第2节 电生磁
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一、选择题
1.(2018贵州贵阳中考)如图所示,是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分,置于水平桌面的小磁针上方有一根与之平行的直导线。关于这个实验下列说法正确的是( )
A.首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是法拉第 B.当直导线通电时,小磁针会离开支架悬浮起来 C.小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
D.改变直导线中电流方向,小磁针N极的指向不变
答案 C 首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是奥斯特,故A错误;当直导线通电时,导线的周围存在磁场,小磁针会发生偏转,不会悬浮起来,故B错误;小磁针偏转,能说明通电导线周围存在磁场,故小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场,故C正确;磁场方向与电流方向有关,改变直导线中电流方向,小磁针N极的指向改变,故D错误。故选C。
2.(2017湖南益阳中考)如图所示,在通电螺线管(导线中箭头表示电流方向)附近放置的小磁针(黑端为N极),静止时其指向正确的是( )
答案 A 根据安培定则可知,通电螺线管N极在右端,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引可知,小磁针左端为S极,右端为N极,故A正确;根据安培定则可知,通电螺线管N极在上端,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引可知,小磁针上端为S极,下端为N极,故B错误;根据安培定则可知,通电螺线管N极在左端,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引可知,小磁针左端为S极,右端为N极,故C错误;根据安培定则可知,通电螺线管N极在左端,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引可知,小磁针左端为S极,右端为N极,故D错误。故选A。
3.(2017山西中考)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 由图可以看出通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似,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点强,故A错误;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;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。故选C。
4.(2018江苏泰州兴化顾庄学区期末)如图所示,是奥斯特实验装置图,下列说法中正确的是( )
A.导线与小磁针垂直放置效果最好
B.小磁针只能显示通电导线周围是否有磁场 C.没有小磁针,通电导线周围仍然存在磁场
D.改变导线中的电流方向,小磁针的偏转方向不变
答案 C 为了避免地磁场对该实验的影响,实验中导线与小磁针平行放置效果最好,故A错误;小磁针能显示所有磁体周围是否有磁场,故B错误;奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场,小磁针受到磁场的作用发生偏转,将小磁针移走,磁场仍然存在,不因小磁针的消失而消失,故C正确;改变导线中的电流方向,通电导线周围的磁场方向改变,小磁针的偏转方向也会改变,故D错误。故选C。
5.(2018吉林长春农安靠山中学期末)如图所示,有条形磁铁和电磁铁,虚线表示磁感线,磁极甲、乙、丙、丁的极性依次是( )
A.S、N、S、S B.N、N、S、N C.S、S、N、N D.N、S、N、N
答案 A 图中电流从电磁铁左端流入、右端流出,根据图示的线圈绕向并结合安培定则,可以确定电磁铁的左端为N极、右端为S极;在磁体的周围,磁感线从磁体的N极出发,回到S极,所以左侧磁体的右端为S极;根据磁感线的形状可知,丙、丁是同名磁极,所以右侧磁体的左端为S极。综上分析,只有A正确,B、C、D错
误。故选A。
6.(2018四川成都都江堰期末)闭合开关后,甲、乙两个小磁针静止在如图所示的位置,它们的北极分别是( )
A.a端和b端 B.b端和d端 C.a端和c端 D.b端和c端
答案 D 根据安培定则,伸出右手握住螺线管,四指弯曲指向电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极,故螺线管的左端为S极,右端为N极。根据磁极间的相互作用规律知,小磁针甲的a端为S极,b端为N极;小磁针乙c端为N极,d端为S极。故选D。
7.(2018广东揭阳三中模拟)如图所示,开关S闭合,发现弹簧缩短,小磁针旋转到如图中所示位置静止,则下列说法正确的是( )
A.电源右端是负极 B.小磁针上端是S极
C.滑动变阻器的滑片向左移动时,弹簧的长度变短 D.通电螺线管的下端为N极
答案 C 由题知,开关闭合后,发现弹簧缩短,说明上方的条形磁铁受到排斥力的作用;根据同名磁极相互排斥可知,螺线管上端为N极,下端为S极;由右手螺旋定则可知,电流由螺线管的上方流入,故电源右侧为正极,左侧为负极;由磁极间的相互作用规律可知小磁针的上端为N极,下端为S极。
滑动变阻器的滑片向左移动时,连入电路的电阻变小,则电流变大,电磁铁磁性变强,所以排斥力变大,则弹簧的长度变短。综上可知,A、B、D错误,C正确。故选C。
8.(2018北京房山二模)(多选)如图所示,下列通电螺线管的左端为N极的是( )
答案 BC 根据电流的方向和线圈的绕法可知,A、D中通电螺线管右端是N极,B、C通电螺线管左端是N极。故选BC。
9.(2018浙江绍兴期中)如图所示是一根锰铜丝制成的软质弹簧,B是水银槽,槽内盛有水银,A的上端通过接线柱与电源相连,A的下端恰好与水银表面接触,开关S闭合后发生的现象是( )
A.弹簧伸长变大,灯持续发光 B.弹簧缩短,灯熄灭
C.弹簧上下振动,灯忽亮忽灭 D.弹簧静止不动,灯持续发光
答案 C 开关闭合后电路接通,灯泡发光,由锰铜丝制成的弹簧会收缩而变短,变短后电路断路,灯泡熄灭,弹簧恢复原状,电路接通……,如此反复,弹簧上下振动,灯忽亮忽灭。故选C。
10.(2018湖北武汉新洲区模拟)如图所示为双线并绕的螺线管,a、b、c、d为四个接线柱,其中a、c之间连接一根较粗的导线;b、d之间连接一根较细的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供电,下列连接方式中磁性最强的方法是( )
A.将b、c相连,然后a、d分别接电源两极 B.将c、d相连,然后a、b分别接电源两极
C.将a、b相连,c、d相连,然后分别接电源两极 D.将a、d相连,b、c相连,然后分别接电源两极
答案 C b、c相连,a、d分别接在电源两极,两条导线串联,电阻相对较大,通过的电流较小,所以螺线管磁性较弱,故A不符合题意;c、d相连,a、b分别接在电源两极,两条导线串联,电阻相对较大,通过的电流较小,所以螺线管磁性较弱,故B不符合题意;a、b相连,c、d相连后,分别接在电源两极,两条导线并联,电阻相对较小,通过的电流较大,并且磁极极性一致,所以螺线管磁性较强,故C符合题意;a、d相连,b、c相连后,分别接在电源两极,两条导线并联,但磁极极性相反,所以螺线管磁性较弱,故D不符合题意。故选C。
二、填空与作图题
11.(2018山东聊城中考)在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中,善于思考的小明同学用自己的方法总结出了通电螺线管的极性与电流方向之间的关系。如图所示:如果电流沿着小猴右手臂弯曲所指的方向,那么小猴的前方即通电螺线管的 极。实验结论是通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似,请写出一条增强通电螺线管磁性的方法: 。
答案 N 增大通电螺线管中的电流
解析 根据安培定则,用右手握住通电螺线管,让弯曲的四指所指的方向与电流的方向一致,那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极,则小猴的前方为N极;可以通过增大通电螺线管中的电流,或增加通电螺线管的线圈匝数,来增大通电螺线管的磁性。
12.(2018湖南株洲中考)图为一种电磁仪表的部分装置,闭合开关后,磁铁N极向上转动(箭头所示)。则通电线圈上端为 (填“S”或“N”)极,电池右端为 (填“正”或“负”)极。
答案 N 负
解析 闭合开关后,磁铁N极向上转动,根据同名磁极相互排斥可知,通电线圈上端为N极、下端为S极; 根据安培定则,右手握住线圈,大拇指指向N极,四指弯曲与线圈中电流方向一致,则电流从线圈下端流入,故电池左端为正极,右端为负极。
13.(2018河北衡水安平期末)如图所示的是一种单元防盗门锁的原理图。其工作过程是:当有人在楼下按门铃时,楼上的人闭合开关,门锁上的电磁铁通电, (选填“吸引”或“排斥”)衔铁,衔铁脱离门扣,这时来人拉开门,进入楼内。
答案 吸引
解析 有人在楼下按门铃时,楼上的人闭合开关,门锁上的电磁铁通电就具有磁性,衔铁就被吸引,从而脱离门扣,来人就可以拉开门。
14.(2018辽宁辽阳中考)如图,将条形磁体放在水平桌面上的两个圆柱形铅笔上,条形磁体静止不动,S极正对电磁铁。闭合开关S,条形磁体因受磁力向左运动,请在图中标出:
(1)电磁铁右端的极性。 (2)磁感线的方向。
(3)电源左端的极性(用“+”或“-”表示)。 答案 如图所示
解析 (1)闭合开关S,条形磁体因受磁力向左运动,条形磁体受到了一个向左的排斥力,已知条形磁体左端为N极、右端为S极,根据同名磁极相互排斥可确定电磁铁的左端是S极、右端为N极;(2)磁体外部,磁感线从N极出发,回到S极,所以磁感线方向向左;(3)根据安培定则可知,大拇指指向N极,电流从电磁铁左侧流入,电源的左端为正极。
三、实验探究题
15.(2018江西宜春期末)小强同学受奥斯特实验的启发,产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下:
(1)如图所示连接好电路,放上能够自由转动的小磁针,调节 (选填“直导线”或“小磁针”)的位置,使小磁针静止时与直导线 (选填“垂直”或“平行”)。
(2)闭合开关时,该电路是 (选填“通路”“断路”或“短路”),这样做的目的是增大 ,从而可增强电流的磁场;
(3)闭合开关,当直导线通电时小磁针发生偏转;断电后,小磁针转回到原来指南北的方向。
(4)改变通电电流的方向后,小磁针也发生偏转,其N极所指方向与(3)时 (选填“相同”“相反”或“不偏转”),通过这些物理现象你能总结出什么规律。 规律:① 。 ② 。
答案 (1)直导线 平行 (2)短路 电流
(4)相反 ①通电导线周围存在磁场 ②电流的磁场方向与电流方向有关
解析 (1)由于地磁场的作用,小磁针会位于南北方向,要能观察到小磁针由于通电导线产生的磁场而发生偏转,通电直导线不能放在东西方向,应将导线南北方向放置,并且平行放在小磁针的正上方。(2)当开关闭合时,电流从正极出发,经过开关回到负极,电路中没有用电器,即此时发生电源短路,短路时,电路中的电流大,可增强电流的磁场;(4)放在磁场中的磁体会受到力的作用,当小磁针发生偏转时,说明小磁针处在磁场中,由此可知:通电导线周围存在着磁场。改变电流方向,小磁针的偏转方向相反,说明电流产生磁场的方向也改变,由此可知:电流的磁场方向与电流方向有关。