16.2 《奥斯特的发现》（分层练习）解析版

16.2奥斯特的发现一、单选题1．如图所示，通电螺线管周围小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是（小磁针上涂黑的一端为N极）（）

A．a、c、d B．a、b、c C．a、c D．b、c、d【答案】D【解析】根据电源的正负极可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，根据电流方向，利用安培定则可知通电螺线管的左端为S极，右端为N极。因为磁体周围的磁感线从N极出发，回到S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，所以a点磁针N极指向右端；b点磁针N极指向左端；c点磁针N极指向左端；d点磁针N极指向右端。故ABC错误，D正确。故选D。2．科学家在物理领域的每次重大发现，都有力地推动了人类文明的进程。在历史上首先发现：地磁的南北极与地理的南北极并不完全重合，存在磁偏角。该科学家是（）A．焦耳 B．奥斯特C．安培 D．沈括【答案】D【解析】A．焦耳发现了电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，即焦耳定律，故A不符合题意；B．丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在磁场，第一个揭示了电和磁之间的联系，故B不符合题意；C．安培发现了通电螺线管的磁场方向与电流方向之间的关系，即右手螺旋定则，故C不符合题意；D．我国宋代科学家沈括，于11世纪末著的《梦溪笔谈》中，在记述用天然磁石摩擦钢针可以指南的时候指出：“然常微偏东，不全南也。”这是世界上关于地磁偏角的最早发现，故D符合题意。故选D。3．如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法错误的是（）A．甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是磁感线B．乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较密C．丙图中，小磁针S极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相反D．丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理北极附近【答案】A【解析】A．磁感线不是真实存在的，所以在甲图中，所观察到的不是磁感线，是铁屑受到磁场力的作用而分布周围，故A错误，符合题意；B．U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较密，远离磁极处分布得比较疏，故B正确，不符合题意；C．小磁针S极的受力方向向左，根据安培定则，通电螺线管左侧为N极，那么通电螺线管在该点的磁感线切线方向向右，则这两个方向是相反的，故C正确，不符合题意；D．小磁针静止时，N极指向是指向地磁南极附近，地理北极附近，故D正确，不符合题意。故选A。4．如图所示，电和磁存在着许多相似的地方，曾激发人们探索电和磁之间的联系，下列关于各图的描述错误的是（）A．

电池有“+”、“﹣”两极，磁铁有N、S两极B．

同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引C．

通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似D．

电源外部，电流总是从电源的正极流向负极；磁体外部，磁感线总是从磁体的北极指向南极【答案】B【解析】A．电荷有正、负两种电荷，电池有正、负两极，磁体只有南、北两极，故A正确，不符合题意；B．电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；磁极间的相互规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。故B错误，符合题意；C．通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似，都是两极磁性强，中间弱，磁体外部的磁感线都是从N极出发，回到S极，故C正确，不符合题意；D．在电源外部，电流总是从电源的正极流经用电器，流向负极；磁体外部，磁感线总是从磁体的北极指向南极，故D正确，不符合题意。故选B。5．如图所示，小磁针处于静止，闭合开关S后小磁针发生大角度偏转的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【解析】A．由图A知，闭合开关S后，电流从螺线管左端流入，右端流出，根据安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的右端是N极，左端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的S极，小磁针不会发生大角度偏转，故A不符合题意；B．由图B知，闭合开关S后，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的S极，小磁针不会发生大角度偏转，故B不符合题意；C．由图C知，闭合开关S后，电流从螺线管左端流入，右端流出，根据安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的N极，小磁针会发生大角度偏转，故C符合题意；D．由图D知，闭合开关S后，电流从螺线管左端流入，右端流出，根据安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，小磁针的N极靠近通电螺线管的S极，小磁针不会发生大角度偏转，故D不符合题意。故选C。6．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁水平放置且左端固定，当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向左移动，条形磁铁仍静止，下列说法中正确的是（）A．电磁铁左端是S极B．条形磁铁受到的摩擦力方向向右，逐渐减小C．条形磁铁受到的摩擦力方向向左，逐渐增大D．条形磁铁对通电螺线管没有产生力的作用【答案】C【解析】A．由图可知，螺线管中的电流方向是从右端流入左端流出，结合螺线管的绕向，由安培定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极，故A错误；BC．根据磁极间作用规律可知，条形磁铁左端要受到电磁铁对它一个向右的排斥力；条形磁铁在向右排斥力的作用下仍处于平衡状态，说明其在水平方向上受到平衡力的作用，由此可知，桌面对条形磁铁有一个向左的摩擦力来平衡排斥力；当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强，电磁铁对条形磁铁的排斥力增大；由于条形磁铁仍然静止，摩擦力始终等于电磁铁的排斥力，所以摩擦力也随之增大，故B错误，C正确；D．物体间力的作用是相互的，条形磁铁对通电螺线管也产生力的作用，故D错误。故选C。二、填空题7．如图所示，磁悬浮盆景的底端有磁铁，底座内部有一个金属线圈。线圈通电后，周围产生（选填“磁场”或“磁感线”），这是电流的效应。盆景能悬浮在空中，其原理是。【答案】磁场磁同名磁极相互排斥【解析】[1][2]通电导体周围存在磁场，但不存在磁感线，磁感线是人们为了形象方便的描述磁场而假想的曲线；底座内部有一个金属线圈，通电有磁性，断电无磁性，说明磁悬浮盆景是利用电流的磁效应工作的。[3]根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，盆景能悬浮在空中是同名磁极相互排斥的原因。8．将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其极的指向如图所示。由此可知电流是从（选填“A”或“B”）端流入螺线管的。【答案】B【解析】小磁针左端为N极，根据磁极间的相互作用可知，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故该螺线管右端为S极，螺线管的左端为N极，根据安培定则，右手大拇指的方向为N极的指向，四指的方向即为电流的方向，故电流从B端流入。9．如图所示，是小明做奥斯特实验时的情景。小明注意到，当直导线内有电流通过时，磁针N极向垂直于纸面向里的方向偏转，如图所示，当改变电流方向时，磁针N极向垂直于纸面向外的方向偏转。这说明通电导线周围存在，其方向与有关。【答案】磁场电流方向【解析】[1]小磁针本来受到地磁场的吸引，保持静止状态，当导线内有电流通过时，磁针N极向垂直于纸面向里的方向偏转，受到了磁场力，说明了通电导线周围存在磁场。[2]当改变电流方向时，磁针N极向垂直于纸面向外的方向偏转，表明磁场的方向发生了改变，说明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。10．如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是电磁铁，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线；则可以判断图中A、D分别是极和极。

【答案】NN【解析】[1][2]由图可知，电流从螺线管左端流入、右端流出，根据安培定则知，B端为N极，C端为S极，由磁感线的特点知，A、B为同名磁极，都为N极，C与D是异名的，D为N极。11．1820年，丹麦物理学家发现了电流的磁效应，说明了电流周围存在磁场。如图所示，通电螺线管周围存在磁场，P点磁场的方向向（选填“左”或“右”）。

【答案】奥斯特左【解析】[1]1820年，丹麦物理学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生偏转，他继续研究，终于证实了电流周围存在磁场。[2]图中电流从通电螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端为S极，右端为N极；在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此P点磁场的方向向左。三、作图题12．请在图标出通电螺线管的N极，并在P点用箭头标出通电螺线管磁感线的方向。

【答案】

【解析】根据螺线管中电流方向，利用安培定则，可以判断出通电螺线管的右端为N极；在磁体外部，磁感线从磁体N极出来，回到磁体的S极，所以P点磁感线向左，如图所示：

四、实验题13．如图所示，学习奥斯特，探究通电导体周围的磁场。（1）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；（2）此现象说明，电流方向会影响电流所产生磁场的。

【答案】偏转正负极方向【解析】（1）[1][2]接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在磁场；将电池的正负极对调，可以改变电路中的电流方向。（2）[3]电流方向改变，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与电流方向有关。14．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【解析】（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。

一、单选题1．关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（）

A．这是探究电磁感应现象的实验场景B．根据这一现象的原理，制成了电动机C．将小磁针移走，电流的磁场消失D．将导线断开，小磁针N极将指向地理的北极【答案】D【解析】A．如图是模拟奥斯特实验的场景，研究电流的磁效应，故A错误；B．电动机是根据通电导体在磁场中受力而工作的，根据电流的磁效应制成了电磁铁，故B错误；C．通电导线周围存在着磁场，通过小磁针的偏转来认识电流的磁场，但即使移走小磁针，电流的磁场仍然存在，故C错误；D．将图中导线断开，小磁针由于地磁场的缘故，即N极将指向地理的北极（地磁的南极），故D正确；故选D。2．如图，一个空心小铁球放在盛水的烧杯中，漂浮在水面上，将烧杯置于铁棒AB的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关S闭合后，下列说法不正确的是（）

A．小铁球受到的重力和浮力是一对平衡力B．滑片P向左滑动，小铁球所受浮力变大C．此时A端为电磁铁的S极D．滑片P向右滑动，容器底部受到水的压强变小【答案】A【解析】A．开关S闭合后，螺线管具有磁性，小铁球仍静止在水面上时受到重力、浮力、电磁铁的吸引力的作用，其重力和浮力的大小不相等，所以这两个力不是一对平衡力，故A错误，符合题意；B．当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻减小，由欧姆定律可知电路中电流增大，则螺线管的磁性增强，小铁球所受吸引力增大，浸入水中的体积增大，根据阿基米德原理可知，浮力变大，故B正确，不符合题意；C．开关S闭合后，电流由A流向B，则由右手螺旋定则可知螺线管的A端为S极，故C正确，不符合题意；D．滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可知电路中电流减小，则螺线管中的磁性减弱，小铁球所受吸引力减小；此过程中小铁球受到重力、浮力、电磁铁的吸引力的作用，当小球重新平衡后，向下的吸引力与重力之和应等于向上的浮力，因吸引力减小，所以铁球所受浮力也将减小，排开的水的体积减小，液面下降，根据可知，容器底部受到的压强变小，故D正确，不符合题意。故选A。3．在科技晚会上，小明给大家展示了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中，它的原理如图所示（磁铁固定在活塞上）闭合开关S后，移动滑片P，使小瓶子悬停在图示位置。对此，以下分析正确的是（）

A．电磁铁的右端为S极B．若将滑片P向右移，小瓶子将会上浮C．小瓶子下沉时，小瓶子中的气体密度变小D．小瓶子上浮时，小瓶子的瓶口处受到水的压强保持不变【答案】B【解析】A．由图可知，该电路为串联电路，电流从螺线管的右侧流入，根据安培定则可知，电磁铁的右端是N极，故A错误；B．若将滑片P向右移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路的电流变小，电磁铁的磁性变弱，电磁铁与磁铁排斥作用变小，活塞向左运动，大瓶内空气气压变小，小瓶子的水会挤出来，小瓶子重力变小，重力小于浮力，小瓶子将上浮，故B正确；C．小瓶子进水重力大于浮力下沉时，故小瓶子上面的空气的体积会变小，质量不变，故密度变大，故C错误；D．小瓶子上浮时，根据可知小瓶子的瓶口处受到水的压强变小，故D错误。故选B。4．如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（）

A．电磁铁的右端为N极B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值减小D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗【答案】C【解析】A．由图可知，电流从电磁铁的右端流入，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误；B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据可知，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，故B错误；CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的总电阻变小，根据可知，通过指示灯的电流变大，灯泡变亮，故C正确，D错误。故选C。5．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【答案】D【解析】A．由安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，小磁片的左端为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，仪表指针偏转方向也会改变，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，电源电压不变，电阻不变，因此电路中电流不变，线圈匝数增加，则磁性增强，排斥力变大，仪表指针偏转角度变大，仪表示数变大，故C错误；D．当开关S接a点，滑片P向上移动时，电源电压不变，电阻增大，电流减小，则磁性减弱，排斥力变小，仪表指针偏转角度变小，仪表示数变小，故D正确。故选D。6．当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，下列说法正确的是（）A．此过程中，螺线管的右端为S极B．条形磁铁受到桌面的摩擦力方向向右，且大小始终不变C．若将条形磁体从中间截断，剩余部分对桌面的压强变大D．该实验装置不能探究电磁铁磁性与电流大小的关系【答案】D【解析】A．用右手握住螺线管，四只环绕的方向是电流方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管的N极，即螺线管右端为N极，故A错误；B．螺线管的N极与条形磁铁的S极异名磁极相互吸引，则条形磁铁受到电磁铁向左的引力，因条形磁铁始终保持静止，所以它受到的引力和桌面给它的摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以条形磁铁受到的摩擦力的方向是向右的；当滑片逐渐向下移动时，连入电路的电阻逐渐增大，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变小，则磁场逐渐变弱，条形磁铁受到电磁铁的引力逐渐变小，因条形磁铁受的是平衡力，故摩擦力也会逐渐变小，故B错误；C．若将条形磁体从中间截断，剩余部分的质量减小，受力面积减小，条形磁体对桌面的压强不变，故C错误；D．当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，摩擦始终为静摩擦，我们无法知道摩擦力的大小，也就无法知道螺线管磁性的强弱，则不能探究电磁铁磁性与电流大小的关系，故D正确。故选D。二、填空题7．如图所示，是“奥斯特实验”的实物图。闭合开关，甲、乙小磁针都发生偏转，此现象表明：可以改变物体的运动状态；以通电直导线为参照物，小磁针N极是的（选填“运动”或“静止”）；小磁针甲、乙偏转的方向不一致，表明：力的会影响力的作用效果。【答案】力运动方向【解析】[1]闭合开关后，通电直导线周围存在磁场，小磁针受到通电直导线的磁场给的力的作用，发生偏转，运动状态发生变化，说明力可以改变物体的运动状态。[2]以通电直导线为参照物，小磁针N极相对于通电直导线位置发生了变化，是运动的。[3]小磁针甲、乙所处位置不同，受到通电直导线的磁场给的力方向不同，导致小磁针偏转的方向不一致，说明力的方向会影响力的作用效果。8．如图甲所示，小磁针的正上方放有一根通电直导线，小磁针的N极向纸外发生偏转，此现象说明通电直导线周围存在；若将两根通电直导线按如图乙所示放置，两根导线之间（选填“会”或“不会”）产生力的作用。【答案】磁场会【解析】[1]小磁针的正上方有一根通电直导线，小磁针的N极向纸外发生偏转，这说明小磁针受到磁场力的作用，所以此现象说明通电导线周围存在磁场。[2]若将通电直导线下方再放一根同样的通电直导线，每一根通电导线都处在另一个通电导线产生的磁场中，所以通电导线在磁场中会受到力的作用。9．1820年，丹麦物理学家奥斯特通过如图所示的实验发现：当导线通电时，它下方的小磁针发生了偏转，揭示了电与磁之间的联系，当导线通电时，小磁针对导线（选填“有”或“没有”）力的作用，你判断的依据是：。【答案】有力是改变物体的运动状态的原因【解析】[1][2]闭合开关前，导线周围的小磁针静止且能指向南北，闭合开关后，小磁针的指向发生偏转，说明小磁针受到力的作用，因为物体间力的作用是相互的，所以小磁针对导线也有力的作用，依据是小磁针的运动状态发生了改变，而力是改变物体运动状态的原因。三、作图题10．在图中，标出小磁针的N极及磁感线的方向。

【答案】

【解析】由图中可知，电流由左侧流入，则由安培定则可知螺线管右侧为N极，左侧为S极，磁感线由N极指向S极，由异名磁极相互吸引可知，小磁针N极与螺线管的S极相吸，故N极向左，如下图所示

四、实验题11．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【解析】（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