20.2 电生磁（解析版）

第二十章 电与磁 第2 节 电生磁 1 通过实验了解电流周围存在磁场。 2 探究通电螺线管外部的磁场方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 3 会判断通电螺线管的电流方向和两端的磁极。 1、电流的磁效应 奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向跟电流的方向有关。这种现象称为电流的磁效应。 2、通电螺线管的磁场 （1）通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场相似。 （2）通电螺线管两端的磁场方向跟电流方向有关，磁场方向与电流方向的关系可用安培定则判断。 3、安培定则及其应用 （1）安培定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，大拇指所指的那一端是通电螺线管的极。 学习目标 1 预习导学 02 （2）通电螺线管比通电导线磁性强的原因：各圈导线产生的磁场叠加在一起。 （3）应用：根据小磁针的指向，判断通电螺线管中电流方向。 知识点一：考查安培定则的作图题类型及其解题思路 【探究重点】 1 已知电源的正负极、线圈绕法判断小磁针的、S 极 ①首先根据电源的正、负极画出通电螺线管的绕线中的电流方向； ②利用安培定则确定通电螺线管的、S 极并标注； ③最后根据磁极间的相互作用断定小磁针的、S 极。 2 已知小磁针的、S 极、线圈绕法，判断电源的正、负极 ①根据小磁针的、S 极，利用磁极间的相互作用先确定通电螺线管的、S 极； ②然后利用安培定则判定通电螺线管上的电流方向并用箭头标出； ③最后根据电源外部电流的流向确定电源的正、负极。 3 已知小磁针的、S 极、电源正负极画螺线管的绕线 ①首先根据小磁针的、S 极指向，利用磁体间的相互作用规律确定通电螺线管的、S 极并标注出； ②利用安培定则确定通电螺线管中的电流方向，并在螺线管上试着画出一条“S”型或反“S”型绕线； ③然后结合电源外部电流流向定位螺线管的绕线形状是“S”型还是反“S”型，并在螺线管上等距地画出美观的绕 线。 【例题精讲】（2023•达州）如图所示，请在括号内标出通电螺线管左端的磁极、小磁针右端的磁极以及导线上点 的电流方向。（磁极均用“”或“S”表示） 探究提升 03 【答】 【思路点拨】根据螺线管中电流的方向，利用安培定则判定螺线管的磁性，根据磁极间的相互作用规律分析小 磁针的磁性。 【解析】根据图示可知，电流从螺线管的右端流入，所以点电流的方向是向下的，根据安培定则可知，螺线管 的右端为极、左端为S 极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为S 极，如图所示： 【点评】本题考查了磁极间的相互作用规律的应用、安培定则的应用，属于基础题。 【巩固训练】（2023•云南）某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面， 观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示 。 （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与 的方向有关。 【答】（1）条形；磁场的分布情况；（2）；电流 【解析】（1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻 璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用 是显示磁场的分布情况。 （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时极所指方向如图乙所示，根据磁极间的相互作用 规律，则通电螺线管的右端为极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时极所指方向如图丙所示，说明通 电螺线管的极性与电流的方向有关。 故答为：（1）条形；磁场的分布情况；（2）；电流。 1．（2023•周村区二模）关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（ ） ．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 ．将小磁针移走，电流的磁场消失 D．将导线断开，小磁针极将指向地理的北极 【答】D 【解析】 、如图是模拟奥斯特实验的场景，研究电流的磁效应，故错误； B、电动机是根据通电导体在磁场中受力而工作的，电流的磁效应制成了电磁铁，故B 错误； 、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， 故错误； D、将图中导线断开，小磁针由于地磁场的缘故，即极将指向地理的北极（地磁的南极），故D 正确。 故选：D。 2．（2023•惠城区二模）如图所示，通电螺线管周围小磁针静止时，小磁针极指向正确的是（小磁针上涂黑的一 端为极）（ ） 强化训练 040 ．、、d B．、b、 ．、 D．b、、d 【答】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，右端为极。 因为磁体周围的磁感线从极出发，回到S 极；根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，所以点 磁针极指向右端；b 点磁针极指向左端；点磁针极指向左端；d 点磁针极指向右端。 故B 错误，D 正确。 故选：D。 3．（2023•鼎城区二模）如图所示，闭合开关S，观察到小磁针顺时针旋转90°后保持静止，下列说法正确的是（ ） ．电源的端是正极，电磁铁左端是S 极 B．电源的端是负极，电磁铁左端是极 ．电源的b 端是负极，磁感线方向自左向右 D．电源的b 端是正极，磁感线方向自右向左 【答】 【解析】根据题意可知，闭合开关S，小磁针顺时针旋转90°后保持静止，则小磁针静止时，左端为S 极，右端 为极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端为极，左端为S 极；根据安培定则可知，电流从通电螺 线管的左端流入，右端流出，所以电源的端是正极，因磁感线方向在磁铁外部是从极出发，回到S 极，所以磁 感线方向是自右向左； 综上所述，正确，BD 错误。 故选：。 4．（2023•朝天区模拟）如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其 “漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（ ） ．电磁铁的上端为极 B．电源的左端为负极 ．其工作原理是同名磁极相互排斥 D．滑片P 向左移动可增加地球仪“漂浮”的高度 【答】 【解析】B、根据同名磁极相互排斥可知，图中电磁铁的上端应为S 极，则由安培定则可知，电流从电磁铁的 上端流入，下端流出，电路中的电源的左端为正极，故B 错误； 、磁浮地球仪稳定地“漂浮”起来，其利用的工作原理是同名磁极互相排斥，故正确； D、滑片P 向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电流变小，电磁铁 磁性减弱，可降低地球仪“漂浮”的高度，故D 错误。 故选：。 5．（2023•贵池区三模）如图所示的四个实验中，能反映电流磁效应的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】．图中实验室探究电荷间的作用规律，故不符合题意； B．图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针发生偏转来体现）， 这是电磁感应现象，故B 不符合题意； ．奥斯特实验证明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故符合题意； D．此图反映了通电导体在磁场中受到力的作用，故D 不符合题意。 故选：。 6．（2023•蚌埠一模）小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（ ） ．端是通电螺线管的极，端是电源负极 B．端是通电螺线管的极，端是电源正极 ．b 端是通电螺线管的极，d 端是电源正极 D．b 端是通电螺线管的极，d 端是电源负极 【答】B 【解析】（1）由图可知，小磁针的左端为极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的b 端为S 极、端为极，根 据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，所以端为正极，故D 错误，B 正确。 故选：B。 7．（2023•岳阳一模）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（ ） ． 电池有“+”、“﹣”两极，磁铁有、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 ． 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】B 【解析】、电荷有正、负两种电荷，电池有正、负两极，磁体只有南、北两极，故正确； 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，故B 错误； 、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极出发， 回到S 极，故正确； 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。 故选：B。 8．（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． 【答】 【解析】．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的右端是极，左端是S 极，小磁针的极靠近通电螺线管 的S 极，小磁针不会发生大角度偏转，故不符合题意； B．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是极，右端是S 极，小磁针的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； ．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是极，右端是S 极，小磁针的极靠近通电螺线管的极，小 磁针会发生大角度偏转，故符合题意； D．由安培定则可知，闭合开关后，通电螺线管的左端是极，右端是S 极，小磁针的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：。 9．（2023•顺义区一模）如图所示，闭合开关后，电路中电流的方向和通电螺线管的极均标注正确的是（ ） ． B． ． D． 【答】B 【解析】B、电源左侧为正极，电路中电流应从左侧流入，右侧流出，根据安培定则，通电螺线管的右侧为极， 故错误，B 正确； 、电源左侧为正极，电路中电流应从左侧流入，右侧流出，故错误； D、电源右侧为正极，电路中电流应从右侧流入，左侧流出，根据安培定则，通电螺线管的左侧为极，故D 错 误。 故选：B。 10．（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° 【答】 【解析】当开关S 闭合后，由右手螺旋定则可知，螺线管右端为极，左端为S 极， 由题意可知原来图中小磁针的是指向右端的。小磁针北极的指向和该点磁场的方向是相同的，在螺线管的外面， 磁感线的方向是从极出发指向S 极的，而在螺线管的内部是由S 极指向极的，故当开关S 闭合后，小磁针的北 极指向不动。 故选：。 1．（2023•临沂）闭合如图所示电路的开关，小磁针静止时指向如图，则（ ） ．通电螺线管的左端为极 B．电源的左端为正极 ．电流表的左端为“+”接线柱 D．R 的滑片不能置于最右端 【答】 【解析】B、已知小磁针静止时极水平向左，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的左端为S 极、右端为 极；根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源左端为负极，右端为正极，故B 错误； 、电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出，所以电流表的左端为“+”接线柱，故正确； D、R 的滑片置于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中电流最小，不会对电路安全有影响，故D 错误。 故选：。 2．（2023•成都）如图是小聪和小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”实验示意图。实验时，在小圆位置放置 小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时极的指向；对调电源正负极，重复上述操作。下列说法不正确 的是（ ） ．小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向 B．闭合开关，放置在、b 处的小磁针静止时极指向相同 ．对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变 D．通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系 【答】B 【解析】、小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向，故正确； B、闭合开关，放置在、b 处的小磁针静止时极指向是不同的，因为点小磁针指向左下；b 点小磁针指向左上， 磁场方向不同，故B 错误； 、对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变，故正确； D、通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系，故D 正确。 故选：B。 3．（2023•雅安）如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁左端与条形磁铁极相互吸引，则电源E 端为 （选填 “正极”或“负极”）。为增强电磁铁磁性，滑动变阻器滑片P 应向 （选填“”或“B”）端移动。 【答】负极；B 【解析】如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁的左端与条形磁铁极相互吸引，由磁极间的作用规律可知，同 名磁极相排斥，异名磁极相吸引，可判断电磁铁的左端为S 极，右端为极，根据安培定则可判断电流应从F 端 流出，经过用电器后从E 端流入，所以电源的E 端为负极，F 端为正极；为了增强电磁铁磁性，在线圈匝数一 定时，需要增大电流，故需要将滑动变阻器的滑片P 向B 移动，减小滑动变阻器连入电路的电阻。 故答为：负极；B 4．（2023•吉林）如图所示，使导线与电池触接，电路连通的瞬间磁针发生偏转。这一现象不仅能说明通电导线 周围存在 ，还可以说明力可以改变物体的 。 【答】磁场；运动状态。 【解析】（1）在实验中，当直导线接触电池通电时，可以看到小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用， 说明通电导线周围存在磁场； （2）小磁针受到磁场力的作用，由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态。 故答为：磁场；运动状态。 5．（2023•广东）如图所示，桌面上有一枚转动灵活的小磁针，静止时，小磁针 极指南。当导线与电池触接 时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在 ；断开电路，小磁针 （选填“会”或“不会”）回到 原来位置。 【答】S；磁场；会。 【解析】地理的南方是地磁的北极，根据异名磁极互相吸引的规律，静止时，小磁针的S 极指南； 在实验中，当直导线接触电池通电时，可以看到小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线 周围存在磁场； 断开电路，电路中无电流，小磁针在地磁场作用下回到原来的位置，且磁针静止时，其S 极将指向地理南极附 近。 故答为：S；磁场；会。 6．（2023•连云港）如图甲所示，将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方，当接通电源时小磁 针偏转，表明 。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也随之改变，表明 。若将导线绕成螺线 管并通电，如图乙所示，则通电螺线管的端是 极。 【答】通电导体周围存在磁场；通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；S。 【解析】将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方，当接通电源时小磁针偏转，表明通电导体 周围存在磁场； 改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明产生的磁场方向也改变，即表明通电导体周围的磁场方向与 电流方向有关； 电流从螺线管的右端流入、左端流出，利用安培定则可知，大拇指指向B 端为极，端为S 极。 故答为：通电导体周围存在磁场；通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；S。 7．（2023•镇江）请根据图中通电螺线管的磁极名称，在虚线框内标出电源的极性（“+”或“﹣”）和静止小磁 针的磁极名称。 【答】 【解析】由题图知，电磁体的右端为极，根据安培定则知线圈中电流是右进左出，则电源的左端为负极；根据 磁极间的相互作用可以判断出小磁针的左端为S 极，右端为极。如下图所示： 8．（2023•德阳）如图所示，小磁针在通电螺线管作用下处于静止状态，请在图中标出通电螺线管的S 极并用箭头 表示螺线管中电流的方向。 【答】如图所示 【解析】小磁针静止时，极指向右方，则可判断出该处磁场的方向为由左到右。根据磁体的磁场特点可知，通 电螺线管的左侧为极，右侧为S 极。 在已知通电螺线管磁极、线圈绕线的情况下，我们可以利用安培定则判断出电流的方向为由右侧流入，从左侧 流出。 故答如图所示： 9．（2023•娄底）如图所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管，闭合开关后小车向右运动，请在括号中 标出通电螺线管的“”、“S”极和电源的“+”、“﹣”极。 【答】见解析图 【解析】开关闭合，发现小车向右运动，由同名磁极相互排斥判断螺线管的右端为S 极，由安培定则，可知电 流从右端流入，故电源的右端是正极，如图所示： 。 10．（2023•岳阳）将图中通电螺线管左端磁极和小磁针右端磁极标在对应括号内。 【答】 【解析】根据图示可知，电流从螺线管的右端流入，根据安培定则可知，螺线管的右端为S 极、左端为极；根 据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为极、右端为S 极，如图所示： 11．（2023•济南）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图中的 。 （3）小明的实验方具有明显的不足，其不足之处是 。 （4）为了弥补小明实验方的不足，请提出一条改进建议： 。 【答】（1）条形磁体；（2）B；（3）无法判断出通电螺线管外部磁场的方向；（4）增加小磁针，把小磁针 放到螺线管四周不同位置。 【解析】（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，说明通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似； （2）在图中，根据周围小磁针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 图所示小磁针极指向一致，左侧小磁针极都指向外侧，右侧小磁针极都指向内侧，其它三个 图示小磁针极指向均有不同方向之处； （3）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的那一端，是电磁铁极，另一 端为S 极；但此方中无法从图示判断出电流的方向确定四指指向，且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）根据周围小磁针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，小磁针极所指的方向就是该点的磁场方向。 故答为：（1）条形磁体；（2）B；（3）无法判断出通电螺线管外部磁场的方向；（4）增加小磁针，把小磁 针放到螺线管四周不同位置。