2025年沪粤版九年级物理寒假复习 第21讲 奥斯特的发现

第21讲奥斯特的发现【学习目标】1.认识电流的磁效应，初步了解电与磁之间的某种联系；2.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向；3.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；4.了解影响电磁铁磁性强弱的因素；5.了解电磁继电器的结构和工作原理。【基础知识】要点一、电生磁1、电流的磁效应：（1）通电导体跟磁体一样，周围也存在着磁场。（2）电流周围的磁场方向跟电流的方向有关。2.通电螺线管的磁场：（1）螺线管：我们把用导线在圆柱形空心筒上绕成的螺纹状线圈，叫做螺线管。（2）通电螺线管外部的磁场与条形磁铁周围的磁场很相似，其磁场的极性与螺线管中电流的方向有关。（3）右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。要点二、电磁铁1.电磁铁：内部有铁芯的螺线管叫做电磁铁。2.电磁铁的磁性：（1）电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。（2）电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。3.电磁铁的应用：电磁起重机、电铃、电话等。要点三、电磁继电器1.认识电磁继电器（1）主要部件：电磁铁、衔铁、弹簧、触点（2）作用：①电磁铁通电时产生磁性，吸下衔铁；②衔铁和动触点连在一起，带动动触点上下运动；③弹簧电磁铁磁性消失时，带动衔铁弹离电磁铁；④触点相当于被控制电路的开关(A、C为静触点，B为动触点）。2.自动控制（1）控制电路：低压电源、电磁铁、开关。（2）工作电路：高压电源、触点、用电器。（3）原理：电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离），工作电路闭合（或断开）。当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。【考点剖析】考点一：奥斯特实验——电流的磁效应例1．（2021·北京·101中学九年级阶段练习）阅读《超导磁悬浮列车》回答题。超导磁悬浮列车在中国科技馆“挑战与未来”A厅有一个展品—超导磁悬浮列车，如图甲所示。当工作人员给装置通电时，超导磁悬浮列车处于悬浮状态。超导磁悬浮列车的轨道由一组永久磁铁材料构成，车体内放置了一组超导体和一个液氮储藏箱。在行驶过程中，车内超导体通过液态氮降温从正常态转为超导状态，电阻降为零，可以通过很大的电流产生极强的磁场而导体中不会产生热量损失。当车体内的导体与轨道磁铁间产生的排斥力大于车重力时，列车就会悬浮起来，这时只要沿轨道方向给车体一个很小的推力，列车就将沿轨道方向运动。图乙为超导磁悬浮列车的原理图。目前的磁悬浮列车有利用同名磁极相排斥的电力悬浮系统和利用异名磁极相吸引的电磁悬浮系统两种，超导磁悬浮属于电力悬浮系统。另一种电磁悬浮系统的原理如图丙所示，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10-15毫米的间隙，并使导轨和钢板之间的磁力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。我国上海磁悬浮列车属于电磁悬浮系统如图丁所示，专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站，东至上海浦东国际机场，专线全长29.863公里。是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线。于2003年1月4日正式开始商业运营，单线运行全程只需8分钟。设计运行时速为430km/h，转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线，是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。请根据上述材料回答下列问题：（1）超导磁悬浮列车中的超导体在低温液氮中转为超导状态时电阻变为___________。（2）超导磁悬浮列车中的电磁铁是利用电流的___________效应工作的。（3）上海磁悬浮列车运行时悬浮电磁铁与轨道电磁铁间的相互作用为___________。A．异名磁极相互吸引B．同名磁极相互吸引C．异名磁极相互排斥D．同名磁极相互排斥（4）超导体的应用具有十分诱人的前景，假如科学家已研制出室温下的超导体，你认为把它用来制作下面所要求的材料中，合适的是___________。A．家用保险丝B．白炽灯泡的灯丝C．电炉的电阻丝D．远距离输电中的输电导线考点二：电磁铁例2．（2020·湖北·武汉市新华下路中学九年级阶段练习）如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（）A．电流表示数变小，弹簧长度变短，小灯泡亮度增强B．电流表示数变小，弹簧长度变长，小灯泡亮度减弱C．电流表示数变大，弹簧长度变长，小灯泡亮度减弱D．电流表示数变大，弹簧长度变短，小灯泡亮度增强考点三：电磁继电器例3．（2020·湖北·武汉市蔡甸区幸福路中学九年级阶段练习）小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的阻值R=10Ω.请你解答下列问题：（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将______；（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整；______（3）电磁继电器中的电磁铁上端为______极（选填N、S）；（4）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将______，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为______Ω.；（5）若要提高货架能承受的最大压力，滑动变阻器R2接入电路的阻值应______。【真题演练】一、填空题1．（2021·山东威海·中考真题）如图所示，物理学家罗兰曾经做过一个实验，在圆形橡胶盘上注入某种电荷，当橡胶盘沿中心轴高速旋转时，圆盘上方原来静止的小磁针转动了。这个实验现象说明______；请你推断橡胶盘高速旋转时电荷有没有受到小磁针的力：______（选填“有”或“没有”）。2．（2021·内蒙古鄂尔多斯·中考真题）《论衡》中记载∶“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图，司南即指南针，“柢”即握柄，是磁体的S极，静止时指向地磁场的______（选填“南”或“北”）极。指南针在通电螺线管附近发生偏转，是因为______产生了磁场。二、作图题3．（2021·山东日照·中考真题）将通电螺线管和条形磁铁如图放置，开关闭合时，请在左侧小虚线框内标明通电螺线管左端的磁极，在中间大虚线框内画出磁感线的分布情况（三条即可）。4．（2021·山东威海·中考真题）请在下图中画出1条能够描述通电螺线管外部磁场的磁感线。三、单选题5．（2021·青海·西宁市教育科学研究院中考真题）如图所示，用漆包线（导线表面涂有绝缘漆）绕在圆筒上做成了一个螺线管，用来研究通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现该通电螺线管的磁性较弱，下列措施能够使它的磁性增强的是（）A．在圆筒中插入一根铁芯 B．减少线圈匝数C．滑动变阻器的滑片P向右滑动 D．将电源正负极互换四、实验题6．（2021·山东淄博·中考真题）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。（1）如图1所示，小雨利用干电池、导线和小磁针进行实验；①通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明______；②若把图甲中的小磁针换成直导线并通电。推测：两条通电导线之间______（填“有”或“没有”）相互作用力，依据是______（填字母）；A．电磁感应现象B．磁场对电流的作用（2）小雨又将直导线绕成螺线管形状，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，如图2所示。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与______的磁场一样；（3）在螺线管中插入软铁棒，制成电磁铁。下列设备中没有用到电磁铁的是______（填字母）。A．大型发电机B．电磁起重机C．电炉【过关检测】一、填空题1．（2021·全国·九年级课前预习）判断通电螺线管的磁场方向可以使用安培（右手）定则：将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管，______的方向就是该螺线管的N极。2．（2021·全国·九年级课时练习）巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。如果闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，指示灯亮度会有什么变化情况是_________。滑片P向右滑动，指示灯亮度会有什么变化情况是_________。3．（2021·全国·九年级课前预习）如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A处时，灯___________亮；水位到达金属块A处时，由于一般的水是导体，灯___________亮。4．（2021·湖南张家界·中考真题）如图是研究巨磁电阻（GMR电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关S1、S2后，电磁铁右端为______极，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变______（选填“亮”或“暗”）。二、单选题5．（2021·全国·九年级单元测试）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S极B．向左滑动滑片P，指示灯会变亮C．向右滑动滑片P，GMR两端的电压减小D．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6．（2021·全国·九年级课前预习）如图所示，当闭合开关S1、S2时，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．相吸，A端为N极，B端为S极 B．相吸，A端为S极，B端为N极C．相斥，A端为N极，B端为N极 D．相斥，A端为S极，B端为S极7．（2021·全国·九年级课前预习）如图所示的电路，将电磁铁与滑动变阻器串联接入电路，闭合开关S，下列说法正确的是（）A．电磁铁的上端为N极B．电磁铁周围存在磁感线C．将滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁的磁性增强D．将滑动变阻器的滑片向左滑动，电磁铁的磁极会对调8．（2021·全国·九年级课前预习）小明设计了一款“智能照明灯”，其电路的原理图如图所示，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭，控制电路中，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。以下说法正确的是（）A．电磁铁的上端为S极B．当光照强度增强，控制电路的电流变小C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强D．灯泡应设计在A和B两接线柱之间三、实验题9．（2021·全国·九年级单元测试）为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明同学用漆包线（表面涂有绝缘漆铜导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，通电后吸引大头针，图甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。（1）实验是通过观察电磁铁___________来知道电磁铁磁性强弱的。（2）当开关闭合后，甲图中N极在磁体______端（选填A或B）；图乙中若让铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向_______端移动（填“左”或“右”）。表明电磁铁磁性强弱与________有关。（3）比较___________两图可知：匝数相同时，电流越大，磁性越强。（4）由图丁可得出的结论是___________。（5）举出一个应用电磁铁的实例___________。10．（2021·全国·九年级单元测试）在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：（1）小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是___________，闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在___________；（2）如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与________的磁场相似；（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是___________；（4）小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）所示的实验。实验中，他将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目，此时调节滑动变阻器是为了___________，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。第21讲奥斯特的发现【学习目标】1.认识电流的磁效应，初步了解电与磁之间的某种联系；2.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向；3.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理；4.了解影响电磁铁磁性强弱的因素；5.了解电磁继电器的结构和工作原理。【基础知识】要点一、电生磁1、电流的磁效应：（1）通电导体跟磁体一样，周围也存在着磁场。（2）电流周围的磁场方向跟电流的方向有关。2.通电螺线管的磁场：（1）螺线管：我们把用导线在圆柱形空心筒上绕成的螺纹状线圈，叫做螺线管。（2）通电螺线管外部的磁场与条形磁铁周围的磁场很相似，其磁场的极性与螺线管中电流的方向有关。（3）右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。要点二、电磁铁1.电磁铁：内部有铁芯的螺线管叫做电磁铁。2.电磁铁的磁性：（1）电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。（2）电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。3.电磁铁的应用：电磁起重机、电铃、电话等。要点三、电磁继电器1.认识电磁继电器（1）主要部件：电磁铁、衔铁、弹簧、触点（2）作用：①电磁铁通电时产生磁性，吸下衔铁；②衔铁和动触点连在一起，带动动触点上下运动；③弹簧电磁铁磁性消失时，带动衔铁弹离电磁铁；④触点相当于被控制电路的开关(A、C为静触点，B为动触点）。2.自动控制（1）控制电路：低压电源、电磁铁、开关。（2）工作电路：高压电源、触点、用电器。（3）原理：电磁继电器的核心是电磁铁。当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离），工作电路闭合（或断开）。当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。【考点剖析】考点一：奥斯特实验——电流的磁效应例1．（2021·北京·101中学九年级阶段练习）阅读《超导磁悬浮列车》回答题。超导磁悬浮列车在中国科技馆“挑战与未来”A厅有一个展品—超导磁悬浮列车，如图甲所示。当工作人员给装置通电时，超导磁悬浮列车处于悬浮状态。超导磁悬浮列车的轨道由一组永久磁铁材料构成，车体内放置了一组超导体和一个液氮储藏箱。在行驶过程中，车内超导体通过液态氮降温从正常态转为超导状态，电阻降为零，可以通过很大的电流产生极强的磁场而导体中不会产生热量损失。当车体内的导体与轨道磁铁间产生的排斥力大于车重力时，列车就会悬浮起来，这时只要沿轨道方向给车体一个很小的推力，列车就将沿轨道方向运动。图乙为超导磁悬浮列车的原理图。目前的磁悬浮列车有利用同名磁极相排斥的电力悬浮系统和利用异名磁极相吸引的电磁悬浮系统两种，超导磁悬浮属于电力悬浮系统。另一种电磁悬浮系统的原理如图丙所示，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10-15毫米的间隙，并使导轨和钢板之间的磁力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。我国上海磁悬浮列车属于电磁悬浮系统如图丁所示，专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站，东至上海浦东国际机场，专线全长29.863公里。是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线。于2003年1月4日正式开始商业运营，单线运行全程只需8分钟。设计运行时速为430km/h，转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线，是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。请根据上述材料回答下列问题：（1）超导磁悬浮列车中的超导体在低温液氮中转为超导状态时电阻变为___________。（2）超导磁悬浮列车中的电磁铁是利用电流的___________效应工作的。（3）上海磁悬浮列车运行时悬浮电磁铁与轨道电磁铁间的相互作用为___________。A．异名磁极相互吸引B．同名磁极相互吸引C．异名磁极相互排斥D．同名磁极相互排斥（4）超导体的应用具有十分诱人的前景，假如科学家已研制出室温下的超导体，你认为把它用来制作下面所要求的材料中，合适的是___________。A．家用保险丝B．白炽灯泡的灯丝C．电炉的电阻丝D．远距离输电中的输电导线【答案】0磁AD【解析】（1）[1]在行驶过程中，车内超导体通过液态氮降温从正常态转为超导状态，电阻降为零。（2）[2]电磁铁的特点是：有电流时有磁性，利用的是电流的磁效应。（3）[3]由材料得，目前的磁悬浮列车有利用同名磁极相排斥的电力悬浮系统和利用异名磁极相吸引的电磁悬浮系统两种，上海磁悬浮列车属于电磁悬浮，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。（4）[4]超导材料的电阻为0，工作过程中不会产生热量。A．当电流过大时，家用保险丝产生热量，使温度升高到保险丝的熔点，熔断，起到保护电路的作用，故A不符合题意；B．白炽灯泡的灯丝会发光，是因为灯丝工作时产生热量，将内能转化为光能，故B不符合题意；C．电炉的电阻丝工作时，将电能转化为内能，给食物加热，故C不符合题意；D．远距离输电中的输电导线的电阻越小，产生的热量越小，损失的电能越小，采用超导体制成输电导线，电能运输过程中，产生的热量为0，电能损耗最小，故D符合题意。故选D。考点二：电磁铁例2．（2020·湖北·武汉市新华下路中学九年级阶段练习）如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（）A．电流表示数变小，弹簧长度变短，小灯泡亮度增强B．电流表示数变小，弹簧长度变长，小灯泡亮度减弱C．电流表示数变大，弹簧长度变长，小灯泡亮度减弱D．电流表示数变大，弹簧长度变短，小灯泡亮度增强【答案】D【解析】电流由下方流入，则由安培定则可知，螺线管上端为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以，两磁铁同名相对，相互排斥；当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻减小，由可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，小灯泡亮度增强；此时条形磁铁受向上的力增强，弹簧长度变短，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。考点三：电磁继电器例3．（2020·湖北·武汉市蔡甸区幸福路中学九年级阶段练习）小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的阻值R=10Ω.请你解答下列问题：（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将______；（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整；______（3）电磁继电器中的电磁铁上端为______极（选填N、S）；（4）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将______，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为______Ω.；（5）若要提高货架能承受的最大压力，滑动变阻器R2接入电路的阻值应______。【答案】减小N增强110变大【解析】（1）[1]由图乙中的图象知道，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。（2）[2]根据题意知道，将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路，电路如下图（3）[3]结合图中电源正负极，根据电流流向及安培定则知道，电磁继电器中电磁铁上端为N极，下端是S极。（4）[4]电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增强。[5]因为和线圈电阻及变阻器串联，所以，电路中的电流由图乙知道时，，由知道，R1两端的电压故则即滑动变阻器的最大阻值至少为120Ω-10Ω=110Ω（5）[6]想“提高货架能承受的最大压力”，同时还应防止“装载机停止向货架上摆放物品”，故应在增大压力的同时，不能增大电流，故从欧姆定律的角度能分析出，此时滑动变阻器接入电路的阻值应变大。【真题演练】一、填空题1．（2021·山东威海·中考真题）如图所示，物理学家罗兰曾经做过一个实验，在圆形橡胶盘上注入某种电荷，当橡胶盘沿中心轴高速旋转时，圆盘上方原来静止的小磁针转动了。这个实验现象说明______；请你推断橡胶盘高速旋转时电荷有没有受到小磁针的力：______（选填“有”或“没有”）。【答案】电荷定向移动形成电流、电流的周围存在磁场、电生磁、小磁针受磁场的作用、小磁针受到磁力的作用、电与磁之间有联系等有【解析】[1]高速旋转时，橡胶盘中的电荷形成了定向移动，即在橡胶盘中形成了电流，而电流周围存在磁场，于是小磁针转动起来。[2]小磁针受到电荷形成电流的周围磁场的力的作用开始旋转，因为力的作用是相互的，所以，小磁针对电荷也有力的作用。2．（2021·内蒙古鄂尔多斯·中考真题）《论衡》中记载∶“司南之杓，投之于地，其柢指南。”如图，司南即指南针，“柢”即握柄，是磁体的S极，静止时指向地磁场的______（选填“南”或“北”）极。指南针在通电螺线管附近发生偏转，是因为______产生了磁场。【答案】北电流（或通电导线或通电螺线管）【解析】[1]勺柄为该磁体S极，磁体指示南北是因为受到地磁场的作用，由于异名磁极相互吸引，所以，磁勺静止时指向地磁场的北极。[2]指南针放在通电导线附近发生了轻微偏转，说明指南针受到磁场作用，说明通电导体周围存在磁场，也就是电流周围存在磁场。二、作图题3．（2021·山东日照·中考真题）将通电螺线管和条形磁铁如图放置，开关闭合时，请在左侧小虚线框内标明通电螺线管左端的磁极，在中间大虚线框内画出磁感线的分布情况（三条即可）。【答案】【解析】由图可得，通电螺线管表面的电流方向为下往上，根据右手螺旋定则得，通电螺线管左端的磁极N极，右端为S极端，磁场外部磁感线方向为N极流向S极，如下图所示：4．（2021·山东威海·中考真题）请在下图中画出1条能够描述通电螺线管外部磁场的磁感线。【答案】【解析】由图示知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，据安培定则知，螺线管的右端为N极，而螺线管外部磁感线从N极出来回到S极，所以作图如下：三、单选题5．（2021·青海·西宁市教育科学研究院中考真题）如图所示，用漆包线（导线表面涂有绝缘漆）绕在圆筒上做成了一个螺线管，用来研究通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现该通电螺线管的磁性较弱，下列措施能够使它的磁性增强的是（）A．在圆筒中插入一根铁芯 B．减少线圈匝数C．滑动变阻器的滑片P向右滑动 D．将电源正负极互换【答案】A【解析】影响通电螺线管磁性强弱的因素有：电流的强弱、线圈的匝数及铁芯的有无。A．在圆筒中插入铁芯，能增强通电螺线管的磁性，故A符合题意；B．减少线圈匝数，会减小通电螺线管的磁性，故B不符合题意；C．图示中的滑动变阻器滑片向右移动是，变阻器接入电路的阻值变大，则通过电路的电流减小，那么螺线管的磁性会减弱，故C不符合题意；D．将电源正负极互换，只能改变通过螺线管的电流，不会影响其磁性的强弱，故D不符合题意。故选A。四、实验题6．（2021·山东淄博·中考真题）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。（1）如图1所示，小雨利用干电池、导线和小磁针进行实验；①通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明______；②若把图甲中的小磁针换成直导线并通电。推测：两条通电导线之间______（填“有”或“没有”）相互作用力，依据是______（填字母）；A．电磁感应现象B．磁场对电流的作用（2）小雨又将直导线绕成螺线管形状，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，如图2所示。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与______的磁场一样；（3）在螺线管中插入软铁棒，制成电磁铁。下列设备中没有用到电磁铁的是______（填字母）。A．大型发电机B．电磁起重机C．电炉【答案】通电导线周围存在磁场有B条形磁体C【解析】（1）①[1]通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明表明通电导线周围存在磁场。②[2][3]由于通电导线周围有磁场，磁场对电流有力的作用，故若把图甲中的小磁针换成直导线并通电，两条通电导线之间有相互作用力。故选B。（2）[4]通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，画出通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状可知，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。（3）[5]电炉是完全的发热装置，而发电机和电磁起重机均需要电磁铁产生磁性进行工作。故选C。【过关检测】一、填空题1．（2021·全国·九年级课前预习）判断通电螺线管的磁场方向可以使用安培（右手）定则：将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管，______的方向就是该螺线管的N极。【答案】大拇指的指向2．（2021·全国·九年级课时练习）巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。如果闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，指示灯亮度会有什么变化情况是_________。滑片P向右滑动，指示灯亮度会有什么变化情况是_________。【答案】指示灯的亮度会明显变亮指示灯的亮度会明显变暗【解析】[1]如果闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，左端的控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，工作电路中的巨磁电阻在磁场中急剧减小，电路电流增大，指示灯明显变亮。[2]如果闭合S1、S2并使滑片P向右滑动，左端的控制电路电流减小，电磁铁磁性减弱，工作电路中的巨磁电阻在磁场中急剧增大，电路电流减小，指示灯明显变暗。3．（2021·全国·九年级课前预习）如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A处时，灯___________亮；水位到达金属块A处时，由于一般的水是导体，灯___________亮。【答案】L1L2【解析】[1]水位没有达到金属块A处时，电磁铁没有磁性，衔铁被弹簧拉上去，和L1接通，L1亮。[2]水位达到金属块A处时，电磁铁具有磁性，衔铁被吸引下来，和L2接通，L2亮。4．（2021·湖南张家界·中考真题）如图是研究巨磁电阻（GMR电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关S1、S2后，电磁铁右端为______极，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变______（选填“亮”或“暗”）。【答案】S亮【解析】[1]根据右手螺旋定则，四指的方向为电流的方向，大拇指为N极，故电磁铁的右端为S极。[2]滑片P向左滑动过程中，电阻变小，电流变大，磁性变强，GMR电阻变小，总电阻变小，电流变大，故灯泡变亮。二、单选题5．（2021·全国·九年级单元测试）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S极B．向左滑动滑片P，指示灯会变亮C．向右滑动滑片P，GMR两端的电压减小D．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【答案】B【解析】A．由图示知，闭合开关S1，则电流由电磁铁的B端流入，A端流出，据安培定则知，电磁铁的A端为N极，故A不符合题意；B．同时闭合开关S1、S2，滑片P向左滑动时，变阻器接入电路的阻值变小，通过电磁铁的电流变大，磁性变强，而巨磁电阻的阻值在磁场中随磁场的增强而急剧减小，那么巨磁电阻所在电路的电流变大，指示灯变亮，故B符合题意；C．两开关都闭合，滑片向右滑动时，变阻器接入电路的阻值变大，通过电磁铁的电流变小，磁性变弱，则巨磁电阻的阻值增大，而指示灯的电阻不变，据串联电路的分压特点知，巨磁电阻两端的电压会变大，故C不符合题意；D．磁感线在电磁铁外部是由N极出来，回到S极，而在电磁铁的内部，是由S极出发回到N极，故D不符合题意。故选B。6．（2021·全国·九年级课前预习）如图所示，当闭合开关S1、S2时，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．相吸，A端为N极，B端为S极 B．相吸，A端为S极，B端为N极C．相斥，A端为N极，B端为N极 D．相斥，A端为S极，B端为S极【答案】B【解析】由安培定则可知，左边通电螺线管的A端为S极，右端为N极，右边通电螺线管的B端为N极，左端为S极，故由异名磁极相互吸引可知，两个通电螺线管相吸，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。7．（2021·全国·九年级课前预习）如图所示的电路，将电磁铁与滑动变阻器串联接入电路，闭合开关S，下列说法正确的是（）A．电磁铁的上端为N极B．电磁铁周围存在磁感线C．将滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁的磁性增强D．将滑动变阻器的滑片向左滑动，电磁铁的磁极会对调【答案】A【解析】A．由图知道，电流从电磁铁的上端流入，由安培定则知道，电磁铁的下端是S极，上端是N极，故A正确；B．电磁铁通电后周围存在磁场，不存在磁感线，磁感线是为了描述磁场的性质而引入的假想曲线，故B错误；C．由电路图知道，滑动变阻器与电磁铁串联，将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由知道，电路中的电流变小，所以，电磁铁的磁性减小，故C错误；D．将滑动变阻器的滑片向左滑动，电流方向不变，由安培定则知道，电磁铁的磁极不变，故D错误。故选A。8．（2021·全国·九年级课前预习）小明设计了一款“智能照明灯”，其电路的原理图如图所示，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭，控制电路中，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。以下说法正确的是（）A．电磁铁的上端为S极B．当光照强度增强，控制电路的电流变小C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强D．灯泡应设计在A和B两接线柱之间【答案】D【解析】A．由图可知，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极，故A错误；B．当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小，总电阻减小，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变大，故B错误；C．当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，控制电路的电流变小，电磁铁磁性大小与电流大小、线圈匝数有关，电流减小，则磁性变弱，故C错误；D．光线较暗时，光敏电阻的阻值大，则控制电路中的电流小，电磁铁的磁性弱，衔铁在弹簧的作用下被拉起，灯泡自动发光，说明灯泡在A和B两接线柱之间，故D正确。故选D。三、实验题9．（2021·全国·九年级单元测试）为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明同学用漆包线（表面涂有绝缘漆铜导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，通电后吸引大头针，图甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。（1）实验是通过观察电磁铁___________来知道电磁铁磁性强弱的。（2）当开关闭合后，甲图中N极在磁体______端（选填A或B）；图乙中若让铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向_______端移