162电流的磁场(作业)

16.2电流的磁场一、单选题1．首先发现电流周围存在磁场的物理学家是（）A．安培 B．奥斯特 C．牛顿 D．帕斯卡【答案】B【解析】电流周围存在磁场叫做电流的磁效应，首先发现电流的磁效应的科学家是奥斯特。故选B。2．在学习了电生磁知识后，小明制作了一个简易的电磁铁，如图，他制作完成后发现可以吸引大头针，他想使电磁铁的吸引能力更强些，下列方法不可行的是（）A．钢钉上增加线圈匝数 B．电池正负极对调C．滑动变阻器滑片向右移 D．串联一节干电池【答案】B【分析】通过电磁铁吸引大头针的多少来认识其磁性强弱；当滑动变阻器的滑片向右移动时，根据变阻器连入电路中的电阻变化，由欧姆定律分析电路中的电流变化，若电流越大，则电磁铁磁性越强。【解析】A．钢钉上增加线圈匝数，因线圈的电阻比较小，对电流的影响不大，但线圈匝数增加，所以该电磁铁的磁性增强，故A可行，不符合题意；B．电池正负极对调，改变了电流方向，电磁铁的极性也会改变，但不能改变电磁铁的磁性强弱，故B不可行，符合题意；C．当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故C可行，不符合题意；D．串联一节干电池，电源电压增大，电流变大，该电磁铁的磁性增强，故D可行，不符合题意。故选B。3．下列改变通电螺线管磁性强弱的方法中不正确的是（）A．改变通过螺线管电流的强弱 B．改变螺线管的匝数C．调换螺线管两端的极性 D．调节铁芯在通电螺线管中的深浅【答案】C【解析】通电螺线管磁性的强弱与电流的大小，线圈的匝数及是否有铁芯插入有关；螺线管中的电流越大，螺线管的匝数越多，有铁芯插入都可以使通电螺线管的磁性增强，因此调换螺线管两端的极性，只是改变电流的方向，因此只能改变通电螺线管磁场的方向，不能改变通电螺线管磁性强弱；故C项错误；C项符合题意。故选C。4．如图所示小张同学在一个通电螺线管的周围添画上一些小磁针以表示该处的磁感线方向，其中小磁针涂黑的是N极，指出画错的小磁针为（）A．a B．b C．c D．d【答案】C【解析】由右手螺旋定则可知，通电螺线管左侧为N，磁体外部磁感线从N极出来，回到S极，a、b、d三个小磁针N极指向正确，cN极指向错误，故选C。5．在如图所示的电路中，小磁针在螺线管内部，根据小磁针静止时的指向可知A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极 B．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极C．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极 D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极【答案】A【分析】根据小磁针的指向，通过安培定则判断出螺线管电流的流向，从而知道电源的正负极．螺线管等效为条形磁铁，根据内部磁场的方向得出螺线管的极性．【解析】通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N极指向左端，可知，螺线管内部的磁场方向水平向左，根据安培定则，知螺线管中的电流从左侧流进，右侧流出，则c端为电源的正极，d端为负极，内部的磁场由b指向a，则a端是通电螺线管的N极，故A正确，BCD错误．故选A.6．如图所示，将一个条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁左端固定在竖直墙壁上并保持水平。当开关S闭合后，条形磁铁能保持静止状态，下列说法正确的是（）A．条形磁铁受到的摩擦力的方向是水平向右的B．条形磁铁受到的摩擦力的方向是水平向左的C．在滑片P向上移动的过程中，电磁铁的磁性减弱D．在滑片P向下移动的过程中，条形磁铁所受的摩擦力增大【答案】B【解析】AB．由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右侧，即右侧为N极，左侧为S极，因为名磁极相互排斥，条形磁铁所受磁场力向右，有向右的运动趋势，所受摩擦力水平向左，故A错误，B正确；C．当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向上移动时，接入电路中的电阻变小，由可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，故C错误；D．当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，接入电路中的电阻变大，由可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱；因为条形磁铁始终静止，处于平衡状态，受到的磁场力和摩擦力是一对平衡力，故条形磁铁受到摩擦力将变小，故D错误。故选B。7．如图所示，闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（）A．相斥，A端为N极，B端为N极 B．相斥，A端为S极，B端为S极C．相吸，A端为S极，B端为N极 D．相吸，A端为N极，B端为S极【答案】C【分析】【解析】两个通电螺线管正面的电流都是向下，根据安培定则可知，A端为S极，B端为N极，因此它们相互靠近的两端是异名磁极相，相互吸引。故选C。【点睛】8．如图所示，在通电螺线管周围a、b、c、d四个位置画出的小磁针指向正确的是（）A．a、b B．b、c C．c、d D．a、d【答案】A【解析】由图可知，螺线管中电流的方向是向上的，由安培定则知道，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知道，只有小磁针的指向正确。故选A。9．如图所示为汽车启动原理图。汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转（相当与接通电路）。下列有关说法错误的是（）A．启动后通电螺线管产生磁性 B．启动后通电螺线管F端的磁极为N级C．电动机是利用电磁感应原理制成的 D．工作时通电螺线管两端电压与电动机两端电压不同【答案】C【解析】A．当接通电路时，通电螺线管产生磁场，具有磁性，故A正确，不符合题意；B．当接通电路时，通电螺线管电流从上端流入，下端流出，利用安培定则可以判断E端为S极，F端为N极，故B正确，不符合题意；C．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故C错误，符合题意；D．由图可知通电线圈电压由一个电源提供，而电动机的电压由两个电源串联提供，因此两者电压不同，故D正确，不符合题意。故选C。10．如图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁水平放置且右端固定，闭合开关S，将滑片P向左移动的过程中，下列说法正确的是（）A．电磁铁的磁性减弱 B．电磁铁左端是S极C．条形磁铁受到的排斥力增大 D．条形磁铁所受的吸引力减小【答案】C【解析】根据安培定则知，通电螺线管左端为N极，右端为S极；根据磁极间相互作用的规律知，条形磁铁被排斥；当滑片向左移动时，根据欧姆定律知，变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流增大，则通电螺线管的磁场增强，故条形磁铁受到的斥力增大。故选C。11．如图所示，下列说法中错误的是（）A．这是模拟奥斯特实验的一个场景B．图示实验说明了通电导线周围存在磁场C．将图中导线断开，小磁针N极将指向地磁的北极D．将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变【答案】C【解析】A．奥斯特给导线通电时，导线附近的磁针发生轻微偏转，故该实验是模拟奥斯特实验的一个场景，故A正确，A不符合题意；B．该实验中，若给导线通电，小磁针会转动，即说明通电导线周围存在着磁场，故B正确，B不符合题意；C．将图中导线断开，小磁针由于地磁的缘故，即N极将指向地理的北极，而不是地磁的北极，故C错误，C符合题意；D．由于通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关，所以将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变，故D正确，D不符合题意。故选C。12．如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（）①电磁铁的右端为N极②小磁针将顺时针旋转③当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变亮④当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小A．只有④正确 B．只有③④正确C．只有②③正确 D．①②③④都正确【答案】B【解析】①②根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知，通电后，小磁针将会逆时针旋转，故①②错误；③闭合开关S1和S2，使滑片P向左滑动，变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，巨磁电阻的阻值减小，右侧电路中电流变大，所以指示灯的亮度会变亮，故③正确。④使滑片P向右滑动，变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路中电流变小，电磁铁的磁性变弱，巨磁电阻的阻值变大，右侧电路中电流变小，根据U＝IR可知，灯泡两端的电压减小，即电压表示数变小，故④正确。故选：B。二、填空题13．如图所示，由通电螺线管的磁感线方向可知，电流表的上端为_______接线柱；静止的小磁针的左端为_________极。【答案】正N【解析】[1][2]由图磁感线可知，螺线管左端为N极，右端S极，因为异名磁极相互吸引，小磁针左端N极，根据安培定则，电流左进右出，所以电流表的上端为正接线柱。14．探究小组为了模拟电磁起重机的工作原理，用表面涂有绝缘漆的导线绕在大铁钉上制成电磁铁，接入电路，如图所示。闭合开关S，电磁铁有了磁性，A端是______极。将滑动变阻器的滑片向右移动一段距离后，硬币才被吸起，这说明电流越大，电磁铁的磁性______。【答案】N（北）越强【解析】[1]图示电路是串联连接，闭合开关S，电流由B端流入电路，由A端流出，据安培定则知，A端为N极。[2]滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，硬币被吸起，说明此过程电磁铁的磁性增强，即通过的电流越大，电磁铁的磁性越强。15．如图所示的实验叫做______实验。比较图中甲、乙两图，说明______的周围存在磁场；比较图中乙、丙两图，可以得出磁场的方向与______有关。【答案】奥斯特通电导体导体中的电流方向【解析】[1]由图可知，该实验为奥斯特实验；实验中是通过观察小磁针是否偏转来证明电流周围是否存在磁场。[2]从甲、乙两图可知，电路接通后，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场。[3]从甲、丙两图可知，改变电流方向时，小磁针的偏转方向发生改变，即磁场方向发生改变，说明电流周围磁场的方向和导体中的电流方向有关。16．如图所示，闭合开关，小磁针静止时N极指向螺线管的左侧，则螺线管的右端是______极，电源的右端是______极。【答案】N负【解析】[1]由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为S极，右端为N极。[2]由安培定则可知，螺线管的电流方向向下，所以电源的右端为负极。17．如图甲所示，已知通电线圈的B端为N极，请在图中正确标出通电线圈A端磁感线的方向______；如图乙所示，接通电路后，位于通电线圈右侧的小磁针将______（选填“顺时针”或“逆时针”）旋转90度。【答案】逆时针【解析】[1]通电螺线管外部的磁感线是从螺线管的N极出发并回到S极的，如图所示：[2]根据安培定则，用右手握住螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，可判断出B端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知右侧的小磁针将逆时针旋转90度。18．如图甲所示螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，因此单匝圆形通电线圈的磁极也可以用右手螺旋定则判断，现有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【答案】S【解析】由右手螺旋定则可知，右手四指指向电流方向时，大拇指指向A端，所以A端为N极，则B端为S极。19．如图是小科设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路，当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警，图中气敏电阻R0的阻值随CO浓度的增大而减小，电铃应接在_____（选填“B”和“D”或“A”和“C”）之间；当CO浓度升高，电磁铁的磁性_____（选填“增强”或“减弱”）；电磁铁的上端为_____（选填“N”或“S”）极。【答案】“B”和“D”增强N【解析】[1][2][3]当CO浓度高于某一设定值时，气敏电阻R0的阻值减小，由于，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁向下，电铃发声报警，电铃应接在“B”和“D”之间，根据安培定则，判断出电磁铁的上端为N极。20．通电螺线管的外部磁场与条件磁体周围磁场相似(1)如图甲，箭头表示电流方向，小磁针北极指向如图所示，则螺线管的A端是________极（选填“N”或“S”）。(2)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，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。现有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（选填“N”或“S”）。(3)如图丙所示。地球周围存在的磁场，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，根据地磁场的磁极可以判断：形成圆形电流方向与地球自转方向___（选填“相同”或“相反”）。【答案】SS相反【解析】(1)[1]小磁针北极指向如图所示，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的A端是S极。(2)[2]现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图乙所示，由安培定则可知，其B端是S极。(3)[3]地磁场的N极在地理南极附近，根据安培定则可知，圆形电流方向为自东向西，所以形成圆形电流方向与地球自转方向相反。三、作图题21．如图所示，开关闭合的瞬间，位于螺线管右侧的小磁针发生顺时针旋转。请在图中合适的位置标出通电螺线管的“N”、“S”极和电源的“+”、“﹣”极。【答案】【解析】已知开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针顺时针旋转。根据磁极间的相互作用可知，螺线管左端为N极，右端为S极，由右手螺旋定则可得，电流由电源的右侧流出，故电源右侧为正极，左侧为负极；如下图所示：。22．根据小磁针静止时N极、S极指向，在图中用箭头标出螺线管上点的电流方向和电流表的正负接线柱（在括号内用“”和“”标识）。【答案】【分析】由小磁针的极指向可知螺线管的磁极（异名磁极相互吸引），再由安培定则可得出电流方向，根据电流表的使用方法标出接线柱。【解析】由图可知，小磁针的S极在右边，根据磁极间的相互作用规律可知，螺线管的左端为N极，根据安培定则可知，绕线中电流的方向是向上的，故电流表的下端为正接线柱，上端为负接线柱；处电流的方向是向下的，如图所示：。23．如图所示，螺线管A、B相互排斥，画出B通电螺线管的绕线，并标出电流方向。【答案】【解析】左边A通电螺线管的极性为：左端为S极，右端为N极；由磁极间的相互作用规律可知，右边B通电螺线管的极性为：左端为N极，右端为S极，通电螺线管的绕线和电流方向如图所示：四、实验题24．丽丽利用电池、小磁针和导线等器材做了如图所示的实验。(1)由图甲与乙可知通电导体周围存在______；生活中利用这个原理来工作的是______（选填“电磁铁”或“发电机”）；(2)改变电流方向，如图丙所示，小磁针偏转方向与图甲______（选填“相同”或“相反”）。【答案】磁场电磁铁相反【解析】(1)[1]小磁针的方向发生偏转，说明小磁针处于磁场中，故通电导体周围存在磁场。[2]电磁铁就是利用通电导体周围存在磁场来工作的，发电机是利用磁场对通电导体有力的作用来工作的。(2)[3]通电导体周围的磁场其方向与导体中的电流有关，电流方向变化时，磁场方向也改变。25．小红同学在探究通电螺线管外部磁场的方向时，使用的实验装置如图所示。(1)闭合开关后，螺线管周围可自由转动的小磁针静止时的指向如图所示，根据此时螺线管周围小磁针的指向可知，电源的A端为_____极（选填“正”或“负”）。(2)当电源的正负极对调后再闭合开关，发现螺线管周围的小磁针的N极、S极的指向也发生对调，由此可知_______。【答案】正电流产生的磁场方向跟电流的方向有关【解析】(1)[1]由图知，最上面小磁针的左端为N极，右端为S极，根据磁极间的相互作用可知，螺线管的右端为N极，根据右手螺旋定则结合导线绕向，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则可知电源的A端是正极，B端是负极。(2)[2]正负极对调后电流方向改变，小磁针两极对调，说明电流产生的磁场方向跟电流的方向有关。26．在我们熟悉的各种磁体的磁场中，通电螺线管外部的磁场可能与哪种磁体的相似？小伟用小磁针、条形磁体、通电螺线管来进行探究，实验操作及现象如图所示。（1）比较甲、乙两图可知，通电螺线管的外部磁场与______周围的磁场相似；（2）比较乙、丙两图可知，通电螺线管的外部磁场方向与通过它的______方向有关。【答案】条形磁体电流【解析】（1）[1]比较甲、乙两图，小磁针在磁场中的受力情况相同，由此可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围的磁场相似。（2）[2]比较乙、丙两图，通电螺线管中的电流方向不同，小磁针受力情况不同，即N、S极偏转的方向不同，说明通电螺线管的磁场方向不同，故通电螺线管的外部磁场方向与通过它的电流方向有关。27．通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，我们通过以下实验来进行探究：（1）在硬纸板上放置一个螺线管，周围均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，铁屑被_____。轻敲纸板，观察铁屑的排列情况如图甲所示，图乙和图丙分别是蹄形磁体和条形磁体的磁场分布情况，对比分析可知通电螺线管外部的磁场分布与______磁体的相似；（2）我们要判断通电螺线管外部的磁场方向，需要借助______；（3）根据前面的实验结果，把通电螺线管看成一个磁体，它的两极如图于所示，为了进一步探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系我们下一步要做的是______，观察______。【答案】磁化条形小磁针改变电流方向（调换电源正负极）小磁针的指向【解析】（1）[1]通电螺线管周围存在磁场，铁钴镍等物质是能够被磁化的，所以把铁屑撒在通电螺线管周围，铁屑会被磁化。[2]对比甲、乙、丙三图可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的相似。（2）[3]我们规定小磁针静止时N极所指方向为该点的磁场方向，要判断通电螺线管外部的磁场方向，需要借助小磁针。（3）[4][5]要探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系，就要改变导线中电流的方向，所以接下来我们需要对调电源的正负极，通过观察小磁针的指向来判断通电螺线管的N、S极。28．为了探究磁场，小华做了如下实验。（1）探究磁体周围的磁场：①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后______玻璃板，观察铁屑的分布情况。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，如图甲所示；②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极，某点小磁针______极所指的方向就是该点的______方向；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、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作______。（2）探究通电螺线管周围的磁场：①把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟______磁体的磁场相似，图中_____（选填“左”成“右”）端是螺线管的N极；②对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟______有关，断开开关后，小磁针静止时______极指向南方。【答案】轻敲磁化N磁场磁感线条形右电流方向S【解析】（1）[1]轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响。[2]铁屑在磁场中会被磁体磁化，成为一个个小磁针，具有了磁性，从而在磁场中有序地排列起来。[3][4]物理学规定，磁场中某点小磁针N极方向即为该点的磁场方向。[5]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，磁感线不是实际存在的。（2）[6][7]由图丙从铁屑的排列情况可以看出，通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，都是具有两个磁性较强的磁极；电流左进右出，根据安培定则，右边为N极。[8][9]对调电源的正负极重复上述实验，电流方向相反，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟电流方向有关；小磁针相当于指南针，静止时S极指地理南方。29．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，它与________的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线________真实存在的。(3)闭合开关S，通电螺线管周围的小磁针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________极发出，最后回到________极。(4)为了研究通电螺线管的磁极性质，老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验，得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的____________有关，且这个关系可以用____________判断。【答案】会磁场条形磁体不是北(N)南(S)电流方向安培定则【解析】【分析】（1）利用安培定则可判断通电螺丝管的极性，根据磁极间的相互作用的规律判断小磁针是否会发生偏转；（2）通电螺丝管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似；磁感线是假想的曲线；（3）小磁针在磁场中静止时北极指向与该点的磁感线方向一致；（4）通电螺线管的磁极极性与电流方向和绕线方向有关，可以用安培定则来判断他们之间的关系。【解析】（1）闭合开关S，有电流通过螺线管，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，由图可知小磁针会发生逆时针偏转；通电螺线管和小磁针之间的作用是通过磁场发生的；（2）由图乙得到通电螺丝管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似；磁感线是为了能形象描述磁场而引入的，不是真实存在；（3）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；（4）甲和乙的绕线方式相同，电流方向不同，根据小磁针的指向情况可知甲的右端为S极，乙的右端为N极；同理丙丁也是如此，实验说明螺线管的极性与它的电流方向有关；甲和丙（或乙和丁）绕线方式不同，导致通过螺线管的电流不同，螺线管的磁极极性发生改变，所以通电螺线管的极性与电流方向有关，这个关系可以用安培定则来判断。30．如图所示是某学习小组同学设计的探究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图：（1）实验中要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过________来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察________来确定；（2）如表所示是该组同学所做实验的记录，比较表中1、2、3（或4、5、6）的实验数据，可得结论是________；比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是________；电磁铁（线圈）50匝100匝实验次数123456电流/A0.81.21.50.81.21.5吸引铁钉的最多数目581071114（3）为了探究电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关，学习小组的同学们又选取了两根大小不同的铁芯，请你利用本题电路帮他们设计出实验方案：________．【答案】滑动变阻器吸引铁钉的最多数目线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强控制电流和线圈匝数不变，改变线圈内的铁芯大小，观察吸引铁钉数目【解析】(1)实验时，移动滑动变阻器的滑片，可以改变电路中的电流大