如图），导线框abcd就会以干电池为轴转动起来。
（1）图中4条弧线为磁感线，请在答题纸上标出它们的方向。
（2）如果将磁铁的N、S极对调，导线框将 。
（3）通电时间稍长，干电池会明显发热，原因是 。

【答案】（1）如图示：（2）反转；（3）干电池被短路。
【解析】（1）磁场外部磁感线的方向，都是从北极出发回到南极；
如图示：

（2）通电导体在磁场中会受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关，其中一个因素变化，导体受力分析改变，若两个同时改变，受力方向不变，故如果将磁铁的N、S极对调，线圈的受力方向改变，导线框将反转；
（3）用导线价格电源的正负极相连会造成电源被短路，电流很大，根据Q=I2Rt，通电时间稍长，干电池会明显发热。
故答案为：（1）如图示：（2）反转；（3）干电池被短路。
10．如图甲所示，小明在探究通电螺线管外部磁场的方向的实验中，把电池的正负极对调，这样操作是为了探究通电螺线管外部磁场方向和 是否有关。在此实验的基础上，他将电源换成灵敏电流表，如图乙所示，闭合开关，将一个条形磁体快速插入螺线管中时，观察到电流表的指针发生偏转，依据此现象的原理法拉第发明了 。

【解析】（1）把电池正负极对调，改变了电流方向，闭合开关后，观察小磁针指示的磁场方向是否发生改变，因此这样操作是为了研究通电螺线管外部磁场方向和电流方向是否有关。
（2）图中线圈、导线和电流表组成闭合电路，通电线圈周围存在磁场，将条形磁体快速插入螺线管中时（相当于切割了磁感线），观察到电流表的指针发生偏转，说明产生了感应电流，这是电磁感应现象，依据此现象的原理法拉第发明了发电机。
故答案为：电流方向；发电机。
11.图示实验装置中，磁体和导体棒均水平放置，断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，电流表G的指针向右偏，这是 现象，为使G的指针向左偏，可使导体棒向 运动，断开S1、闭合S2，导体棒能运动起来，依此可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。

【解析】断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，此时导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，电流表G的指针向右偏，这是电磁感应现象；
感应电流的方向与导体运动方向有关，为使G的指针向左偏，可使导体棒向左运；
断开S1、闭合S2，导体棒有电流，在磁场中受到到力的作用，能运动起来，这就是电动机的原理。
故答案为：电磁感应；左；电动机。
三、作图题
12.如图所示是小明同学在研究通电螺线管极性时的情形，请标出开关闭合后通电螺线管的N极、螺线管内小磁针的N极和磁感线上A点的磁场方向。

【解析】由右手螺旋定则可得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右端为N极，外部磁感线由N极指向S极，故A点磁感线向左，内部磁感线方向由S极指向N极，故小磁针右侧为N极，左侧为S极。故答案如图：

13.用箭头标出图中通电螺线管在A点产生的磁场方向。

【解析】因为磁体周围的磁感线从n极出发回到s极，根据磁感线方向可以判断磁场方向，因为该点的磁场方向和磁感线方向一致，所以a点的磁场方向如图所示：

四、实验题
14.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。
故答案为：（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。