5.2 电流的磁效应之直线电流的磁场和通电螺线管的磁场 同步练习（word版，含解析）

5.2 电流的磁效应之直线电流的磁场和通电螺线管的磁场 课时训练
一、夯实基础
1.下列四位科学家都对科学的发展做出了卓越的贡献，其中首先发现电流磁效应的科学家是（? ）
A.?伽利略?????????????????????????????????B.?奥斯特?????????????????????????????????C.?法拉第?????????????????????????????????D.?牛顿
2.?关于下列各图说法错误的是（　　）
A.?信鸽能从2000km以外的地方飞回家里，主要是靠地磁场来导航
B.?丹麦物理学家奥斯特给导线通电时，下方的磁针发生偏转，证实了电流的周围存在着磁场
C.?磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁极相对的磁体，由于磁极间的相互作用，列车在铁轨上方几厘米的高度飞驰
D.?课间操时教室墙上的扬声器发出悠扬的声音是把声信号转换成电信号
3.科学是一门基于实验的学科，以下研究的实验中，方法或实验目的不合理的是（?? ）
A.?串、并联电路电流特点：换不同的定值电阻多次测量，为了减小实验误差
B.?影响酶的催化作用：将每组控制在不同的温度中，为了研究温度对酶催化作用的影响
C.?通电导体周围是否存在磁场：往往用小磁针来观察，运用了转换法
D.?揭示原子结构的奥秘：不同时期模型的建立，运用了模型法
4.在探究通电螺线管的实验中，小明连接了如图所示的电路，通电螺线管 M 端放有一小磁针，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，下面说法正确的是(??? )
A.?通电螺线管 M 端为 S 极?????????????????????????????????????B.?小磁针 N 极指向水平向右
C.?若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动，通电螺线管的磁性增强??????????D.?若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动，通电螺线管的磁性减弱
5.一根条形磁铁断裂成三段（如图所示），以下现象与相关的说法，正确的是（? ）
A.?小磁针黑色的为N极
B.?两者相互排斥
C.?两端能吸引的大头针数量差别很大
D.?闭合电路的EF段导体穿过CD之间时，灵敏电流计一定没有反应
6.据新华社报道,2017年7月5日中国“人造太阳”—全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环(EAST)实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,创造世界新纪录。
（1）在上亿度的高温状态下,物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束。东方超环就是利用通过强大电流所产生的强大________,把等离子体约束。
（2）如图乙是东方超环的热核反应示意图,属于________(选填“核聚变”或←“核裂变”)
（3）东方超环的反应原理与太阳类似,能量转化是原子核能转化为________
二、能力提升
7.我国北宋学者沈括在《梦溪笔谈》中，将指南针分为“水针” 和“旱针”两类。在如图所示装置中，条形磁铁左方的水盆中悬浮的“水针”和正上方悬挂的“旱针”在静止时其N极分别指向(?? )
A.?左、左????????????????????????????????B.?左、右????????????????????????????????C.?右、左????????????????????????????????D.?右、右
8.（1）如图，请在图中标出磁感线方向，并在通电螺线管上画出符合题意的导线绕法。
（2）请将带开关的螺丝口灯泡和三孔插座正确接入图所示的电路中。
9.如图所示实验，用________判断通电螺线管周围各点的磁场方向，为了探究通电螺线管磁极的极性与电流方向是否有关，应该采取的操作是________。
三、拓展创新
10.小金设计了一个如图所示的线圈指南针，将它放入盛有食盐水的水槽中（铜片和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水构成了化学电池，化学电池中活泼金属做负极，铜锌活泼性不同），浮在液面上的线圈就能指示方向了。关于该装置的分析错误的是 (???? )

A.?线圈周围的磁场与条形磁铁的磁场相似???????????????B.?线圈能够指示方向是因为存在地磁场
C.?利用该装置可以判断磁铁的南北极??????????????????????D.?交换铜片和锌片位置不会改变线圈的磁极
11.小明在探究通电直导线周围的磁场方向与电流方向的关系后，想进一步探究影响通电直导线周围磁场强弱的因素。经老师指导及查阅资料知，磁场的强弱可用物理量“B”来表示(单位为“T”)，其大小与直导线中的电流I、测试点到直导线的距离r有关。小明通过实验所测得的两组实验数据如下。
（1）分析表一中的实验数据，你能得到什么结论??
表一：当测试点到直导线的距离r＝0.02m时，磁场的强弱B与电流I的实验数据
I/A
2.5
5
10
20
B/T
2.5×10-5
5×10-5
10×10-5
20×10-5
（2）分析表二中的实验数据，你能得到什么结论?
表二：当直导线中的电流I＝5A时，磁场的强弱B与距离r的实验数据
r/m
0.02
0.04
0.06
0.08
B/T
5×10-5
2.5×10-5
1.67×10-5
1.25×10-5
（3）根据上述实验数据，当我们如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进的建议：________。
12.小明和同学利用身边的器材进行实验探究。他们先在铁钉上套薄塑料吸管，然后在薄塑料吸管上缠绕铁丝做成螺线管，将这个装置固定在支架上，如图所示。
（1）在下列物理现象中，可以利用图示的实验装置进行探究的是??? ???????(填序号)。
A.通电直导线的磁场分布
B.磁极间的相互作用规律
C.电生磁
（2）如图所示的实验装置，可以探究插有铁芯的通电螺线管的磁性强弱与________的关系。
（3）实验中当小明将开关闭合后，他们将变阻器滑片P从a端滑向b端，吸引大头针的数量________?(填“增加”“减少”或“不变”)。
答案
一、夯实基础
1.【答案】 B
【解析】【分析】电流磁效应就是电流产生磁场的现象，奥斯特在1820年发现电流周围存在着磁场．
【解答】解：A、伽利略发现了摆的等时性，发明了天文望远镜，故A不符合题意；
B、奥斯特发现了电流周围产生磁场，即电流的磁效应，故B符合题意；
C、法拉第发现了电磁感应，即磁场产生电流，故C不符合题意；
D、牛顿发现了经典的三大运动定律，故D不符合题意．
故选B．
2.【答案】 D
【解析】【解答】解：A、鸽子在飞行时是靠地磁场来导航的，故A正确；
B、丹麦物理学家奥斯特首先发现通电导线周围存在磁场，故B正确；
C、磁悬浮列车利用了同名磁极互相排斥，使列车和铁轨间分离，大大减小了摩擦力，故C正确；
D、扬声器发出悠扬的声音是把电信号转换成声信号，故D错误．
故选D．
【分析】（1）地球周围有磁场，鸽子是靠地磁场来导航的．
（2）奥斯特实验表明通电导线周围存在着磁场．
（3）磁悬浮列车利用了同名磁极互相排斥，减小摩擦的方法．
（4）扬声器中的线圈中通过变化电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，而带动与线圈相连的纸盆振动，将电信号转化成声信号．
3.【答案】 A
【解析】【分析】控制变量在进行科学实验的概念，是指那些除了实验因素（自变量）以外的所有影响实验结果的变量，这些变量不是本实验所要研究的变量，所以又称无关变量、无关因子、非实验因素或非实验因子。模型法指通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，一般用在物理实验上。很多物理量由于其属性关系无法用仪器直接测量，或不易测量，或难以准确测量，因此常将这些物理量转换为其他物理量进行测量，然后再反过来求出待测物理量，这种方法称为转换法。
【解答】A、寻找串并联电路电流特点，多次实验是为了寻找普遍规律；故A错误；
B、把温度作为单一变量，是为了探究温度对酶的催化作用的影响；故B正确；
C、磁场无法直接观察，通过观察小磁针，来判断磁场的存在，采用了转换法；故C正确；
D、原子太过于微小，难以直接观察，建立模型更加直观的了解原子的结构；故D正确；
故答案为：A，
4.【答案】 D
【解析】【分析】（1）磁体间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；（2）通电螺线管的磁极和电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫安培定则）来判定：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。（3）通电螺线管的线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；通过线圈的电流越强，电磁铁的磁性也越强。
【解答】A、根据右手螺旋定则可判定通电螺线管 M 端为N极，故A说法错误，不符合题意；
B、通电螺线管 M 端为N极，根据磁体间的相互作用规律可知小磁针的右端为S极，所以 N 极指向水平向左，故B说法错误，不符合题意；
C、若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动，导体的电阻增大，电路通过的电流减小，通电螺线管的磁性减弱，故C说法错误，不符合题意；
D、若滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动，导体的电阻增大，电路通过的电流减小，通电螺线管的磁性减弱，故D说法正确，符合题意。
故答案为：D
5.【答案】 A
【解析】【分析】任意磁铁均有两个磁极，一个为N极另一个为S极，断开后，每一段均有两个磁极；解决此题的重点是要知道磁体断裂后，每一段都有N、S两个磁极．
【解答】解：任意磁铁均有两个磁极，一个为N极另一个为S极，断开后，每一段均有两个磁极，所以A为S极，B为N极，C为S极，D为N极．
A、A端为S极与小磁针的N极相互吸引，所以小磁针的黑色部分为N极，故A正确；
B、利用安培定则确定螺线管的左端为N极，C为S极，所以两者相互吸引，故B错误；
C、同一块磁体的磁极磁性相同，吸引大头针的数量也相同，故C错误；
D、闭合电路的EF段导体穿过CD之间时，切割了磁感线，产生感应电流，故D错误；
故选：A．
6.【答案】 （1）磁场
（2）核聚变
（3）热能和光能
【解析】【分析】电生磁就是用一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc? ，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过三种核反应之一释放：1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。
【解答】（1）物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束；而通电导体周围存在磁场；故答案为：磁场；
（2）由题干信息可知东方超环采用的是核聚变的方式产生核能；故答案为：核聚变；
（3）太阳能是核能转化为光能和热能；而人造太阳是把原子核能转化为光能和热能；故答案为：光能和热能；
故答案为：（1）磁场；（2）核聚变；（3）光能和热能。
二、能力提升
7.【答案】 C
【解析】【分析】根据磁极之间的相互作用规律分析。
【解答】根据“异名磁极相互吸引”的规律可知，当它们静止下来时，“旱针”的左端为N极，右端为S极；“水针”的右端为N极，左端为S极。
因此它们静止时N极分别指向右侧和左侧。
故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
8.【答案】 （1）解：如图所示：
（2）解：如图所示：
【解析】【分析】（1）在磁体外部，磁感线总是从N极回到S极，据此画出磁感线的方向，并确定螺线管的极性，最后根据安培定则判断线圈的缠绕情况即可。
（2）根据家庭电路的接线方法解答。
?
【解答】（1）①在磁体外部，磁感线总是从N极回到S极，则图中磁感线的方向是向左的，且通电螺线管的右端为S极，左端为N极；
②电源的左端为N极，那么电流从左端流入螺线管。右手握住螺线管，大拇指指向左端，此时弯曲的四指指尖向上，因此线圈上电流向上，即左端第一圈在纸内，如下图所示：

（2）①开关接在灯泡和火线之间，即从火线接线，先经过开关，再接在灯泡尾部，最后将灯泡的螺旋套与零线相连；
②三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，中孔接地线，如下图所示：
?
9.【答案】 小磁针N极的指向；对调电源的正负极
【解析】【分析】（1）静止在磁场中的小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向；
（2）在电路中，电流总是从正极到负极，因此只要调换电池正负极，就能改变电路中的电流方向。
【解答】（1）如图所示实验，用小磁针N极的指向判断通电螺线管周围各点的磁场方向.（2）为了探究通电螺线管磁极的极性与电流方向是否有关，应该采取的操作是：对调电源的正负极。
?
三、拓展创新
10.【答案】 D
【解析】【分析】（1）通电螺线管的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似；
（2）由于地磁场的存在，所有磁体都有指南北的性质；
（3）利用安培定则可判断电磁铁的磁极，利用磁极之间的相互作用可判断其它磁体的磁极；
（4）电磁铁的磁场方向与电流方向有关。
【解答】A.通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场相似，故A正确不合题意；
B.通电线圈具有磁性，能够指示方向是因为存在地磁场，故B正确不合题意；?
C.利用安培定则可判断电磁铁的磁极，利用磁极之间的相互作用可判断其它磁体的磁极，故C正确不合题意；
D.交换铜片和锌片位置，通过线圈的电流方向会发生改变，因此会改变线圈的磁极方向，故D错误符合题意。
故选D。
11.【答案】 （1）当测试点到直导线距离一定时，磁场强弱与电流大小成正比
（2）当直导线中的电流一定时，磁场强弱与测试点的距离成反比
（3）增大直导线中的电流或使小磁针更靠近直导线
【解析】【分析】此题的知识已经超出了初中课本的知识范围，这属于一道利用阅读材料分析题．根据题目告诉的信息磁场强度与距离和电流大小的关系，利用学过的物理学研究方法：控制变量法，从而可以得出结论．
【解答】解：（1）在表一中，测试点到直导线的距离一定，但磁场的强度随着直导线中电流的增大而增大，并且进一步发现：当电流增大一倍时，磁场的强度也增大一倍．
从而可以得出结论：当测试点到导线的距离一定时，磁场的强度与电流成正比．（2）在表二中，直导线中的电流一定，测试点到直导线的距离在增大，当距离变为原来的二倍时，磁场的强度变为原来的二分之一．从而可以得出结论：当导线中电流一定时，磁场的强度与测试点到导线的距离成反比．（3）由（1）（2）知，磁场强弱与电流大小成正比，测试点的距离成反比，因此要使小磁针偏转明显，可以增大直导线中的电流或使小磁针更靠近直导线。
12.【答案】 （1）C
（2）电流大小
（3）增加
【解析】【分析】通电螺线管的磁极和电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则（也叫安培定则）来判定。用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。通电螺线管中的电流越大，磁性越强；电流增大，磁性增强。
【解答】（1）当铁丝中通过电流，产生磁场，可以吸引大头针，从而可探究电流产生磁场。（2）改变滑动变阻器上P的位置，可以改变电流的大小，从而探究通电螺线管磁性强弱与电流大小的关系。（3）当变阻器滑片从a端滑向b端，电流增加，电磁铁磁性增强，吸引大头针数量增加。
故答案为：（1）C；（2）电流大小；（3）增加