20.2 电生磁（考点解读）（原卷版）

202 电生磁（考点解读）（原卷版） 1、通电直导线周围的磁场 （1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关； （2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁； （3）奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家； （4）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁 芯， 磁性会更加增强。 2、通电螺线管的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似如图： （2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断； （3）通电螺线管相当于条形磁体，与条形磁体联系解题； （4）以通电螺线管正面电流为例，电流向上，极在左端，电流向下，极在右端，便于记 忆，可简化为”上左，下右”； （5）通电螺线管外部的磁场方向是从极到S 极，内部的磁场方向是从S 极到极．螺线管 附近的小磁针自由静止时极的指向是磁场的方向，因此放在螺线管内部和外部的小磁针应 如图所示：（螺线管内部的小磁针不遵循同名磁极排斥，异名磁极吸引的原则）。 3、安培定则及其应用 安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。 初中材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的 那一端是通电螺线管的极。 【考点1 通电直导线周围的磁场】 【典例1-1】（2023 春•安达市月考）在一百多年前，用图示的实验第一个发现电与磁联系 的科学家是（ ） ．托里拆利 B．伽利略 ．奥斯特 D．法拉第 【典例1-2】（2023•孟津县一模）从发现到发明，科学家要经历反复的失败，克服常人难 以想象的困难。1820 年，丹麦科学家 首先通过实验发现了电和磁之间的联系。 根据这一发现，人们发明制造了 （说出一个即可）。 【变式1-1】（2023•定远县校级一模）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（ ） ．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 ．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 【变式1-2】（2023•青山湖区校级二模）如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时 小磁针极指向 方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针 将发生偏转，这个现象是由丹麦物理学家 首先发现的。 【考点2 通电螺线管的磁场】 【典例2-1】（2022 秋•衡山县期末）如图所示，用细线将螺线管沿东西方向水平悬挂起来， 当给导线通电时发生的现象是（ ） ．螺线管转动，最后端指南，B 端指北 B．线管静止不动 ．螺线管转动，最后端指北，B 端指南 D．螺线管会在任意位置静止 【典例2-2】（2022 秋•龙亭区校级期末）如图所示，宋扬同学在装有通电螺线管的水平玻 璃板上均匀地撒满铁屑，轻敲玻璃板，铁屑按一定规律排列，可知通电螺线管外部的磁 场与 磁体的磁场相似。改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状 （填 “没有改变”或“发生改变”）。 【典例2-3】（2023•遵化市二模）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，小磁针指向南北，这是因为地球周围存在 。 （2）闭合开关，当小磁针静止时，右端为 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） 【变式2-1】（2023•鼎城区一模）如图所示，螺线管内放一枚小磁针，当开关S 闭合后， 小磁针的北极指向将（ ） ．不动 B．向外转90° ．向里转90° D．旋转180° 【变式2-2】（2022 春•杭州期中）小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线 管，在板面上均匀撒满铁屑。通电后轻触玻璃板，铁屑的排列如图所示。 （1）在实验中 （填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。 （2）实验中“轻触”的目的 。 （3）若将电源的正负极对调，闭合开关。轻敲玻璃板，铁屑的分布情况 （填 “会”或“不会”）改变， （4）细铁屑之所以会有规律的排列，是因为被磁体 成无数个“小磁针”，受 到磁力的作用。 【变式2-3】（2023•二道区校级模拟）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： （1）闭合开关，小磁针的极（涂黑部分）指向如图所示，请在图中标出通电螺线管极。 （2）当把电源的正负极对调，闭合开关，发现小磁针的、S 极也对调了，这说明通电 螺线管外部的磁场方向跟 有关。 （3）实验时现象不明显，为了增大磁场强度，请提出一种可行的方法： 。 （4）悬挂着的自由转动的小磁针静止后S 极总是指向地理南极，这是因为小磁针受到 的作用。 【考点3 安培定则及其应用】 【典例3-1】（2023•普陀区二模）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（ ） ． B． ． D． 【典例3-2】（2023•锦江区校级模拟）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指 南。”如图甲，司南即指南针，“柢”即握柄是磁体的S 极，静止时指向地磁场的 （选填“南”或“北”）极。如图乙，通电螺线管周围存在磁场，P 点磁场的方向向 （选填“左”或“右”）。 【典例3-3】（2023•龙港区一模）如图所示，小磁针静止在已通电的电磁铁和条形磁铁之 间，请在图中标出： （1）条形磁铁右端的极性（用“”或“S”表示）； （2）磁感线的方向； （3）小磁针的下端的极性（用“”或“S”表示）。 【变式3-1】（2023•莆田模拟）如图是磁悬浮台灯，灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方， 内部LED 灯发光。 下列说法正确的是（ ） ．发光的LED 灯电阻为零 B．灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理 ．通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电 D．通电后电磁铁的下端为S 极 【变式3-2】（2023•朝阳区二模）东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于 地，其柢指南”。 （1）“柢”即握柄，是磁体的 （选填“”或“S”）极。 （2）将司南悬挂在电磁铁正上方，闭合开关，司南静止时的指向如图所示，则电源左 端是 极（选填“正”或“负”）。 【变式3-3】（2023•红山区校级三模）根据通电螺线管的磁感线方向标出电源的正、负极 和小磁针的、S 极。 一、选择题。 1．（2022 秋•兰山区校级期末）关于磁场和磁感线，下列说法错误的是（ ） ．地磁场的极在地理南极附近 B．磁感线是磁体周围真实存在的曲线 ．磁体间的相互作用是通过磁场发生的 D．奥斯特实验证明通电导线周围存在磁场 2．（2022 秋•泽州县期末）如图所示是奥斯特实验的示意图，以下关于奥斯特实验的分析 正确的是（ ） ．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场 B．移去小磁针后，通电导线周围磁场消失 ．断开开关，直导线周围磁场不会立即消失 D．通电导线周围的磁场方向由小磁针的指向决定 3．（2023•定远县校级一模）如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是（ ） ．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疏 ．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，极指向地理南极附近 4．（2023•鼎城区一模）如图所示是一根锰铜丝制成的软质弹簧，B 是水银槽，槽内盛有 水银，的上端通过接线柱与电源相连，的下端恰好与水银表面接触，开关S 闭合后发生 的现象是（ ） ．弹簧伸长变大，灯持续发光 B．弹簧缩短，灯熄灭 ．弹簧上下振动，灯忽亮忽灭 D．弹簧静止不动，灯持续发光 5．（2023•桂阳县二模）如图所示，电磁铁左侧的为条形磁铁，右侧的D 为软铁棒，是电 源的正极。下列判断中正确的是（ ） ．、D 都被吸引 B．、D 都被排斥 ．被吸引，D 被排斥 D．被排斥，D 被吸引 6．（2023•增城区一模）放在通电螺线管周围的小磁针静止时如图，三个小磁针的S 极和 一个小磁针的极被涂黑，则极被涂黑的小磁针是（ ） ．甲 B．乙 ．丙 D．丁 7．（2023•宾阳县一模）如图所示是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向或小磁针静止 时南北极的指向正确的是（ ） ． B． ． D． 8．（2023•东丽区二模）如图所示的四幅图中描述及相关作图正确的是（ ） ．图（1）中，斜面上物体所受重力和支持力的示意图 B．图（2）中，l 为杠杆所受拉力F 的力臂 ．图（3）中，通过凸透镜的光线 D．图（4）中，通电螺线管的磁极 9．（2023•济南二模）（多选）如图所示为初中物理学习中的一些实验。关于这些实验的 说法，正确的是（ ） ．图甲：利用线制做的“土电话”能够进行通话，说明声音可以在固体中传播 B．图乙：伽利略的理想实验，提出运动物体不受力，运动状态就不改变的观点 ．图丙：迅速压下活塞后硝化棉就燃烧，说明摩擦生热改变了筒内空气的内能 D．图丁：开关闭合后绕着导线的铁钉能吸引起大头针，说明电流周围存在磁场 10．（2023•莱西市一模）（多选）下列关于电和磁的知识，正确的是（ ） ．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的 B．电路两端有电压，电路中不一定有电流 ．导体电阻与导体两端的电压成正比，与流经导体的电流成反比 D．导体中的自由电子定向移动时一定产生磁场 二、填空题。 11．（2023•奉贤区二模）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。 12．（2023•翼城县一模）如图所示，物理学家罗兰曾经做过一个实验，在圆形橡胶盘上注 入某种电荷，当橡胶盘沿中心轴高速旋转时，圆盘上方原来静止的小磁针转动了。请你 推断橡胶盘高速旋转时电荷有没有受到小磁针力的作用： （选填“有”或“没 有”），你推断的依据是 。 13．（2022•石景山区一模）（1）如图表示的是近视眼成因的光路图，近视眼可佩戴用 透镜制作的眼镜进行矫正（选填：“凹”或“凸”）。 （2）如图所示，在通电螺线管的左端放一个小磁针，当改变螺线管中电流的方向时， 小磁针的极指向会改变，说明通电螺线管的磁场方向与 的方向有关。 14．（2021 秋•兴隆县期末）某同学用如图所示的装置研究通电螺线管外部的磁场。 （1）闭合开关后，螺线管端的磁极为 极 （2）小磁针静止后其右端为 极 （3）当电源的正负极对调后再闭合开关，发现小磁针的极、S 极的指向也对调，由此 可知通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中 的方向有关。 15．（2023•鼓楼区校级三模）如图甲所示是某同学设计的模拟电路，可在潮湿的阴雨天开 启警示灯，警示灯能随湿度变化而自动调整亮度。闭合开关，线圈的上端为 极。 R1、R2是两种不同的湿敏电阻，阻值的大小随湿度的变化如图乙所示，模拟电路的湿敏 电阻应选择 。 16．（2023•振兴区校级一模）巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场的磁性增强时急剧 减小的现象，如图所示，GMR 是巨磁电阻，闭合S1、S2并使滑片P 向左滑动，则小灯 泡 （选填“变亮”、“不变”或“变暗”）。图中电磁铁右端为 （选填“S” 或“”）极。 三、作图题。 17．（2023•文圣区三模）如图甲是桌面摆件悬空灯泡，图乙是其结构图。小磁针靠近底座 静止时如图所示。请在图中标出： （1）灯泡底部的磁极（用“”或“S”表示）； （2）电磁铁电源上方的极性（用“+”或“﹣”表示）； （3）磁感线的方向。 18．（2023•顺城区三模）如图所示的电路，闭合开关，小磁针静止在图中位置时，右端所 指的方向为该点的磁场方向，请在括号中标出： （1）电源右侧“+”或“﹣”极； （2）左侧电磁铁上端“”或“S”极； （3）电流表上端“+”或“﹣”接线柱。 四、实验探究题。 19．（2023•昌平区二模）某同学利用如图所示装置进行了一系列实验，闭合开关前、小磁 针的指向如图甲所示；闭合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方 向，再次进行实验、闭合开关后、小磁针的偏转如图丙中箭头所示。 （1）由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生 。 （2）由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的 有关。 五、解答题。 20．（2023•尉氏县三模）为了节约用水，很多地方建有雨水蓄水池，下雨时，雨水通过专 用管道流入蓄水池，未蓄满水时灯泡发光，当达到警戒水位时，控制电路中电流为 60m，衔铁刚好被吸合，工作电路会启动排水泵，将水排出，保证蓄水池的安全。图甲 是蓄水池水位监测及排水电路的简化示意图。已知控制电路的电源电压保持3V 不变， 电阻R 是定值电阻，线圈阻值忽略不计，压敏电阻RF装在蓄水池底部的压力传感器中， 其阻值与蓄水池内水位的关系如图乙所示。 （1）通电后，螺线管上端为 （选填“”或“S”）极。 （2）当蓄水池中未蓄水时，电流表的示数为40m，求R 的阻值。 （3）达到警戒水位时，水对蓄水池底部的压强是多大？（ρ 水＝10×103kg/m3，g＝10/ kg） （4）要想增大蓄水池的警戒水位，控制电路应换用阻值更 （选填“大”或 “小”）的定值电阻。