沪粤版九年级物理下册同步练习：16.2　奥斯特的发现（含答案）

16.2　奥斯特的发现
一、选择题
1．如图16－2－4所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”的实验装置的一部分，置于水平桌面上的小磁针上方有一根与之平行的直导线。关于这个实验，下列说法中正确的是
(　　)
A．首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是法拉第
B．当直导线通电时，小磁针会离开支架悬浮起来
C．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
D．改变直导线中电流的方向，小磁针N极的指向不变
图16－2－4
2．如图16－2－5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。通电后可以观察到小磁针的指向，轻轻敲打纸板，可以看到铁屑有规则的排列起来。关于通电螺线管的磁场，下列说法正确的是(　　)
图16－2－5
A．若改变通电螺线管中的电流方向，小磁针的指向不变
B．由小磁针的指向可判断通电螺线管的左端为N极
C．通电螺线管周围的磁场与蹄形磁铁周围的磁场相似
D．利用这些铁屑可以显示通电螺线管磁场的分布规律
3．(多选)一根长直铜导线在靠近一个原来自由静止的小磁针的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A．若小磁针不动，则不可能有电流通过导线
B．若小磁针发生转动，则一定有电流通过导线
C．若小磁针发生转动，则不一定有电流通过导线
D．若小磁针不动，则可能也会有电流通过导线
4．如图16－2－6所示的四幅图中，通电螺线管的N、S极标注正确的是
(　　)
图16－2－6
5．2019·自贡
有一小磁针静止在通电螺线管上方，如图16－2－7所示，则关于通电螺线管和电源正、负极的说法正确的是
(　　)
A．左侧为N极，a端为正极
B．左侧为S极，a端为正极
C．左侧为N极，b端为正极
D．左侧为S极，b端为正极
图16－2－7
6．2019·山西
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，制成指南针。如图16－2－8所示，该指南针的南(S)极应标在泡沫板的(　　)
图16－2－8
A．a处
B．b处
C．c处
D．d处
7．2020·自贡
弹簧测力计挂住一条形磁铁置于螺线管的正上方，如图16－2－9所示。闭合开关S，弹簧测力计的示数将(　　)
　图16－2－9
A．变小
　　　B．不变
C．变大
　　　D．无法确定
二、填空题
8．如图16－2－10所示是奥斯特实验电路，实验结论：通电导线周围存在________。如果移走小磁针，该结论________(选填“仍成立”或“不成立”)，此实验中小磁针的作用是______________________________________。
图16－2－10
9．如图16－2－11所示，在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有________，小磁针静止时________极的指向为该点磁场的方向，调换电源正、负极，小磁针的偏转方向改变，说明通电螺线管的磁场方向与________________有关。
图16－2－11
10．2019·泰安改编
如图16－2－12所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，通电螺线管的左端为________极，通电螺线管外A点磁场的方向向________，小磁针静止时N极指向________。
图16－2－12
11．小郭同学自制了一个用开关来控制通电螺线管南、北极的巧妙装置，如图16－2－13所示，当开关S接________(选填“a”或“b”)点时，通电螺线管的A端是N极。
图16－2－13
三、作图题
12．2020·新疆
请在图16－2－14中标出静止小磁针的N极。
图16－2－14
13．2019·南京
根据小磁针静止时所指方向，在图16－2－15中画出通过小磁针中心的一条磁感线，并标出电源的正极。
图16－2－15
14．2019·临沂
根据图16－2－16中磁感线的方向，在括号内用“＋”或“－”标出电源的正极或负极。
图16－2－16
15．小磁针放在两通电螺线管之间，静止时小磁针的N、S极处于如图16－2－17所示的状态，请完成螺线管B的绕线，并标出电源的正、负极。
图16－2－17
四、实验探究题
16．(1)如图16－2－18甲所示是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了______________________；断开开关，小磁针在________的作用下又恢复到原来的位置，改变直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明_________________________。
图16－2－18
(2)探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后________(填写操作方法)玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与____________周围的磁场分布是相似的，将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时________(选填“N”或“S”)极的指向就是该点磁场的方向。
17．通电螺线管的外部磁场与条形磁铁周围的磁场相似，其磁极可以用右手螺旋定则判定。
图16－2－19
(1)图16－2－19甲中螺线管的A端是________极。
(2)螺线管实际上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，因此应用右手螺旋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，即地磁场，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，则形成圆形电流的方向与地球自转方向__________(选填“相同”或“相反”)。物理学上规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带________(选填“正”或“负”)电。
详解详析
1．C　[解析]
首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是奥斯特，故A错误；当直导线通电时，直导线的周围存在磁场，小磁针会发生偏转，不会悬浮起来，故B错误；小磁针偏转，能说明通电直导线周围存在磁场，所以小磁针可用于检验通电直导线周围是否存在磁场，故C正确；磁场方向与电流方向有关，改变直导线中电流的方向，小磁针N极的指向改变，故D错误。
2．D　[解析]
通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关，如果改变螺线管中的电流方向，小磁针指向发生改变，故A错误；根据磁极间的相互作用，由小磁针的指向可判断通电螺线管的左端为S极，故B错误；由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似，故C错误；将螺线管通电，用手轻敲击纸板，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，铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列，因此我们用铁屑来显示通电螺线管磁场的分布，故D正确。
3．BD　4.A
5．C　[解析]
本题考查磁场和右手螺旋定则的应用。由于小磁针静止时，其左端为S极，右端为N极，根据磁极间的作用规律可知，螺线管的右端为S极，左端为N极。根据螺线管的N、S极和螺线管的线圈绕向。利用右手螺旋定则可以确定电流是从螺线管的右端流入左端流出。由于电流是从电源的正极流出，经过外电路回到电源负极。所以可以确定电源的右端为正极，左端为负极。
6．D　[解析]
小船漂浮在水面上时，闭合开关，由右手螺旋定则可知螺线管b端为N极，d端为S极。因地磁场沿南北方向，地球南极附近为地磁场的N极，地球北极附近为地磁场的S极，而同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故d处为指南针的南极。
7．A　[解析]
闭合开关K，电流从螺线管的上端流入，根据右手螺旋定则可知，螺线管的上端是N极，条形磁铁的下端是N极，因为同名磁极相互排斥，所以当闭合开关K，弹簧测力计的示数将变小。
8．磁场　仍成立　检测磁场的存在并显示磁场的方向
[解析]
当将通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，说明了通电导线周围存在磁场，该磁场与小磁针的有无无关，故移走小磁针后，该结论仍成立；此实验中小磁针的作用是检测磁场的存在并显示磁场的方向。
9．磁场　N　电流方向
[解析]
由图可知，闭合开关前，小磁针静止且指向南北方向，这是由于地磁场的作用；闭合开关后，螺线管周围的小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场；小磁针静止时N极的指向为该点磁场的方向；调换电源正、负极，即改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时N极所指的方向与原来相反，说明磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
10．S　左　右　[解析]
闭合开关，根据右手螺旋定则可知，通电螺线管右端为磁场的N极；在通电螺线管外，磁感线从N极出发，回到S极，故A点磁场的方向向左；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故小磁针N极指向右。
11．a
[解析]
由题可知，通电螺线管的A端是N极，则B端是S极，根据右手螺旋定则可知，大拇指指向A端，四指指向与线圈中的电流方向一致，则电流应从通电螺线管的A端流入，从B端流出，由此可知，A端接电源的正极，B端接电源的负极，所以开关S应接a点。
12．如图所示
[解析]
电流从螺线管的右端流入，左端流出，结合线圈的绕向，利用右手螺旋定则可以确定通电螺线管的左端为N极，右端为S极，由于异名磁极相互吸引，因此小磁针的左端为N极。
13．如图所示
14．如图所示
[解析]
图中磁感线方向向左，说明螺线管的右端为N极，左端为S极，根据右手螺旋定则，拇指指向右，四指的指向即为电流的方向，螺线管外侧电流方向从上往下，所以电源右端为“＋”极。
15．如图所示
[解析]
小磁针的N极靠近螺线管A的右端，根据磁极间的作用规律可知，螺线管A的右端为S极，左端为N极；同理可以确定螺线管B的左端为N极，右端为S极。根据螺线管A的左端为N极，右端为S极，结合其线圈绕向，利用右手螺旋定则可以确定螺线管中的电流方向是从螺线管的右端流入，左端流出，即电源的右端为“＋”极，左端为“－”极。根据电流方向是从螺线管B的右端流入，左端流出，结合螺线管B的左端为N极，右端为S极，利用右手螺旋定则可以确定螺线管B的线圈绕向。16.(1)通电导线周围存在磁场　地磁场　
电流的磁场方向与电流的方向有关
(2)轻敲　条形磁铁　N
17．(1)N　
(2)N　
(3)相反　负
[解析]
(1)根据右手螺旋定则，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)根据右手螺旋定则，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)由于地磁北极在地理南极附近，根据右手螺旋定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反；物理学上规定正电荷定向移动的方向为电流方向，所以地球带负电。