【期末专题复习】2022-2023学年 物理九年级上学期-专题演练11：探究通电螺线管外部磁场的方向实验

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2022—2023年度上学期9年级物理期末必考实验探究专题演练专题11探究通电螺线管外部磁场的方向实验1.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，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示．下列说法正确的是（　　）A．图中P、Q两点相比，P点处的磁场较强B．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场会减弱C．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场方向会改变D．若只增大螺线管中的电流，P、Q两点处的磁场方向会改变【答案】C 【解析】判断通电螺线管外部磁场的强弱，在通有电流时，可以通过观察它的外部鉄屑的多少，也就是密集程度确定。判断磁场方向，可以通过改变电流方向。A．由图可以看出通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，并且可以看到Q点铁屑的分布比P点密集，由此可以确定Q点的磁场比P点的磁场强，故A错误；B、C．只改变电流方向，则磁场方向发生改变，但通电螺线管的磁场强弱不变，故B错误，C正确；D．只增大螺线管中的电流，则磁场的强弱发生改变，但磁场方向不变，故D错误．2.学习了通电螺线管的磁场后，小华同学利用螺线管、小磁针、电键和电池等器材继续做实验。小华将小磁针放在螺线管内部，电键S断开，小磁针静止后如图（a）所示。闭合电键S，小磁针转动，静止后如图（b）所示。接着小华改变电池的接法，再闭合电键S，小磁针静止后如图（c）所示。请根据现象及相关条件归纳得出初步结论。      ① 比较图（a）和（b）可知：                   。② 比较图（b）和（c）可知：                   。【答案】①通电螺线管内部存在磁场。②通电螺线管内部磁场的方向跟电流方向有关。【解析】① 比较图（a）和（b）可知通电螺线管内部有磁场，因为小磁针再两种情况下N、S方向改变了。② 比较图（b）和（c）可知，电流方向改变后，小磁针N、S极也变化了，说明通电螺线管内部磁场的方向跟电流方向有关。3. （2022河南）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：（1）在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需轻敲纸板，观察到铁屑排列成图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与      磁体的磁场相似；（2）用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：_      ；（3）对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的      有关。【答案】 （1）条形 （2）见解析（3）方向【解析】（1）通过实验，画出通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状可知，通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极。（2）在地磁场的作用下，小磁针静止时，指向北方的一端即为磁体的N极，另外一端即为S极。（3）如果改变螺线管中的电流方向，发现小磁针的指向对调，南北极所指方向发生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。4. （2022吉林长春）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，小磁针均指南北，说明地球周围存在      ；（2）开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的左端为      极，电源的左端为      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）【答案】（1）磁场 （2）北   负 （3）电流 （4） 增加线圈匝数【解析】（1）地球是一个巨大的磁体，其周围存在磁场，所以指南针静止时可以指南北是受到了地磁场的作用。（2）已知小磁针左端为N极，根据磁极间的相互作用可知，螺线管的左端为N极，伸出右手握住螺线管，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向即为通电螺线管的N极，因此电源的右端为正极，左端是负极。（3）改变电源正负极后，螺线管中的电流方向发生了改变，小磁针的N极指向与原来相反，说明磁场的方向相反，由此可以确定，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。（4）想增强通电螺线管的磁场，可以增大螺线管中的电流、增加线圈匝数。5.小波小组在探究“通电螺线管的外部磁场”实验中，设计了如图所示电路。实验时，（1）可通过观察      判断通电螺线管的磁极。（2）如图所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与      的磁场相似。（3）小波猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中，他将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，此时调节滑动变阻器是为了      ，来研究      的关系。【答案】（1）小磁针静止时N极（或S极）的指向（2）条形磁体（3）控制两次实验的电流大小不变   通电螺线管磁场强弱与线圈匝数。【解析】（1）可通过观察小磁针静止时N极（或S极）的指向判断通电螺线管的磁极。（2）如图所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。（3）小波猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中，他将开关S从1换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，此时调节滑动变阻器是为了控制两次实验的电流大小不变，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。6.在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与      磁体的磁场相似。（2）小明改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动180°，南北极所指方向发生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的      方向有关。（3）由安培定则可知乙图中S闭合后，螺线管的上端为      极。【答案】（1）条形（2）电流（3）S【解析】（1）可看出通电螺线管外部的磁场左端是S极、右端是N极。条形磁体磁场相似的。（2）通电螺线管电流方向改变，磁场方向也改变。通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。（3）根据电源正极知道通电螺线管电流方向，结合导线的绕法，利用安培定则可以判断螺线管的上端为S极。7.小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，实验装置如图所示．（1）闭合开关后，螺线管周围小磁针的指向如图所示，小明根据螺线管右端小磁针a的指向判断出螺线管的右端为N极，则可知电源的A端为      极；（2）当电源的正负极方向对换时，小磁针a的北极指向也对换，由此可知：通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的      有关． 【答案】（1）正；（2）电流【解析】（1）根据磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，可知，通电螺线管的右端为为N极，根据右手螺旋定则可判断出，电流从螺线管的右端流入，左端流出，所以电源的A端为电源的正极；（2）当电源的正负极方向对换时，小磁针a的北极指向也对换，由此可知：通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的电流有关．8.安安在探究通电螺线管的磁场分布的实验中，如图所示：(1)在固定有螺线管的水平硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外都的磁场与      磁体的磁场相似；在通电螺线管的两端各放一个小磁针，根据小磁针静止时的指向，可以判定通电螺线管的      （选填“左”或“右”）端是它的N极；(2)如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，接下来的操作是      ，并观察小磁针的指向。【答案】 (1)条形   右    (2)对调电源的正负极（或改变电流方向）【解析】(1)由图可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。左边小磁针的右端是N极，由异名磁极相互吸引可知螺线管的左端是S极，右端是N极。(2)探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，由控制变量法可知需要对调电源的正负极。9.在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。（1）通电后小磁针静止时的分布如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与   的磁场相似。（2）小明改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针指向转动180°，南北极发生了对调，由此可知：通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中     方向有关。（3）小明继续实验探究，并按图乙连接电路，他先将开关S接a，观察电流表的示数及吸引大头针的数目；再将开关S从a换到b，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表的示数及吸引大头针的数目，此时调节滑动变阻器是为了      ，来探究               的关系。 【答案】（1）条形；（2）电流；（3）控制两次实验的电流大小不变； 通电螺线管磁场强弱与线圈匝数。【解析】（1）通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，都是具有两个磁性较强的磁极；（2）如果改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动180°，南北极所指方向发生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。（3）实验中，他将开关S从a换到b上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了保证电流不变，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。10.在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：（1）为使磁场加强，可以在螺线管中插入一根      棒．（2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针      极的方向，这个方向就是该点的磁场方向．（3）根据图甲、乙、丙记录的小磁针指向，可以得出：通电螺线管外部的磁场与     磁铁的磁场相似．（4）如果把通电螺线管看做一个磁体，通电螺线管极性跟电流方向之间的关系，可以用安培定则来表述，即用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流方向，则拇指所指的那端就是螺线管的    极．（5）如果丙和丁两个螺线管同时通电，则这两个螺线管之间会相互     （选填“吸引”或“排斥”）．【答案】（1）铁；（2）N；（3）条形；（4）N；（5）吸引．【解析】（1）可以充当“芯”的材料是铁，通电螺线管中插入铁棒后，铁棒被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁棒也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强；（2）小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针N极的方向；（3）通电螺线管外部磁感线也是从N极指向S极，故通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似；（4）通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系由右手螺旋定则来确定：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中电流的方向一致，那么，伸直的大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极．（5）由图可知，丙和丁两个螺线管的绕线和电流方向均相同，根据右手螺旋定则可知，丙和丁螺线管的左端都为N极，则丙的右端为S极，两个螺线管之间的磁极为异名磁极，异名磁极互相吸引，所以这两个螺线管之间会相互吸引．