实验27 探究通电螺线管外部的磁场方向-中考物理实验精练通关（解析版）

试卷第=page22页，共=sectionpages2525页实验27探究通电螺线管外部的磁场方向

（1）方法一：如图甲所示，①把小磁针放置在螺线管四周不同的位置，闭合开关使螺线管通电，待小磁针稳定后，记录小磁针N极的方向；②依次改变电流方向和螺线管的绕线方向,重复①中的操作。（2）方法二：如图乙所示，在一块有机玻璃板上安装一个用导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑，再给螺线管通以电流并轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况。通电螺线管外部磁场的分布与条形磁体的磁场相似；通电螺线管两极的极性与螺线管中电流的方向有关。（1）实验原理：电流的磁效应。（2）小磁针的作用：显示磁场的方向。（转换法）（3）若实验现象不明显，可采取的方法：增大电流、增加线圈匝数、螺线管中加入铁芯。（4）用铁屑代替小磁针探究磁场分布的好处是更直观，而且能反映出磁场的强弱分布。缺点是不能显示磁场的方向。（5）实验中轻敲玻璃板的的目的：减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑受到磁场的作用而有规律地排列。（6）判断通电螺线管极性的方法：安培定则。1．实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明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，为了更好地通过铁屑描述磁场分布情况，接下来的操作是，这样做的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力的作用下动起来。原来，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，螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。实验说明，通电螺线管外部的磁场和外部的磁场相似；（2）如果把小磁针放置于螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图乙所示。图乙中（选填“左”或“右”）端是螺线管的N极；（3）改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状（选填“没有改变”或“发生改变”），而小磁针指向与原来（选填“相同”或“相反”）。实验说明通电螺线管两端的极性跟通过螺线管中的有关；（4）为使通电螺线管的磁场增强，可以采取的措施是；（5）在通电螺线管中插入一根铁棒，就制成了电磁铁，电磁铁在生产生活中有着广泛的应用。与天然磁体相比，请你写出电磁铁的一条优点。（6）地球周围存在磁场，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，结合图甲、乙分析推断，图丙中地球的圆形电流方向与地球自转方向（选填“相同”或“相反”）。【答案】轻敲玻璃板磁化条形磁体右没有改变相反电流方向增大电流能更方便地控制磁场的产生与消失相反【详解】（1）[1]为了避免铁屑与玻璃板之间的摩擦对实验造成干扰，在给螺线管通电后，要轻敲玻璃板。[2]铁屑在磁场中被磁化，在磁场的作用下有序地排列起来。[3]从铁屑最终分布情况来看，螺线管周围的磁场和条形磁体周围的磁场分布情况相似。（2）[4]根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，螺线管右端是N极。（3）[5]改变电流方向，磁场方向发生变化，但螺旋管的磁场形式不变，所以铁屑分布情况不变。[6][7]改变电流方向，小磁针的指向发生变化，与原来相反，是因为电流方向发生了变化，螺线管磁场的方向也发生了变化，说明通电螺线管两端的极性跟通过螺线管中的电流方向有关。（4）[8]电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，因此为使通电螺线管的磁场增强，可以增大电流。（5）[9]电磁铁的磁性有无可通过电路的通断来控制，所以与天然磁体相比，电磁铁能更方便地控制磁场的产生与消失。（6）[10]由于地磁场的N极在地理南极附近，由安培定则可以判断，右手拇指指向地磁场N极，四指指向为电流方向，所以电流方向为自东向西，与地球自转方向相反。真题演练1．（2023·山东济南·统考中考真题）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：。【答案】条形磁体B无法判断出（通电螺线管外部）磁场的方向增加小磁针【详解】（1）[1]通电后小磁针的指向如图甲所示，通电螺线管的两端磁性最强，中间磁性最弱，说明通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。（2）[2]在图中，根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极，只有B图所示小磁针N极指向一致，左侧小磁针N极都指向外侧，右侧小磁针N极都指向内侧，其它三个图示小磁针N极指向均有不同方向之处，故选B。（3）[3]此方案中无法从图示判断出通过螺线管电流的方向，铁屑静止时也不能够通过铁屑的分布判断通电螺线管外部磁场的方向，故无法判断出通电螺线管外部磁场的方向。（4）[4]根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极，小磁针与铁屑相比，能更好地显示出各点的磁场方向，增加小磁针，把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。2．（2023·云南·统考中考真题）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】条形电螺线管周围的磁场分布N电流【详解】（1）[1]由图可知，螺线管通电后外部铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。[2]铁屑在磁场容易被磁化，故可以用铁屑来显示通电螺线管周围的磁场分布。（2）[3]由图乙知，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极。[4]将电源正、负极对调，小发现小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管极性与电流方向有关。3．（2022·江苏淮安·统考中考真题）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。【答案】轻轻敲击条形N电流方向【详解】（1）[1][2]实验中轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；实验探究的结果是：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。（2）[3]物理学中规定：将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。（3）[4]调换电源的正负极后闭合开关，发现小磁针反方向偏转，即磁场方向发生了偏转，故有此可得通电螺线管外部的磁场方向与通电导线的电流方向有关。4．（2022·吉林长春·统考中考真题）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：（1）开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在；（2）开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的左端为极，电源的左端为极；（3）将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场方向与方向有关；（4）为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是。（写出一条即可）【答案】磁场北负电流增加线圈匝数【详解】（1）[1]地球是一个巨大的磁体，其周围存在磁场，所以指南针静止时可以指南北是受到了地磁场的作用。（2）[2][3]已知小磁针左端为N极，根据磁极间的相互作用可知，螺线管的左端为N极，伸出右手握住螺线管，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向即为通电螺线管的N极，因此电源的右端为正极，左端是负极。（3）[4]改变电源的正负极后，螺线管中的电流方向发生了改变，小磁针的N极指向与原来相反，说明磁场的方向相反，由此可以确定，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。（4）[5]想增强通电螺线管的磁场，可以增大螺线管中的电流、增加线圈匝数。5．（2021·云南昆明·统考中考真题）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【详解】（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。跟踪训练1．（2023·河南周口·统考三模）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：（1）小胡在通电螺线管周围摆上小磁针后发现：同一个小磁针在磁场中不同位置指向不同；不同小磁针放在磁场同一位置时指向相同，这表明磁场具有性；磁场中某点小磁针静止时N极的指向即为该点的；由图甲可得：通电螺线管外部的磁场分布与磁体的磁场分布相似；（2）接着在图乙所示的实验中，由现象可得出：通电螺线管的磁极极性与方向有关。【答案】方向磁场的方向条形电流【详解】（1）[1]因为磁场是有方向的，在磁场的不同位置，其磁场方向一般不同；不同小磁针放在磁场同一位置时指向相同，这表明磁场具有方向性。[2][3]物理学规定小磁针在磁场中某点静止时，小磁针N极的指向为该点磁场的方向；由图甲可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似。（2）[4]如图乙所示，两个通电螺线管的电流方向相反，根据小磁针的指向可知，两个通电螺线管右端的磁极不同；这可以说明如果通电螺线管的电流方向改变，则通电螺线管的磁场方向就会改变，由此现象可得出结论：通电螺线管的磁极极性与电流方向有关。2．（2023·山东青岛·统考二模）小雨学习小组利用铁屑、小磁针、滑动变阻器、电池、开关、螺线管等实验器材，探究通电螺线管外部磁场的形状和方向。如图甲所示，在固定有通电螺线管的有机玻璃板上均匀的撒满铁屑，轻敲玻璃板，铁屑有规律的排列。

（1）图甲实验是通过来证明通电螺线管周围存在磁场的。观察比较可知：通电螺线管周围的磁场和磁体的磁场相似；（2）如图乙，闭合开关，螺线管周围的小磁针发生偏转，静止时的指向如图所示。摆放小磁针是为了判定通电螺线管周围磁场的。请标明图乙中小磁针的N、S极。【答案】铁屑有规律的排列条形方向

【详解】（1）[1][2]图甲实验可以看出通过铁屑有规律的排列来证明通电螺线管周围存在磁场的。观察甲图可以得出：通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场相似。（2）如图乙，闭合开关，螺线管周围的小磁针发生偏转，静止时的指向如图所示。摆放小磁针是为了判定通电螺线管周围磁场的方向，根据安培定则，通电螺线管的左端是N极，根据异名磁极相互吸引，小磁针的左侧为S极，右侧为N极；如图所示：

3．（2023·河北石家庄·校考三模）如图是探究通电螺线管外部磁场分布的实验过程图（俯视图），其中深色端是小磁针N极。

（1）条形磁铁周围的小磁针的指向如图甲所示，现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乙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟的磁场相似，图乙中螺线管的右端是极（选填“N”或者“S”）；（2）为了探究螺线管外部磁场方向是否与电流方向有关，请你写出具体操作步骤：；（3）下列做法中，不一定能使乙图中的通电螺线管磁性增强的是（只填字母序号）。A．将没有磁性的铁芯插入螺线管中B．将有磁性的条形磁体插入螺线管中C．增大通过螺线管的电流D．增加螺线管的数【答案】条形磁体N在乙图中，更换电源正负极，然后闭合开关，观察实验现象B【详解】（1）[1]图甲和乙中，小磁针深色端的指向相同，说明通电螺线管周围的磁场跟条形磁铁的磁场相似。[2]由图乙中可知，电流从通电螺线管的左端流入，右端流出，由安培定则可知，螺线管的右端是N极。（2）[3]为了探究螺线管外部磁场方向是否与电流方向有关，由控制变量法可知，在乙图中，应更换电源正负极，然后闭合开关，观察实验现象。（3）[4]A．将没有磁性的铁芯插入螺线管中，会使得螺线管的磁性增强，故A不符合题意；B．将有磁性的条形磁体插入螺线管中后，条形磁体的磁场分布与螺线管的磁场分布不一定相同，因此不一定能使乙图中的通电螺线管磁性增强，故B符合题意；C．增大通过螺线管的电流，由电流的磁效应可知，会使得螺线管的磁性增强，故C不符合题意；D．增加螺线管的数，电流的磁场叠加，会使得通电螺线管磁性增强，故D不符合题意。故选B。4．（2023·河北唐山·二模）如图所示是小明探究通电螺线管外部磁场的方向实验。

（1）小明在螺线管的两端各放一个小磁针，硬纸板上均匀的撒满铁屑，通电后轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。发现通电螺线管的外部的磁场与的磁场相似。（2）为使通电螺线管的磁场增强，可以采取的措施是；（3）小明改变螺线管中的电流方向，发现两端小磁针的偏转方向也发生改变，说明通电螺线管的磁极性质与有关。（4）如图所示，在通电螺线管周围a、b、c三个位置画出的小磁针指向不正确的是。

【答案】条形磁体增大电流电流方向c【详解】（1）[1]如图所示，发现通电螺线管的外部的磁场与条形磁体的磁场相似。（2）[2]电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，因此为使通电螺线管的磁场增强，可以增大电流。（3）[3]根据控制变量法的思想，当螺线管中的电流方向改变时，发现两端小磁针的偏转方向也发生改变，说明通电螺线管的磁极性质与电流方向有关。（4）[4]根据安培定则可判断，通电螺线管的左端为N极，因此可知c位置小磁针指向不正确。5．（2023·河北石家庄·石家庄外国语学校校考二模）小航做“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验。

（1）在固定有螺线管的硬纸板上均匀地撤满铁屑，通电后轻敲纸板，观察铁屑的排列形状如图甲所示，说明通电螺线管外部磁场与磁体的磁场相似，在实验中（选填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布；（2）对调乙图中电源的正负极，闭合开关，小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管外部磁场方向与有关；（3）若在图乙所示的螺线管旁放一个小磁针，闭合开关时，小磁针N极将（选填“顺时针”或“逆时针”）旋转。【答案】条形不可以电流方向逆时针【详解】（1）[1]根据铁屑的排列形状可知，通电螺线管周围的铁屑分布与条形磁体类似，所以通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。[2]铜是非磁性物质，所以在实验中不可以用铜屑代替铁屑显示磁场分布。（2）[3]对调乙图中电源的正负极，闭合开关，螺线管中的电流方向改变，小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。（3）[4]根据安培定则可知，图乙中通电螺线管的左侧为S极，右侧为N极，由于同名磁极互相排斥，因此小磁针N极将逆时针旋转。6．（2023·河北保定·二模）小思在“探究通电螺线管外部磁场分布”实验中，采用如图所示实验装置。

（1）在有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管接上电源通电后，观察到只有少量铁屑发生移动；若想使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，应进行的操作是；（2）根据铁屑的排布可以得出的结论是：通电螺线管外部的磁场与周围的磁场相似；（3）若要通过实验判断通电螺线管外部的磁场方向，需要再增加的一种器材是；（4）为增强通电螺线管的磁场，实验时可采取的有效措施有（写出一种方法即可）。【答案】轻敲纸板条形磁铁小磁针增大通电螺线管的电流【详解】（1）[1]给螺线管接上电源通电后，铁屑会被磁化，但是由于其与纸板之间摩擦力太大，故只有少量铁屑发生移动，为了减小铁屑与纸板之间的摩擦力，需要轻轻敲动纸板，使纸屑在磁场力作用下有规律的排列起来。（2）[2]由铁屑的分布情况可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，都有两个磁极。（3）[3]探究通电螺线管外部的磁场方向时，可以将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极所指的方向即为该点处磁场的方向。（4）[4]通电螺线管的磁场的强弱与电流大小有关，为了增强通电螺线管的磁场，可以增大通电螺线管的电流。7．（2023·云南临沧·统考三模）如图所示是“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。（1）如图所示，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；（2）实验中，小磁针的作用是为了研究通电螺线管周围的（选填“磁场强弱”或“磁场方向”）；（3）探究完成后同学们还想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，请你就现有实验器材设计一下：应该，当观察到现象时，则能证明通电螺线管的极性与电流方向有关。

【答案】条形磁场方向改变电流方向小磁针的N极指向发生变化【详解】（1）[1]由图可知，通电后轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，铁屑的排列情况与条形磁铁周围铁屑的排列情况相同，因此通电螺线管外的磁场与条形磁体的磁场相似。（2）[2]小磁针放在螺线管周围不同位置，小磁针静止时N极指向与该点磁场方向相同，实验中，小磁针的作用是为了研究通电螺线管周围的磁场方向。（3）[3][4]探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，应该改变电流方向，可以将电源的正负极对调，当观察到小磁针的N极指向发生变化时，说明通电螺线管的极性与电流方向有关。8．（2023·广西柳州·统考一模）某实验小组利用如图甲的装置探究通电螺线管外部磁场的方向。（1）在嵌有螺线管的有机玻璃上均匀地撒满铁屑，连接电路并给螺线管通电，轻敲玻璃板，可观察到铁屑分布如图乙。这是由于铁屑在磁场中被成一个个小磁针，在磁场力作用下重新排列所致。实验表明通电螺线管外部的磁场分布与的磁场相似；（2）对调电源正负极，可以改变通过螺线管的电流，移动滑动变阻器的滑片，则可以改变通过螺线管的电流，同时记录放在螺线管两端的小磁针的指向；（选填“大小”或“方向”）（3）分析实验现象可知，通电螺线管磁场的极性与螺线管中电流的有关。

【答案】磁化条形磁体方向大小方向【详解】（1）[1]在嵌有一个通电螺线管的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑，然后轻敲玻璃板；铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明铁屑被磁化了。[2]根据通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁铁的磁场周围铁屑的分布情况可知，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场是相似的。（2）[3]对调电源正负极，则电路中电流方向改变了，所以可以改变通过螺线管的电流方向。[4]移动滑动变阻器的滑片，这改变了电路中电阻大小，由欧姆定律可知，可以改变通过螺线管的电流大小。（3）[5]分析实验现象可知，改变通过螺线管的电流方向，则通电螺线管磁场的方向也随之改变，所以通电螺线管磁场的极性与螺线管中电流的方向有关。9．（2023·吉林长春·校考一模）小明利用中午时间到实验室做一次关于磁现象的实验，操作如下：

（1）把磁体改在水平桌面上，在磁体上面放上薄玻璃板，在玻璃板上面均匀撒满适量铁屑，观察到铁屑分布如图甲、乙所示的形状，验证了磁体的磁性最强；（2）他用细线把小磁针悬挂起来，小磁针静止时N极所指的是地理的方；（3）如图丙所示，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，铁屑分布无明显变化，这时需纸板，观察到观察铁屑的排列情况。可见，通电螺线管的左端是极，通电螺线管外部的磁场分布与磁体的磁场