重难点21 电流的磁场（解析版）

专项八电能和磁重难点21电流的磁场知识梳理知识梳理一、磁场1.磁体周围存在着一种看不见摸不着的物质叫做磁场，磁体之间的相互作用力就是通过磁场来传递的。2.磁场的基本性质：对放入其中的小磁针有力的作用。3.磁场是有方向的，放在磁场中的某一点的，可以自由转动的小磁针静止时N极所指的方向就是这一点磁场方向。二、磁感线1.磁感应线是人们为了方便、直观、形象地描述磁场分布情况的假想曲线，磁体外部的磁感应线总是从磁体的N极出来，回到磁体的S极。常见的磁感应线分布图2.磁感线上任一点的磁感线方向，就是该点磁场的方向；3.磁感线的疏密表示磁场的强弱。三、电流的磁场1．著名的奥斯特实验首先发现了电流周围存在着磁场，即电流具有磁效应。2．通电螺线管周围存在着磁场，其对外相当于一个条形磁铁。四、右手螺旋定则1.对于通电直导线：用右手握住导线，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围磁场的方向；如图a2.对于通电螺线管：用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的一端就是通电螺线管的N极。如图ba． b．命题趋势命题趋势考试内容与要求1． 磁场磁感线。（A）2． 电流的磁场右手螺旋定则。（B）【试题研究】磁场和电流的磁场的重点是右手螺旋定则，考核主要以作图题为主，要求正确使用右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向。【例题分析】例1．（2018•上海中考）下列各项中，小磁针N极的指向和通电螺线管的磁感线方向均正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】解：由图知，四幅图中电流方向和线圈的绕法都相同，且电流从右前方流入、左后方流出，根据安培定则，伸出右手，四指弯曲所指的方向为电流的方向，则大拇指指向通电螺线管的左端为N极，螺线管的右端为S极；在磁体外部，磁感线方向由N极指向S极，则磁感线方向向右，故CD错误；由磁极间的相互作用规律可知，小磁针左下端为N极，右上端为S极，故A正确，B错误。故选：A。2．（2016•上海）根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。【答案】如图。【解析】解：螺线管的左端为S极，右端为N极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，所以可以确定螺线管周围磁场的方向是从右向左的。根据螺线管的右端为N极，以及线圈的绕向利用安培定则可以确定螺线管中电流是从螺线管的左端流入右端流出。根据电流方向与电源正负极之间的关系：在电源外部电流从正极流出，回到负极，可以确定电源的右端为负极，左端为正极。如下图所示：3．（2017•上海）研究发现，人体内部存在磁场，人体内部的磁场与人体健康密切相关。①人体内部的磁场与地磁场相比很弱，若用磁感线描述人体内部的磁场和地磁场，则下列判断中合理的是_________（选填：A、B或C）。A．人体内部磁场的磁感线分布较疏B、人体内部磁场的磁感线分布较密C、两者磁场的磁感线疏密大致相同②对人体内部磁场存在的原因提出猜想，请写出一种猜想及其依据。_________。【答案】①A；②电流周围有磁场，人体内也有电流。【解析】解：①磁场越强，反映在磁感线上分布较密，磁场越弱，反映在磁感线上分布较疏；人体内部的磁场与地磁场相比很弱，若用磁感线描述人体内部的磁场和地磁场，则人体内部磁场的磁感线分布较疏，故选A；②根据奥斯特实验，通电导体周围有磁场，对人体内部磁场存在的原因提出猜想：电流周围有磁场，人体内有电流。故答案为：①A；②电流周围有磁场，人体内也有电流。限时检测限时检测一．选择题（共1小题）1．（2022•宝山区二模）最先发现电流磁效应的科学家是（）A．牛顿 B．奥斯特 C．欧姆 D．焦耳【答案】B【解析】解：A、牛顿发现了力学三大定律，故A不合题意；B、奥斯特是最早发现电流磁效应的科学家，故B符合题意；C、欧姆通过实验总结了欧姆定律，故C不合题意；D、焦耳通过实验得出了焦耳定律，故D不合题意。故选：B。二．填空题（共7小题）2．（2023•松江区二模）在10秒内通过某导体横截面的电荷量为5库，通过它的电流为_________安，标有“220V40W”的白炽灯正常工作20小时耗电_________千瓦时。闭合开关S，通电螺线管附近的小磁针静止时N极指向如图所示，则电源的_________端为正极（选填“左”或“右”）。【答案】0.5；0.8；右。【解析】解：通过导体的电流为：I=Qt白炽灯正常工作20小时消耗的电能W＝Pt＝0.04kW×20h＝0.8kW•h；小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极，右端为S极；根据安培定则可知，螺线管中电流是从右侧流入的，所以电源的右端为正极。故答案为：0.5；0.8；右。3．（2023•杨浦区二模）图（a）所示是磁悬浮列车的结构示意图，图（b）所示是电磁铁A、B的简易原理图。根据学过的知识判断电磁铁A下端为_________极，电磁铁B的上端为_________极。当磁悬浮列车加速驶出车站时，列车的动能_________（选填“增大”“不变”或“减小”）。【答案】N；S；增大。【解析】解：由图（a）可知，使车身悬浮于轨道上，车身必须受到一个向上的力。故电磁铁B的上端与电磁铁A的下端之间要相互吸引；根据安培定则可判断图（b）中A的下端为N极，根据异名磁极相互吸引，则B的上端为S极。当磁悬浮列车加速驶出车站时，质量不变，速度增加，则列车的动能增大。故答案为：N；S；增大。4．（2023•杨浦区模拟）指南针能确定地理方位，是由于指南针在_________的作用下能够指南北。如图所示是同名磁极磁感线分布图，根据磁感线方向判断图中两磁极均为________极。丹麦物理学家_________首先发现电流的磁效应。【答案】地磁场；S；奥斯特。【解析】解：指南针能确定地理方位，是由于指南针在地磁场的作用下能够指南北。如图所示是同名磁极磁感线分布图，因为在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极，因此根据磁感线方向判断图中两磁极均为S极。丹麦物理学家奥斯特首先发现电流的磁效应。故答案为：地磁场；S；奥斯特。5．（2022•黄浦区二模）某导体两端的电压为6伏，在10秒内通过其横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为________安。当导体两端电压变为9伏时，导体的电阻为_______欧。如图所示，根据通电螺线管的N极，可判断电源的左端是_______极。【答案】0.3；20；正。【解析】解：（1）通过该导体的电流：I=Qt（2）由1=UR可得，导体的电阻：R=U因电阻是导体本身的一种性质，与两端的电压和通过的电流无关，所以，当该导体两端的电压为9伏时，导体的电阻仍为20Ω。（3）已知通电螺线管的右端为N极，线圈绕向如图所示，根据安培定则，用右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N极，四指指向电流的方向，则电流从左后方流入，右前方流出，故电源左端为正极，右端为负极。故答案为：0.3；20；正。6．（2022•嘉定区二模）闭合开关S，通电螺线管附近的小磁针静止情况如图所示，则螺线管的_________端为N极，电源的_________端为正极（均选填“左”或“右”）；若通电螺线管附近有A和B两个位置，磁性较强的是_________（选填“A”或“B”）位置。【答案】左；右；B。【解析】解：小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极，右端为S极；根据安培定则可知，螺线管中电流是从右侧流入的，所以电源的右端为正极；B靠近螺线管的磁极，则磁性较强。故答案为：左；右；B。7．（2022•金山区二模）某导体两端的电压为9伏，在10秒内通过该导体横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为_________安，该导体的电阻为_________欧；如图所示，根据通电螺线管中磁感线的方向，可判断电源的正极为_______端（选填“A”或“B”）。【答案】0.3；30；A。【解析】解：（1）通过该导体的电流：I=Qt（2）由1=UR可得，导体的电阻：R=U（3）由磁感线的特点：在磁体外部，磁感线从N极出发回到S极，可知通电螺线管的左端为N极、右端为S极；由安培定则可知，电流由通电螺线管的左侧流入，则电源的左端A为正极、B端为负极。故答案为：0.3；30；A。8．（2022•上海模拟）小赵根据“磁体对周围小磁针的力的作用，不需要接触，说明磁体周围有磁场”，结合带电物体能吸引轻小物体的现象，类比得出：带电物体周围存在“电场”。①请写出带电物体周围存在“电场”的依据：_________。②类比同名磁极的磁场分布情况，用一系列假想线来描述两正电荷周围的“电场”分布情况，图中合理的是_________。（选填“甲”或“乙”）【答案】①电场会对放入其中的带电物体有力的作用；②乙。【解析】解：①带电物体周围存在“电场”的依据：电场会对放入其中的带电物体有力的作用；②同种电荷相互排斥，两正电荷周围的“电场”分布情况，图中合理的是乙。故答案为：①电场会对放入其中的带电物体有力的作用；②乙。三．作图题（共7小题）9．（2023•浦东新区二模）根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针N极，并在括号内标出电源的正、负极。【答案】见解析。【解析】解：螺线管的左端为N极，右端为S极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，所以可以确定螺线管周围磁场的方向是向右的；螺线管的左端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极；螺线管的左端为N极，利用安培定则可以确定螺线管中电流是从螺线管的右端流入左端流出，所以电源的右端为正极，左端为负极。如下图所示：10．（2022•普陀区二模）在图中，标出通电螺线管和小磁针的N极，以及磁感线方向。【答案】见解析。【解析】解：电流从螺线管的右侧流入，依据安培定则可判断出螺线管的右端为S极、左端为N极；磁感线在磁体外部是由N极指向S极的；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为S极、右端为N极，如图所示：11．（2022•浦东新区二模）在图中根据通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极以及电源正、负极。【答案】见解析。【解析】解：如图，螺线管的左端为N极，右端为S极。因为在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极，故图中磁感线方向方向向右。根据磁极间的相互作用可以判断出小磁针的左端为N极，右端为S极。根据安培定则：伸出右手，使右手大拇指指向通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的。所以电源的右端为正极，左端为负极。如图所示：12．（2023•闵行区二模）在图中，标出小磁针的N极和电源正负极。【答案】见解析。【解析】解：根据磁体周围的磁感线从N极出发，进入S极知，螺线管的右端是N极；据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，此时电源的左端是正极，右端是负极；据磁极间的作用规律可知，小磁针的左端是S极，右端是N极，如下图：。13．（2022•静安区二模）根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。【答案】见解析。【解析】解：螺线管的左端为S极，右端为N极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，所以可以确定螺线管周围磁场的方向是从右向左的；由异名磁极相吸可判断出小磁针的下端为N极；根据螺线管的右端为N极，以及线圈的绕向利用安培定则可以确定螺线管中电流是从螺线管的左端流入右端流出。根据电流方向与电源正负极之间的关系：在电源外部电流从正极流出，回到负极，可以确定电源的右端为负极，左端为正极。如下图所示：14．（2023•静安区二模）根据图中通电螺线管的S极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。【答案】见解析。【解析】解：螺线管的左端为S极，则其右端为N极，在磁体周围磁感线从N极出发回到S极，由此可以确定磁感线的方向是向左的，根据磁极间的作用规律可知，小磁针靠近螺线管的S极的一端是小磁针的N极，即小磁针左下端为S极，右上端为N极；螺线管的左端为S极，结合螺线管的线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管