初中人教版第二十章 电与磁第2节 电生磁同步训练题

20.2电生磁

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知识点一：电流的磁效应

奥斯特实验证明：通电导线的周围存在着磁场，磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。这一现象是由丹麦物理学家奥斯特在1820年发现的。

知识点二：通电螺线管的磁场

1.把导线绕在圆筒上，做成螺线管，也叫线圈，在通电情况下会产生磁场。通电螺线管的磁场相当于条形磁体的磁场，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极，通电螺线管外部的磁感线从N极出发，回到S极，内部的磁感线从S极出发，回到N极。

2.通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。磁场的强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关。

知识点三：安培定则

判断通电螺线管的磁场方向可以使用安培（右手）定则：将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管，大拇指的方向就是该螺线管的N极。

重点难点解读

一、正确理解以下基本知识

1．最早揭示电和磁之间有联系的是奥斯特实验，这个实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场，磁场的方向跟电流方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。

2．通电螺线管外部磁场和条形磁铁磁场一样，其极性可用安培定则来判断：用_右手握螺线管，让四指指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N极．

二、以考查安培定则的作图题类型及其解题思路

1.已知电源的正负极、线圈绕法判断小磁针的N、S极

①首先根据电源的正、负极画出通电螺线管的绕线中的电流方向；

②利用安培定则确定通电螺线管的N、S极并标注；

③最后根据磁极间的相互作用断定小磁针的N、S极。

2.已知小磁针的N、S极、线圈绕法，判断电源的正、负极

①根据小磁针的N、S极，利用磁极间的相互作用先确定通电螺线管的N、S极；

②然后利用安培定则判定通电螺线管上的电流方向并用箭头标出；

③最后根据电源外部电流的流向确定电源的正、负极。

3.已知小磁针的N、S极、电源正负极画螺线管的绕线

①首先根据小磁针的N、S极指向，利用磁体间的相互作用规律确定通电螺线管的N、S极并标注出；

②利用安培定则确定通电螺线管中的电流方向，并在螺线管上试着画出一条“S”型或反“S”型绕线；

③然后结合电源外部电流流向定位螺线管的绕线形状是“S”型还是反“S”型，并在螺线管上等距地画出美观的绕线。

三、探究影响通电螺线管的磁性实验解读

1.原理：电流的磁效应

2.滑动变阻器的作用：保护电路；改变电路中的电流。

3.转换法：通过比较螺线管吸引大头针的多少反映磁性的强弱。

4.控制变量法：

（1）探究磁性强弱与线圈匝数的关系：控制电流不变，改变匝数。

（2）探究磁性强弱与电流的关系：控制匝数不变，通过滑动变阻器改变电流。

（3）探究磁性强弱与有无铁芯的关系：控制电流和匝数不变，插入铁芯。观察线圈吸引大头针的多少。

5.将铁芯换成刚棒，开关断开后的现象。

答：因为刚棒是永磁铁，断开开关后大头针不会掉下来。

6.电磁铁吸引的大头针下端分散的原因：

答：同名磁极相互排斥。

对点例题解析

知识点一：电流的磁效应

【例题1】最先发现“电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系”的科学家是；

丹麦物理学家是第一个发现电与磁之间联系的人。

1.【答案】焦耳；奥斯特。

【解析】本题考查了物理学史知识，完成此题可以依据已有的知识进行，要求同学们在平时的学习中加强物理学史知识的识记，以便灵活应用．

英国杰出的物理学家焦耳最先发现了“电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系”，即焦耳定律，故C正确；
当导线中通过电流时，放在旁边的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场。丹麦物理学家奥斯特是第一个发现电与磁之间联系的人。

知识点二：通电螺线管的磁场

【例题2】将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内添加电源和滑动变阻器），使得小磁针静止时如图所示，且向右移动滑动变阻器滑片时，电磁铁的磁性变弱。

【答案】如图所示。

【解析】小磁针静止时左端为S极、右端为N极，根据磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的左端是N极，右端是S极如图；根据安培定则可以判断电流从左端进入通电螺线管，则可知电源左端为正极、右端为负极；当电流越小时，电磁铁的磁性越弱，要想电磁铁的磁性变弱，应减小电路中的电流，由欧姆定律可知，应增大电路中的电阻，则向右移动滑动变阻器滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻应变长。

知识点三：安培定则

【例题3】如图所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（　　）

A．小磁针甲静止时N极指向右端，小磁针乙静止时N极指向左端

B．小磁针甲静止时N极指向左端，小磁针乙静止时N极指向右端

C．小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端

D．小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向左端

【答案】B

【解析】由右手螺旋定则可得出螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可得出小磁针的NS极指示方向。 由电源的正负极可知，电流从螺线管的左后方流入，右前方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管右端应为N极，左端为S极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以小磁针甲静止时N极指向左端，S极指向右，小磁针乙静止时N极指向右端，S极指向左，故B正确，ACD错误。

达标训练题

1．我们的日常生活离不开电和磁．发现电流磁效应的科学家是（　　）

【答案】B．

【解析】多了解物理学史，了解科学家的贡献，有利于对培养学习物理的兴趣．根据各位物理学家的贡献回答；奥斯特发现电生磁．

A．牛顿提出了牛顿第一定律，故A错误；

B．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故B正确；

C．阿基米德发现了杠杆原理，故C错误；

D．瓦特改良了蒸汽机，故D错误．

2.1820年，丹麦科学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生了偏转，他进而继续研究，终于证实了电流周围存在_______，在世界上第一个发现了电和磁之间的联系。如果把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电时磁场就会变强，通电螺线管的极性与螺线管中的_______方向有关。

【答案】磁场   电流

【解析】磁针偏转，说明磁针受到磁力作用，这个力是磁场作用的。通电螺线管的极性与螺线管中的电流方向有关。

3.闭合开关S后，小磁针静止时北极的指向如图所示，则螺线管左端是______极（选填“N”或“S”），电源左端是_______极（选填“正”或“负”）。

【答案】N   负

【解析】螺线管右端是S极，根据异名磁极互相吸引知道的。左端就是N极。

4.如图所示，小磁针静止时左端为N极，请在括号内标出电源的“+”、“-”极。

【答案】如图所示：

【解析】由小磁针S极靠近螺线管的左端，所以螺线管的右端为S极，左端为N极，根据安培螺旋定则，螺线管中的电流应由左端流入，所以电源左端为正极，右端为负极。

一、选择题

1．（2019山西）小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沫板上，让它漂浮在水面，

制作指南针。如图所示，该指南针的南极（S）应标在泡沫板的（　　）

A．a处 B．b处 C．c处 D．d处

【答案】D

【解析】地球是个大磁场，地磁南极在地理北极的附近，地磁北极在地理南极附近，所以小磁针在地磁场的作用下静止时总是一端指南一端指北。

由右手螺旋定则可判断通电螺线管的磁极，螺线管处在地球的磁场中，因磁极间的相互作用可知泡沫板静止时船头的指向。

泡沫板漂浮在水面上时，头d指向东，尾b指向西，如图所示

由右手螺旋定则可知螺线管b端为N极，d端为S极；

因地磁场沿南北方向，地球南极处为地磁场的N极，地球北极处为地磁场的S极，

而同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故头d指向北方。

2．（2019•烟台）在探究通电螺线管的实验中，小明连接了如图所示的电路，通电螺线管M端放有一小磁针，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，下面说法正确的是（　　）

A．通电螺线管M端为S极

B．小磁针N极指向水平向右

C．若滑动变阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性增强

D．若滑动变阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性减弱

【答案】D

【解析】开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化。

A.电流从螺线管左端流入，右端流出，据安培定则知，此时电磁铁的M端是N极，N端是S极，故A错误；

B.据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，即小磁针N极指向水平向左。故B错误；

C、D.滑动变阻器的滑动片P向b端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱。故C错误、D正确。

3.（2019江西）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（　　）

【答案】B．

【解析】安培定则的内容：用右手握住螺线管，四指弯向螺线管中电流的方向，大拇指所指的就是螺线管的N极．在磁体的外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极；

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。

二、填空题

4.（2020苏州模拟）如图所示，通电螺线管上方有一静止的小磁针。根据图中通电螺线管的磁感线方向，判断小磁针的左侧为______极，A为电源的_____极。

【答案】N   正

【解析】根据磁感线方向知道螺线管左端是S极，所以小磁针左端是N极。根据螺线管N、S极，和导线绕法，结合右手安培定则，电流从A端进入导线，所以A端是电源正极。

5.（2020湖北荆州模拟）小磁针静止时的指向如图所示，由此可以判定螺线管的A端是___________极(选填“N”或“S”)，接线柱a连接的是电源___________极(选填“正”或“负”)。

【答案】 (1). S    (2). 正

【解析】（1）根据磁极间的相互作用规律，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。小磁针静止时右端为N极，所以螺线管的A端是S极，B端是N极。

（2）由安培定则可知，螺线管中电流由左端流入，右端流出。所以a为电源正极，b为电源负极。如图：

6．（2019•聊城）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，善于思考的小明同学用自己的方法总结出了通电螺线管的极性与电流方向之间的关系，如图所示：如果电流沿着我右手臂弯曲所指的方向，那么我的前方即为通电螺线管的　　极。实验结论是通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，请写出一条增强通电螺线管磁性的方法：　       　。

【答案】N；增大通电螺线管中的电流。

【解析】（1）根据安培定则，用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流的方向一致，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，即它的前方为N极；

（2）我们可以增大通电螺线管中的电流，或增加通电螺线管的线圈匝数，来增大通电螺线管的磁性。

7.（2019•枣庄模拟题）如图所示，闭合开关S，通电螺线管右侧的小磁针静止时，小磁针的N极指向左，则电源的右端为　　极，若使通电螺线管的磁性减弱，滑动变阻器的滑片P应向　　端移动。

【答案】正；左。

【解析】由小磁针的指向可判出电磁铁的极性，根据安培定则判断电源的正负极；由磁性的变化可知电流的变化，从而判断滑片的移动情况。

小磁针静止时N极向左，则由磁极间的相互作用可知，通电螺线管右端为S极，则左端为N极，根据安培定则可以判断电源的右端为正极，左端为负极；如图所示：

若使通电螺线管的磁性减弱，需减小电路中电流，由欧姆定律可知要增大电路中电阻，故滑片向左移动。

三、作图题

8．（2019山东威海）闭合开关S后小磁针的状态如图所示（小磁针黑色一端表示N极），请在图中括号内标出通电螺线管的N极和电源的“+”极。

【答案】如下图所示：

【解析】小磁针静止时N极指向左，根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥，可以确定通电螺线管的左端为S极，右端为N极；

结合图中的线圈绕向和通电螺线管的N极，利用安培定则可知线圈中的电流方向是从螺旋管的左端流入、右端流出，所以电源的左端为正极，右端为负极。

9.（2019黑河模拟题）根据通电螺线管的N、S极和磁感线形状，在图中标出磁体A的N极，磁感线方向（任选一根标出即可）和电源“+”、“-”极。

【答案】作图如图所示。

【解析】通电螺线管的磁场与条形磁体磁场相似，磁体极性与导线的绕法和电流方向有关，磁体的极性和电流方向关系用安培定则记忆；磁体的磁感线都是从磁体的N极出发，回到磁体的S极；同名磁体磁极相互排出，异名磁体磁极相互吸引。

10．（2019内蒙古通辽）如图所示，在电磁铁上方用弹簧挂着一个条形磁体，开关闭合后，滑片P向右滑动时弹簧伸长。请标出电磁铁上端的极性及电源正负极。

【答案】如图所示：

【解析】滑动变阻器向右移动时，电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，弹簧伸长说明受到的拉力增大，所以电磁铁的上端应该和上面的磁极是异名磁极，根据磁极判断电流方向，判断电源正负极。

滑动变阻器向右移动时，电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，弹簧伸长说明受到的拉力增大，所以电磁铁的上端应该和上面的磁极是异名磁极，所以电磁铁的上端是S极，根据安培定则可以判断从电磁铁的下端入电流，所以可以判断电源的左端是正极，右端是负极。

11．（2020•郑州模拟）如图所示，标出通电螺线管的N极和S极。

【答案】如图所示：

【解析】由图可知小磁针的指向判断磁感线的方向，从而确定螺旋管的极性。

磁感线是从磁体的N极出来回到磁体的S极的；小磁针N极指向与磁感线的方向是相同的，由图可知，螺旋管的左端应为N极，右端为S极。

四、实验探究题

12.（2019大连模拟题）小波小组在探究“通电螺线管的外部磁场”实验中，设计了如图所示电路。实验时，

（1）可通过观察__________判断通电螺线管的磁极。

（2）如图所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与__________的磁场相似。

(3)小波猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中，他将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，此时调节滑动变阻器是为了__________，来研究__________的关系。

【答案】（1）小磁针静止时N极（或S极）的指向（2）条形磁体（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）读图可知，在螺线和旁有两个小磁针，我们可以通过观察小磁针的指向来判断螺线管的极性；
（2）读图2可知，螺线和的两端磁性较强，中间磁性较弱，这与条形磁体的磁场分布相类似；
（3）实验中，他将开关S从l换到2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．
13.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。