北京课改版九全物理 第12章 3 通电螺线管的磁场 能力（含解析）

北京课改版九全物理 第12章 3 通电螺线管的磁场 能力
一、单项选择题（共4小题；共16分）
1. 下图中利用右手螺旋定则判断通电螺线管极性正确的是
A. B.
C. D.
2. 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 极指向右端，小磁针乙静止时 极指向左端
B. 小磁针甲静止时 极指向左端，小磁针乙静止时 极指向右端
C. 小磁针甲和小磁针乙静止时 极均指向右端
D. 小磁针甲和小磁针乙静止时 极均指向左端
3. 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（）应标在泡沫板的
A. 处 B. 处 C. 处 D. 处
4. 直线电流周围磁场的磁感线分布和磁场方向的判定方法如图所示。将一枚转动灵活的小磁针放在水平放置的直导线正下方，直导线通电的瞬间
A. 若电流方向从南向北，则小磁针顺时针偏转
B. 若电流方向从北向南，则小磁针逆时针偏转
C. 若电流方向从东向西，则小磁针不发生偏转
D. 若电流方向从西向东，则小磁针不发生偏转
二、双项选择题（共1小题；共4分）
5. 某同学研究电流产生的磁场，闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是
A. 由甲、乙两图可得电流可以产生磁场
B. 由甲、乙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
C. 由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关
D. 由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
三、填空题（共1小题；共4分）
6. 根据图所示的电流方向，判断通电螺线管的 端是 （选填“”或“”）极；当通电电流方向改变时，螺线管两端的极性 （选填“改变”或“不变”）。
四、实验题（共4小题；共28分）
7. 小刚利用电池组、小磁针和若干导线等器材做了如图所示的实验。
（1）由图甲与图乙可知 。
（2）由图乙与图丙可知 。
（3）如果移走图乙中的小磁针，通电导线周围 （选填“存在”或“不存在”）磁场。
（4）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关，小磁针 （选填“会”或“不会”）发生偏转。
8. 科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
（1）由图可知两平行通电导线之间有力的作用。当通入的电流方向相同时，导线相互 ；当通入的电流方向相反时，导线相互 。
（2）判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向。根据这个方法，请你判定甲图中导线 在导线 处产生的磁场方向为垂直于纸面 。（选填“向里”或“向外”）
（3）产生上述现象的原因是；通电导线 周围产生的磁场对通电导线 有 的作用。当导线 中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线 的受力方向随之改变。
（4）由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过 来实现的。
9. 磁场看不见、摸不着，小宇想利用铁屑和小磁针（黑色一端为 极）来探究通电螺线管外部的磁场特点。请你解答以下问题：
（1）根据图甲中铁屑的排列情况可初步推断：通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场相似。
（2）实验中，小磁针的作用是研究通电螺线管周围的 （选填“磁场强弱”或“磁场方向”）。
（3）小宇在奥斯特实验的启发下，只改变通电螺线管中的电流方向，实验现象如图乙所示。对比两次实验的实验现象可知：通电螺线管两端的磁极性质与通电螺线管中的电流方向 （选填“有关”或“无关”）。
（4）下列操作中能增强通电螺线管磁性的是 。（多选，填写选项前的字母）
A.增大通电螺线管中的电流
B.改变通电螺线管中的电流方向
C.在通电螺线管内插入铁棒
D.减少通电螺线管的匝数
10. 在研究通电螺线管的外部磁场分布情况时，实验桌上有一套组装好的器材、一小瓶铁屑和一枚小磁针，如图所示。请挑选实验器材，具体说出研究通电螺线管外部在某平面内磁场分布的实验步骤： 。
五、作图题（共1小题；共13分）
11. 如图所示，请根据小磁针静止时的指向画出 点的电流方向并标出螺线管的 极。
六、科普阅读题（共1小题；共8分）
12. 阅读短文，回答问题。
双触点干簧管
双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图甲所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有 、 和 三块簧片，其中 和 是用铁或镍等材料制成， 是用铜或铝等非磁性材料制成。 的端点与 的端点是固定端点， 的端点是自由端点，正常时 的端点在自身弹力作用下与 的端点接触。当绕在干簧管上的线圈通电时，如图乙所示， 的端点与 的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于 的弹力时， 与 的端点分开，并与 的端点接触。而当 与 的吸引力减小到一定程度时， 在弹力的作用下与 的端点分开，重新恢复与 的端点接触。
请回答下列问题：
（1）在图乙中，若要使螺线管的左端为 极，则电源左端是 极。
（2）簧片 、 和 所对应的材料可能是 。（填写序号）
①铁、铁、铜
②铜、铝、铁
③铜、铁、铁
④镍、铁、铝
（3）当 的端点与 的端点接触时，簧片 具有 势能。
（4）如图所示，请将电路连接完整。要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电。
答案
第一部分
1. D
【解析】由右手螺旋定则，右手的四指指向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的方向为螺线管的 极，由此可以判断出D项标注的极性正确，故选D。
2. B
【解析】开关闭合后，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为 极，左端为 极，静止时小磁针的 极指向磁场方向，由此可知，小磁针乙的 极指向右端， 极指向左端；小磁针甲的 极指向左端， 极指向右端。综上分析可知A、C、D错，B正确。
3. D
【解析】泡沫板漂浮在水面上易于转动，螺线管通电后相当于条形磁铁，受地磁场作用会使泡沫板最终静止在南北方向，根据安培定则可以判断通电螺线管左端为 极，右端为 极。因此该指南针南极应标在泡沫板的 处。故选择D。
4. D
【解析】由图知，判断通电直导线周围磁场方向用到了右手螺旋定则，即：用右手握住直导线，使大拇指指向电流的方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向；
若电流方向从南向北，如图（即图中电流从左到右），根据上面的方法可知，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，而纸的里面是西，则小磁针的 极指向也指向西面（如图中红色磁针），小磁针的 极原来指向北面（如图中蓝色磁针），所以，小磁针从北往西转动，俯视时，会发现小磁针逆时针转动，故A错误。
若电流方向从北向南，即如图中电流从左到右，根据上面的方法可知，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，纸的里面是东，小磁针 极指向也指向东面（如图中红色磁针），小磁针的 极原来指向北面（如图中蓝色磁针），所以，小磁针从北往东转动，俯视时，会发现小磁针顺时针转动，故B错误。
若电流方向从东向西，即如图中电流从左到右，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，纸的里面是南，小磁针 极指向也指向南面如图中红色磁针，小磁针原来指向北面如图中蓝色磁针，所以小磁针会转动到相反的方向，故C错误。
若电流方向从西向东，即如图中电流从左到右，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，纸的里面是北，小磁针 极指向也指向北面如图蓝色磁针，小磁针原来指向北面（如图蓝色磁针），所以小磁针不转动，故D正确。
第二部分
5. A， D
【解析】磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，闭合开关，导体中有电流通过，小磁针发生偏转，由甲、乙两图可得电流可以产生磁场，A正确，B错误；
乙、丙两图中电流方向相反，小磁针偏转的方向相反，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关，C错误，D正确。
第三部分
6. ；改变
【解析】由右手螺旋定则可以判断出通电螺线管的 端为 极，因通电螺线管的极性与电流方向有关，当螺线管中电流方向改变时，通电螺线管的极性也发生改变。
第四部分
7. （1） 通电导体周围存在磁场
【解析】观察甲、乙两图可知，当断开开关时，导线中没有电流，小磁针不发生偏转，闭合开关，导线中有电流通过，小磁针发生偏转，由此说明通电导体周围存在磁场。
（2） 电流产生的磁场的方向与电流方向有关
【解析】观察图乙和图丙，当改变导线中的电流方向时，小磁针的转动方向发生改变，说明通电导线周围的磁场跟电流的方向有关。
（3） 存在
【解析】当把小磁针从通电导线旁边移走时，通电导线周围仍存在磁场，它跟小磁针是否被移走没有关系。
（4） 会
【解析】当把小磁针放在通电导线的上方时，闭合开关，根据磁场的基本性质，它对放入其中的磁体产生磁力的作用，小磁针仍能发生偏转。
8. （1） 吸引；排斥
【解析】由图可知，当通入的电流方向相同时，导线靠拢，说明两导线相互吸引；当通入的电流方向相反时，导线远离，说明两导线相互排斥。
（2） 向里
【解析】用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向。由此可知：通电导线 在其左侧产生的磁场垂直于纸面向外，在其右侧产生的磁场垂直于纸面向里。
（3） 力
【解析】由题中现象可知通电导线 周围产生的磁场对通电导线 有力的作用。
（4） 磁场
【解析】磁体之间的相互作用是通过磁场来实现的，与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过磁场来实现的。
9. （1） 条形
【解析】由通电螺线管甲中铁屑的分布、小磁针的指向和磁极间的相互作用规律可知，图甲中通电螺线管的左端为 极，右端为 极，说明通电螺线管外部磁场分布与条形磁体的磁场相似。
（2） 磁场方向
【解析】实验中，由小磁针的指向可以判断出通电螺线管的极性，因此小磁针在实验中的作用是研究通电螺线管周围的磁场方向。
（3） 有关
【解析】当改变通电螺线管中的电流方向时，可以发现小磁针的指向也发生改变，由此可以得出通电螺线管磁场的方向与电流的方向有关。
（4） AC
【解析】加大通电螺线管中的电流可以使通电螺线管的磁性增强，也可在通电螺线管内部插入铁棒，铁棒被磁化后具有磁性，具有磁性的铁棒和通电螺线管，两个磁场叠加在一起，会使通电螺线管的磁性更强，故选A、C。
10. 先在白纸板上均匀地撒上小铁屑，闭合开关，轻轻敲击纸板，使铁屑按一定规律排列，用笔描慕出铁屑的分布轮廓。断开开关，撤去铁屑，再闭合开关，在不同轮廓线上放置小磁针，用箭头在轮廓线上标记小磁针北极的指向
第五部分
11. 如图所示
【解析】由磁极间相互作用规律和小磁针静止时所指的方向，可以得出通电螺线管的左端为 极，右端为 极，由右手螺旋定则可知通电螺线管外侧电流的方向向上。
第六部分
12. （1） 正（或“”）
【解析】用右手螺旋定则确定电源左端为正极。
（2） ③
【解析】根据文中内容“ 是用铜或铝等非磁性材料制成”“ 的端点与 的端点分别被磁化”可判断③正确。
（3） 弹性
【解析】文中提到 的弹力，说明 有弹性势能。
（4） 如图所示
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