2.1 電生磁（解析版）

知識點(diǎn)一、電流的磁效應(yīng)1、奧斯特實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究在靜止的小磁針上方放一根與小磁針平行的直導(dǎo)線，依次進(jìn)行如圖甲、乙、丙所示的操作。現(xiàn)象分析（1）比較甲、乙兩圖所示現(xiàn)象，導(dǎo)線通電后，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)換法：有無磁場→小磁針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)），斷電后，小磁針又回到原位置，這說明通電直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生了磁場；（2）比較甲、丙兩圖所示現(xiàn)象，改變電流的方向，小磁針偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，即小磁針處磁場方向發(fā)生改變，這說明電流的磁場方向與電流方向有關(guān)。研究歸納（1）通電導(dǎo)線周圍存在著磁場；（2）電流的磁場方向與電流方向有關(guān)。2、電流的磁效應(yīng)通電導(dǎo)線周圍存在著與電流方向有關(guān)的磁場，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。電流磁效應(yīng)是丹麥物理學(xué)家奧斯特通過實(shí)驗(yàn)首先發(fā)現(xiàn)的。奧斯特實(shí)驗(yàn)第一次揭示了電與磁之間的聯(lián)系，即電可以產(chǎn)生磁。特別提醒：①實(shí)驗(yàn)時，導(dǎo)線要處于南北方向，與小磁針保持平行，這樣在給導(dǎo)線通電時，小磁針由南北指向變?yōu)闁|西指向，偏轉(zhuǎn)最為明顯，便于比較通電后小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。②實(shí)驗(yàn)中，宜采用“觸接”的方式給導(dǎo)線通電，即給導(dǎo)線通電時間要短，因?yàn)橛秒娫炊搪返男问诫m然可以獲得較大的電流，但也容易燒壞電源。知識點(diǎn)二、通電螺線管的磁場1、螺線管（1）把導(dǎo)線纏繞在圓筒上，就做成了一個螺線管，也叫線圈。接通電源的螺線管叫通電螺線管。（2）給螺線管通電后，各線圈產(chǎn)生的磁場疊加在一起，通電螺線管周圍就產(chǎn)生了較強(qiáng)的磁場。2、探究通電螺線管外部的磁場分布實(shí)驗(yàn)探究1：通電螺線管的磁場方向和電流方向的關(guān)系（1）用銅導(dǎo)線穿過玻璃板，做成螺線管，給螺線管通入電流，將小磁針放在螺線管周圍的不同位置，記下小磁針在各個位置時N極的指向；（2）改變電流方向，再次觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）通電后小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不同位置的小磁針N極指向不同，如圖所示；（2）改變電流方向，小磁針指向發(fā)生改變?，F(xiàn)象分析（1）從小磁針的N極指向看，通電螺線管外部的磁感線從螺線管的一端出來回到另一端，說明通電螺線管有兩個磁極且在兩端。（2）小磁針的N極指向改變，說明了磁場方向的改變，即通電螺線管兩端的極性改變了，由此可知，電流方向改變了磁場方向，即通電螺線管的磁場方向與電流方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)探究2：通電螺線管外部的磁場的分布特征在玻璃板上撒一些鐵屑，給螺線管通電后，輕輕敲擊玻璃板，觀察鐵屑的分布情況。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示?，F(xiàn)象分析從鐵屑的分布情況看，通電螺線管外部的鐵屑排列情況和條形磁體周圍鐵屑的分布情況相似。歸納總結(jié)（1）通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關(guān)；（2）通電螺線管外部磁場跟條形磁體的磁場相似，通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁體的兩個磁極；（3）通電螺線管的內(nèi)部也存在磁場，其磁場方向與外部相反（內(nèi)外磁場方向大致走向相反）。3、探究通電螺線管極性與環(huán)繞螺線管的電流方向的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究去繞向不同的螺線管，依次設(shè)計并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：給螺線管通入不同方向的電流，用小磁針驗(yàn)證它的N、S極。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象分析（1）兩個螺線管的繞向相同，電流不同，它的螺線管兩端的極性不同。（2）調(diào)換螺線管左右位置，繞向發(fā)生改變，即便電流方向相同，螺線管兩端極性也不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中電流方向有關(guān)。知識點(diǎn)三、安培定則安培定則又叫右手螺旋定則，用來描述通電螺線管的極性與電流方向關(guān)系。1、內(nèi)容用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極（N極）。2、安培定則的應(yīng)用（1）已知通電螺線管中電流的方向，判斷通電螺線管兩端的極性。具體方法：①標(biāo)出通電螺線管中電流的方向；②用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向螺線管中電流方向；③大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，如圖所示。（2）已知通電螺線管兩端磁極，判斷通電螺線管中電流的方向。具體方法：①先用右手握住通電螺線管，大拇指指向N極；②彎曲的四指所指的方向就是螺線管中電流的方向；③按照四指彎曲的方向在螺線管中標(biāo)出電流方向。1、下列科學(xué)家與科學(xué)發(fā)現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．亞里士多德——慣性定律；B．法拉第——電流周圍存在磁場；C．沈括——地磁的兩極和地理的兩極不重合；D．奧斯特——電磁感應(yīng)現(xiàn)象【答案】C【解析】A．牛頓——慣性定律，故A錯誤；B．奧斯特——電流周圍存在磁場，故B錯誤；C．沈括——地磁的兩極和地理的兩極不重合，沈括發(fā)現(xiàn)了地磁偏角，故C正確；D．法拉第——電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故D錯誤。故選C。2、小科將導(dǎo)線繞在一根鐵釘上，制成電磁鐵，與電池接通后，如圖所示，鐵釘?shù)募舛藶椋ㄟx填“N”或“S”）極。【答案】N【解析】由圖可知，電流從電磁鐵的右端流入，左端流出，由安培定則可知電磁鐵的右端是N極，左端是S極，鐵釘?shù)募舛藶镹極。3、將如圖所示的電磁鐵的電路連接完整要求:（1）根據(jù)小磁針靜止時N極指向，在括號中標(biāo)出電磁鐵左端的極性（用“N”或“S”表示）（2）在虛線框內(nèi)畫出電池符號；（3）開關(guān)閉合后，變阻器的滑片只有向右移動時，電磁鐵的磁性才會變強(qiáng)（連接時導(dǎo)線不能交叉）。【答案】見解析。【解析】由磁極間的相互規(guī)律可知，電磁鐵的左端為N極，由安培定則可確定，電流要從電磁鐵的右上端流入，左下端流出，電源左端為正極，右端為負(fù)極；滑片P向右移動，電阻減小，就要選取滑動變陽器右下的接線柱，如圖1、關(guān)于如圖所示的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）A這是模擬法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的場景B移走小磁針，電流的磁場消失C根據(jù)這一現(xiàn)象的原理，制成了電磁鐵D將導(dǎo)線斷開，小磁針N極將指向地磁場的北極【答案】C【解析】A．這是探究通電導(dǎo)體周圍存在磁場，即奧斯特實(shí)驗(yàn)的場景，故A錯誤；B．該磁場是電流的磁場，只有電路中有電流，導(dǎo)線周圍就存在磁場，小磁針的作用是證實(shí)通電導(dǎo)體周圍有磁場，故B錯誤；C．該實(shí)驗(yàn)說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場，這種現(xiàn)象是電流的磁效應(yīng)，根據(jù)這一現(xiàn)象人們發(fā)明了電磁鐵，故C正確；D．將導(dǎo)線斷開，導(dǎo)線中沒有電流通過，電流的磁場消失。由于受地磁場的影響，小磁針N極將指向地磁場的南極，故D錯誤。故選C。2、下列用磁感線描述的磁場方向不正確的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】A．地球是一個大磁體，地磁N極在地理南極附近，地磁S極在地理北極附近，磁感線是閉合曲線，磁體外部磁感線是從N極到S極，故A正確，A不符合題意；BC．磁感線是閉合曲線，磁體外部磁感線是從N極到S極，且同名磁極相互排斥，故BC正確，BC不符合題意；D．電流從電源正極出發(fā)，回到電源負(fù)極，根據(jù)安培定則，可知確定螺線管右端為N極，左端為S極，磁體外部磁感線是從N極到S極，故D不正確，D符合題意。故選D。3、如圖所示，閉合開關(guān)，下列判斷正確的是（）A．小磁針偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場B．只對調(diào)電源正負(fù)極，小磁針偏轉(zhuǎn)方向不變C．通電螺線管的右端為N極D．在螺線管內(nèi)插入鐵芯，螺線管的磁性強(qiáng)弱不變【答案】A【解析】A．通電后，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場，故A正確；B．只對調(diào)電源正負(fù)極，螺線管極性發(fā)生了改變，磁場的方向發(fā)生了改變，小磁針偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，故B錯誤；C．根據(jù)右手安培定則，四指的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，大拇指的指向?yàn)镹極的指向，故通電螺線管的左端為N極，故C錯誤；D．在螺線管內(nèi)插入鐵芯，鐵芯被磁化，螺線管的磁性變強(qiáng)，故D錯誤。故選A。4、下列關(guān)于電與磁的說法，錯誤的是（）A．通過電流越大的線圈磁性一定越強(qiáng)B．任何磁體都有N、S兩極C．導(dǎo)體中負(fù)電荷的定向移動會產(chǎn)生磁場D．發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)的原理工作的【答案】A【解析】A．電磁鐵磁性強(qiáng)弱與通過電磁鐵線圈的電流大小和匝數(shù)有關(guān)，所以通過電流越大的線圈磁性不一定越強(qiáng)，故A錯誤，符合題意；B．任何磁體都有兩個磁極，即N極和S極，故B正確，不符合題意；C．正、負(fù)電荷的定向移動都能形成電流，根據(jù)電流的磁效應(yīng)可知，電流周圍存在磁場，故C正確，不符合題意；D．發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)的原理工作的，故D正確，不符合題意。故選A。5、如圖所示甲?乙?丙?丁四個探究實(shí)驗(yàn)。探究電流的磁效應(yīng)與電流的磁場分布的實(shí)驗(yàn)是（）A．甲與乙 B．乙與丙 C．丙與丁 D．丁與甲【答案】B【解析】甲圖是驗(yàn)證磁體兩磁極間的相互作用；乙圖是奧斯特實(shí)驗(yàn)裝置圖，即驗(yàn)證電流的磁效應(yīng)；丙圖是驗(yàn)證電流磁場的分布情況；丁圖是電磁感應(yīng)原理圖。故ACD均不符合題意，B符合題意。故選B。6、如圖所示是探究通電直導(dǎo)線周圍磁場的實(shí)驗(yàn)裝置。當(dāng)開關(guān)閉合時，導(dǎo)線下方的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)線周圍存在磁場。此時若移去小磁針，上述結(jié)論是否成立？，實(shí)驗(yàn)中小磁針的作用是?！敬鸢浮砍闪ⅲ粰z測磁場是否存在。【解析】當(dāng)開關(guān)閉合時，通電導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生了磁場，則導(dǎo)線下方的小磁針在磁場的作用下會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；此時若移去小磁針，磁場仍然是存在的，所以上述結(jié)論仍然成立。通電導(dǎo)線周圍是否存在磁場不便于觀察，磁場對放入其中的磁體有力的作用，所以通過小磁針是否會發(fā)生偏轉(zhuǎn)來判斷通電導(dǎo)體是否存在磁場。7、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩條平行放置的直導(dǎo)線a、b中通以相同方向的電流時，兩根導(dǎo)線相互吸引，如圖所示。使導(dǎo)線b受力的施力物體是。如果只改變導(dǎo)線a中的電流方向，兩根導(dǎo)線間（選填“有”或“沒有”）作用力，你判斷的依據(jù)是?！敬鸢浮縜

有

磁場對放入磁場的磁體有磁力的作用【解析】通電導(dǎo)線a的周圍有磁場，通電導(dǎo)體b放在了通電導(dǎo)線a的磁場內(nèi)，受到磁場的作用，兩根導(dǎo)線相互吸引，b受到了a的吸引力，所以使導(dǎo)線b受力的施力物體是a。a、b中有電流通過，則a、b的周圍存在磁場，a、b相當(dāng)于是一個磁體；如果只改變導(dǎo)線a中的電流方向，a的磁場方向發(fā)生了變化，a的磁場對b仍然有力的作用。8、如圖所示，螺線管與電源、開關(guān)S組成閉合回路。在螺線管下方的地面上放有一條形磁體，開關(guān)S閉合瞬間，該條形磁體突然向上運(yùn)動。請?jiān)趫D中標(biāo)出電源左端的極性、閉合開關(guān)后通電螺線管中的電流方向、螺線管下端的磁極極性和螺線管左側(cè)P點(diǎn)磁感線的方向。【答案】見解析?！窘馕觥扛鶕?jù)磁極間的相互作用規(guī)律，開關(guān)S閉合瞬間，該條形磁體突然向上運(yùn)動說明通電螺線管下端與條形磁體的上端是異名磁極，條形磁體的上端是S極，故通電螺線管下端是N極，由安培定則可判斷電流從螺線管上端流進(jìn)，下端流出，故電源左端為負(fù)極，由磁體外部的磁感線從N極出發(fā)回到S極可判斷P點(diǎn)方向。如圖所示：1、如圖所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過小磁針的上方，小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)。對帶電粒子束的判斷：①向右飛行的正離子束；②向左飛行的正離子束；③向右飛行的負(fù)離子束；④向左飛行的負(fù)離子束；⑤向右飛行的電子束；⑥向左飛行的電子束，則可能正確的是（）A．②③⑤ B．①④⑥ C．②④⑥ D．①③⑤【答案】A【解析】小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則N極向紙外偏轉(zhuǎn)，所以，飛行粒子下方的磁場方向向外，根據(jù)安培定則可知電流方向向左；由于電流的方向與正電荷定向移動的方向相同，與負(fù)電荷定向移動的方向相反，所以，這束粒子若帶正電，則向左飛行，若帶負(fù)電（負(fù)離子和電子均帶負(fù)電），則向右飛行，故②③⑤正確，即A符合題意，BCD不符合題意。故選A。2、如圖所示為探究“通電螺線管外部磁場分布”的實(shí)驗(yàn)裝置，開關(guān)斷開時小磁針甲、乙靜止時的指向如圖所示，閉合開關(guān)后，則下列說法正確的是（）A．通電螺線管上各匝線圈相互遠(yuǎn)離B．小磁針乙偏轉(zhuǎn)，小磁針甲不偏轉(zhuǎn)C．為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，可以在螺線管中插入一根鋁棒D．當(dāng)斷開開關(guān)后，螺線管磁性增強(qiáng)【答案】B【解析】A．由圖可知，電流從螺線管左端流向右端，根據(jù)安培定則，每個線圈的右側(cè)為N極，左側(cè)為S極，由異名磁極相互吸引，通電螺線管上相鄰各匝線圈之間相互吸引，所以不會遠(yuǎn)離，故A錯誤；B．通電螺線管右端為N極；因同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引，故小磁針甲不轉(zhuǎn)動；小磁針乙的S指向右側(cè)，N極指向左側(cè)，小磁針乙偏轉(zhuǎn)，故B正確；C．可以充當(dāng)“芯”的應(yīng)是磁性材料，如鐵棒，通電螺線管中插入鐵棒后，鐵棒被通電螺線管的磁場磁化，磁化后的鐵棒也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強(qiáng)，故C錯誤；D．當(dāng)斷開開關(guān)后，螺線管中沒有電流，螺線管磁性消失，故D錯誤。答案B。3、如圖，在電磁鐵正上方用彈簧掛著一條形磁鐵，開關(guān)閉合后，當(dāng)滑片P從a端向b端滑動過程中，會出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A．電流表示數(shù)變大，彈簧長度變長 B．電流表示數(shù)變大，彈簧長度變短C．電流表示數(shù)變小，彈簧長度變長 D．電流表示數(shù)變小，彈簧長度變短【答案】A【解析】由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)；當(dāng)滑片P從a端向b端滑動的過程中，接入電路的電阻變小，電路的總電阻變??；根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)變大，所以螺線管的磁性增強(qiáng)；根據(jù)右手螺旋定則可得，螺線管的下端為N極，上端為S極，因?yàn)楫惷艠O相互吸引，所以螺線管對磁鐵的吸引力逐漸增大，彈簧的長度變長，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。4、如圖所示，M是一個用細(xì)導(dǎo)線繞成的螺線管，當(dāng)閉合開關(guān)K后，M的長度將()A．伸長B．縮短C．不變D．先伸長，后縮短【答案】B【解析】假如電源的左端是正極，右端是負(fù)極，根據(jù)右手螺旋定則，判斷最左端線圈的左側(cè)是N極，右側(cè)是S極。同理判斷第二個線圈，線圈的左側(cè)是N極，右側(cè)是S極。所有線圈的左側(cè)都是N極，右側(cè)都是S極。異名磁極相互吸引，線圈間相互吸引，通電線圈變短。如果電源的左端是負(fù)極，右端是正極，所有線圈的左側(cè)都是S極，右側(cè)都是N極，線圈間相互吸引，通電線圈變短。5、如圖所示為一臺非鐵磁性物質(zhì)制成的天平，天平左盤中的A是一鐵塊，B是電磁鐵。未通電時天平平衡，給B通以圖示方向的電流(a端接電源正極，b端接電源負(fù)極)，調(diào)節(jié)線圈中電流的大小，使電磁鐵對鐵塊A的吸引力大于鐵塊受到的重力，鐵塊A被吸起。當(dāng)鐵塊A向上加速運(yùn)動的過程中，下列判斷正確的是()A．電磁鐵B的上端為S極，天平仍保持平衡B．電磁鐵B的上端為S極，天平右盤下降C．電磁鐵B的下端為N極，天平左盤下降D．電磁鐵B的下端為N極，無法判斷天平的平衡狀態(tài)【答案】C【解析】①從圖可知，電流從螺線管的上端流入，下端流出，根據(jù)右手螺旋定則可知，螺線管下端是N極，上端是S極；②電磁鐵通電后，鐵塊A被吸起，鐵塊A向上加速運(yùn)動，因而可知鐵塊受到的向上的磁力F必然大于鐵塊的重力G。當(dāng)鐵塊離開盤而又還未到達(dá)電磁鐵的過程中，雖然鐵塊對盤的壓力沒有了，但鐵塊對電磁鐵有向下的吸引力，因此通過左盤電磁鐵支架向下壓左盤的力比電磁鐵未通電時鐵塊壓左盤的力還大，故左盤將下沉。6、如圖所示，條形磁鐵放在水平木桌上，電磁鐵右端固定并與條形磁鐵在同一水平面上。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P逐漸向右移動時，條形磁鐵仍保持靜止，此時電磁鐵的左端為極，條形磁鐵受到的摩擦力(填“變大”“變小”或“不變”)，方向水平(填“向左”或“向右”)?！敬鸢浮縉變大向左【解析】本題主要考查通電螺線管的磁場分布與條形磁鐵的磁場的不同，由安培定則可知螺線管的磁極，由磁極間的相互作用可知條形磁鐵的受力方向，由二力平衡可知摩擦力的方向。由滑片的移動可知螺線管中電流的變化，則可知磁性強(qiáng)弱的變化及相互作用力的變化，由二力平衡關(guān)系可知條形磁鐵所受摩擦力的變化。由安培定則可知，螺線管左側(cè)為N極；因異名磁極相互吸引，故條形磁鐵所受磁場力向右；因條形磁鐵處于平衡狀態(tài)，即條形磁鐵所受摩擦力應(yīng)與磁場力大小相等方向相反，故摩擦力的方向水平向左；當(dāng)滑片向右移動時，滑動變阻器接入電阻變小，由歐姆定律得螺線管內(nèi)的電流增大，則可知螺線管的磁性增強(qiáng)，條形磁鐵所受到的磁場力增大；因條形磁鐵仍處于平衡狀態(tài)，所以條形磁鐵所受摩擦力也增大。7、如圖所示的是四個常見的電磁實(shí)驗(yàn)，A中導(dǎo)體棒向右運(yùn)動時，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，如果對調(diào)磁體的N、S磁極位置，導(dǎo)體棒仍然向右運(yùn)動，則靈敏電流計指針將向偏轉(zhuǎn)；B中閉合開關(guān)以后，電磁繼電器正常工作，則此時電動機(jī)和電熱器兩個用電器中，能夠工作；C中通電導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流對小磁針的作用力是通過施加的；D中所示是兩個磁體的磁極靠近時相互遠(yuǎn)離的現(xiàn)象，這說明同名磁極。【答案】左

電動機(jī)

磁場

排斥【解析】感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運(yùn)動的方向和磁場的方向有關(guān)，如果對調(diào)磁體的N、S磁極位置，磁場方向改變，導(dǎo)體運(yùn)動的方向不變，則感應(yīng)電流的方向發(fā)生改變，則靈敏電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)。B中閉合開關(guān)以后，電磁繼電器正常工作，具有磁性，銜鐵會被吸下，電動機(jī)能夠工作。C中通電導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)橥妼?dǎo)體周圍存在磁場，磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體的力的作用，所以電流對小磁針