18.2 探究：通电螺线管外部磁场的方向
第1课时 通电螺线管外部磁场的方向
@基础分点训练
知识点1 奥斯特实验
1.电与磁之间有联系吗？什么实验能支持电能生磁？答： .
（1）如图所示的实验现象中，比较甲、乙两图可看到，导线通电时，小磁针 （选填“偏转”或“不偏转”），由此表明： .
（2）比较甲、丙两图可看到，导线中的电流方向改变，小磁针的偏转方向 （选填“改变”或“不变”）.实验表明： .
（3）为使实验现象明显，组装该装置时，请你说出其中的要求或操作中的注意事项： （说出其中某一点即可）.
知识点2 通电螺线管外部磁场的方向
2.某学习小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”.
（1）把导线绕制成螺线管形状，安装在水平放置的有机玻璃板上，板面上均匀洒满铁屑，给螺线管通以电流，铁屑被 .
（2）轻轻敲击玻璃板面，玻璃板上铁屑分布如图甲所示，可知通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场相似.
（3）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，当开关闭合，小磁针 （选填“顺时针”或“逆时针”）偏转.
（4）小磁针的作用： （任写一条）.
（5）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针偏转方向与原来 （选填“相同”或“相反”），说明通电螺线管外部的磁场方向与 有关.
3.如图所示的四幅图，通电螺线管的N、S极标注正确的是（ ）
A B C D
4.如图所示，闭合开关后，通电螺线管右侧的小磁针静止在图示位置.请在图中标出小磁针的 N极和A点的磁场方向.
第4题图
5.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.
第5题图
@能力提升训练
6.（江西中考）如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置.请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（ ）
A.电源正、负极的接法
B.螺线管导线的环绕方向
C.小磁针静止时N极的指向
D.螺线管中电流的方向
7.如图所示为条形磁铁和通电螺线管之间磁感线分布，则甲、乙、丙、丁的极性依次是（ ）
A.S、N、S、S B.N、N、S、N
C.S、S、N、N D.N、S、N、N
8.如图所示，两个线圈套在同一个光滑的玻璃棒上，均能自由滑动，当开关闭合时，这两个线圈将（ ）
第8题图
A.向中间靠拢 B.向左右分开
C.先分开后靠拢 D.静止不动
9.如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为 极；通电螺线管左侧的小磁针将 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转.
第9题图
10.【物理学与社会发展】心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环.“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁体间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动.阀门K1、K2都只能单向开启.当线圈中的电流从a流向b时，线圈左端是 极，活塞将向 运动，此时“电动泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态.
11.图中，闭合开关S后，通电螺线管上方的小磁针A的N极指向左侧，试在图中将螺线管里面的小磁针B的N极涂黑，在电源的正极接线处标上“＋”.
第11题图
12.将一个通电螺线管用单线悬挂起来，闭合开关，最后静止时小磁针如图所示.在螺线管两端标出N、S极，画出螺线管上导线的环绕图示.
第12题图
@思维拓展训练
13.【科学推理】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
第2课时 电磁铁电磁继电器
@基础分点训练
知识点1 电磁铁
1.许多自动控制的电路中都安装有电磁铁.有关电磁铁，下列说法正确的是（ ）
A.电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替
B.电磁铁能永久性地保持磁性
C.电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
D.电磁铁是根据电流的磁效应制成的
2.探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图所示电路进行实验，观察到电磁铁甲吸引大头针的数目比电磁铁乙多，此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是（ ）
A.线圈的匝数
B.电流的大小
C.电流的方向
D.电磁铁的极性
3.【新课标素材改编】如图是磁悬浮列车工作原理图，磁体镶嵌在T形轨道里，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上，实现非接触的支撑、导向和运行.列车正常运行时电源下端为 极，车厢线圈是利用 工作的.
知识点2 电磁继电器
4.电磁继电器的作用相当于工作电路中的（ ）
A.电源 B.开关
C.用电器 D.导线
5.虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电.根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示，当水位到达金属块A时，电磁铁 （选填“有了”或“失去”）磁性， （选填“红”或“绿”）灯亮.
@能力提升训练
6.小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭（原理如图所示）.接通信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动.为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（ ）
A.改变磁体的磁极
B.改变电流的大小
C.改变磁体磁性强弱
D.改变线圈的匝数
7.如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（ ）
A.电磁铁的右端为N极
B.小磁针将顺时针旋转
C.当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D.当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
8.（多项选择）如图是小明为某仓库设计的温度报警电路.R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻.温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警.下列判断正确的是（ ）
第8题图
A.R1的阻值随温度的升高而增大
B.温度升高过程中，电磁铁磁性增强
C.若要调低报警温度，可将R2的阻值调大
D.若控制电路电源电压降低，报警温度将升高
9.如图所示的电路中，当开关S拨到a后，电磁铁左端为 极，小磁针静止在图示位置时，B端是 极；当开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变，则电磁铁的磁性 （选填“增强”“不变”或“减弱”）.
第9题图
10.如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，要求闭合开关，向右移动滑片P，通电螺线管磁性变强，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极.
@思维拓展训练
11.如图甲所示为一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图.工作电路由电压U0＝220 V的电源和阻值为R0＝88 Ω的电热丝组成.控制电路是由电压U1＝8 V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（取值范围为0～140 Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示.当控制电路的电流达到50 mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热.
（1）由图乙可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
（2）工作电路中电热丝R0工作时的电流是 2.5 A，工作10 min产生的热量是 J.
（3）如果恒温箱的温度设定为80 ℃，那么电阻箱R1应取多大阻值？
（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少？18.2 探究：通电螺线管外部磁场的方向
第1课时 通电螺线管外部磁场的方向
@基础分点训练
知识点1 奥斯特实验
1.电与磁之间有联系吗？什么实验能支持电能生磁？答： 有联系；奥斯特实验 .
（1）如图所示的实验现象中，比较甲、乙两图可看到，导线通电时，小磁针 偏转 （选填“偏转”或“不偏转”），由此表明： 通电导线周围存在磁场 .
（2）比较甲、丙两图可看到，导线中的电流方向改变，小磁针的偏转方向 改变 （选填“改变”或“不变”）.实验表明： 通电导线周围磁场方向与电流方向有关 .
（3）为使实验现象明显，组装该装置时，请你说出其中的要求或操作中的注意事项： 电路接通的时间不能太长 （说出其中某一点即可）.
知识点2 通电螺线管外部磁场的方向
2.某学习小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”.
（1）把导线绕制成螺线管形状，安装在水平放置的有机玻璃板上，板面上均匀洒满铁屑，给螺线管通以电流，铁屑被 磁化 .
（2）轻轻敲击玻璃板面，玻璃板上铁屑分布如图甲所示，可知通电螺线管外部的磁场分布与 条形 磁体的磁场相似.
（3）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，当开关闭合，小磁针 逆时针 （选填“顺时针”或“逆时针”）偏转.
（4）小磁针的作用： 检验磁场的存在（或判断磁场的方向） （任写一条）.
（5）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针偏转方向与原来 相反 （选填“相同”或“相反”），说明通电螺线管外部的磁场方向与 电流方向 有关.
3.如图所示的四幅图，通电螺线管的N、S极标注正确的是（ A ）
A B C D
4.如图所示，闭合开关后，通电螺线管右侧的小磁针静止在图示位置.请在图中标出小磁针的 N极和A点的磁场方向.
第4题图
5.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.
第5题图
@能力提升训练
6.（江西中考）如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置.请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（ D ）
A.电源正、负极的接法
B.螺线管导线的环绕方向
C.小磁针静止时N极的指向
D.螺线管中电流的方向
7.如图所示为条形磁铁和通电螺线管之间磁感线分布，则甲、乙、丙、丁的极性依次是（ D ）
A.S、N、S、S B.N、N、S、N
C.S、S、N、N D.N、S、N、N
8.如图所示，两个线圈套在同一个光滑的玻璃棒上，均能自由滑动，当开关闭合时，这两个线圈将（ B ）
第8题图
A.向中间靠拢 B.向左右分开
C.先分开后靠拢 D.静止不动
9.如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为 S 极；通电螺线管左侧的小磁针将 顺时针 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转.
第9题图
10.【物理学与社会发展】心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环.“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁体间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动.阀门K1、K2都只能单向开启.当线圈中的电流从a流向b时，线圈左端是 S 极，活塞将向 左 运动，此时“电动泵”处于 抽血 （选填“抽血”或“送血”）状态.
11.图中，闭合开关S后，通电螺线管上方的小磁针A的N极指向左侧，试在图中将螺线管里面的小磁针B的N极涂黑，在电源的正极接线处标上“＋”.
第11题图
12.将一个通电螺线管用单线悬挂起来，闭合开关，最后静止时小磁针如图所示.在螺线管两端标出N、S极，画出螺线管上导线的环绕图示.
第12题图
@思维拓展训练
13.【科学推理】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（ D ）
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
第2课时 电磁铁电磁继电器
@基础分点训练
知识点1 电磁铁
1.许多自动控制的电路中都安装有电磁铁.有关电磁铁，下列说法正确的是（ D ）
A.电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替
B.电磁铁能永久性地保持磁性
C.电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关
D.电磁铁是根据电流的磁效应制成的
2.探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图所示电路进行实验，观察到电磁铁甲吸引大头针的数目比电磁铁乙多，此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是（ A ）
A.线圈的匝数
B.电流的大小
C.电流的方向
D.电磁铁的极性
3.【新课标素材改编】如图是磁悬浮列车工作原理图，磁体镶嵌在T形轨道里，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上，实现非接触的支撑、导向和运行.列车正常运行时电源下端为 负 极，车厢线圈是利用 电流的磁效应 工作的.
知识点2 电磁继电器
4.电磁继电器的作用相当于工作电路中的（ B ）
A.电源 B.开关
C.用电器 D.导线
5.虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电.根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示，当水位到达金属块A时，电磁铁 有了 （选填“有了”或“失去”）磁性， 红 （选填“红”或“绿”）灯亮.
@能力提升训练
6.小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭（原理如图所示）.接通信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动.为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（ A ）
A.改变磁体的磁极
B.改变电流的大小
C.改变磁体磁性强弱
D.改变线圈的匝数
7.如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（ D ）
A.电磁铁的右端为N极
B.小磁针将顺时针旋转
C.当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D.当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
8.（多项选择）如图是小明为某仓库设计的温度报警电路.R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻.温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警.下列判断正确的是（ BD ）
第8题图
A.R1的阻值随温度的升高而增大
B.温度升高过程中，电磁铁磁性增强
C.若要调低报警温度，可将R2的阻值调大
D.若控制电路电源电压降低，报警温度将升高
9.如图所示的电路中，当开关S拨到a后，电磁铁左端为 N 极，小磁针静止在图示位置时，B端是 S 极；当开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表的示数仍保持不变，则电磁铁的磁性 减弱 （选填“增强”“不变”或“减弱”）.
第9题图
10.如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，要求闭合开关，向右移动滑片P，通电螺线管磁性变强，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极.
@思维拓展训练
11.如图甲所示为一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图.工作电路由电压U0＝220 V的电源和阻值为R0＝88 Ω的电热丝组成.控制电路是由电压U1＝8 V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（取值范围为0～140 Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示.当控制电路的电流达到50 mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热.
（1）由图乙可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）.
（2）工作电路中电热丝R0工作时的电流是 2.5 A，工作10 min产生的热量是 3.3×105 J.
（3）如果恒温箱的温度设定为80 ℃，那么电阻箱R1应取多大阻值？
（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少？
解：（3）由图乙可知，当恒温箱温度设为80 ℃时，热敏电阻Rt＝60 Ω
控制电路电流I＝50 mA＝0.05 A 时，衔铁吸合，
R总＝＝＝160 Ω.
电阻箱R1应取的阻值：
R1＝R总－Rt＝160 Ω－60 Ω＝100 Ω.
（4）当R1'＝140 Ω时，Rt'＝160 Ω－140 Ω＝20 Ω，Rt'电阻最小，温度最高，由图乙可知，此
时温度最高为170 ℃.
