20.2电生磁
一、单选题：本大题共4小题，共8分。
1.如图所示，把一根直导线平行地拉到静止小磁针的上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转。关于此实验下列说法不正确的是( )
A. 实验中的直导线一定是按南北方向放置
B. 把小磁针拿走，通电导线周围的磁场将消失
C. 小磁针对导线一定有力的作用
D. 把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，小磁针N极偏转方向改变
2.一个通电螺线管中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是( )
A. 条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B. 条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D. 若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
4.如图所示为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图导线电阻不计，由图可知以下说法中正确的是( )
A. 当开关S接a点时，仪表指针向右偏转
B. 若将电源正负极对调，仪表指针偏转方向不变
C. 保持滑片P的位置不变，开关S由a点换到b点，仪表示数变小
D. 当开关S接a点，滑片P向上移动时，仪表示数变小
二、多选题：本大题共3小题，共9分。
5.对于如图所示的实验，下列说法正确的是( )
A. 这是法拉第的电流的磁效应实验
B. 甲、丙对比可说明通电导体周围存在磁场
C. 本实验揭示了电生磁现象
D. 图乙断电后，小磁针的N极将会指向地球地磁的南极
6.关于电流和磁场，下列说法中正确的是( )
A. 电荷做定向运动时形成电流 B. 电荷运动的方向是它形成电流的方向
C. 电荷做定向运动时在它周围产生磁场 D. 电流的方向是它周围产生磁场的方向
7.人工心脏泵可短时间代替心脏工作，其结构如图所示，线圈AB固定在活塞的柄上，泵室通过单向阀门与血管相通。阀门只能向泵室外侧开启；阀门只能向泵室内侧开启。人工心脏泵工作时，以下说法正确的是( )
A. 线圈AB中应通入方向周期性改变的电流
B. 电流从线圈A端流入时，磁铁吸引活塞柄
C. 电流从线圈B端流入时，血液流器泵室
D. 人工心脏泵每分钟“跳动”的次数由线圈中电流的大小决定
三、填空题：本大题共3小题，共6分。
8.如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了__________________；断开开关，小磁针在___________的作用下又恢复到原来的位置，改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了__________________________.
探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后__________填写操作方法玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布是相似的。将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时_____极的指向就是该点处磁场的方向．
9.某小组同学通过实验研究通电螺线管的磁极极性与哪些因素有关。实验中他们变换螺线管上线圈的绕法，调换电源的正负极，利用小磁针判断出通电螺线管的磁极极性，实验现象如图所示。
①小华比较图和，认为通电螺线管的磁极极性与电源正负极的位置有关，N极在靠近电源负极的一端。小明比较图______，认为小华的结论是______的选填“正确”或“错误”。
②小明进步比较图和或和，认为螺线管上线圈绕法相反、电源的正负极位置也相反，然而磁极极性相同，说明通电螺线管的磁极极性与______有关。
10.如图所示，闭合开关S后，通电螺线管上端是______填“N”或“S”极，将滑动变阻器的滑片从a端向b端移动，弹簧将______选填“伸长”或“缩短”。
四、作图题：本大题共6小题，共12分。
11.如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。
12.如图所示，请在图中括号内分别标出螺线管的N、S极和电源的+、-极。
13.闭合开关，小磁针静止在螺线管左侧，在图中括号内标出电源“+”或“-”极，并用箭头标出图中磁感线方向。
14.在图中，根据磁感线方向，标出小磁针的N、S极及电源的正、负极。
15.根据图中通电螺线管的一条磁感线，在括号里分别标出静止小磁针的“N”或“S”极和电流表的“+”或“-”接线柱。
五、实验探究题：本大题共5小题，共30分。
16.如图所示，学习奥斯特，探究通电导体周围的磁场.
当闭合开关的瞬间，会观察到小磁针___________；通过改变电池___________的连接，可以改变电路中的电流方向.
此现象说明，电流方向会影响电流所产生磁场的___________.
17.小红用如图所示装置探究磁与电的关系。
由图a、图b、图c可知：电流周围存在__________，且__________；
实验中小磁针的作用是__________；
该实验应用的科学研究方法是__________；
小红推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图d所示，小磁针也会发生偏转。其依据是：__________；
图d中小磁针N极偏转方向和图__________中小磁针的偏转方向相同，依据是：__________。
18.小航做“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验。
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；
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；
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。
19.在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
闭合开关后，观察到螺线管周围的小磁针发生偏转，说明此时通电螺线管周围存在__________；小磁针由于受到__________选填“磁场”或“重力”的作用而发生偏转；
在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，闭合开关后__________填写操作方法玻璃板，细铁屑的排列如图甲所示；
把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针__________极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
通电螺线管周围的小磁针N极指向如图乙所示，由图可知在通电螺线管外部，磁感线是从__________极出发，最后回到__________极；
由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与__________磁体的磁场分布相似；
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__________；
A.大型发电机
B.电磁起重机
C.电炉
在螺线管外部A、B两处放置小磁针，如图丙所示，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：__________；
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。对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用__________来表述。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.因为地磁场的方向为南北方向，所以小磁针的方向静止时指向南北，在证明电流周围存在磁场，不受地磁场的干扰，应将导线水平南北放置，故A正确，不符合题意；
B.通电导线周围的磁场是客观存在的，把小磁针拿走，通电导线周围的磁场不会消失，故B错误，符合题意；
C.物体间力的作用是相互的，小磁针受力发生偏转，则小磁针对导线一定有力的作用，故C正确，不符合题意；
D.把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，磁场方向会发生变化，小磁针N极偏转方向也会随之变化，故D正确，不符合题意。
故选B。
2.【答案】B
【解析】解：A、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故A错误；
B、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向正确，故B正确；
C、据安培定则判断，该螺线管的右端是S极，左端是N极，故磁感线的方向错误，故C错误；
D、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故D错误。
故选：B。
安培定则的内容：用右手握住螺线管，四指弯向螺线管中电流的方向，大拇指所指的就是螺线管的N极；
在磁体的外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极。
在解决这种类型的题目时，可先在螺线管的线圈上标上电流的方向，以确定四指的弯曲方向。
3.【答案】A
【解析】解：
A、由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；
B、条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；
C、将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；
D、若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。
故选：A。
由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用和二力平衡知识可判断条形磁铁受到的摩擦力的方向；
根据二力平衡的条件分析桌面对条形磁铁的摩擦力的方向；
电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关。
本题是电磁学和二力平衡知识的综合分析题，涉及的知识规律要掌握清楚：磁极间的相互作用规律，影响电磁铁磁性强弱的因素，二力平衡的判断及应用等等。
4.【答案】D
【解析】解：
A、由安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，仪表指针向左偏转，故A错误；
B、若将电源正负极对调，电流方向改变，磁场方向改变，仪表指针偏转方向改变，故B错误；
C、保持滑片P的位置不变，开关S由a点换到b点，线圈匝数增加，磁性增强，排斥力增大，指针偏转变大，仪表示数变大，故C错误；
D、当开关S接a点接滑片P向上移动时，变阻器接入电路的电阻增大，电流减小，磁性减弱，排斥力减小，指针偏转变小，仪表示数变小，故D正确。
故选：D。
由安培定则判断通电螺线管的南北极，利用磁极间的相互作用判断仪表指针向的偏转；
通电导体在磁场受力的方向与电流的方向、磁场方向有关；
通电螺线管磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯有关；
根据滑动变阻器的移动方向判断通电螺线管的磁性强弱变化，再判断仪表示数变化。
熟悉磁极间的作用规律，并能结合欧姆定律并利用控制变量的思维分析是解决该题的关键。
5.【答案】CD
【解析】A.这是奥斯特的电流的磁效应实验，故A错误；
B.甲、丙对比可说明通电导体产生的磁场的方向与电流方向有关，故B错误；
C.有电流时，小磁针发生偏转，没有电流时，小磁针不发生偏转，说明电能生磁，故C正确；
D.图乙断电后，导线周围没有磁场，小磁针的N极在地磁场作用下将会指向地球地磁的南极，故D正确。
故选CD。
6.【答案】AC
【解析】A.导体中有大量可自由移动的电荷，电荷做定向运动时会形成电流，故A正确；
B.电荷有正负两种，物理学中规定：正电荷定向运动的方向为电流方向，故B错误；
C.电荷做定向运动时会形成电流，电流周围会产生磁场，故C正确；
D.电流周围磁场的方向与电流方向有关，但与电流方向并不一致，故D错误。
故选AC。
7.【答案】ABC
【解析】A.线圈AB中若通入直流电，根据图结合题意可知，活塞只能向一个方向移动，完不成泵血任务，因此要使该装置能维人体血液循环，线圈间所接电源应为交流电，即：活塞可以左右移动，血液既能流回心脏也能从心脏输出去，故A正确；
B.电流从线圈A端流入过程中，根据安培定则，螺线管左端为S极，此时异名磁极相互吸引，磁铁吸引活塞柄，故B正确；
C.电流从线圈B端流入过程中，根据安培定则，螺线管左端为N极，此时同名磁极相互排斥，活塞右移，打开，闭合，血液从流出泵室，故C正确；
D.图中的线圈移动快慢与交流电的频率有关，与电流大小无关，故D错误。
故选ABC。
8.【答案】通电导体周围存在磁场；地磁场；电流的磁场方向与电流方向有关
轻敲；N
【解析】
【分析】
本题考查了磁场的性质是对放在磁场中的磁体有力的作用；电流周围存在着磁场和磁场的方向与电流方向有关。
①奥斯特实验通过小磁针偏转说明了通电导体周围存在磁场；
②小磁针在地磁场的作用下指示南北；
③当电流方向改变时，产生的磁场方向也改变，所以小磁针的偏转方向也改变。
【解答】
这是著名的奥斯特实验，实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场；断开开关，小磁针在地磁场的作用下又恢复到原来的位置；改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明了产生的磁场方向也改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。
【分析】
本题考查了通电螺线管的磁场与条形磁铁相类似．更加深入的研究了电流的磁效应。
周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此实验中轻敲玻璃板；通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；根据改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动，南北所指方向发生了改变可得出结论；小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。
【解答】
由于周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此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；由以上实验探究的结果是：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似；改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动，南北所指方向发生了改变，可知通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关；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。
9.【答案】和错误 线圈绕法和电源的正负极位置
【解析】解：
①小华比较图和可知，电流的方向发生了改变，螺线管的磁极会发生改变，小华认为通电螺线管的磁极极性与电源正负极的位置有关，N极在靠近电源负极的一端，当在图和中，N极在靠近电源正极的一端，所以小华的结论是错误的；
②小明进一步比较图和或和可知，螺线管上线圈绕法相反、电源的正负极位置也相反，磁极极性是相同的，这表明通电螺线管的磁极极性与线圈绕法和电源的正负极位置有关。
故答案为：①和；错误；②线圈绕法和电源的正负极位置。
通电螺线管的磁极极性与电流的方向、线圈的绕法有关，根据图中信息利用控制变量法分析。
本题考查了影响通电螺线管磁极极性的因素，利用好控制变量法是解题的关键。
10.【答案】N 伸长
【解析】解：当开关S闭合后，由图可知电流由螺线管的下方流入，则由安培定则可知螺线管上端为N极，下端为S极，则螺线管与磁铁的S极是相互吸引的；
将滑动变阻器的滑片从a端向b端移动，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知电路中电流变大，则螺线管的磁性增强，故对磁铁的作用力则增强，吸引力增强，故磁铁应下移，即弹簧长度应伸长。
故答案为：N；伸长。
由电源的正负极可知电流方向，则由右手螺旋定则可知螺线管的磁极；当滑动变阻器的滑片向b移动时，可知滑动变阻器的接入电阻变化，则由欧姆定律可知电流的变化，则可知螺线管磁性强弱的变化，则由磁极间的相互作用可知磁极间的磁力的变化，即可知弹簧长度的变化。
本题将电路知识及磁场知识结合在一起考查了学生综合分析的能力，要求学生能灵活运用所学知识进行综合分析从而找出正确答案。
11.【答案】
【解析】【分析】
根据电源的正负极和线圈的绕向，利用安培定则可以确定螺线管的NS极，再利用磁感线的特点即可确定磁感线的方向。
关于安培定则这方面的考查，一般是直接或间接告诉其中的两个，利用安培定则来确定第三个方向。在此题中，就是告诉了电流方向、线圈绕向来确定电磁铁的NS极。
【解答】
根据电源的正负极和螺线管的绕向，伸出右手，四肢指向电流的方向，大拇指指向螺线管的左端为N极，右端为S极；
在磁体的外部，磁感线从磁体的N极出发回到S极。由此可以确定磁感线的方向是向右的，如图所示：
。
12.【答案】解：由小磁针的位置可知，则通电螺线管左端为S极，右端为N极，根据安培定则可以判定出，通电螺线管正面导线的电流方向是向下的，则电源左端为负极，右端为正极，如图所示：
【解析】根据磁极间的相互作用规律分析螺线管的极性；根据安培定则螺线管中电流的方向，从而判定出电源的正负极。
安培定则共涉及三个方向：电流方向、磁场方向、线圈绕向，告诉其中的两个方向可以确定第三个的方向。
13.【答案】
【解析】【分析】
①知道小磁针静止时N极的指向，根据磁极间的相互作用判断出通电螺线管的磁极。
②根据通电螺线管的磁极判断出磁感线的方向。在磁体外部，磁感线总是从N极发出、回到S极。
③根据安培定则判断出电流的方向，确定电源的正、负极。
本题考查了磁极间的相互作用规律、磁感线的特点以及安培定则的应用，难度不大。
【解答】
解：①由图可知，小磁针静止时的左端为S极、右端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端为S极，右端为N极。
②因为在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，所以磁感线的方向是指向左的。
③根据安培定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的右端N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流从螺线管的右端流入，则电源的右端为正极，左端为负极。如图所示：
14.【答案】
【解析】磁体外部的磁感线总是从磁体的N即出发，所以螺线管的左端为N极，右端为S极，由磁极间的相互作用可知小磁针的右端为S极，左端是N极，根据安培定则可以判断出电源的右端是正极，左端是负极，如图所示：
15.【答案】
【解析】【分析】
在磁体的外部磁感线从N极出来，回到S极，据此判定螺线管的极性，利用安培右手定则判断出电源的正负极，根据磁极间的相互作用规律判定小磁针的极性。
右手螺旋定则为判断螺线管极性或电流方向的重要方法，应能做到灵活应用；同时还要注意小磁针静止时N极所指的方向为该点磁感线的方向。
【解答】
解：在磁体的外部磁感线从N极出来，回到S极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则可知，电源的左端为正极；根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针的左端为N极，右端为S极，如图所示：
16.【答案】发生偏转 正负极 方向
【解析】解：当闭合开关的瞬间，电路中有电流通过，会观察到小磁针发生偏转；通过改变电池正负极的连接，可以改变电路中的电流方向，会观察到小磁针发生偏转的方向改变；
此现象说明，电流方向会影响电流所产生磁场的方向。
故答案为：发生偏转；正负极；方向。
电流周围存在着磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。
此题考查了奥斯特实验，说明电流周围存在着磁场，比较简单，属基础题。
17【答案】磁场 磁场的方向与电流的方向有关
检测磁场的存在
转换法
电荷的定向移动会形成电流
电子定向移动的方向与电流的方向相反
【解析】由图a、图b、图c可知，通电后，小磁针发生了偏转，这说明电流的周围存在磁场。
改变电流的方向，小磁针的偏转方向发生了变化，这说明磁场的方向与电流的方向有关。
该实验通过小磁针的偏转来探究通电导线周围是否存在磁场，小磁针受到磁场力的作用能够发生偏转，故小磁针可以检测磁场的存在。
本实验中采用可观察的小磁针的偏转来演示通过导体周围的磁场，故采用的是转换法。
电荷的定向移动会形成电流，电流的周围存在磁场，一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，会形成电流，所以小磁针也会发生偏转。
电子定向移动的方向与电流的方向相反，电子向右定向移动，则电流的方向是向左的，所以图d中小磁针N极偏转方向和图中小磁针的偏转方向相同。
18.【答案】条形；不可以；电流方向；逆时针。
【解析】解：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；
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；
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；
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。
故答案为：条形；不可以；电流方向；逆时针。
通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；
根据闭合开关，改变螺线管中的电流方向，小磁针的指向也随之对调可得出结论；
先根据安培定则判断出通电螺线管磁场的方向，然后根据磁极间相互作用规律可知小磁针N极的旋转方向。
此题考查了通电螺线管的磁场、磁性材料、安培定则、磁极间的相互作用等知识点，综合性强，稍有难度。
19.【答案】磁场 磁场 轻敲 N 北 南 条形 C 小磁针N极的指向与磁场方向相同 见解析 安培定则
【解析】磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，闭合开关，观察到螺线管周围的小磁针由于受到磁场的作用而发生偏转，说明了通电螺线管周围存在磁场。
在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后需要轻敲有机玻璃板，这样做的目的是克服摩擦力的影响，使细铁屑可以自由移动。
物理学中规定，自由小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故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。
在图中，根据安培定则可知，通过螺线管的左端为S极，右端为N极，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。
在通电螺线管外部多放置一些细铁屑，可以形象的显示出通电螺线管周围的细铁屑的排列与条形磁铁周围的细铁屑排列相似，由此可以判断，通电螺丝管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似。
大型发电机中的磁场是由电磁铁提供的，故A不符合题意；
B.电磁起重机的主要部件是电磁铁，故B不符合题意；
C.电炉是利用电流的热效应工作的，与电磁铁无关，故C符合题意。
故选C。
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，A处的小磁针会指示磁场的方向；B处小磁针不偏转，可能原因是不受磁场作用力时小磁针N极的指向与磁场方向相同。
要探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，在其它因素不变的情况下，改变通过螺线管的电流方向，可将与螺线管相连的电源的正负极调换，观察小磁针的指向有无改变。
如果把通电螺线管看做一个磁体，通电螺线管极性跟电流方向之间的关系，可以用安培定则来表述。
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