实验30 探究通电螺线管外部磁场的方向-中考物理必考实验精讲练

实验30探究通电螺线管外部的磁场（原卷版）《探究通电螺线管外部的磁场》是电与磁的重点实验，该在中考试卷中属于电与磁的重点实验，出现概率较高，该实验所占分值一般在3-6分之间。该实验应着重从实验方法、实验过程和实验现象，得出的结论等方面入手，了解实验的基本内容。磁场的概念是学生较为难理解的内容，通过实验可以加强学生对磁场的感性认识，故此实验在本单元中占据非常重要的地位。通过该实验加强对电流的磁场以及磁场的强弱、方向与哪些因素有关。通过实验让学生经历实验猜想、实验设计、实验步骤、搜集证据、分析归纳等过程，提高学生的交流与合作能力。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际、规律和和方法。所以学生只要抓住方法、应用得当，一般都能轻松解决。实验探究-通电螺线管外部的磁场【实验目的】探究影响通电螺线管磁性强弱的因素。【实验器材】电源、滑动变阻器、导线若干、电磁铁、大头钉、开关、铁钉若干。【实验方法】=1\*GB3①控制变量法；=2\*GB3②转换法：通过比较螺线管吸引大头针的多少反映磁性的强弱。【实验原理】电流的磁效应【实验猜想】=1\*GB3①磁性强弱与线圈的匝数有关系；=2\*GB3②磁性强弱与电流有关系；=3\*GB3③磁性强弱与有无铁芯有关系。【实验步骤】（一）探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系方案：保持铁芯、线圈匝数不变,改变通过电磁铁的电流大小,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。现象：增大电流,电磁铁吸引的大头针数目增多.结论：铁芯、线圈匝数不变时，通过电磁铁的电流越越大,，电磁铁的磁性越强.电磁铁磁性强弱与电流大小有关.（二）探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系方案：保持电流、铁芯不变,改变线圈的匝数,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。现象：线圈匝数越多，电磁铁吸引的大头针数目增多.结论：当电流和铁芯不变时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强.电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关.（三）探究通电螺线管的磁性强弱与有无铁芯的关系方案：保持电流、线圈匝数不变,比较不插入铁芯和插入铁芯时,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。数据记录：现象：插入铁芯后，通电螺线管吸引的大头针数目增多.结论：当电流和线圈匝数不变时，插入铁芯，通电螺线管磁性大大增强.电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关.【实验结论】=1\*GB3①磁性强弱与线圈的匝数有关系：当电流和铁芯不变时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；=2\*GB3②磁性强弱与电流有关系：铁芯、线圈匝数不变时，通过电磁铁的电流越越大,，电磁铁的磁性越强；=3\*GB3③磁性强弱与有无铁芯有关系：当电流和线圈匝数不变时，插入铁芯，通电螺线管磁性大大增强。《探究通电螺线管外部的磁场》常考问题：1.电磁铁的优点：电磁铁磁性有无，可用电流的通断来控制电磁铁磁性强弱，可用改变电流的大小来控制电磁铁的极性变换，可用改变电流的方向来实现。（或对调电源正负极）2.实验原理：电流的磁效应。3.实验涉及到的方法：控制变量法、转换法。4.电磁铁是一个带有铁芯的通电螺线管。5.实验得到的结论：通电螺线管的磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数、是否有铁芯有关。6.电磁铁的应用有哪些？答：电磁起重机、电铃、电话听筒、话筒、电磁继电器、磁悬浮列车。7.实验过程中，当插入通电螺线管后磁性大大增强的原因是什么？答：因为铁芯在通电螺线管产生的磁场中被磁化后相当于一根磁铁。8.该实验过程中改变电流的大小是通过改变滑动变阻器的阻值实现的9.该实验中滑动变阻器的作用是：保护电路、改变电流大小。10.实验过程中，记录多组数据的目的：为了得出普遍规律，避免实验的偶然性。11.如果在实验中为了探究电流对通电螺线管磁性的强弱的影响时，还可以增加一项仪器电流表。12.实验中用铁棒而不用钢棒的原因：钢棒被磁化后成为永磁铁，断电后仍有磁性，大头针不会掉下来。A组（中考真题感知）1.（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，如图乙表示，则通电螺线管的A端是_______________极。2.（2023·南京）利用大头针可以说明一些物理知识。（1）图甲所示，小明所说“多”是指铁钉的______比大头针大；（2）图乙所示，灯泡发光，说明大头针具有______性；（3）图丙所示，大头针被吸引，说明通电线圈周围存在______。3.（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的方向”。（1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观察到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和_________外部的磁场相似；（2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于下图中的_________。A．B．C．D．（3）小明的实验方案具有明显的不足，其不足之处是_________；（4）为了弥补小明实验方案的不足，请提出一条改进建议：_________。4.（2023·成都）下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5.（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。6.（2023·河北）如图所示，用甲装置探究通电螺线管外部的磁场分布，用乙装置探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关。下列说法正确的是（）。A.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似B.改变通电螺线管中电流方向，小磁针N极指向不变C.匝数一定时，通入的电流越小，电磁铁的磁性越强D.电流一定时，减少铁钉上线圈的匝数，电磁铁的磁性强弱不变7.（2022·河南）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：（1）在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需轻敲纸板，观察到铁屑排列成图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与___________磁体的磁场相似；（2）用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：___________；（3）对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的___________有关。8.（2022·东营）如图所示是“探究影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验装置。（1）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最___________（选填“左”或“右”）端；（2）闭合开关，调节滑片位置，电流表的指针如图所示，则电流表的示数为___________A，此时通电螺线管的下端是___________（选填“N”或“S”）极；（3）下列操作能减弱通电螺线管磁性的是___________（选填字母）；A．抽去铁芯B．电源两极对调C．减少线圈的匝数（4）电磁铁的用途很多，如电磁起重机，试再列举至少2项电磁铁在实际中的应用：___________、___________。9.（2022·淮安）如图所示，探究通电螺线管外部磁场的方向。（1）玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后，______玻璃板，铁屑分布情况表明，螺线管的外部磁场与______磁体周围的磁场相似；（2）接通电路，小磁针静止时______极的指向是该点的磁场方向；（3）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与______有关。10.（2021·宜昌）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______。11.（2020•沈阳）安安在探究通电螺线管的磁场分布的实验中，如图所示：（1）在固定有螺线管的水平硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外的磁场与磁体的磁场相似；在通电螺线管的两端各放一个小磁针，据小磁针静止时的指向，可以判定图中通电螺线管的（选填“左”或“右”）端是它的N极；（2）如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，接下来的操作是，并观察小磁针的指向。12.（2020•淮安）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中：（1）小磁针的作用：。（2）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因：；（3）将电池的正负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与方向的关系。（4）观察实验现象后，应立即断开开关，是为了。B组（限时针对训练）1.如图是“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验，先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，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。改变螺线管中电流方向，发现小磁针转动，南北所指方向发生了改变。（1）由以上实验可知：通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似；通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中______的方向有关。（2）为了进一步探究通电螺线管周围磁场的方向，可用______（选填“大头针”或“小磁针”）代替铁屑进行实验，为使磁场加强，可以在螺线管中插入一根______棒；观察实验现象后，应尽早断开开关，是为了保护电路和防止螺线管的______过高（选填“温度”、“热量”或“内能”）。（3）把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，再给它通电，通电螺线管转动，直至A端指向_____方。2.在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，实验设计如下：（1）在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀的撒满铁屑，通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示；（2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，通电后小磁针静止时的指向如图乙所示；（3）通过实验，画出了通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状，我们发现，通电螺线管外部的磁场与______（选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似；（4）根据安培定则可以判断出如图乙所示的通电螺线管的______（选填“左”或“右”）端为N极。通过进一步的实验，同学们发现，通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中______的方向有关；（5）如果我们把地磁场比作一个通电螺线管产生的磁场，赤道比作其中一条环绕导线，则导线中电流的方向应该是______（选填“自西向东”或“自东向西”）。3.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4.小华和小军在老师办公室看到一个如图甲所示的仪器，用一根铜线和一个有两排孔的平板玻璃制成，铜线依次穿过相邻的孔绕成一个线圈。老师告诉他这是螺线管。于是，在老师的指导下，他和同学们一起把螺线管接入电路，探究其特点。（1）他们把一个小磁针放在桌面上，小磁针静止时指向南北方向。将螺线管通电后靠近该小磁针，发现小磁针发生_______，说明通电螺线管周围存在磁场。（2）接着，小华将细铁屑均匀地洒在玻璃板上，轻轻敲击玻璃板后，细铁屑的排列情况如图乙所示。①观察发现靠近螺线管两端的地方铁屑分布