初中物理中考复习 专题31 探究通电螺线管外部磁场方向的实验题（解析版）

这是一份初中物理中考复习 专题31 探究通电螺线管外部磁场方向的实验题（解析版），共7页。
专题31 探究通电螺线管外部磁场方向的实验题     探究通电螺线管外部磁场的方向实验基础知识【实验目的】通电螺线管的磁场方向是怎样的【实验器材】每组电池盒一只(4节电池)，导线，开关、小磁针、螺线管【实验步骤】将小磁针分别放在螺线管周围不同处，接通电源，记下小磁针静止时N极所指的方向，根据小磁针N极所指的方向可知通电螺线管磁场该点的磁场方向。改变电流方向，再做一次，并记录下来。【实验结论】1.通电螺线管外部磁场与      磁体的磁场相似；2. 通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向的关系为：                          。【实验结论应用】根据你的实验结论，在下面四副图中标出通电螺线管的N，S。      【例题1】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。【例题2】（2020江苏淮安）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中：（1）小磁针的作用：　            　。（2）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因：　            　（3）将电池的正负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与　　方向的关系。（4）观察实验现象后，应立即断开开关，是为了　                 　。【答案】（1）检验磁场的存在；（2）小磁针N极的指向与磁场方向相同；（3）电流；（4）保护电路，防止螺线管温度过高。【解析】（1）通电时螺线管周围存在磁场，小磁针在磁场中受到力的作用会发生偏转，所以小磁针能显示磁场的存在；当电流方向改变时，产生的磁场方向也改变，所以小磁针的偏转方向也改变，因此利用小磁针还可以判断磁场的方向；（2）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，A处的小磁针会指示磁场的方向；B处小磁针不偏转，可能原因是小磁针N极的指向与磁场方向相同；（3）将电池的正负极对调，此时螺线管中电流的方向发生变化，磁场的方向发生变化，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系；（4）螺线管是由导线绕成的，其电阻较小，根据欧姆定律可知，通过螺线管的电流较大，产生的热量较多，为了保护电路，观察实验现象后，应立即断开开关。    1．（1）如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了　　；断开开关，小磁针在　　的作用喜爱又恢复到原来的位置，改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了　　．（2）探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后　　（填写操作方法）玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与　　周围的磁场分布是相似的，将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时　　（N/S）极的指向就是该点处磁场的方向．【答案】（1）通电导体周围存在磁场；地磁场；磁场方向与电流方向有关；（2）轻敲；条形磁铁；N．【解析】（1）①这是著名的奥斯特实验，实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场；②断开开关，小磁针在地磁场的作用下又恢复到原来的位置；③改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明了产生的磁场方向也改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关；（2）①由于周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此实验中轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列．②由以上实验探究的结果是：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似；改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动，南北所指方向发生了改变，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将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。2.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．3.探究电生磁的实验装置如图所示。   ①根据图1可知：电流的磁场方向与　      方向有关②据图2可知：通电螺线管外部的磁场与　      磁体的磁场相似。③根据图2中小磁针的指向，标出电源的正、负极④根据图3可知：电磁铁磁性的强弱跟　      有关。⑤要使图3中乙电磁铁的磁性增强，可以　             。【答案】①电流；②条形；③如图；④线圈匝数；⑤将滑动变阻器的滑片向左移动。【解析】①根据图1可知：电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关；②据图2可知：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似的；③小磁针静止时N极的指向与磁感线的方向是相同的，磁感线是从N极出来，然后回到S极的，故通过螺线管的右端为N极，根据安培定则可知，螺线管中电流方向是向下的，即电源右端为正极；如图：；④根据图3可知：在电流相同时，线圈匝数越多的，吸引的大头针个数越多，这说电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关。⑤通过增大电流可以增大电磁铁的磁性，故可以将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流变大。4.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。5.（2020沈阳）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。