20.2 電生磁（解析版）

第二十章電與磁第2節(jié)電生磁學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)了解電流周圍存在磁場。2.探究通電螺線管外部的磁場方向，了解通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似。3.會判斷通電螺線管的電流方向和兩端的磁極。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1、電流的磁效應(yīng)奧斯特實(shí)驗(yàn)說明：通電導(dǎo)線周圍存在磁場，磁場方向跟電流的方向有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。2、通電螺線管的磁場（1）通電螺線管外部磁場與條形磁體磁場相似。通電螺線管兩端的磁場方向跟電流方向有關(guān)，磁場方向與電流方向的關(guān)系可用安培定則判斷。3、安培定則及其應(yīng)用安培定則：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。（2）通電螺線管比通電導(dǎo)線磁性強(qiáng)的原因：各圈導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加在一起。（3）應(yīng)用：根據(jù)小磁針的指向，判斷通電螺線管中電流方向。003探究提升知識點(diǎn)一：考查安培定則的作圖題類型及其解題思路【探究重點(diǎn)】1.已知電源的正負(fù)極、線圈繞法判斷小磁針的N、S極①首先根據(jù)電源的正、負(fù)極畫出通電螺線管的繞線中的電流方向；②利用安培定則確定通電螺線管的N、S極并標(biāo)注；③最后根據(jù)磁極間的相互作用斷定小磁針的N、S極。2.已知小磁針的N、S極、線圈繞法，判斷電源的正、負(fù)極①根據(jù)小磁針的N、S極，利用磁極間的相互作用先確定通電螺線管的N、S極；②然后利用安培定則判定通電螺線管上的電流方向并用箭頭標(biāo)出；③最后根據(jù)電源外部電流的流向確定電源的正、負(fù)極。3.已知小磁針的N、S極、電源正負(fù)極畫螺線管的繞線①首先根據(jù)小磁針的N、S極指向，利用磁體間的相互作用規(guī)律確定通電螺線管的N、S極并標(biāo)注出；②利用安培定則確定通電螺線管中的電流方向，并在螺線管上試著畫出一條“S”型或反“S”型繞線；③然后結(jié)合電源外部電流流向定位螺線管的繞線形狀是“S”型還是反“S”型，并在螺線管上等距地畫出美觀的繞線。【例題精講】（2023?達(dá)州）如圖所示，請?jiān)?括號內(nèi)標(biāo)出通電螺線管左端的磁極、小磁針右端的磁極以及導(dǎo)線上A點(diǎn)的電流方向。（磁極均用“N”或“S”表示）【答案】【思路點(diǎn)撥】根據(jù)螺線管中電流的方向，利用安培定則判定螺線管的磁性，根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律分析小磁針的磁性?！窘馕觥扛鶕?jù)圖示可知，電流從螺線管的右端流入，所以A點(diǎn)電流的方向是向下的，根據(jù)安培定則可知，螺線管的右端為N極、左端為S極；根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針的右端為S極，如圖所示：【點(diǎn)評】本題考查了磁極間的相互作用規(guī)律的應(yīng)用、安培定則的應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)題?！眷柟逃?xùn)練】（2023?云南）某實(shí)驗(yàn)小組探究“通電螺線管外部磁場的特點(diǎn)”。（1）將螺線管安裝在一塊有機(jī)玻璃板上，連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑，閉合開關(guān)并輕敲玻璃板面，觀察到鐵屑分布情況如圖甲所示。鐵屑的分布情況與磁體周圍鐵屑的分布情況相似，鐵屑的作用是顯示。（2）把小磁針放在通電螺線管四周不同的位置，小磁針靜止時N極所指方向如圖乙所示，則通電螺線管的右端為極。對調(diào)電源正負(fù)極，閉合開關(guān)，小磁針靜止時N極所指方向如圖丙所示，說明通電螺線管的極性與的方向有關(guān)?！敬鸢浮浚?）條形；磁場的分布情況；（2）N；電流【解析】（1）將螺線管安裝在一塊有機(jī)玻璃板上，連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑，閉合開關(guān)并輕敲玻璃板面，觀察到鐵屑分布情況如圖甲所示。鐵屑的分布情況與條形磁體周圍鐵屑的分布情況相似，鐵屑的作用是顯示磁場的分布情況。（2）把小磁針放在通電螺線管四周不同的位置，小磁針靜止時N極所指方向如圖乙所示，根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律，則通電螺線管的右端為N極。對調(diào)電源正負(fù)極，閉合開關(guān)，小磁針靜止時N極所指方向如圖丙所示，說明通電螺線管的極性與電流的方向有關(guān)。故答案為：（1）條形；磁場的分布情況；（2）N；電流。00401強(qiáng)化訓(xùn)練1．（2023?周村區(qū)二模）關(guān)于如圖所示的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）A．這是探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)場景 B．根據(jù)這一現(xiàn)象的原理，制成了電動機(jī) C．將小磁針移走，電流的磁場消失 D．將導(dǎo)線斷開，小磁針N極將指向地理的北極【答案】D【解析】A、如圖是模擬奧斯特實(shí)驗(yàn)的場景，研究電流的磁效應(yīng)，故A錯誤；B、電動機(jī)是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受力而工作的，電流的磁效應(yīng)制成了電磁鐵，故B錯誤；C、通電導(dǎo)線周圍存在著磁場，通過小磁針的偏轉(zhuǎn)來認(rèn)識電流的磁場，但即使移走小磁針，電流的磁場仍然存在，故C錯誤；D、將圖中導(dǎo)線斷開，小磁針由于地磁場的緣故，即N極將指向地理的北極（地磁的南極），故D正確。故選：D。2．（2023?惠城區(qū)二模）如圖所示，通電螺線管周圍小磁針靜止時，小磁針N極指向正確的是（小磁針上涂黑的一端為N極）（）A．a(chǎn)、c、d B．a(chǎn)、b、c C．a(chǎn)、c D．b、c、d【答案】D【解析】根據(jù)電源的正負(fù)極可知，電流從通電螺線管的右側(cè)流入，左側(cè)流出，根據(jù)電流方向，利用安培定則可知通電螺線管的左端為S極，右端為N極。因?yàn)榇朋w周圍的磁感線從N極出發(fā)，回到S極；根據(jù)磁場中任一點(diǎn)小磁針北極和該點(diǎn)的磁感線方向一致，所以a點(diǎn)磁針N極指向右端；b點(diǎn)磁針N極指向左端；c點(diǎn)磁針N極指向左端；d點(diǎn)磁針N極指向右端。故ABC錯誤，D正確。故選：D。3．（2023?鼎城區(qū)二模）如圖所示，閉合開關(guān)S，觀察到小磁針順時針旋轉(zhuǎn)90°后保持靜止，下列說法正確的是（）A．電源的a端是正極，電磁鐵左端是S極 B．電源的a端是負(fù)極，電磁鐵左端是N極 C．電源的b端是負(fù)極，磁感線方向自左向右 D．電源的b端是正極，磁感線方向自右向左【答案】A【解析】根據(jù)題意可知，閉合開關(guān)S，小磁針順時針旋轉(zhuǎn)90°后保持靜止，則小磁針靜止時，左端為S極，右端為N極，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，通電螺線管的右端為N極，左端為S極；根據(jù)安培定則可知，電流從通電螺線管的左端流入，右端流出，所以電源的a端是正極，因磁感線方向在磁鐵外部是從N極出發(fā)，回到S極，所以磁感線方向是自右向左；綜上所述，A正確，BCD錯誤。故選：A。4．（2023?朝天區(qū)模擬）如圖甲所示是“磁浮地球儀”。在地球儀中裝入條形磁鐵，底座中的電磁鐵就可將其“漂浮”在空中，其工作原理如圖乙所示。下列判斷正確的是（）A．電磁鐵的上端為N極 B．電源的左端為負(fù)極 C．其工作原理是同名磁極相互排斥 D．滑片P向左移動可增加地球儀“漂浮”的高度【答案】C【解析】AB、根據(jù)同名磁極相互排斥可知，圖中電磁鐵的上端應(yīng)為S極，則由安培定則可知，電流從電磁鐵的上端流入，下端流出，電路中的電源的左端為正極，故AB錯誤；C、磁浮地球儀穩(wěn)定地“漂浮”起來，其利用的工作原理是同名磁極互相排斥，故C正確；D、滑片P向左移動，滑動變阻器接入電路的電阻變大，總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知，電流變小，電磁鐵磁性減弱，可降低地球儀“漂浮”的高度，故D錯誤。故選：C。5．（2023?貴池區(qū)三模）如圖所示的四個實(shí)驗(yàn)中，能反映電流磁效應(yīng)的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】A．圖中實(shí)驗(yàn)室探究電荷間的作用規(guī)律，故A不符合題意；B．圖中導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流（可以從電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)來體現(xiàn)），這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故B不符合題意；C．奧斯特實(shí)驗(yàn)證明通電導(dǎo)體周圍存在磁場，是電流的磁效應(yīng)，故C符合題意；D．此圖反映了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，故D不符合題意。故選：C。6．（2023?蚌埠一模）小磁針靜止時的指向如圖所示，由此可知（）A．a(chǎn)端是通電螺線管的N極，c端是電源負(fù)極 B．a(chǎn)端是通電螺線管的N極，c端是電源正極 C．b端是通電螺線管的N極，d端是電源正極 D．b端是通電螺線管的N極，d端是電源負(fù)極【答案】B【解析】（1）由圖可知，小磁針的左端為N極，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，螺線管的b端為S極、a端為N極，根據(jù)安培定則可知，電流從螺線管的左端流入，所以c端為正極，故ACD錯誤，B正確。故選：B。7．（2023?岳陽一模）如圖所示，電和磁存在著許多相似的地方，曾激發(fā)人們探索電和磁之間的聯(lián)系，下列關(guān)于各圖的描述錯誤的是（）A．電池有“+”、“﹣”兩極，磁鐵有N、S兩極 B．同種電荷相互吸引，異種電荷相互排斥；同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引 C．通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似 D．電源外部，電流總是從電源的正極流向負(fù)極；磁體外部，磁感線總是從磁體的北極指向南極【答案】B【解析】A、電荷有正、負(fù)兩種電荷，電池有正、負(fù)兩極，磁體只有南、北兩極，故A正確；B、電荷間的相互作用規(guī)律是：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，故B錯誤；C、通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似，都是兩極磁性強(qiáng)，中間弱，磁體外部的磁感線都是從N極出發(fā)，回到S極，故C正確；D、在電源外部，電流總是從電源的正極流經(jīng)用電器，流向負(fù)極；磁體外部，磁感線總是從磁體的北極指向南極，故D正確。故選：B。8．（2023?普陀區(qū)二模）如圖所示，小磁針處于靜止，閉合開關(guān)S后小磁針發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】A．由安培定則可知，閉合開關(guān)后，通電螺線管的右端是N極，左端是S極，小磁針的N極靠近通電螺線管的S極，小磁針不會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故A不符合題意；B．由安培定則可知，閉合開關(guān)后，通電螺線管的左端是N極，右端是S極，小磁針的N極靠近通電螺線管的S極，小磁針不會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故B不符合題意；C．由安培定則可知，閉合開關(guān)后，通電螺線管的左端是N極，右端是S極，小磁針的N極靠近通電螺線管的N極，小磁針會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故C符合題意；D．由安培定則可知，閉合開關(guān)后，通電螺線管的左端是N極，右端是S極，小磁針的N極靠近通電螺線管的S極，小磁針不會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故D不符合題意。故選：C。9．（2023?順義區(qū)一模）如圖所示，閉合開關(guān)后，電路中電流I的方向和通電螺線管的N極均標(biāo)注正確的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】AB、電源左側(cè)為正極，電路中電流I應(yīng)從左側(cè)流入，右側(cè)流出，根據(jù)安培定則，通電螺線管的右側(cè)為N極，故A錯誤，B正確；C、電源左側(cè)為正極，電路中電流I應(yīng)從左側(cè)流入，右側(cè)流出，故C錯誤；D、電源右側(cè)為正極，電路中電流I應(yīng)從右側(cè)流入，左側(cè)流出，根據(jù)安培定則，通電螺線管的左側(cè)為N極，故D錯誤。故選：B。10．（2023?鼎城區(qū)一模）如圖所示，螺線管內(nèi)放一枚小磁針，當(dāng)開關(guān)S閉合后，小磁針的北極指向?qū)ⅲǎ〢．不動 B．向外轉(zhuǎn)90° C．向里轉(zhuǎn)90° D．旋轉(zhuǎn)180°【答案】A【解析】當(dāng)開關(guān)S閉合后，由右手螺旋定則可知，螺線管右端為N極，左端為S極，由題意可知原來圖中小磁針的N是指向右端的。小磁針北極的指向和該點(diǎn)磁場的方向是相同的，在螺線管的外面，磁感線的方向是從N極出發(fā)指向S極的，而在螺線管的內(nèi)部是由S極指向N極的，故當(dāng)開關(guān)S閉合后，小磁針的北極指向不動。故選：A。1．（2023?臨沂）閉合如圖所示電路的開關(guān)，小磁針靜止時指向如圖，則（）A．通電螺線管的左端為N極 B．電源的左端為正極 C．電流表的左端為“+”接線柱 D．R的滑片不能置于最右端【答案】C【解析】AB、已知小磁針靜止時N極水平向左，根據(jù)磁極間的相互作用可知，通電螺線管的左端為S極、右端為N極；根據(jù)安培定則可知，電流從螺線管的右端流入、左端流出，所以電源左端為負(fù)極，右端為正極，故AB錯誤；C、電流從電流表的正接線柱流入、負(fù)接線柱流出，所以電流表的左端為“+”接線柱，故C正確；D、R的滑片置于最右端時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，電路中電流最小，不會對電路安全有影響，故D錯誤。故選：C。2．（2023?成都）如圖是小聰和小明同學(xué)探究“通電螺線管的磁場方向”實(shí)驗(yàn)示意圖。實(shí)驗(yàn)時，在小圓位置放置小磁針，閉合開關(guān)，畫出不同位置小磁針靜止時N極的指向；對調(diào)電源正負(fù)極，重復(fù)上述操作。下列說法不正確的是（）A．小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向 B．閉合開關(guān)，放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向相同 C．對調(diào)電源正負(fù)極，閉合開關(guān)，通電螺線管的磁場方向改變 D．通過實(shí)驗(yàn)可總結(jié)出通電螺線管的磁極性和電流方向的關(guān)系【答案】B【解析】A、小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向，故A正確；B、閉合開關(guān)，放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向是不同的，因?yàn)閍點(diǎn)小磁針N指向左下；b點(diǎn)小磁針N指向左上，磁場方向不同，故B錯誤；C、對調(diào)電源正負(fù)極，閉合開關(guān)，通電螺線管的磁場方向改變，故C正確；D、通過實(shí)驗(yàn)可總結(jié)出通電螺線管的磁極性和電流方向的關(guān)系，故D正確。故選：B。3．（2023?雅安）如圖所示的裝置，閉合開關(guān)后，電磁鐵左端與條形磁鐵N極相互吸引，則電源E端為（選填“正極”或“負(fù)極”）。為增強(qiáng)電磁鐵磁性，滑動變阻器滑片P應(yīng)向（選填“A”或“B”）端移動?！敬鸢浮控?fù)極；B【解析】如圖所示的裝置，閉合開關(guān)后，電磁鐵的左端與條形磁鐵N極相互吸引，由磁極間的作用規(guī)律可知，同名磁極相排斥，異名磁極相吸引，可判斷電磁鐵的左端為S極，右端為N極，根據(jù)安培定則可判斷電流應(yīng)從F端流出，經(jīng)過用電器后從E端流入，所以電源的E端為負(fù)極，F(xiàn)端為正極；為了增強(qiáng)電磁鐵磁性，在線圈匝數(shù)一定時，需要增大電流，故需要將滑動變阻器的滑片P向B移動，減小滑動變阻器連入電路的電阻。故答案為：負(fù)極；B4．（2023?吉林）如圖所示，使導(dǎo)線與電池觸接，電路連通的瞬間磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象不僅能說明通電導(dǎo)線周圍存在，還可以說明力可以改變物體的?！敬鸢浮看艌?；運(yùn)動狀態(tài)?！窘馕觥浚?）在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)直導(dǎo)線接觸電池通電時，可以看到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即小磁針受到磁場力的作用，說明通電導(dǎo)線周圍存在磁場；（2）小磁針受到磁場力的作用，由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，說明力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。故答案為：磁場；運(yùn)動狀態(tài)。5．（2023?廣東）如圖所示，桌面上有一枚轉(zhuǎn)動靈活的小磁針，靜止時，小磁針極指南。當(dāng)導(dǎo)線與電池觸接時，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)線周圍存在；斷開電路，小磁針（選填“會”或“不會”）回到原來位置?！敬鸢浮縎；磁場；會?！窘馕觥康乩淼哪戏绞堑卮诺谋睒O，根據(jù)異名磁極互相吸引的規(guī)律，靜止時，小磁針的S極指南；在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)直導(dǎo)線接觸電池通電時，可以看到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即小磁針受到磁場力的作用，說明通電導(dǎo)線周圍存在磁場；斷開電路，電路中無電流，小磁針在地磁場作用下回到原來的位置，且磁針靜止時，其S極將指向地理南極附近。故答案為：S；磁場；會。6．（2023?連云港）如圖甲所示，將一根直導(dǎo)線沿南北方向水平放置在靜止的小磁針正上方，當(dāng)接通電源時小磁針偏轉(zhuǎn)，表明。改變直導(dǎo)線中的電流方向，小磁針偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變，表明。若將導(dǎo)線繞成螺線管并通電，如圖乙所示，則通電螺線管的A端是極?！敬鸢浮客妼?dǎo)體周圍存在磁場；通電導(dǎo)體周圍的磁場方向與電流方向有關(guān)；S?！窘馕觥繉⒁桓睂?dǎo)線沿南北方向水平放置在靜止的小磁針正上方，當(dāng)接通電源時小磁針偏轉(zhuǎn)，表明通電導(dǎo)體周圍存在磁場；改變電流方向，小磁針的方向也發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生的磁場方向也改變，即表明通電導(dǎo)體周圍的磁場方向與電流方向有關(guān)；電流從螺線管的右端流入、左端流出，利用安培定則可知，大拇指指向B端為N極，A端為S極。故答案為：通電導(dǎo)體周圍存在磁場；通電導(dǎo)體周圍的磁場方向與電流方向有關(guān)；S。7．（2023?鎮(zhèn)江）請根據(jù)圖中通電螺線管的磁極名稱，在虛線框內(nèi)標(biāo)出電源的極性（“+”或“﹣”）和靜止小磁針的磁極名稱?！敬鸢浮俊窘馕觥坑深}圖知，電磁體的右端為N極，根據(jù)安培定則知線圈中電流是右進(jìn)左出，則電源的左端為負(fù)極；根據(jù)磁極間的相互作用可以判斷出小磁針的左端為S極，右端為N極。如下圖所示：8．（2023?德陽）如圖所示，小磁針在通電螺線管作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，請?jiān)趫D中標(biāo)出通電螺線管的S極并用箭頭表示螺線管中電流的方向?！敬鸢浮咳鐖D所示【解析】小磁針靜止時，N極指向右方，則可判斷出該處磁場的方向?yàn)橛勺蟮接?。根?jù)磁體的磁場特點(diǎn)可知，通電螺線管的左側(cè)為N極，右側(cè)為S極。在已知通電螺線管磁極、線圈繞線的情況下，我們可以利用安培定則判斷出電流的方向?yàn)橛捎覀?cè)流入，從左側(cè)流出。故答案如圖所示：9．（2023?婁底）如圖所示，將一條形磁體放在小車上，并靠近螺線管，閉合開關(guān)后小車向右運(yùn)動，請?jiān)诶ㄌ栔袠?biāo)出通電螺線管的“N”、“S”極和電源的“+”、“﹣”極?！敬鸢浮恳娊馕鰣D【解析】開關(guān)閉合，發(fā)現(xiàn)小車向右運(yùn)動，由同名磁極相互排斥判斷螺線管的右端為S極，由安培定則，可知電流從右端流入，故電源的右端是正極，如圖所示：。10．（2023?岳陽）將圖中通電螺線管左端磁極和小磁針右端磁極標(biāo)在對應(yīng)括號內(nèi)?！敬鸢浮俊窘馕觥扛鶕?jù)圖示可知，電流從螺線管的右端流入，根據(jù)安培定則可知，螺線管的右端為S極、左端為N極；根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針的左端為N極、右端為S極，如圖所示：11．（2023?濟(jì)南）實(shí)驗(yàn)室備有嵌入螺線管的玻璃板和電源，小明和小亮分別選用鐵屑和小磁針來“探究通電螺線管外部磁場