1.2 电生磁 同步培优练习（含解析）

1.2 电生磁
一、单选题
1．图中为关于电和磁的实验，下列叙述不正确的是（　　）
A．图甲实验说明电流周围存在磁场 B．图乙实验演示的是电动机的工作原理
C．图丙实验说明磁场对电流有力的作用 D．图丁实验演示的是异名磁极相互吸引
2．下列有关磁现象的说法正确的是（　　）
A．发现电流磁效应的科学家是法拉第
B．钢、铁、铜都可以被磁化吸引铁屑
C．磁场是真实存在的，磁感线不是真实存在的
D．静止在磁场中的小磁针南极所指的方向为该点的磁场方向
3．物理学是认识世界的科学，对社会进步起到重要作用。下列相关说法错误的是（　　）
A．奥斯特发现了通电导线周围有磁场
B．牛顿通过实验直接得出牛顿第一定律
C．欧姆发现了电流跟电压、电阻的定量关系
D．伯努利发现了流体压强与流速的关系
4．2019年6月6日，南宁轨道交通3号线全线开通试运营，持有南宁市民卡的乘客将市民卡近检验口，机器感应电路中就会产生电流，使站口打开，乘客就可以进站或出站。图中与此过程原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
5．如图是关于电磁现象的四个实验，下列说法正确的是（ ）
A．图A是研究发电机工作原理的实验装置
B．图B实验说明通电的导体周围存在磁场
C．图C是探究电磁感应现象的实验装置
D．图D是探究电磁铁磁性强弱与电流关系的实验装置
6．下列实验中，相关现象说法正确的是（　　）
A．通电导线周围存在磁场，将小磁针移走，该磁场消失
B．闭合开关，通电螺线管右端为N极
C．闭合开关，导体ab向右运动的过程中，电能转化为机械能
D．该装置可以研究通电导体在磁场中的受力情况
二、多选题
7．如图所示的四个实验，对实验现象的理解或者解释正确的是
A．甲图中悬挂起来保持静止状态的条形磁铁指向南北，是因为地磁场对磁铁有作用力
B．乙图中只根据通电螺线管周围的铁粉分布规律，可以判断出通电螺线管两端的极性
C．丙图中只根据条形磁铁周围的铁粉分布规律，可以了解磁铁周围磁场强弱分布规律
D．丁图中闭合开关小磁针发生偏转，可以说明电流周围存在磁场
8．如图甲所示的干簧管是一种磁控元件。在尚未操作时，密封于玻璃管中的一对可磁化的弹性簧片并未接触，当外加的磁场使两片簧片端点的位置产生不同的极性时，两片簧片将互相吸合。将干簧管接入如图乙所示的电路中，当开关S闭合时，线圈产生的磁场使干簧管簧片被磁化吸合，电路工作。下列说法正确的是
A．开关S闭合后，线圈A端为S极
B．开关S闭合后，簧片具有弹性势能
C．干簧管利用了磁场对电流的作用
D．当永久磁铁靠近且使两片簧片产生不同的极性时，簧片也会吸合
9．某饮水机具有恒温功能，其内部简化电路如图所示（R1、R2均为加热电阻），闭合S，当温控区温度达到60℃时，通过温度传感器与电磁铁共同作用，能使饮水机进入保温状态，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁上端为N极
B．闭合开关后，若温控区低于60℃，电磁铁衔铁应与a触点接触
C．已知R1：R2＝1：2，则加热状态和保温状态的电功率为3：1
D．温度传感器的阻值随温度的升高而增大
10．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象．如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中的GMR是巨磁电阻．在电源电压U不超过指示灯额定电压的条件下，闭合开关S1、S2，则（ ）
A．电磁铁A端是N极
B．电磁铁产生的磁感线不管外部还是内部都是从N极出发回到S极
C．向左滑动滑片P，指示灯会变亮
D．向右滑动滑片P，GMR两端的电压减小
三、填空题
11．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一个条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动的过程中，电流表示数将__________（选填“变大”“变小”或“不变”），弹簧将__________（选填“伸长”或“缩短”）。
12．闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示，b端为_____ 极；当滑动变阻器的滑片P向B端移动时，电磁铁的磁性_____ 。
13．如图所示，条形磁铁在水平推力F的作用下，做匀速直线运动过程中，闭合开关S，条形磁铁向右减速运动。则a端为电源的___________（填“正极”或“负极”），将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持条形磁铁匀速直线运动，F应___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
四、作图题
14．如图所示的电路连接正确，当开关闭合时，通电螺线管旁边的小磁针按如图中箭头所指的方向偏转。请在图中标出电源的正、负极，画出螺线管的绕线。
五、实验题
15．在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了如图甲所示的实验装置；
(1)当闭合开关 S 后，小磁针__（选填“会”或“不会”）发生偏转，说明通电螺线管与小磁针之间是通过___发生力的作用的；
(2)用铁屑来做实验，得到了如图乙所示的情形，通电螺线管外部的磁场与________磁铁的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线___________（选填“是”或 “不是”）真实存在的；
(3)闭合开关 S，通电螺线管周围的小磁针的 N 极指向如图丙所示，由图可知在通电螺线管外部，磁感线是从______极出发，最后回到 ______极。
16．探究通电导线之间的相互作用：科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）．可见，平行通电导线之间有力的作用．而且，当通入的电流方向相反时，导线相互__________（选填“吸引”、“排斥”）；

（1）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小与两根导线中的电流I1、I2，导线的长度l，导线之间的距离r有关，其中F与l的关系如图所示，其它有关实验数据如下：
实验次数 l/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10―7
2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×10―7
3 1 0.2 0.4 0.1 2.0×10―7
4 1.5 0.2 0.4 0.2 1.5×10―7
5 1.5 0.4 0.2 0.1 3.0×10―7
（2）通过实验数据可得，两平行导线间的相互作用力F的表达式为F=k________（其中k为常数），k =_____________（数值和单位）．
（3）两根长度是2m、间距是0.2m的直导线，一根导线中的电流是0.4A，要产生5.0×10-7 N的作用力，则另一根导线中的电流是________A
17．探究磁体与通电螺线管周围的磁场
（1）小明用小磁针探究磁体周围磁场如图所示，实验时将小磁针先后放在条形磁体周围不同位置处，记录小磁针在各处静止时N极的指向。通过实验可知，磁场具有方向，磁场中各点的磁场方向一般_______（选填“相同”或“不同”）。
（2）小红用铁屑探究磁体周围的磁场如图所示
①将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的分布情况。轻敲玻璃板的目的是_______，铁屑在磁场中被_______成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来。
②再在玻璃板上放一些小磁针，记录这些小磁针静止时N极的指向。
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作_______。
（3）小林用如图装置探究通电螺线管外部磁场的方向，实验时接通电路，将小磁针放在螺线管周围的不同位置如图，记录通电螺线管周围各点的磁场方向，并画出了通电螺线管外部的磁感线。
①为了探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系，接下来的操作是_______，再重复上述步骤；
②比较所画的两幅磁感线，可以看出，通电螺线管外部的磁场与_______周围的磁场相似，且通电螺线管外部磁场方向与_______方向有关，它的极性可以用_______定则来判断；
③实验中小磁针的作用是________________________________________ 。
参考答案
1．B
A．图甲实验是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故A正确，不符合题意；
B．图乙实验演示的是发电机的工作原理，故B错误，符合题意；
C．图丙是电动机原理实验，说明磁场对通电导体有力的作用，故C正确，不符合题意；
D．图丁实验中两磁体异名磁极相互吸引，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．C
A．奥斯特是第一个发现电流磁效应的科学家，初步揭示了电与磁之间的关系；法拉第进一步揭示了电与磁之间的关系，故A错误；
B．只有具有磁性的物质才能被磁化，铜没有磁性不能被磁化，也就不能吸引铁屑，故B错误；
C．磁场是真实存在的，磁感线是为了更好的描述磁场引入的虚拟的东西，不是真实存在的，故C正确；
D．把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向，小磁针静止时S极所指的方向与该点磁场的方向相反，故D错误。
故选C。
3．B
A．奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场，故A正确，不符合题意；
B．牛顿在总结伽利略等科学家研究成果的基础上总结出了牛顿第一定律，故B错误，符合题意；
C．欧姆发现了同一段导体中的电流跟电压和电阻之间的定量关系，得出了欧姆定律，故C正确，不符合题意；
D．1738年伯努利发现了流体压强与流速有关，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．D
乘客将市民卡近检验口，做切割磁感线运动，机器感应电路中就会产生电流，使站口打开，乘客就可以进站或出站，是利用了电磁感应现象。
A．A中探究的是磁性强弱受什么因素影响的实验原理图，利用的是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．B中是奥斯特实验，揭示了电与磁之间的关系，是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．C中探究的是通电导体在磁场中的受力运动情况，与电磁感应现象无关，故C不符合题意；
D．D中导体在闭合电路中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，该现象为电磁感应现象，故D符合题意。
故选D。
5．D
A．图A中有电源，是电动机原理图，不是研究发电机工作原理的实验装置，故A错误；
B．图B中有学生电源，这是磁场对电流的作用实验，结论是通电导体在磁场中受力，故B错误；
C．图C是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，不是探究电磁感应现象的实验装置，故C错误；
D．图D中滑动变阻器连入电路中的电阻值不同，电路中电流大小不同，线圈匝数相同，故是探究电磁铁磁性强弱与电流关系的实验装置，故D正确。
故选D。
6．D
A．通电导线周围存在磁场，将小磁针移走，磁场仍存在，故A错误；
B．由图知，电源的正极在右侧，则螺线管中电流方向是由右侧流入、左侧流出，利用安培定则可知通电螺线管的右端为S极，故B错误；
C．闭合开关，导体ab向右运动的过程中，导体棒切割磁感线，会产生感应电流，机械能转化为电能，故C错误；
D．通电后，导体在磁场中受到力的作用，该装置可以探究通电导体在磁场中受到力的作用，故D正确。
故选D。
7．ACD
A．悬挂起来保持静止状态的条形磁铁指向南北，是因为受到地磁场的作用力，故A正确；
B．只根据通电螺线管周围的铁粉分布规律，不能判断出通电螺线管两端的极性，故B错误；
C．根据条形磁铁周围的铁粉分布规律，可以了解磁铁周围磁场分布情况，铁粉分布疏密规律反映磁场强弱分布规律，故C正确；
D．闭合开关小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，因此可以说明电流周围存在磁场，故D正确。
8．BD
A、根据安培定则可知，开关S闭合后，线圈A端为N极，故A错误；
B、由题可知，开关S闭合后，线圈产生的磁场使干簧管簧片被磁化吸合，两簧片接触，簧片发生弹性形变，具有弹性势能，故B正确；
C、干簧管是利用了电流的磁效应把两个干簧片磁化成异名磁极，异名磁极相互吸引，故C错误；
D、当永久磁铁靠近且使两片簧片产生不同的极性时，异名磁极相互吸引，所以簧片也会吸合，故D正确．
故选BD．
9．CD
A．由右手安培定则可以判断电磁铁上端为S极故A错误；
B．衔铁与a接触时R1、R2串联，与b接触史，只有R1接入电路；根据公式 可知，电阻越小，功率越大，所以与b接触时，是加热状态，若温控区低于60℃，电磁铁衔铁应与b触点接触，故B错误；
C．加热时，保温时，所以加热与保温状态的功率之比为 ，故C正确；
D．由题意分析可知，当温度升高到60℃时保温，衔铁应该向上与a接触，所以此时控制电路中电流应该变小，磁性变弱，由此说明温控电阻的阻值随温度的升高而增大，故D正确。
故选CD。
10．AC
A. 利用安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁的左端A为N极、右端B为S极．故A正确；B. 在磁体外部，磁感线是从N极出发回到S极；故B错误；C. 由图可知，滑动变阻器的滑片P向左滑动过程中接入电路中电阻变小，由I=UR可知，电路中的电流变大，此时电磁铁的磁性变强；由右图可知，巨磁电阻和灯泡串联，因电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小，所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，电路中的总电阻变小，由I可知，电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，灯泡变亮；故C正确；D. 向右滑动滑片P，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则电路的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路电流减小，因此电磁铁磁性减弱，周围磁场减弱，GMB的阻值变大．则GMR两端的电压增大，故D错误．故选AC.
点睛：根据巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系，能够确定电路中电流的变化，进而知道灯泡的亮度变化．
11．变大 缩短
当滑片P从a端向b端滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，则电路中电流变大，所以电磁铁磁性增强。螺线管中电流从下端流入、上端流出，根据安培定则可知，电磁铁上端为N极，则条形磁体与电磁铁之间为排斥作用。电磁铁磁性增强，则排斥力增大，所以条形磁体上移，弹簧缩短。
12．S 减弱
（1）利用安培定则可以确定，通电螺线管的右端为N极，根据磁极间的作用规律可以确定，当小磁针静止时，相互靠近的一定是异名磁极。故小磁针的b端为S极。
（2）当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流减小，根据电磁铁磁性强弱的决定因素可知，在线圈匝数、铁芯都不变的情况下，电流越小，磁性越弱。
13．负极 变大
（1）条形磁铁在水平推力F的作用下，做匀速直线运动，这说明它受到的摩擦力与水平推力二力平衡，闭合开关S，条形磁铁向右减速运动，说明它受到了一个向左的力，根据同名磁极互相排斥可知，电磁铁的左端是N极，再根据安培定则可知，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，所以a端为电源的负极。
（1）将滑动变阻器的滑片向左移动，变阻器接入电路的电阻变小，电源电压不变，那么电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁对条形磁铁向左的力增大，欲保持条形磁铁匀速直线运动，根据力的平衡可知，F应变大。
14．
小磁针的左端为N极,所以与螺线管右端靠近的螺线管的右端为S极,则其左端为N极;
电流表上面的接线柱为正接线柱,根据电流表的使用规则可以知道,电流从电流表的正接线柱流入,所以电源的右端为正极,电流从螺线管的右端流入左端流出;
根据螺线管的左端为N极,电流从右端流入,利用安培定则可以确定螺线管的绕向.
答案如下图所示:
15．会 磁场 条形 不是 N S
(1)[1]由图甲可知，电源左端为正极，右端为负极，根据安培定则可以判断通电螺丝管右端为N极，左端为S极。根据异名磁极相吸引可知小磁针会发生偏转。
[2]通电螺线管和小磁针之间的作用是通过磁场发生的。
(2)[3]由图乙可知，通电螺丝管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似。
[4]磁感线是人们为了直观形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线，它并不是客观存在的。
(3)[5][6]在图丙中，根据安培定则可知，通过螺线管的左端为S极，右端为N极，根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致可知：在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极。
16．排斥 0.5
【详解】
[1]由图虚线导线与实线对比可知，当通入的电流方向相反时，导线相互排斥；
(2)[2][3]观察(1)表格中数据，由实验1、2、3可知作用力F与电流I1、I2成正比，由实验1、2、5可知作用力F与l成正比，由4、5可知作用力F与r成反比，则综合可知作用力F的表达式为：
将第一次实验数据代入求解k，则k为：
(3)[4]由(2)中分析表达式可得，另一根中电流为：
17． 不同 减小摩擦力的影响 磁化 磁感线 对调电源正负极 条形磁体 电流 安培 显示磁场（方向）
（1）磁场是有方向的，在磁场的不同位置，其磁场方向一般不同．
（2）①轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响，铁屑在磁场中会被磁体磁化，成为一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来．
②人为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场的存在以及磁场的强弱，这样的曲线叫做磁感线；
（3）①为了探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系，应改变电路中的电流方向，可以通过对调电源正负极来改变电流方向；
②通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样．通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极．通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关，极性跟电流方向的关系可以用安培定则来判定：用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极．
③本实验中采用可观察的小磁针的偏转来演示通过导体周围的磁场．
故答案为：（1）不同；（2）减小摩擦力的影响；?磁化；磁感线；（3）对调电源正负极；条形磁体；电流；安培；显示磁场．