人教版物理九年级全一册同步提优训练：20.2　电生磁（含答案）

第2节　电生磁
题组1　奥斯特实验　　　　　　　
1.如图所示,置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线,在导线中通有电流的瞬间,小磁针发生转动。下列说法中正确的是 (　　)
　
A.该实验现象说明电流周围存在磁场
B.该实验中小磁针主要用于检验通电导线周围磁场的强弱
C.若改变导线中的电流方向,小磁针的转动方向不会改变
D.若改变导线中的电流大小,小磁针的转动方向将会改变
2.在做“奥斯特实验”时,下列操作中现象最明显的是 (　　)
A.导线沿东西方向放置在小磁针的正上方
B.导线沿南北方向放置在小磁针的正上方
C.沿电流方向放置小磁针,使小磁针在导线的正下方
D.沿电流方向放置小磁针,使小磁针在导线的延长线上
3.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　　　　　　　　　　　　　　　　。如图果移走小磁针,该结论　　　　(选填“成立”或“不成立”)。
4.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形成对流。
猜想二:可能是通电后导线周围产生了磁场。
(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)。
A.将整个装置放在玻璃箱中进行实验
B.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
C.改变导线中的电流方向
(3)如图果实验中小磁针偏转不明显,请提供一条改进的建议: 　　　　　　　　　　　　　。
　奥斯特实验中应该注意的问题:①小磁针静止时指南北,所以导线要沿南北方向放置,避免地磁场对实验的影响;②导线要用铜线或铝线,不要用铁制导线,这是为了避免磁体吸铁性的影响;③开关闭合的时间要短,因为实验电路为电源短路,通电时间过长容易烧毁电源;④产生的磁场为电流的磁场,磁场的强弱和方向只与电流的大小和方向有关,与小磁针是否存在无关。
题组2　通电螺线管的磁场　　　　　　　
5.小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后轻敲玻璃板,铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是 (　　)
　　
A.图中P、Q两点相比,P点处的磁场较强
B.若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点处的磁场会减弱
C.若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点处的磁场方向会改变
D.若只增大螺线管中的电流,P、Q两点处的磁场方向会改变
6.[2021·宜昌] 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,它的两极如图丁所示,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　　　　　　　。
7.[2020·淮安] 如图所示,在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中:
(1)小磁针的作用: 　　　　　　　　　　　　　。
(2)在螺线管外部A、B两处放置小磁针,闭合开关,发现A处小磁针发生偏转,而B处小磁针不偏转,试说明B处小磁针不偏转的可能原因: 　　　　　　　　　　　　　。
(3)将电池的正、负极对调,重复上述实验,是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与　　　　方向的关系。
(4)观察实验现象后,应立即断开开关,是为了　　　　　　　　　　　　　。
题组3　安培定则　　　　　　　
8.一通电螺线管中的电流方向和其周围磁感线的分布情况如图所示,其中正确的是 (　　)
9.如图所示,在通电螺线管(导线上箭头方向表示电流方向)附近放置的小磁针(涂黑端为N极),静止时其指向正确的是 (　　)
10.[2020·常州] 如图所示,闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是 (　　)
　
A.相斥,A端为N极,B端为N极 B.相斥,A端为S极,B端为S极
C.相吸,A端为S极,B端为N极 D.相吸,A端为N极,B端为S极
11.[2020·绵阳] 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
12.[2021·眉山] 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c极接b点,d极接a点
D.图中P处磁感线的方向从螺线管右端到左端
13.如图所示,用细线悬挂的磁体AB的磁极未知。当闭合电路开关S后,磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥,则B端是磁体的　　　　极。 断开开关S,磁体静止时,B端会指向地理的　　　　(选填“北方”或“南方”)。
14.[2021·临沂] 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。
15.如图所示是小明同学在研究通电螺线管极性时的情形,请标出开关闭合后螺线管的N极、螺线管内小磁针的N极和A点的磁场方向。
16.[2020·福建] 通电螺线管的N、S极以及外部的一条磁感线如图所示。在图中标出磁感线的方向,并在括号中标出电源的正、负极。
17.[2020·葫芦岛] 如图所示,闭合开关后,套在通电螺线管上的磁环会向右运动,已知磁环的左侧为N极。请在图中标出:
(1)通电螺线管左端的磁极(用“N”或“S”表示)。
(2)磁感线的方向。
(3)电源右端的极性(用“+”或“-”表示)。
18.如图所示,小磁针静止在甲、乙两个通电螺线管之间,请你完成:(1)甲通电螺线管的绕法和A点磁感线的方向;(2)乙通电螺线管电源的正、负极。
19.如图所示,一段电阻丝从电源正极接出,在一个“U”形玻璃管的右侧管上绕几匝,再到左侧管上绕几匝后接到电源负极。一根条形磁体用细线悬挂并静止在如图所示位置。画出电阻丝的绕法并在“U”形管的两端标明磁极。
20.如图甲所示,在观察奥斯特实验时,小明注意到置于通电直导线下方的小磁针N极向纸内偏转。小明由此推测:如图乙所示,若电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方时,小磁针也将发生偏转。请你说出小明推测的依据: 　　　　　　　　　　　　　　　　。
你认为此时小磁针的N极会向　　　　(选填“纸内”或“纸外”)偏转。
21.通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围的磁场相似,其磁极可以用安培定则判定。
(1)甲中螺线管的A端是　　　　极。
(2)图甲中的螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成的,通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成,因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图乙所示,则其B端是　　　　极。
(3)地球周围存在磁场,有学者认为,地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的,地球自转的方向自西向东,如图丙所示,则形成圆形电流的方向与地球自转方向　　　　(选填“相同”或“相反”),物理学中规定正电荷定向移动方向为电流方向,那么地球带　　　　(选填“正”或“负”)电。
22.通电直导线周围磁场的磁感线分布和磁场方向的判定方法如图所示。将一个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
答案
第2节　电生磁
1.A　解： 当直导线通电时,导线的周围存在磁场,小磁针会发生偏转,该实验说明电流周围存在磁场,故 A正确;小磁针偏转,能说明通电导线周围存在磁场,故小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场,但不能检验磁场的强弱,故B错误;若改变导线中的电流方向,磁场的方向发生改变,小磁针的转动方向会改变,故C错误;磁场方向与电流的大小无关,改变导线中电流大小,小磁针的转动方向不会改变,故D错误。
2.B　解： 电流周围存在磁场,对小磁针有力的作用,但地磁场也对小磁针有力的作用(使小磁针指向南北),所以为了减小地磁场的影响,应将导线南北放置,若小磁针偏转说明是电流的磁场引起的,且将小磁针放置在导线的下方或上方,不能放在导线的延长线上,B正确。
3.磁场　闭合开关,小磁针偏转　成立
解： 通电导线周围存在磁场,该磁场与小磁针的有无无关,移走小磁针后,该结论仍成立。
4.(1)力是改变物体运动状态的原因
(2)BC
(3)增加干电池的节数或用多根直导线等
解： (1)小磁针偏转说明其运动状态发生了改变,运动状态发生改变说明小磁针一定受到了力的作用。
(2)为了验证猜想一,即导线产生热量使空气形成对流引起小磁针偏转,只要让小磁针不受空气对流的影响即可进行验证。将整个装置放在玻璃箱中进行实验,这样依然会存在空气对流,故不可行;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,小磁针被罩在烧杯中,空气对流不再对小磁针产生影响,故可以验证猜想一;改变导线中的电流方向,若小磁针的偏转方向发生改变,则说明空气对流对小磁针的偏转不起作用,故可以验证猜想一。
(3)小磁针偏转不明显说明小磁针受力过小,为使偏转现象明显,增大小磁针所受力即可,因此可增加干电池的节数,或用多根直导线。
5.C　解： 由图可以看出通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似,并且可以看到Q点铁屑的分布比P点密集,由此可以确定Q点的磁场比P点强,故A错误;只改变电流方向,则磁场方向发生改变,但通电螺线管周围的磁场强弱不变,故B错误,C正确;只增大螺线管中的电流,则磁场的强弱发生改变,但磁场方向不变,故D错误。
6.(1)磁化　条形
(2)小磁针
(3)改变电流方向　小磁针指向
7.(1)检验磁场的存在并显示磁场的方向
(2)B处小磁针N极的指向与该处磁场方向相同
(3)电流
(4)保护电路,防止螺线管温度过高
8.B　
9.A　解： A选项,根据安培定则可知,通电螺线管右端为N极,由同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知,小磁针左端为S极,右端为N极,故正确。
B选项,根据安培定则可知,通电螺线管上端为N极,由磁场的方向可知,小磁针下端应为N极,故错误。
C选项,根据安培定则可知,通电螺线管左端为N极,由磁场的方向可知,小磁针右端应为N极,故错误。
D选项,根据安培定则可知,通电螺线管左端为N极,右端为S极,由磁场的方向可知,小磁针右端应为N极,故错误。
10.C　解： 两个通电螺线管中的电流都是向下的,根据安培定则可知,A端为S极,B端为N极,靠近的两端是异名磁极,因此它们相互吸引,故C项正确。
11.D　解： 闭合开关,电流从螺线管的左端流入,从右端流出,根据安培定则可以判断,通电螺线管的B端是N极,A端是S极,通电螺线管在地磁场作用下,N极指向地磁南极,即地理北方。
12.C　解： 根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的S极靠近螺线管的左端,则通电螺线管的左端为N极,故A错误;由安培定则可知,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向左端,电流从右端流入,左端流出,则电源右端为正极,故B错误;发光二极管c极接b点,d极接a点,发光二极管“正”“负”极连接正确,电路中有电流,故C正确;在磁体的外部,磁感线从N极指向S极,所以通电螺线管外P点的磁场方向从螺线管左端到右端,故D错误。
13.N　北方
解： 当闭合电路开关S后,电流从螺线管右端流入,左端流出,根据安培定则可知,螺线管左端为N极,右端为S极,由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥,根据同名磁极相互排斥可知,B端是磁体的N极;地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近,由于受地磁场的影响,磁体静止时,B端(N极)会指向地理的北方。
14.正　N　解： 由图可知,磁感线是从螺线管的左侧回到螺线管的右侧,则螺线管的左侧为N极,右侧为S极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的左端为N极,右端为S极;根据安培定则可知,电流从螺线管的左端流入,右端流出,电流表在接入电路中时,电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出,所以电流表的上端为正接线柱。
15.如图所示
16.如图所示
17.如图所示
解： 磁环的左侧为N极,闭合开关后,磁环会向右运动,说明磁环受到了排斥力的作用,即螺线管的右端为N极,左端为S极,根据安培定则可知,电源的左端为正极,右端为负极;磁感线是从磁体的N极出来回到磁体的S极的。
18.如图所示
19.如图所示
20.电子的定向移动形成电流,电流周围存在磁场　纸外
解： 通电导线周围存在磁场,因此导线下方的小磁针受磁场力而发生偏转;电子定向移动会形成电流,电流周围存在磁场,因此当电子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方时,小磁针也会发生偏转;由于电子定向移动形成的电流方向与图甲中电流的方向相反,故小磁针受力方向与图甲中相反,导致偏转方向相反,即小磁针的N极向纸外偏转。
21.(1)N　(2)N　(3)相反　负
解： (1)根据安培定则,用右手握住螺线管,四指弯向电流的方向,拇指指向螺线管的A端,所以A端为N极。(2)根据安培定则,用右手握住单匝线圈,四指弯向电流的方向,拇指指向单匝线圈的B端,所以B端为N极。(3)由于地磁N极在地理南极附近,根据安培定则,拇指指向地磁N极,四指的方向为电流的方向,所以电流方向自东向西,与地球自转的方向相反;物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反,所以地球带负电。
安培定则是判断通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系的,由于螺线管可看成由多个单匝圆形线圈组合而成,因此判断单匝圆形线圈的磁极也可以用安培定则,可判断出题图乙中B端为N极,这里用到了整体分析与个体分析相结合的方法。
22.D　解： 由于小磁针放在水平放置的直导线正下方,因此直导线通电的瞬间,若电流方向从南向北,则小磁针逆时针偏转,A不正确;若电流方向从北向南,则小磁针顺时针偏转,B不正确;若电流方向从东向西,则小磁针发生偏转,南北极对换,C不正确;若电流方向从西向东,则小磁针不发生偏转,D正确。