1.2电生磁（解析版）

1.2电生磁学习目标学习目标1．知道电磁铁的定义；2．会制作简单的电磁铁；3．知道影响电磁铁磁性强弱的因素；002预习导学知识点一：直线电流周围存在磁场1、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现直线电流周围存在磁场2、奥斯特实验（如右图所示，小磁针涂黑断为N极）⑴、实验现象：①导线通电导线下方小磁针转过90（填度数（选“垂直纸面向内”或“垂直纸面向外”）；②通电电流方向改变小磁针转过90（填度数（选“垂直纸面向内”或“垂直纸面向外”）⑵、实验结论：①、通电导体周围存在磁场；②、磁场是以导线为员心的同心圆组成。3、直线电流周围磁场分布规律（如右图示实验）⑴、是一个以导线上的点为圆心的同心圆；⑵、距离直线电流越近，磁性越强。4、判定定则：安培右手螺旋定则定则，即大拇指指向为电流方向；四指环绕方向为磁场方向。知识点二：通电螺线管周围存在磁场1、通电螺线管周围能产生磁场，并与条形磁铁的磁场很相似。2、改变了电流方向，螺线管的磁极改变（填“改变”或“不变”）3、判定定则：安培右手螺旋定则定则，即：四指环绕方向为电流方向。大拇指指向为磁场方向知识点三、通电螺线管周围磁场强弱的影响因素实验1、猜测影响通电螺线管周围磁场强弱的因素可能有：电流大小、线圈匝数、有无铁芯、铁芯粗细等；003考向释疑（2023春•永嘉县期中）某项目化学习小组要自制一枝小磁针，并利用这枝针完成电和磁相关实验。第四阶段：验证实验。小组同学利用自制小磁针完成如图所示的实验，下列说法中不正确的是（）A．这是模拟奥斯特实验的一个场景 B．图示实验说明了通电导线周围存在磁场 C．不通电时，小磁针会转回到原来的位置 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变【解答】解：A、据图可知，该实验是用于模拟奥斯特实验的一个场景，故A正确；B、该实验中，若给导线通电，下面的小磁针会转动，即说明通电导线周围存在着磁场，故B正确；C、不通电时，在地磁场的作用下，小磁针会转回到原来的位置，故C正确；D、由于磁场的方向与电流的方向有关，改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故D错误。故选：D。（2023春•苍南县期中）电与磁现象是人类探索自然的一个重要方面，人类对电与磁的认识也促进了科技的进步，在生活中也有很多应用。通电螺线管周围会产生磁场，在图中对电流和磁极方向之间关系判断正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。由图可知，D图中符合安培定则，故C错误，D正确。故选：D。（2023春•常山县校级月考）开关S闭合后，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端是电源正极 B．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极 C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极 D．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极【解答】解：由于小磁针静止时，其左端为N极，右端为S极，根据磁极间的作用规律可知，螺线管的a端为S极，b端为N极。根据螺线管的NS极和螺线管的线圈绕向，利用安培定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的b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d端为正极，c端为负极。故选：C。（2023春•杭州期中）如图所示，一条向上射出的阴极射线可以看作是许多电子定向运动形成的电子流，则通过这束电子流的运动方向可推断出电子定向运动产生的电流及周围的磁场方向是（）A． B． C． D．【解答】解：由题意可知，电子定向移动的方向是向上的，电子带负电，故电流的方向是向下的，根据右手螺旋定则可知，磁场的方向是顺时针方向的，故A正确。故选：A。（2023春•拱墅区校级期中）如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，小磁针的S极向纸内偏转。对带电粒子束的判断：①向右飞行的正离子束；②向左飞行的正离子束；③向右飞行的负离子束；④向左飞行的负离子束；⑤向右飞行的电子束；⑥向左飞行的电子束，则可能正确的是（）A．②③⑤ B．①④⑥ C．②④⑥ D．①③⑤【解答】解：小磁针的S极向纸内偏转，则N极向纸外偏转，所以，飞行粒子下方的磁场方向向外，根据安培定则可知电流方向向左；由于电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，所以，这束粒子若带正电，则向左飞行，若带负电（负离子和电子均带负电），则向右飞行，故②③⑤正确。故选：A。（2023春•上城区校级期中）（1）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。（2）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（选填“N”或“S”）极的指向就是该点处磁场的方向。【解答】解：（1）①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；②断开开关，小磁针在地磁场的作用下又恢复到原来的位置；③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；（2）①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。②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；③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故答案为：（1）通电导体周围存在磁场；地磁场；磁场方向与电流方向有关；（2）轻敲；条形磁体；N。（2023春•鄞州区期末）学习了磁现象的知识后，小宁怀着极大的兴趣对如图甲、乙、丙所示的实验进行了探究，得到如下结论：（1）通电导线周围存在磁场，且磁场方向与有关。（2）如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图（填“甲”“乙”或“丙”）所示方向的偏转。【解答】解：（1）由甲、乙、丙三幅图对比得到：电流周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关；（2）电子定向运动方向与电流方向相反，所以在图丁中，小磁针上方的电流方向与图乙相同，故小磁针将发生如图乙所示方向的偏转。（2023春•宁波期末）通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用安培定则判定。（1）图中螺线管的A端是极。（2）螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图所示，则其B端是极。（3）地球周围存在的磁场，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，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向（选填“相同”或“相反”）。【解答】解：（1）根据安培定则，用右手握住螺线管，四指弯向电流的方向，拇指指向螺线管的A端，所以A端为N极；（2）根据安培定则，用右手握住单匝线圈，四指弯向电流的方向，拇指指向单匝线圈的B端，所以B端为N极；（3）由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反。故答案为：（1）N；（2）N；（3）相反。00401强化训练（2023春•诸暨市期中）在一次实验中，小天连接了如图所示的电路，电磁铁B端有一个小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（）A．电磁铁周围空间的磁感线从B端发出到A端 B．小磁针在如图的位置能静止 C．只对调电源的正负极，电磁铁的磁场方向不变 D．滑片P右移，电磁铁磁性增强【解答】解：A、由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的A端是N极，B端是S极，在磁体外部，磁感线从磁体N极出发，回到S极，因此电磁铁周围空间的磁感线从A端发出到B端，故A错误；B、由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，即S极水平指向右，因此小磁针在如图的位置不能静止，故B错误；C、只对调电源的正负极，线圈中的电流方向改变，因此电磁铁的磁场方向改变，故C错误；D、当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的磁性变强，故D正确。故选：D。（2023春•西湖区校级月考）在制造精密电阻时，常常采用双线绕法，即把电阻丝从螺线管的一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管（）A．左端有磁极，右端没有磁极 B．左、右两端都没有磁极 C．左端为S极，右端为N极 D．左端为N极，右端为S极【解答】解：（1）两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所以每个线圈产生的磁场强弱相同。（2）由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，所以其磁场方向相反。（3）两者磁性强弱相同，磁场方向相反，相互抵消，所以这个线圈的左右两端都没有磁极。故选：B。（2023春•舟山期中）如图是奥斯特实验的示意图，有关分析正确的是（）A．通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定 B．发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用 C．移去小磁针后的通电导线周围不存位磁场 D．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关【解答】解：AD、通电导线周围的磁场方向由电流的方向决定的，不是由小磁针的指向决定，故AD错误；B、当将通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，说明小磁针受到了力的作用，又因为物体间力的作用是相互的，发生偏转的小磁针对通电导线也有力的作用，故B正确；C、通电导线周围的磁场与小磁针的有无无关，移走小磁针后，通电导线周围的磁场仍然存在，故C错误。故选：B。（2022春•杭州月考）如图给直导线通电后小磁针发生偏转，下列说法正确的是（）A．小磁针的b端为N极 B．d处磁场强度强于c处 C．直导线的磁场形状为三个同心圆 D．移去小磁针后，直导线周围磁场消失【解答】解：A、小磁针在通电导线周围的磁场中静止时，b端（N极）所指方向与磁场方向一致，故A正确；B、由通电直导线周围磁感线的分布图可知，离导线越近，磁感线越密，磁场越强，所以d处磁场强度弱于c处，故B错误；C、磁体周围有无数磁感线，所以直导线的磁场形状为不是三个同心圆，故C错误；D、小磁针可以显示磁场的存在，移去小磁针后，直导线周围磁场不会消失，故D错误。故选：A。（2022春•江山市校级月考）如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行，接通电路后，观察到小磁针偏转。下列说法中错误的是（）A．导线若沿东西方向放置，磁针最容易发生偏转 B．改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变 C．实验中小磁针的作用是检测电流的磁场 D．实验中用到的一种重要科学研究方法是转换法【解答】解：A、在该实验中为了避免地磁场对实验的影响，导线应沿南北方向放置（电流产生的磁场沿东西方向），小磁针才会偏转，故A错误；B、改变电流方向，小磁针的偏转方向也发生改变，这说明直导线周围的磁场方向与电流方向有关，故B正确；C、小磁针受到磁力的作用能够发生偏转，则实验中小磁针的作用是检测电流的磁场，故C正确；D、磁场看不见摸不着，但小磁针放入磁场后会受到磁力的作用而发生偏转，所以实验中借助小磁针感知磁场的存在，则采用的是转换法，故D正确；故选：A。（2022春•温州期中）小科预习了磁的知识后，标出了下列四种情况下磁体的磁极（小磁针的黑端为N极），其中正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。A、小磁针N极指向了磁体的N极，故A错误；B、小磁针的N极与磁体的S极靠近，故B正确；C、小磁针的S极与磁体的S极靠近，故C错误；D、磁体的S极与小磁针的N极相互吸引，所以小磁针的N极应该是向磁体的S极靠近，故D错误。故选：B。（2023春•萧山区校级月考）如图所示是奥斯特实验的示意图，其中ab、cd为⾦属棒，⽀架其余部分为绝缘材料a、b接上导线并通电，观察⼩磁针的偏转情况。（1）此实验成功的条件之一是⾦属棒呈（填“东⻄”或“南北”）⽅向放置。（2）将导线分别从a、b移到c、d，电流⼤⼩、⽅向保持不变，⼩磁针的偏转⽅向（填“改变”或“不变”）。【解答】解：（1）由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应把金属棒南北放置；（2）将导线分别从a、b移到c、d，小磁针相对导线的位置发生了改变，当导线位于ab时，小磁针位置的磁场方向垂直纸面向内，当导线位于cd时，小磁针位置的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针的偏转方向发生了改变。故答案为：（1）南北；（2）改变。（2022春•西湖区校级期中）如图所示为条形磁铁和电磁铁，若虚线表示磁感线，甲为S极，则丁的极性是（填“S”或“N”）。【解答】解：磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出来回到S极的，甲为S极，由图可知，磁感线从乙出来回到甲的右端，所以乙端为N极，丙端为S极，磁感线都进入丙、丁端，所以丁端为S极。故答案为：S。（2022春•慈溪市期末）科学家猜测，某地海龟在春季是利用地磁场（如图甲）向南返回出生地。以下是部分研究过程：春季该地某屏蔽磁场的实验室，无磁场环境下海龟无固定游向，把海龟置于模拟地磁场中（用图乙简化示意），图中1为磁体N极，则2为磁体极，按科学家猜测，海龟应向（选填“左”或“右”）游动。【解答】解：读图可知，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的右端为N极，则左端为S极，即图中2为螺线管的S极；由于地磁N极在地理的南极附近，海龟在春季是利用地磁场向南返回出生地，所以海龟会向左游动。故答案为：S；左。（2022春•临平区月考）通电导线周围存在磁场，小明经过实验探究，画出了通电直导线周围磁感线的分布图（如图所示），下列相关描述错误的是（）A．小磁针b端为N极 B．通电直导线周围不同位置磁场强弱相同 C．增大直导线中的电流可使其周围磁场增强 D．改变直导线中电流的方向，小磁针N极的指向将会发生改变【解答】解：A、小磁针b端所指方向与磁感线方向一致，故b端为N极，故A正确；B、由通电直导线周围磁感线的分布图可知，离导线越近，磁感线越密，磁场越强，故B错误；C、通电直导线周围的磁场强弱，与电流的大小有关，电流越大，磁场越强，故C正确；D、通电直导线周围的磁场方向与电流方向有关，所以改变直导线中电流的方向，直导线周围的磁场方向发生改变，小磁针N极的指向将会发生改变，故D正确。故选：B。（2022春•东阳市月考）近年来磁悬浮盆栽备受人们关注，如图是一盆磁悬浮盆栽，盆栽底部有磁体，底座内装有电磁铁，盆栽能在空中自由悬浮并转动，给该盆栽浇水前后（）A．盆栽受到的磁力不变 B．盆栽受到的重力与空气对盆栽的浮力是一对平衡力 C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向 D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流【解答】解：A、该盆栽悬浮的原理利用了同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不动时，受的力是平衡力，即盆栽的总重力和磁力大小相等，当浇水后重力变大，故磁力也变大，故A错误；B、盆栽受到的重力与磁力是一对平衡力，而空气对盆栽的浮力非常小，在这里可以忽略不计，故B错误；C、浇水后，要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，而磁力的大小与电流的方向无关，故C错误；D、要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，电磁铁磁性强弱与电流的大小有关，其他条件相同，电流越大，磁性越强，故要增大磁力需增大电流，故D正确。故选：D。（2021•杭州）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【解答】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。（2023春•上城区校级期中）奥斯特实验：（丹麦物理学家奥斯特）如图是奥斯特实验示意图。（1）比较（a）与（b）可得出的实验结论是。比较（a）与（c）得出的实验结论是：。（2）直线电流的磁场：直线电流产生的磁场中，磁感线是以导线为圆心排列的一层一层的同心圆。小菲同学在课后进行了以下探究：问题：通电圆环（如图丙）内部的磁场如何分布呢？猜想：可能也符合右手螺旋定则。实验：她连接如图丁所示的电路（外部电路未画出）。现象：位于圆环中心的小磁针N极垂直纸面向里转动。根据小菲同学的探究过程，回答下列问题：（3）通电圆环内部的磁场分布是否符合右手螺旋定则？（选填“是”或“否”）。（4）如图戊所示，小菲同学把地球看成一个通电圆环，她认为赤道这一通电圆环的电流方向为（选填“由西向东”或“由东向西”）。（5）在小菲同学第（4）步的思考过程中，体现了哪些学习科学的思想和方法？。A.控制变量法 B.转换法 C.等效替代法 D.逆向思维法【解答】解：（1）由图可知，（a）图中的小磁针发生了偏转，说明通电导体产生了磁场；而同样放置的（b）图中，没有电流，小磁针没有发生偏转，说明（b）图中没有磁场，故说明只有电流周围可以产生磁场；比较（a）、（c）可知，两图中的小磁针的偏转方向发生了变化，故说明电流方向不同，而磁场的方向也发生变化，即磁场的方向与电流方向有关；（2）由图可知，通电直导线的周围磁场为以导线为圆心的一层层的同心圆；通电直导线的磁场可以由安培定则进行判断：用右手握住直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲的方向即为磁场的方向；（3）伸出右手，大拇指指向电流方向，四指的指向为磁场的方向，因此通电圆环内部的磁场分布符合右手定则；（4）地球外部的磁场是由南向北，而内部的磁场是由北向南，根据右手定则可知，赤道这一通电圆环的电流方向为由东向西；（5）小菲同学在该探究实验中，将地磁场转换为电流周围磁场来进行探究，体现了转换法的应用；同时根据磁场来确定电流方向体现了逆向思维法的应用。故答案为：（1）电流可以产生磁场；磁场的方向与电流方向有关；（3）是；（4）由东向西；（5）BD。（2023春•瑞安市校级期中）小科同学在探究通电螺纹管外部的磁场时，设计了部分电路图。如图（1）磁场强弱难以用肉眼直接观察，实验中小科可以通过观察反映电磁铁磁场的强弱。（2）进一步研究通电螺线管的磁场强弱与线圈匝数的关系，请你将电路图补充完整（自行选取所需的实验器材）：，并完成方案设计：。【解答】解：（1）磁场强弱难以用肉眼直接观察，实验中小科可以通过观察吸引大头针多少反映电磁铁磁场的强弱。（2）进一步研究通电螺线管的磁场强弱与线圈匝数的关系，在用同一个螺线管研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系时，应该控制电路中电流大小保持不变，改变线圈匝数进行实验，图甲中，将开关S从2换到3或4时，线圈匝数减小，螺线管的电阻减小，电路中的电流增大，为了保持电流不变，可以调节变阻器的滑片P，使电流表的示数与之前保持不变。电路图如下：故答案为：（1）吸引大头针多少；（2）见解答；将开关S从2换到3或4时，线圈匝数减小，调节变阻器的滑片P，使电流表的示数与之前保持不变，观察吸引大头针的多少。（2023春•椒江区月考）同学利用电磁铁、小磁铁、指针和刻度盘制成多量程电流表，结构示意图如图所示，其中A、B、C为接线柱，当电流通过电磁铁时，指针绕O点顺时针偏转；电路断开时，指针指0刻度线。（1）若选择A、C为该电流表的接线柱，则应选择为“+”接线柱，才能使电流表正常工作。（2）若将电磁铁适当靠近小磁铁，则该电流表。A.零刻度将向右移动 B.指针将发生反偏 C.精确度将提高（3）分析该电流表的结构示意图，判断该电流表量程最大时所选的2个接线柱是。【解答】解：（1）当电流通过电磁铁时，指针绕O点顺时针偏转，说明小磁铁的和电磁铁相互吸引，所以可以判断电磁铁的右端是S极，左端是N极，根据安培定则判断电流从电磁铁的右端进入，左端流出，可以判断C为“+”接线柱。（2）A、电路不通电时，右边小磁铁会对电磁铁的铁芯有吸引力作用，因物体间力的作用是相互的，所以，将电磁铁适当靠近小磁铁时，铁芯对小磁铁的吸引力增大，使指针顺时针转动，则零刻度线会向右移动，故A正确。B、