中小学教育资源及组卷应用平台
第2节电生磁
基础练
01 电流的磁效应
1 如图所示实验最早是 (填物理学家)完成的,为了使实验现象明显,则导线应 (填“东西”“南北”或“任意方向”)放置,小磁针的作用是 ,用到的物理方法是 。
2小明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,由 两图实验现象说明:电流周围存在磁场;由乙、丙两图实验现象说明: 。
02 通电螺线管的磁场
3 如图所示,在螺线管的两端各放一个小磁针(涂黑的一端为 N 极),并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。给螺线管通电后,轻轻敲打纸板,可以看到铁屑有规律地排列起来。关于通电螺线管的磁场,下列说法正确的是( )
A.若改变通电螺线管中电流的方向,小铁屑的分布情况会发生变化
B.根据小磁针的指向可判断通电螺线管的左端为S极
C.通电螺线管周围的磁场与蹄形磁体周围的磁场相似
D.利用这些铁屑可以显示通电螺线管周围磁场的分布
4小明同学在做“探究通电螺线管周围的磁场分布”的实验时,在通电螺线管四周不同位置摆放多枚小磁针,最后小磁针静止在如图所示的位置,则通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。
03 安培定则
5如图所示,闭合开关,螺线管P 和Q 通电后 ( )
A. P 的右端是N极,Q 的左端是S极
B. P 的右端是S极,Q 的左端是S极
C. P 的右端是 N极,Q 的左端是 N极
D. P 的右端是S极,Q 的左端是 N极
6 请在图中通电螺线管两端的括号内标出 N、S极,并画出磁感线的方向。
易错练
易错点:混淆磁体内部和外部磁感线的方向
7 开关S闭合后,螺线管内部小磁针静止时N极的指向如图所示,请在图上标出电源的正、负极,通电后螺线管的N、S极,开关S闭合时螺线管外部小磁针 N极的偏转方向。
能力练
8真情境 课外制作 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,让它漂浮在水面上,制成指南针。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
9 图中的两个线圈套在一根光滑的玻璃管上。导线柔软,可自由滑动。开关S闭合后,则( )
A.两线圈左右分开
B.两线圈向中间靠拢
C.两线圈静止不动
D.两线圈先左右分开,然后向中间靠拢
10 如图所示,请根据小磁针静止时的指向及所标电流的方向,画出螺线管导线的绕法。
11如图所示,在螺线管上方用弹簧悬挂一根条形磁体。闭合开关S后,弹簧的伸长量减小,请在图中括号内分别标出螺线管A 的 N、S极和电源的“+”“-”极。
12 学习了探究通电螺线管的磁场特点实验后,小华同学利用螺线管、小磁针、开关和电池等器材继续做相关实验。小华将小磁针放在螺线管内部,开关S断开,小磁针静止后如图(a)所示。闭合开关S,小磁针转动,静止后如图(b)所示。接着小华改变电池的正、负极,再闭合开关S,小磁针静止后如图(c)所示。请根据现象及相关条件归纳得出初步结论。
(1)比较图(a)(b)可知: ;
(2)比较图(b)(c)可知: 。
培优练
13 (核心素养·科学思维)汤姆生在研究阴极射线时发现了电子,如图所示,一条向上射出的阴极射线可以看作是许多电子定向运动形成的电子流。则通过这束电子流的运动方向推断电流及周围的磁场方向是 ( )
第2节 电生磁
1.奥斯特 南北 判断通电导体周围是否有磁场(或研究磁场的方向与电流方向的关系)转换法解析该实验为奥斯特实验,说明了电流的周围存在磁场;由于小磁针受到地磁场的作用,要指南北方向,为了观察到明显的偏转现象,应使电流产生的磁场方向为东西方向,故应把直导线南北放置;通过小磁针的偏转,来判断通电导体周围是否有磁场(或研究磁场的方向与电流方向的关系),用到了转换法。
2.甲、乙电流产生的磁场方向跟电流方向有关解析题图甲中,开关断开时,导线中没有电流,小磁针不偏转;题图乙中,开关闭合后,导线中有电流,小磁针会发生偏转,这表明小磁针受到了磁力的作用,故题图甲、乙可说明电流周围存在磁场。由题图乙、丙实验现象可知,当改变导线中的电流方向时,小磁针的偏转方向也会发生改变,即磁场方向发生改变,说明电流产生的磁场方向跟电流方向有关。
3. D解析 通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中的电流方向有关,如果改变螺线管中电流的方向,磁场方向将发生改变,导致小磁针指向发生改变,但通电螺线管仍相当于一个条形磁体,所以小铁屑的分布情况不变,故A 说法错误;由小磁针的小铁屑的分布反映的是磁场的强弱,不能反映磁极的方向
指向和磁极间的相互作用规律可判断通电螺线管的左端为 N 极,故B 说法错误;通电螺线管外部的磁场与条形磁体的相似,故C 说法错误;给螺线管通电后,用手轻敲纸板,观察铁屑的分布,由于通电螺线管周围的铁屑会被磁化,每一个小铁屑都相当于一个小磁针,铁屑因受到磁场的作用力而有规律地排列起来,所以我们可以用铁屑来显示通电螺线管周围磁场的分布,故D 说法正确。
4.条形 解析 通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似,只是通电螺线管可以用电流的大小和方向改变其磁场的强弱和方向。
5. B解析 闭合开关,由安培定则可知,通电螺线管P 的右端为S 极,通电螺线管 Q 的左端为 S 极。故选B。
6.如答图所示 解析由题图中电流的方向,根据安培定则可判断出通电螺线管的右端为 N 极,左端为S极;通电螺线管外部的磁感线从N极出来,回到S极。
7.如答图所示解析 根据磁体周围的磁感线是从N极出发,回到S极,而磁体的内部磁感线是从S极指向N极,判断出通电螺线管的右端为 N极,注意区分磁体内部与外部磁感线的方向
左端为S极,由磁极间的相互作用规律知,外部小磁针 N 极将顺时针转动。由安培定则知,电源的左端是正极,右端是负极。
8. D解析闭合开关,由安培定则可知,通电螺线管的左端为N极,右端为S极,所以指南针的南极应标在d处。故选D。
9. A解析 根据安培定则判断,L 线圈的左端为S极,右端为 N极,L 线圈的左端是 N极,右端是 S极,也就是说,中间靠近的位置,两线圈的极性相同,因为同名磁极相互排斥,则闭合开关后这两个线圈由于相互排斥而左右分开。
10.如答图所示
11.如答图所示 闭合开关S后,弹簧的伸长量减小,说明条形磁体的 N 极与通电螺线管的上受到了通电螺线管向上的力
端相互排斥,则通电螺线管的上端为 N 极,下端为S极;再根据安培定则可以判断出电源的左端为正极,右端为负极。
图解物理
12.(1)当螺线管通电时,通电螺线管内部有磁场
(2)当通电螺线管中的电流方向变化时,通电螺线管内磁场的方向也发生变化 解析 (1)比较题图(a)(b)可知,当螺线管通电后,小磁针静止时的指向发生改变,说明当螺线管通电时,通电螺线管内部有磁场。(2)比较题图(b)(c)可知,当通电螺线管中的电流方向发生改变时,小磁针静止时 N极指向也发生了改变,说明当通电螺线管中的电流方向变化时,通电螺线管内磁场的方向也发生变化。
13. A解析 由题意可知,电子定向移动的方向向上,电子带负电,则电流的方向向下,根据安培定则可知,磁场的方向是顺时针方向。故选 A。
核心素养解读本题以电子流为背景,考查了电流方向的判定和安培定则的应用,培养了学生综合分析问题的能力,充分体现了“科学思维”的核心素养。