电与磁模块-通电导线和螺线管的磁场训练
一、单选题
1.如图所示，为使滑动变阻器的滑片P向右移动时，始终静止的条形磁铁受到向右的摩擦力变大，则电源和变阻器接入电路的方式可以是（ ）
A. G接F，E接B，D接H B. G接F，E接A，D接H
C. G接E，F接B，D接H D. G接E，F接A，D接H
2.下列说法中能使通电螺线管的N、S极位置互相交换的办法是（ ）
A. 把线圈的匝数增加一倍 B. 改变电流方向 C. 把电流大小减小一半 D. 开关重新断开
3.探究“影响电磁铁磁性强弱”的因素时，按如图所示电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁A吸引大头针的数目均比B多，此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是（ ）
A. 电流的方向 B. 电流的大小 C. 线圈的匝数 D. 电磁铁的极性
4.如图所示，通电螺线管的极性正确的是（ ）
A. B.
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C. D.
5.如图所示的奥斯特实验说明了（ ）
A. 电流的周围存在着磁场 B. 电流在磁场中会受到力的作用
C. 导线做切割磁感线运动时会产生电流 D. 小磁针在没有磁场时也会转动
6.奥斯特通过实验证实了电流的周围存在着磁场．如图所示，闭合开关S后，位于螺线管右侧的小磁针和位于螺线管正上方的小磁针N极指向将分别是（ ）
A. 向右，向左 B. 向左，向左 C. 向左，向右 D. 向右，向右
7.法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获诺贝尔物理学奖．如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图．实验发现，当闭合S1、S2
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后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（ ）
A. 电磁铁右端为N极 B. 滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱
C. 巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 D. 巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小
8.如图所示的实验中，得出的结论不正确的是（ ）
A. 甲：导线接触电源，位于导线周围的小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场
B. 乙：铜片表面出现银白色物质，溶液由无色变成蓝色，说明铜比银活泼
C. 丙：口吹硬币跳过栏杆，说明气体流速大的地方压强大
D. 丁：下层蜡烛先熄灭，说明二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大
9.下列各图中，小磁针静止时N极指向正确的是（ ）
A. B. C. D.
10.第一个发现电流磁效应的科学家是（ ）
A. 奥斯特 B. 安培 C. 焦耳 D. 法拉第
二、填空题
11.如图所示的通电螺线管右端为________（选填“N”或“S”）级．
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12.如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂一条形磁铁．当开关闭合后，条形磁铁与电磁铁的相互作用为________（填“吸引”或“排斥”），当滑片P从a端到b端的滑动过程中弹簧的长度会变________（填“长”或“短”）
13.如图甲所示，把小磁针放在桌面上，将一根直导线平行架在静止的小磁针上方，当导线中有电流通过时，小磁针就会发生偏转，最早发现这一现象的是 ________．如图乙所示的电磁铁，当开关闭合后，电磁铁的左端是 ________（填“N”或“S”）极．
14.如图乙所示，给直导线通电时，其下方的小磁针发生偏转，这说明通电导体周围存在着________；对比乙图和丙图，说明磁场方向 跟________有关，这就是著名的________实验。
15.比较甲、乙两图可知：电流的周围存在________；比较甲、丙两图可知：电流磁场的方向与________的方向有关，这种现象叫做电流的________效应．
16.在奥斯特实验中我们发现：在直导线周围放上小磁针，当导线中通电时，小磁针转动．这说明 ________，电流通过它产生的 ________对磁体施加力的作用，当电流方向改变时， ________方向改变．
三、解答题
17.请在如图所示的虚线方框内，画上适当的电器元件，与框外的通电螺线管和开关组成一个闭合电路，使此电路在开关S1闭合后能够满足：
（1）能改变螺线管磁性的强弱；
（2）使小磁针静止时方向如图中所示，然后在图中标出通电螺线管的N、S极．
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（3）画出螺线管周围的磁感线分布情况（至少画出3条）
18.有一只蓄电池,上面标有的“+”、“-”极标志看不清了,如果有漆包线、纸筒、开关、小磁针等器材,你能判断蓄电池的正、负极吗?说说你的具体做法．
四、实验探究题
19.用如图所示的装置可以探究通电螺线管外部磁场的方向．
（1）选用小磁针是为了________．
（2）实验过程中，把电池的正负极位置对调，这样操作是为了研究________和________是否有关．
五、综合题
20.在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计如图所示的电路。
（1）图A、B串联的目的是________。
（2）闭合开关后，分析图中的现象，得出的结论是________。
（3）若让B铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向________端移动。（选填“左”或“右”）
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答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【解答】（1）因同名磁极相互排斥，则可知螺线管左侧为S极，右侧为N极，则由右手螺旋定则可知电流由右侧流入；故H应接电源正极，G接电源负极，故C错误；
（2）因滑片右移时要求磁极增强，则应使电流增大，即滑动变阻器的接入电阻减小，故滑动变阻器应接入PB部分；故滑动变阻器只能接B接线柱；故B、D错误；而A中电流由E接B，经滑动变阻器进入H，即电流由右侧流入，经G流出进入电源负极，故A符合题意．
故选A．
【分析】由磁极间的相互作用可知，要使两磁铁相互排斥，故可知电磁铁的磁极；根据右手螺旋定则可知螺线管的电流方向，因要使排斥力变大，故就增大电流，即减小滑动变阻器的接入电阻．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：A、线圈的匝数增加，可以使螺线管的磁性增强，但不能改变螺线管的磁场方向，故A错误；
B、改变螺线管中的电流方向，根据安培定则可知，这样可以改变螺线管的磁场方向，故B正确；
C、减小电流，可以使螺线管的磁性减弱，但不能改变螺线管的磁场方向，故C错误；
D、开关重新断开，不能改变螺线管中的电流方向，因此不能改变螺线管的磁场方向，故D错误．
故选B．
【分析】根据安培定则可知，螺线管的磁场方向与螺线管中的电流方向和线圈绕向有关，要改变螺线管的N、S极，就要改变电流方向和线圈绕向中的一个
3.【答案】C
【解析】【解答】解：因串联电路中各处的电流相等，
所以，图中电磁铁A和电磁铁B是串联，通过它们的电流相等，故B不正确；
因电磁铁A和电磁铁B线圈缠绕的方式相同，
所以，两者电流的方向相同，极性相同，故AD不正确，
电磁铁A和电磁铁B的匝数不同，吸引大头针的数目不同，说明影响电磁铁磁性强弱的因素是线圈的匝数，故C正确．
故选C．
【分析】电磁铁A和电磁铁B串联，两者线圈缠绕的方式相同，线圈的匝数不同，根据串联电路的特点和缠绕方式进行解答．
4.【答案】A
【解析】【解答】解：AB、电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则知，螺线管的左端是N极，右端是S极，故A正确，B错误； CD、电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则知，螺线管的右端是N极，左端是S极，故CD错误；
故选A．
【分析】已知电流方向，根据安培定则判断螺线管的磁极
5.【答案】A
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【解析】【解答】解：奥斯特实验的内容是在平行直导线下方平行地放置着小磁针，当导线中有电流通过时，小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁力的作用．
因此说明电流周围存在磁场．
故选A．
【分析】要解决此题，需要掌握奥斯特实验，知道此实验证实了电流周围存在磁场．
6.【答案】A
【解析】【解答】解：由通电螺线管电流的流向，根据右手螺旋定则可得，通电螺线管的左边为S极，右边为N极．所以右侧小磁针N极指向为向右，上面小磁针的N极指向为向左．故选A．
【分析】小磁针能体现出磁场的存在，且小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，即为磁感应强度的方向．也可为磁感线在该点的切线方向．而电流周围的磁场由右手螺旋定则来确定磁场方向．
7.【答案】C
【解析】【解答】解：A、电流从电磁铁的右端流入，左端流出，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、滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，故B错误；
C、当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大了，巨磁电阻的电阻变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小．故C正确；
D、据上面的分析可知，故D错误；
故选C．
【分析】（1）利用安培定则判断电磁铁的磁极；
（2）先分析滑片向左移动时，变阻器的阻值是变大了还是变小了，然后根据欧姆定律得出电流大小变化情况，从而判断出电磁铁的磁场强弱变化情况．
（3）先由指示灯的亮度变化情况得出电流大小变化情况，然后根据欧姆定律得出电阻大小变化情况．
8.【答案】C
【解析】【解答】A、导线接触电源，导线中有电流经过，故位于导线周围的小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A正确；
B、铜能置换出银来，说明铜比银活泼，故B正确；
C、口吹硬币跳过栏杆，硬币上放的空气流速大，压强小，硬币下方的空气流速小，压强大，故硬币在较大的压强的作用下跳起，故说明气体流速大的地方压强小，故C错误；
D、由于下层的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳比较重，密度比空气大，也不支持燃烧，故D正确；
故选C．
【分析】（1）奥斯特实验：在静止的小磁针上方，放一根与磁针平行的导线，给导线通电时磁针将偏转，说明了通电导体周围存在磁场．
（2）据金属活动的顺序分析即可判断；
（3）由流体压强与流速的关系可知；在气体和液体中，流速越大的位置压强越小．利用这个知识即可解决此题．
（4）理解二氧化碳的性质和用途，利用上面的知识分析即可．
9.【答案】A
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【解析】【解答】解：
A、由图电源右端为正极，左端为负极，由安培定则可判断出螺线管左端为N极，由异名磁极相吸引可知小磁针静止时S极指向螺线管左端，故A正确；
B、由图电源右端为正极，左端为负极，由安培定则可判断出螺线管左端为N极，由异名磁极相吸引可知小磁针静止时S极应指向左，故B错误；
C、由图电源左端为正极，右端为负极，由安培定则可判断出螺线管左端为S极，由异名磁极相吸引可知小磁针静止时N极指向螺线管左端，故C错误；
D、由图电源左端为正极，右端为负极，由安培定则可判断出螺线管右端为N极，由异名磁极相吸引可知小磁针静止时S极应指向右，故D错误．
故选A．
【分析】先根据安培定则判断通电螺线管的南北极，再根据同名磁极相排斥异名磁极相吸引判断小磁针静止指向是否正确．
10.【答案】A
【解析】【解答】解：第一个发现电流磁效应的科学家是奥斯特．
故选A．
【分析】根据各位物理学家的贡献回答：奥斯特发现电生磁，安培研究了电流的磁场的判断方法：安培定则；焦耳研究了热功当量；法拉第发现了磁生电．
二、填空题
11.【答案】N
【解析】【解答】解：电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据螺线管的线圈绕向，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极，即可确定螺线管的右端为N极，左端为S极．如图所示：
故答案为：N．
【分析】利用图示的线圈绕向和电流方向，根据安培定则即可确定螺线管的右端的极性．
12.【答案】排斥；短
【解析】【解答】解：①读图可知，电流从螺线管的上端流入，下端流出，右手握住螺线管，使四指指向电流方向，则螺线管的上端为S极．根据同名磁极相互排斥可知，条形磁铁与电磁铁的相互作用为排斥；②当滑片P从a端到b端的滑动过程中，变阻器的阻值变小，电路中的电流变大，因此，电磁铁的磁性变强，与条形磁铁的排斥力变大，故弹簧会变短一些．故答案为：排斥；短．
【分析】①先根据电流的方向，利用安培定则可判断螺线管的极性，再根据磁极间的相互作用可判断与条形磁体的作用力；②根据滑动变阻器的变化，可判断电流大小的变化，知道电流越大，螺线管的磁性越强．
13.【答案】奥斯特；S
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【解析】【解答】解：当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特．
根据安培定则判断：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极，电流从左端流入，从右端流出，故电磁铁的左端是S极．
故答案为：奥斯特；S．
【分析】（1）1820年丹麦的物理学家奥斯特做的电流磁效应的实验．
（2）安培定则可用来判定通电螺线管的极性和电流方向的关系：已知电流方向即可根据安培定则判定出通电螺线管的极性．
14.【答案】磁场；电流方向；奥斯特
【解析】【解答】解：如图甲所示，不给直导线通电时，其下方的小磁针不发生偏转，如图乙所示，给直导线通电时，其下方的小磁针发生偏转，这说明通电导体周围存在着磁场；比较乙、丙两图可知，说明磁场方向 跟导线中的电流方向有关；在静止的小磁针上方，放一根与磁针平行的导线，给导线通电时磁针将偏转，说明了通电导体周围存在磁场．这是由丹麦的物理学家奥斯特首先发现的．
故答案为：磁场，电流方向，奥斯特。【分析】给直导线通电时，其下方的小磁针发生偏转，这说明通电导体周围存在磁场；改变直导线中电流方向，小磁针偏转方向改变，说明磁场的方向与电流的方向有关．
15.【答案】磁场；电流；磁
【解析】【解答】解：甲图中有电流，小磁针发生了偏转，乙图中无电流，小磁针未偏转，因此可知：通电导体周围存在磁场；甲和丙中都有电流通过，但电流方向相反，同时小磁针偏转的方向也相反，因此这两图的比较可得出电流的磁场方向与电流方向有关的结论．
这种现象就是电流的磁效应．
故答案为：磁场；电流；磁．
【分析】甲和乙中的变化主要在于电池是否触接与电磁针是否发生偏转；
图中只有甲和丙中有电流，而乙中没有电流，再看电流方向与小磁针偏转方向的关系．
16.【答案】通电导体周围存在着磁场；磁场；磁场
【解析】【解答】在直导线周围放上小磁针，当导线中通电时，小磁针受力发生转动，这说明通电导体周围存在着磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加力的作用，而磁场的方向与电流的方向有关．
故答案为：通电导体周围存在着磁场；磁场；磁场
【分析】（1）通电导体周围存在着磁场．
（2）磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力作用．
（3）磁场方向跟电流方向有关，电流方向改变，磁场方向改变．
三、解答题
17.【答案】
10
解：分析题意可知，必须连入电源和滑动变阻器，根据磁极间的相互作用可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，再根据安培定则可知，电流在如图的电路中按顺时针方向流动，据此可确定电源的正负极，磁体外部，磁感线的方向总是从N极出发流向S极．如图所示．
【解析】【分析】由图可知，该装置还必须要有电源才能工作，再根据改变磁性强弱的要求，可增加滑动变阻器，电源的正负极要根据安培定则和磁极间的相互作用来确定．在磁体外部，磁感线的方向总是从N极出发流向S极．
18.【答案】将漆包线绕在纸筒上，制成螺线管，将蓄电池、开关、螺线管串联组成电路，闭合电路，将小磁针放在螺线管的一端附近，观察小磁针静止时的指向，再根据安培定则判断出蓄电池的“+”、“-”极。
【解析】【解答】本题有两种方法，一种是利用小磁针的指向判断螺线管的极性，进而判断蓄电池的“+”、“-”极；另一种方法可以运用磁体的指向性判断螺线管的极性，即将螺线管通电后悬挂，观察它的指向。
【分析】本题考查螺线管相关知识的实际运用
四、实验探究题
19.【答案】（1）显示磁场方向
（2）通电螺线管外部磁场方向；电流方向
【解析】【解答】解：（1）因为小磁针放入磁场，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使用小磁针是为了指示磁场方向，从而判断该点的磁场方向；（2）把电池正负极对调，改变了电流方向，闭合开关后，会发现小磁针指示磁场方向改变了，此现象说明磁场方向和电流方向有关．因此这样操作是为了研究通电螺线管外部磁场方向和电流方向是否有关．故答案为：（1）显示磁场方向；（2）通电螺线管外部磁场方向；电流方向．
【分析】（1）小磁针放入磁场，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同；（2）通通电直螺线管的磁场方向可能也跟电流方向有关，所以要改变电流方向，观察小磁针受力情况．
五、综合题
20.【答案】（1）保证A、B中的电流相等
（2）当电流相同时，电磁铁线圈的匝数越多磁性越强
（3）左
【解析】【解答】电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数以及有无铁芯有关，由于涉及多个因素，要用控制变量法，如图为串联电路，电流相等。
【分析】电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数以及有无铁芯有关
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