20.2 电生磁（解析版）

第二十章电与磁第2节电生磁学习目标学习目标1.通过实验了解电流周围存在磁场。2.探究通电螺线管外部的磁场方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。3.会判断通电螺线管的电流方向和两端的磁极。002预习导学1、电流的磁效应奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向跟电流的方向有关。这种现象称为电流的磁效应。2、通电螺线管的磁场（1）通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场相似。通电螺线管两端的磁场方向跟电流方向有关，磁场方向与电流方向的关系可用安培定则判断。3、安培定则及其应用安培定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。（2）通电螺线管比通电导线磁性强的原因：各圈导线产生的磁场叠加在一起。（3）应用：根据小磁针的指向，判断通电螺线管中电流方向。003探究提升知识点一：考查安培定则的作图题类型及其解题思路【探究重点】1.已知电源的正负极、线圈绕法判断小磁针的N、S极①首先根据电源的正、负极画出通电螺线管的绕线中的电流方向；②利用安培定则确定通电螺线管的N、S极并标注；③最后根据磁极间的相互作用断定小磁针的N、S极。2.已知小磁针的N、S极、线圈绕法，判断电源的正、负极①根据小磁针的N、S极，利用磁极间的相互作用先确定通电螺线管的N、S极；②然后利用安培定则判定通电螺线管上的电流方向并用箭头标出；③最后根据电源外部电流的流向确定电源的正、负极。3.已知小磁针的N、S极、电源正负极画螺线管的绕线①首先根据小磁针的N、S极指向，利用磁体间的相互作用规律确定通电螺线管的N、S极并标注出；②利用安培定则确定通电螺线管中的电流方向，并在螺线管上试着画出一条“S”型或反“S”型绕线；③然后结合电源外部电流流向定位螺线管的绕线形状是“S”型还是反“S”型，并在螺线管上等距地画出美观的绕线。【例题精讲】（2023•达州）如图所示，请在​括号内标出通电螺线管左端的磁极、小磁针右端的磁极以及导线上A点的电流方向。（磁极均用“N”或“S”表示）【答案】【思路点拨】根据螺线管中电流的方向，利用安培定则判定螺线管的磁性，根据磁极间的相互作用规律分析小磁针的磁性。【解析】根据图示可知，电流从螺线管的右端流入，所以A点电流的方向是向下的，根据安培定则可知，螺线管的右端为N极、左端为S极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为S极，如图所示：【点评】本题考查了磁极间的相互作用规律的应用、安培定则的应用，属于基础题。【巩固训练】（2023•云南）某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。（1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示。（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与的方向有关。【答案】（1）条形；磁场的分布情况；（2）N；电流【解析】（1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示磁场的分布情况。（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，根据磁极间的相互作用规律，则通电螺线管的右端为N极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。故答案为：（1）条形；磁场的分布情况；（2）N；电流。00401强化训练1．（2023•周村区二模）关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（）A．这是探究电磁感应现象的实验场景 B．根据这一现象的原理，制成了电动机 C．将小磁针移走，电流的磁场消失 D．将导线断开，小磁针N极将指向地理的北极【答案】D【解析】A、如图是模拟奥斯特实验的场景，研究电流的磁效应，故A错误；B、电动机是根据通电导体在磁场中受力而工作的，电流的磁效应制成了电磁铁，故B错误；C、通电导线周围存在着磁场，通过小磁针的偏转来认识电流的磁场，但即使移走小磁针，电流的磁场仍然存在，故C错误；D、将图中导线断开，小磁针由于地磁场的缘故，即N极将指向地理的北极（地磁的南极），故D正确。故选：D。2．（2023•惠城区二模）如图所示，通电螺线管周围小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是（小磁针上涂黑的一端为N极）（）A．a、c、d B．a、b、c C．a、c D．b、c、d【答案】D【解析】根据电源的正负极可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，根据电流方向，利用安培定则可知通电螺线管的左端为S极，右端为N极。因为磁体周围的磁感线从N极出发，回到S极；根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，所以a点磁针N极指向右端；b点磁针N极指向左端；c点磁针N极指向左端；d点磁针N极指向右端。故ABC错误，D正确。故选：D。3．（2023•鼎城区二模）如图所示，闭合开关S，观察到小磁针顺时针旋转90°后保持静止，下列说法正确的是（）A．电源的a端是正极，电磁铁左端是S极 B．电源的a端是负极，电磁铁左端是N极 C．电源的b端是负极，磁感线方向自左向右 D．电源的b端是正极，磁感线方向自右向左【答案】A【解析】根据题意可知，闭合开关S，小磁针顺时针旋转90°后保持静止，则小磁针静止时，左端为S极，右端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，右端流出，所以电源的a端是正极，因磁感线方向在磁铁外部是从N极出发，回到S极，所以磁感线方向是自右向左；综上所述，A正确，BCD错误。故选：A。4．（2023•朝天区模拟）如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（）A．电磁铁的上端为N极 B．电源的左端为负极 C．其工作原理是同名磁极相互排斥 D．滑片P向左移动可增加地球仪“漂浮”的高度【答案】C【解析】AB、根据同名磁极相互排斥可知，图中电磁铁的上端应为S极，则由安培定则可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，电路中的电源的左端为正极，故AB错误；C、磁浮地球仪稳定地“漂浮”起来，其利用的工作原理是同名磁极互相排斥，故C正确；D、滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电流变小，电磁铁磁性减弱，可降低地球仪“漂浮”的高度，故D错误。故选：C。5．（2023•贵池区三模）如图所示的四个实验中，能反映电流磁效应的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】A．图中实验室探究电荷间的作用规律，故A不符合题意；B．图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针发生偏转来体现），这是电磁感应现象，故B不符合题意；C．奥斯特实验证明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故C符合题意；D．此图反映了通电导体在磁场中受到力的作用，故D不符合题意。故选：C。6．（2023•蚌埠一模）小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（）A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极 B．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极 C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极 D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极【答案】B【解析】（1）由图可知，小磁针的左端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的b端为S极、a端为N极，根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，所以c端为正极，故ACD错误，B正确。故选：B。7．（2023•岳阳一模）如图所示，电和磁存在着许多相似的地方，曾激发人们探索电和磁之间的联系，下列关于各图的描述错误的是（）A．电池有“+”、“﹣”两极，磁铁有N、S两极 B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 C．通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似 D．电源外部，电流总是从电源的正极流向负极；磁体外部，磁感线总是从磁体的北极指向南极【答案】B【解析】A、电荷有正、负两种电荷，电池有正、负两极，磁体只有南、北两极，故A正确；B、电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故B错误；C、通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似，都是两极磁性强，中间弱，磁体外部的磁感线都是从N极出发，回到S极，故C正确；D、在电源外部，电流总是从电源的正极流经用电器，流向负极；磁体外部，磁感线总是从磁体的北极指向南极，故D正确。故选：B。8．（2023•普陀区二模）如图所示，小磁针处于静止，闭合开关S后小磁针发生大角度偏转的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】A．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的右端是N极，左端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的S极，小磁针不会发生大角度偏转，故A不符合题意；B．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的S极，小磁针不会发生大角度偏转，故B不符合题意；C．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的N极，小磁针会发生大角度偏转，故C符合题意；D．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的S极，小磁针不会发生大角度偏转，故D不符合题意。故选：C。9．（2023•顺义区一模）如图所示，闭合开关后，电路中电流I的方向和通电螺线管的N极均标注正确的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】AB、电源左侧为正极，电路中电流I应从左侧流入，右侧流出，根据安培定则，通电螺线管的右侧为N极，故A错误，B正确；C、电源左侧为正极，电路中电流I应从左侧流入，右侧流出，故C错误；D、电源右侧为正极，电路中电流I应从右侧流入，左侧流出，根据安培定则，通电螺线管的左侧为N极，故D错误。故选：B。10．（2023•鼎城区一模）如图所示，螺线管内放一枚小磁针，当开关S闭合后，小磁针的北极指向将（）A．不动 B．向外转90° C．向里转90° D．旋转180°【答案】A【解析】当开关S闭合后，由右手螺旋定则可知，螺线管右端为N极，左端为S极，由题意可知原来图中小磁针的N是指向右端的。小磁针北极的指向和该点磁场的方向是相同的，在螺线管的外面，磁感线的方向是从N极出发指向S极的，而在螺线管的内部是由S极指向N极的，故当开关S闭合后，小磁针的北极指向不动。故选：A。1．（2023•临沂）闭合如图所示电路的开关，小磁针静止时指向如图，则（）A．通电螺线管的左端为N极 B．电源的左端为正极 C．电流表的左端为“+”接线柱 D．R的滑片不能置于最右端【答案】C【解析】AB、已知小磁针静止时N极水平向左，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的左端为S极、右端为N极；根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源左端为负极，右端为正极，故AB错误；C、电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出，所以电流表的左端为“+”接线柱，故C正确；D、R的滑片置于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中电流最小，不会对电路安全有影响，故D错误。故选：C。2．（2023•成都）如图是小聪和小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”实验示意图。实验时，在小圆位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时N极的指向；对调电源正负极，重复上述操作。下列说法不正确的是（）A．小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向 B．闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同 C．对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变 D．通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系【答案】B【解析】A、小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向，故A正确；B、闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向是不同的，因为a点小磁针N指向左下；b点小磁针N指向左上，磁场方向不同，故B错误；C、对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变，故C正确；D、通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系，故D正确。故选：B。3．（2023•雅安）如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁左端与条形磁铁N极相互吸引，则电源E端为（选填“正极”或“负极”）。为增强电磁铁磁性，滑动变阻器滑片P应向（选填“A”或“B”）端移动。【答案】负极；B【解析】如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁的左端与条形磁铁N极相互吸引，由磁极间的作用规律可知，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，可判断电磁铁的左端为S极，右端为N极，根据安培定则可判断电流应从F端流出，经过用电器后从E端流入，所以电源的E端为负极，F端为正极；为了增强电磁铁磁性，在线圈匝数一定时，需要增大电流，故需要将滑动变阻器的滑片P向B移动，减小滑动变阻器连入电路的电阻。故答案为：负极；B4．（2023•吉林）如图所示，使导线与电池触接，电路连通的瞬间磁针发生偏转。这一现象不仅能说明通电导线周围存在，还可以说明力可以改变物体的。【答案】磁场；运动状态。【解析】（1）在实验中，当直导线接触电池通电时，可以看到小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线周围存在磁场；（2）小磁针受到磁场力的作用，由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态。故答案为：磁场；运动状态。5．（2023•广东）如图所示，桌面上有一枚转动灵活的小磁针，静止时，小磁针极指南。当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在；断开电路，小磁针（选填“会”或“不会”）回到原来位置。【答案】S；磁场；会。【解析】地理的南方是地磁的北极，根据异名磁极互相吸引的规律，静止时，小磁针的S极指南；在实验中，当直导线接触电池通电时，可以看到小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线周围存在磁场；断开电路，电路中无电流，小磁针在地磁场作用下回到原来的位置，且磁针静止时，其S极将指向地理南极附近。故答案为：S；磁场；会。6．（2023•连云港）如图甲所示，将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方，当接通电源时小磁针偏转，表明。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也随之改变，表明。若将导线绕成螺线管并通电，如图乙所示，则通电螺线管的A端是极。【答案】通电导体周围存在磁场；通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；S。【解析】将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方，当接通电源时小磁针偏转，表明通电导体周围存在磁场；改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明产生的磁场方向也改变，即表明通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；电流从螺线管的右端流入、左端流出，利用安培定则可知，大拇指指向B端为N极，A端为S极。故答案为：通电导体周围存在磁场；通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；S。7．（2023•镇江）请根据图中通电螺线管的磁极名称，在虚线框内标出电源的极性（“+”或“﹣”）和静止小磁针的磁极名称。【答案】【解析】由题图知，电磁体的右端为N极，根据安培定则知线圈中电流是右进左出，则电源的左端为负极；根据磁极间的相互作用可以判断出小磁针的左端为S极，右端为N极。如下图所示：8．（2023•德阳）如图所示，小磁针在通电螺线管作用下处于静止状态，请在图中标出通电螺线管的S极并用箭头表示螺线管中电流的方向。【答案】如图所示【解析】小磁针静止时，N极指向右方，则可判断出该处磁场的方向为由左到右。根据磁体的磁场特点可知，通电螺线管的左侧为N极，右侧为S极。在已知通电螺线管磁极、线圈绕线的情况下，我们可以利用安培定则判断出电流的方向为由右侧流入，从左侧流出。故答案如图所示：9．（2023•娄底）如图所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管，闭合开关后小车向右运动，请在括号中标出通电螺线管的“N”、“S”极和电源的“+”、“﹣”极。【答案】见解析图【解析】开关闭合，发现小车向右运动，由同名磁极相互排斥判断螺线管的右端为S极，由安培定则，可知电流从右端流入，故电源的右端是正极，如图所示：。10．（2023•岳阳）将图中通电螺线管左端磁极和小磁针右端磁极标在对应括号内。【答案】【解析】根据图示可知，电流从螺线管的右端流入，根据安培定则可知，螺线管的右端为S极、左端为N极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极、右端为S极，如图所示：11．（2023•济南）实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选用铁屑和小磁针来“探究通电螺线管外部磁场