第二节 电流的磁场
知识点 1 奥斯特实验
1.如图所示,将一根直导线放在静止小磁针的正上方,并与小磁针平行。接通电路后,观察到小磁针发生偏转。
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在 。
(2)改变直导线中的电流方向,小磁针的偏转方向也发生改变,这表明 。
(3)实验中小磁针的作用是 。
(4)实验中用到的一种物理研究方法是 。
A.类比法 B.转换法 C.控制变量法 D.等效替代法
2.如图所示是奥斯特实验装置,当导线中通过向右的电流时,小磁针偏转,说明小磁针受到力的作用,下列关于该实验的说法中正确的是 ( )
A.增大电流,小磁针的偏转方向改变
B.小磁针位置不变,改变导线中电流的方向,小磁针的偏转方向改变
C.把小磁针拿走,通电导线周围的磁场将消失
D.无论通电导线怎么放置,只要导线中有电流,小磁针就会发生偏转
知识点 2 通电螺线管的磁场
3.小军通过做实验探究“通电螺线管外部的磁场分布”。他在螺线管的两端放上小磁针,在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后轻敲纸板,小磁针的指向和铁屑的排列情况如图所示。
(1)实验中小磁针的作用是 。
(2)实验结论:通电螺线管外部的磁场和 的磁场相似。
(3)(多选)下列操作中能增强通电螺线管磁性的有 (填字母)。
A.增大通电螺线管中的电流
B.改变螺线管中的电流方向
C.在通电螺线管内插入铁棒
D.减少通电螺线管的线圈匝数
4.如图所示的电源正负极、电流方向和通电螺线管N极三者关系正确的是 ( )
知识点 3 电磁铁
5.在“研究电磁铁”的实验中,小明猜想电磁铁的磁性强弱可能跟通过电磁铁电流的大小和线圈的匝数有关,于是他设计了如图所示的电路。
(1)把甲、乙两个电磁铁串联,目的是使通过它们的电流 。
(2)通过观察甲、乙两个电磁铁吸引大头针的 ,可以比较它们的磁性强弱。
(3)根据图示的情景可知, (选填“甲”或“乙”)电磁铁的磁性更强。由此可知,电磁铁磁性的强弱与 有关。
(4)要使电磁铁的磁性增强,应该把滑动变阻器的滑片向 移动。
6.如图所示,下列说法中错误的是 ( )
A.这是模拟奥斯特实验的一个场景
B.图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C.将电池正、负极对调后,重新闭合电路,小磁针的偏转方向改变
D.将图中导线断开,小磁针N极将指向地磁的北极
7.[2019·泸州] 如图所示,一条形磁体静止在粗糙的水平桌面上,通电螺线管与条形磁体处于同一水平面上并靠近。开关闭合后,滑片P向下滑动的过程中,条形磁体始终保持静止。对条形磁体所受摩擦力的判断,下列说法中正确的是 ( )
A.摩擦力减小,方向水平向左 B.摩擦力减小,方向水平向右
C.摩擦力增大,方向水平向左 D.摩擦力增大,方向水平向右
8.如图甲所示,通电螺线管的极性跟电流的方向有关,可以用右手螺旋定则判断。环形电流可以看作一匝线圈,如图图乙所示;在图丙中,当电流由A端流入、B端流出时,则环内的小磁针会( )
A.水平转动至N极指向纸内 B.水平转动至S极指向纸内
C.顺时针转动90°至竖直位置 D.逆时针转动90°至竖直位置
9.如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是 ( )
A.电磁继电器就是电磁铁 B.电磁铁工作时,上端为S极
C.当有人闯入保密室时,b灯亮 D.当滑片向右移动时,电磁铁的磁性增强
10.根据古文《论衡·是应篇》中的记载:“司南之杓(用途),投之于地,其柢(握柄)指南”,学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
(1)如图甲所示,当磁勺在正确指南时,其A端为该磁体的 (选填“N”或“S”)极。
(2)为达到理想的指向效果,制作人将磁勺靠近一电磁铁,如图图乙所示。闭合开关S,磁勺和电磁铁相互吸引,由此增加磁勺的磁性,H端为电源的 极。
11.请在中分别标出小磁针a、b静止时的N、S极。
考|题|展|示
12.[2020·武汉] 如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作汞温度计时,在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连,当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时,电铃就响起来,发出报警信号。下列说法正确的是 ( )
A.温度计中的汞是绝缘体
B.电铃响时,电磁铁右端是N极
C.温度降低到74 ℃以下时,电铃响
D.电铃响且滑片P向左移动时,电磁铁磁性减弱
13.[2020·大连] 如图所示,开关闭合,滑动变阻器的滑片位于A端,小铁片被竖直吸在电磁铁的左侧。若将滑片从A端移动到中点,则小铁片受到电磁铁的吸引力将 ,小铁片受到的摩擦力将 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
答案
1.(1)磁场 (2)通电导体周围磁场的方向与电流方向有关
(3)验证磁场的存在并显示磁场的方向 (4)B
2.B
3.(1)验证通电螺线管周围存在磁场并用来判断通电螺线管两端的极性
(2)条形磁体
(3)AC
(3)在相同条件下,增大线圈中的电流,通电螺线管的磁性增强,故A正确;改变螺线管中的电流方向,不能增强通电螺线管的磁性,故B错误;在相同条件下,插入铁棒,通电螺线管的磁性增强,故C正确;在相同条件下,减少线圈的匝数,通电螺线管的磁性减弱,故D错误。
4.D
5.(1)相等 (2)数目 (3)乙 线圈匝数 (4)左
6.D
7.D 由右手螺旋定则得,通电螺线管左端为N极,右端为S极,则通电螺线管与条形磁体异名磁极相对,相互吸引,即条形磁体受到通电螺线管向左的吸引力,因为条形磁体始终保持静止,所以它受到的吸引力和桌面给它的摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以条形磁体受到的摩擦力方向是向右的;当滑片逐渐向下移动时,变阻器连入电路的电阻逐渐减小,由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变大,则通电螺线管的磁性逐渐变强,条形磁体受到通电螺线管的吸引力逐渐变大,因为条形磁体受到的是平衡力,故摩擦力也会逐渐增大。
8.A 在图丙中,当电流由A端流入、B端流出时,根据右手螺旋定则可以判断单线圈纸内是N极,纸外是S极,通电的单线圈内部磁感线从纸外进入纸内,根据磁场中的小磁针受到的磁力和磁感线方向一致,所以小磁针的N极指向纸内,S极指向纸外,故选A。
9.C
10.(1)S (2)正 (1)磁勺在正确指南时,地磁的N极在地理的南极附近,由于异名磁极相互吸引,故其A端为该磁体的S极。
(2)因为异名磁极相互吸引,则与磁勺柄所靠近的下端是通电螺线管的N极,用右手螺旋定则可判断通电螺线管中的电流方向是向左的,即电流是从H出来的,故H端为电源的正极。
11.如图图所示
12.B 汞容易导电,是导体,故A错误;电铃响时,电流从螺线管的左端流入,根据右手螺旋定则可知,电磁铁右端是N极,故B正确;当温度升高到74 ℃以上时,汞与金属丝接触,电磁铁的电路中有电流,电磁铁具有磁性,会吸引衔铁,电铃中有电流通过,电铃响,故C错误;电铃响且滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电流变大,电磁铁磁性变强,故D错误。
13.变大 不变 将滑片从A端移动到中点,接入电路中的电阻变小,由欧姆定律可知,电路中电流变大,电磁铁的磁性变强,铁片受到的吸引力变大;铁片处于静止状态,受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力不变。