專題1.2.1 電與磁-電流的磁場（解析版）

2020年浙教版八年級下科學(xué)同步學(xué)習(xí)精講精練第1章電與磁1.2-1電與磁——電流的磁場目錄 1 3 3 6 9一、通電直導(dǎo)線電流的磁場1.奧斯特實驗(1)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁現(xiàn)象。(2)奧斯特實驗表明：①通電直導(dǎo)線周圍存在磁場；②電流周圍的磁場方向與電流方向有關(guān)，如圖所示。(3)電流的磁效應(yīng)任何導(dǎo)線中有電流通過時，其周圍空間都會產(chǎn)生磁場，這種現(xiàn)象叫作電流的磁效應(yīng)。電流的磁效應(yīng)是由奧斯特通過實驗首先發(fā)現(xiàn)的。奧斯特實驗揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是孤立的，而是有密切的聯(lián)系，它是第個揭示電和磁聯(lián)系的實驗。2.通電直導(dǎo)線電流的磁場分布規(guī)律(1)通電直導(dǎo)線的周圍存在磁場，且磁場方向與電流方向有關(guān)；(2)通電直導(dǎo)線電流磁場的磁感線分布是以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，導(dǎo)線與這些同心圓的平面垂直，距離通電直導(dǎo)線電流越近，磁場越強(qiáng)，反之，越弱，如圖所示。二、通電螺線管的磁場1.通電螺線管的磁場(1)通電螺線管：將直導(dǎo)線繞成螺旋狀，然后通電，就構(gòu)成了通電螺線管。實驗發(fā)現(xiàn)帶鐵芯的通電螺線管的磁性比不帶鐵芯的通電螺線管的磁性要強(qiáng)得多，這是因為鐵芯在磁場中被磁化后相當(dāng)于一根磁體，通電螺線管產(chǎn)生的磁場與被磁化的鐵芯磁場的疊加，就產(chǎn)生了更強(qiáng)的磁場。帶有鐵芯的通電螺線管叫作電磁鐵。(2)通電螺線管的磁場特點：通電螺線管外部的磁場和條形磁鐵的磁場一樣，螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁鐵的兩極，通電螺線管外部的磁場由N極出發(fā)，回到S極，內(nèi)部由S極指向N極。如圖所示。(3)通電螺線管兩端的磁極跟螺線管中的電流方向有關(guān)，改變電流方向，螺線管的磁極會發(fā)生變化。2.右手螺旋定則(也叫安培定則)(1)直導(dǎo)線電流周圍的磁場方向與電流方向之間的關(guān)系如圖甲所示，用右手握住直導(dǎo)線，大拇指伸出，大拇指所指的方向為電流的方向，四指彎曲的方向為磁場的方向。(2)通電螺線管的磁極與電流方向之間的關(guān)系如圖乙所示，用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中的電流方向，大拇指所指的那一端就是通電螺線管的N極。1.螺線管的繞法一般有“S”形繞法和反“S”形繞法，兩端的繞線會出現(xiàn)一“藏”一“露”。(1)“S”形繞法(如圖甲)(2)反S”形繞法(如圖乙)2.使用右手螺旋定則應(yīng)該注意以下幾點：①決定通電螺線管磁極的根本因素是通電螺線管上電流的環(huán)繞方向，而不是通電螺線管上導(dǎo)線的繞法或電源正、負(fù)極的接法。當(dāng)兩個螺線管上電流的環(huán)繞方向一致時，它們兩端的磁極極性就相同②四個手指的指向必須是螺線管上電流的環(huán)繞方向。③N極和S極在通電螺線管的兩端?！境？?】通電直導(dǎo)線磁場的性質(zhì)【例1】小明在實驗室驗證奧斯特實驗，當(dāng)水平導(dǎo)線中通有如圖所示的電流時，小磁針S極將偏向紙外，這是因為通電導(dǎo)線周圍的對小磁針產(chǎn)生力的作用。要使實驗效果更加明顯，應(yīng)使通電導(dǎo)線沿(填“東西”或“南北”)方向放置，這是由于考慮到的影響。【答案】磁場南北地磁場【解析】奧斯特實驗說明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，磁場的方向與電流的方向有關(guān)。將通電導(dǎo)線放在小磁針上方時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，該實驗證明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場；由于考慮地磁場的影響，所以在驗證電流周圍有磁場時，應(yīng)使通電導(dǎo)線沿南北放置，這樣導(dǎo)線下方的小磁針偏轉(zhuǎn)會更明顯?！境？?】通電螺線管的磁場【例2】(黃岡月考)如圖，在探究“通電螺線管外部磁場的方向”的實驗中，閉合開關(guān)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電螺線管周圍有，調(diào)換電源正負(fù)極，小磁針偏轉(zhuǎn)方向改變，說磁場方向與有關(guān)?！敬鸢浮看艌鲭娏鞣较颉窘馕觥繆W斯特實驗通過小磁針偏轉(zhuǎn)說明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，小磁針在地磁場的作用下指示南北；當(dāng)電流方向改變時，產(chǎn)生的磁場方向也改變，所以小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變。如圖所示的實驗，閉合開關(guān)前，小磁針靜止且能指向南北，這是因為地磁場的作用，閉合開關(guān)后，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電螺線管周圍有磁場；調(diào)換電源正負(fù)極，即改變螺線管中的電流方向，發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)方向改變，說明磁場方向與電流方向有關(guān)。【例3】(廣東中考)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”)。【答案】N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?！疽族e】通電螺線管周圍的磁場分布與條形磁體的磁場很相似?！痉椒记伞客娐菥€管磁極的判斷方法(1)根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律判斷：將小磁針靠近磁體的一端，小磁針靜止時，N極對的一端是磁體的S極。(2)根據(jù)安倍定則判斷：讓四指彎向螺線管中的電流方向，大拇指所指的那一端就是通電螺線管的N極。(3)根據(jù)指向性判斷：將磁體懸掛，指北的一端是N極?！境？?】螺線管的繞法【例4】(通遼中考)一小磁針放在通電螺線管周圍靜止時N極的指向如圖甲所示，請標(biāo)出通電螺線管a的極性，并在括號內(nèi)標(biāo)出電源的“+”“-”極?！窘馕觥坑纱艠O間的作用規(guī)律可以確定螺線管左端為N極，右端為S極，利用安培定則可以確定螺線管中電流的方向是從螺線管的左端流入，右端流出，因此電源的左端為正極，右端為負(fù)極。【答案】如圖乙所示。【?？?】安培定則應(yīng)用【例5】(玉林中考)如圖所示，通電螺線管上方附近有一點M，小磁針置于螺線管的左側(cè)附近。閉合開關(guān)K，下列判斷正確的是()A.M點的磁場方向向左B.螺線管的左端為S極C.小磁針靜止后，其N極的指向向左D.向右移動滑動P，螺線管的磁場增強(qiáng)【答案】C【解析】在磁體的外部，磁感線從N極指向S極，所以通電螺線管外M點的磁場方向向右，故A錯誤；由安培定則可知，通電螺線管的左端為N極，故B錯誤；由異名磁極相互吸引可知，小磁針靜止時，其N極的指向向左，故C正確；向右移動滑片P，連入電路的電阻增大，電流減小，電磁鐵的磁性減弱，故D錯誤?！久麕熖嵝选坷冒才喽▌t既可由電流的方向判定磁極極性，也能由磁極極性判斷電流的方向。1.丹麥物理學(xué)家奧斯特首先通過實驗發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場。如圖所示，我們實驗時要在通電直導(dǎo)線下方放一個()A．螺線管B．碲形磁體C．小磁針D．電流表【答案】C【解析】我們在做“電生磁”實驗時要在通電直導(dǎo)線下方放一個小磁針，可以證明電流周圍存在磁場。2.奧斯特實驗說明（）A.通電導(dǎo)線的周圍存在磁場B.導(dǎo)體的周圍都存在磁場C.永磁體的周圍一定存在磁場D.磁場對通電導(dǎo)線有力的作用【答案】A【解析】奧斯特給導(dǎo)線通電時，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)線周圍存在著磁場.3.一個通電螺線管兩端磁極的極性取決于（）A.螺線管的匝數(shù)B.通過螺線管的電流方向C.螺線管內(nèi)有無鐵芯D.通過螺線管的電流大小【答案】B【解析】通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似，磁極的極性可用安培定則判斷，由通電螺線管線圈內(nèi)的電流方向決定.4.如圖所示，M、N兩個線圈套在一根光滑絕緣桿ab上，它們受力時都能自由移動，當(dāng)閉合開關(guān)S后，M、N兩線圈將（）A.互相靠攏B.互相離開C.靜止不動D.先靠攏后離開【答案】A【解析】線圈M、N中的電流方向一樣，根據(jù)右手螺旋定則，若電源左端為正極，線圈M的右端為S極，線圈N的左端為N極，異名磁極相互吸引，兩線圈互相靠攏.5．如圖所示，小磁針靜止后指向正確的是()【答案】C【解析】首先根據(jù)電源的正負(fù)極判定電流方向，由電流方向判斷通電螺線管的磁極。然后根據(jù)磁極間的相互作用判定小磁針指向的正確性。6.(湖南益陽中考)如圖所示，在通電螺線管(導(dǎo)線中箭頭表示電流方向)附近放置的小磁針(黑端為N極)，靜止時其指向正確的是（）【答案】A【解析】根據(jù)安培定則可知，通電螺線管N極在右端，由同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，可知，小磁針左端為S極，右端為N極，故A正確；根據(jù)安培定則可知，通電螺線管N極在上端，由同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，可知，小磁針上端為S極，下端為N極，故B錯誤；根據(jù)安培定則可知，通電螺線管N極在左端，由同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，可知，小磁針左端為S極，右端為N極，故C錯誤；根據(jù)安培定則可知，通電螺線管N極在左端，由同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，可知，小磁針左端為S極，右端為N極，故D錯誤.7.如圖所示是著名的________實驗，它說明通電導(dǎo)體周圍存在________，通電螺線管的極性跟電流方向的關(guān)系可用________定則來判定。【答案】奧斯特磁場右手螺旋【解析】由題圖可知，通電導(dǎo)體周圍存在磁場；通電螺線管的極性跟電流方向的關(guān)系可用右手螺旋定則來判定。8.如圖所示，根據(jù)通電螺線管的磁感線方向，可以判斷螺線管左端為極，電源的a端為極，小磁針靜止時b端為極.【答案】S正N【解析】通電螺線管周圍存在磁場，根據(jù)磁感線方向可知螺線管左端為S極，所以我們由右手螺旋定則，大拇指向右可知電流方向在螺線管外側(cè)向下，a為電源正極，小磁針b端為N極.9.在圖中標(biāo)出通電螺線管的N極、S極，并標(biāo)出磁感線的方向.【答案】如圖所示.【解析】根據(jù)本節(jié)知識點掃描進(jìn)行分析作圖。10.閉合開關(guān)S后，小磁針靜止時N極的指向如圖所示，標(biāo)出通電螺線管的N、S極并畫出導(dǎo)線的繞法。【答案】如圖所示【解析】(1)根據(jù)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，可以判斷螺線管的右端是N極，左端是S極。(2)用右手握住螺線管，大拇指指向N極，四指彎曲方向就是電流方向，可以判斷電流的繞向。1．如圖所示，電磁鐵P和Q通電后()A．P的右端是N極，Q的左端是S極，它們相互吸引B．P的右端是S極，Q的左端是S極，它們相互排斥C．P的右端是N極，Q的左端是N極，它們相互排斥D．P的右端是S極，Q的左端是N極，它們相互吸引【答案】B【解析】由右手螺旋定則可得螺線管P左側(cè)為N極，右側(cè)為S極；螺線管Q左側(cè)為S極，右側(cè)為N極，即兩磁體同名磁極相對，相互排斥。2．如圖所示，小磁針甲、乙處于靜止?fàn)顟B(tài)。根據(jù)標(biāo)出的磁感線方向，可以判斷出()A．螺線管的左端為N極B．電源的左端為負(fù)極C．小磁針甲的右端為N極D．小磁針乙的右端為N極【答案】C【解析】在磁體的周圍，磁感線從磁體的N極流出，回到S極，所以利用磁感線的方向，可以確定螺線管的右端為N極，左端為S極；根據(jù)螺線管的右端為N極結(jié)合圖示的線圈繞向，利用右手螺旋定則可以確定電流從螺線管的左端流入右端流出，所以電源的左端為正極，右端為負(fù)極；根據(jù)異名磁極相互吸引的原理可以確定小磁針甲右端為N極；小磁針靜止時，N極的指向跟通過該點的磁感線方向一致，S極跟通過該點的磁感線方向相反，所以乙的右端為S極。3．玩具小船上固定有螺線管(有鐵芯)、電源和開關(guān)組成的電路，如圖所示，把小船按圖示的方向放在水面上，閉合開關(guān)，船頭最后靜止時的指向是()A．向東B．向南C．向西D．向北【答案】D【解析】由右手螺旋定則可知螺線管右側(cè)為N極，左側(cè)為S極；因地磁場沿南北方向，地球南極附近為地磁場的N極，地球北極附近為地磁場的S極；因同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，故船頭指向北方。4．如圖所示，甲、乙為條形磁體，中間是電磁鐵，實線是表示磁極間磁場分布情況的磁感線。則可以判斷圖中A、B、C、D四個磁極依次是()A．N、S、N、NB．S、N、S、SC．S、S、N、SD．N、N、S、N【答案】D5．如圖甲所示，電源電壓恒定，R1為磁敏電阻，磁敏電阻的阻值隨所處磁場的強(qiáng)弱變化而變化，實驗測得其變化關(guān)系如圖乙所示，其中B表示磁場的強(qiáng)弱，單位為特斯拉(T)。當(dāng)R1所處的磁場逐漸減弱時()A．R1的阻值變大B．電壓表的示數(shù)變小C．電流表的示數(shù)變小D．電流表的示數(shù)變大【答案】D【解析】根據(jù)圖乙可知，R1的電阻隨磁場的增強(qiáng)而變大，所以當(dāng)R1處的磁場逐漸減弱時，R1的阻值變小，故A錯誤。因為電源電壓不變，而電壓表測量電源電壓，故電壓表示數(shù)不變，故B錯誤。因為電源電壓不變，R1的阻值變小，由I＝eq\f(U,R)可知，通過R1的電流變大，即電流表的示數(shù)變大，故C錯誤，D正確。6．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。7．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向上加速運動的過程中，下列判斷正確的是()A．電