专题14 探究通电螺线管外部磁场的方向实验 专项练习--2024-2025学年度人教版物理九年级上学期

2024-2025学年度人教版9年级全册期末考试必考的四种题型专练 专题14 探究通电螺线管外部磁场的方向实验（共13题） 1. 小明在课堂上给同学们展示了一个装置如图所示的实验。请完成下列问题： (1)闭合开关后，标出通电螺线管的N、S极及磁感线的方向（ ）； (2)闭合开关后，螺线管右侧的小磁针将______（选填序号） ①顺时针旋转90° ②逆时针旋转90° ③顺时针旋转180° ④逆时针旋转180° (3)要增强此螺线管的磁性，可采用______方法（写出一条即可）。 2. （2024安徽省）图甲为小明同学用铜导线穿过硬纸板绕制而成的螺线管。他先在水平放置的硬纸板上均匀地撒满铁屑，然后在螺线管中通以图乙所示的电流，轻敲纸板，观察到铁屑的排列情况如图丙所示。 （1）由图丙中的铁屑排列情况可以得出：通电螺线管外部的磁场与______（选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似； （2）若将一小磁针放置在图丙中通电螺线管右端轴线上的A处，则小磁针静止时N极的指向水平向______（选填“左”或“右”）。 3. （1）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，在如图甲所示的实验装置中，还需在导线夹a、b间接入的电路元件是________； （2）某同学用图乙所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中电流的方向是否有关，闭合开关，标出通电螺线管中电流的方向、小磁针静止时N极的指向；仅将电源正负极对调后连入电路，如图丙所示，闭合开关，标出通电螺线管中电流的方向、小磁针静止时N极的指向。小磁针涂黑的一端是N极，依据图乙、丙所示的现象可以得出的结论是：________。 4. （2024甘肃临夏）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，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__________纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与______磁体的磁场相似。 5. （2024广西）如图所示，在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，闭合开关后，通电螺线管的上端为______ 极，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量更______ （选填“多”或“少”）。 6. （2024长春市）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中： （1）如图所示，闭合开关，通电螺线管的右端为________极，小磁针的左端为________极； （2）对调电源正、负极，小磁针N极指向与（1）中相反，这表明，通电螺线管外部的磁场方向与________的方向有关； （3）在螺线管中插入一根铁棒，可使通电螺线管的磁性________。 7. 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。 8．在“探究通电螺线管外部磁场分布”实验中，我们可以采用如图所示实验装置，在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑。 （1）闭合开关后 （填写操作方法）硬纸板，观察细铁屑的排列如图所示； （2）观察实验现象可以发现通电螺线管外部的磁场与 磁体周围的磁场相似； （3）实验时发现通电螺线管的磁场较弱导致实验现象不明显，我们可以通过 的方式来增强通电螺线管产生的磁场； （4）若要通过实验的方式判断通电螺线管外部的磁场方向，请你写出实验方案： ； （5）只改变电流方向，铁屑的分布形状将 （选填“不改变”或“发生改变”）。 9. 实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选用铁屑和小磁针来“探究通电螺线管外部磁场的方向”。 （1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观察到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和_________外部的磁场相似； （2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于下图中的_________。 A. B. C. D. （3）小明的实验方案具有明显的不足，其不足之处是_________； （4）为了弥补小明实验方案的不足，请提出一条改进建议：_________。 10. 如图所示为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。 （1）闭合开关前，把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为________。 （2）闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在________；同时发现小磁针的N极与通电螺线管的右端相互________。 （3）将小铁球换成小铝球，闭合开关后，小铝球将________。（选填“向右运动”“向左运动”或“保持静止”） （4）为了探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，可在电路中串联一个________（填电学元件）。 （5）为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种操作方法：________。 11. （2024四川成都）图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关，小磁针静止时N极的指向如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 根据小磁针指向可以判定，通电螺线管的右端为S极 B. 小磁针静止时N极所指方向就是该点的磁场方向 C. 将小磁针移到其他位置，N极所指方向一定不变 D. 本实验可以得出：通电螺线管的磁极与电流方向无关 12.下图是小聪和小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”实验示意图。实验时，在小圆位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时N极的指向；对调电源正负极，重复上述操作。下列说法不正确的是（ ）。 A. 小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向 B. 闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同 C. 对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变 D. 通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系 13.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　 　。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度人教版9年级全册期末考试必考的四种题型专练 专题14 探究通电螺线管外部磁场的方向实验（共13题） 1. 小明在课堂上给同学们展示了一个装置如图所示的实验。请完成下列问题： (1)闭合开关后，标出通电螺线管的N、S极及磁感线的方向（ ）； (2)闭合开关后，螺线管右侧的小磁针将______（选填序号） ①顺时针旋转90° ②逆时针旋转90° ③顺时针旋转180° ④逆时针旋转180° (3)要增强此螺线管的磁性，可采用______方法（写出一条即可）。 【答案】（1） （2）① （3）增大电路电流 【解析】(1)根据安培定则可判断出，螺线管上电流方向向上，螺线管的左端为N极，右端为S极，磁体外部的磁感线由磁体的N极出发，回到S极，如图所示 (2)已判断出螺线管右端为S极，根据磁极间异名磁极相互吸引的作用规律可知，小磁针顺时针旋转90°，故应选择①。 (3)题干中要增强此螺线管的磁性，说明螺线管已经固定，不可改变螺线管的匝数，若改变匝数就不是此螺线管了，故可采用增大电路电流的方法来增强螺线管的磁性。 2. （2024安徽省）图甲为小明同学用铜导线穿过硬纸板绕制而成的螺线管。他先在水平放置的硬纸板上均匀地撒满铁屑，然后在螺线管中通以图乙所示的电流，轻敲纸板，观察到铁屑的排列情况如图丙所示。 （1）由图丙中的铁屑排列情况可以得出：通电螺线管外部的磁场与______（选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似； （2）若将一小磁针放置在图丙中通电螺线管右端轴线上的A处，则小磁针静止时N极的指向水平向______（选填“左”或“右”）。 【答案】 （1）条形 （2）左 【解析】（1）由丙图中，利用铁屑可以形象地显示磁场的情况，分析可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 （2）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向为螺线管的N极，因此螺线管的左端为N极，右端为S极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针的N极指向左。 3. （1）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，在如图甲所示的实验装置中，还需在导线夹a、b间接入的电路元件是________； （2）某同学用图乙所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中电流的方向是否有关，闭合开关，标出通电螺线管中电流的方向、小磁针静止时N极的指向；仅将电源正负极对调后连入电路，如图丙所示，闭合开关，标出通电螺线管中电流的方向、小磁针静止时N极的指向。小磁针涂黑的一端是N极，依据图乙、丙所示的现象可以得出的结论是：________。 【答案】 （1）灵敏电流计 （2）通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中电流的方向有关 【解析】为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，需要灵敏电流计反应电流的方向和电流的大小，故需要在导线夹a、b间接入灵敏电流计。 根据乙丙对比，发现螺线管中电流的方向发生了变化，通电螺线管外部磁场的方向发生变化，故结论为通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中电流的方向有关。 4. （2024甘肃临夏）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，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__________纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与______磁体的磁场相似。 【答案】 轻敲 条形 【解析】在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，不能自己运动，因此实验中可以轻敲纸板减小铁屑与纸板的摩擦，使铁屑在磁场的作用力下有规律地排列；由图中铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。 5. （2024广西）如图所示，在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，闭合开关后，通电螺线管的上端为______ 极，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量更______ （选填“多”或“少”）。 【答案】 N 多 【解析】电流由上方流入螺线管，则由安培定则可知螺线管上端N极。 将滑动变阻器的滑片向左移，变阻器阻值变小，电流变大，则螺线管磁性增强，吸起大头针的数量更多。 6. （2024长春市）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中： （1）如图所示，闭合开关，通电螺线管的右端为________极，小磁针的左端为________极； （2）对调电源正、负极，小磁针N极指向与（1）中相反，这表明，通电螺线管外部的磁场方向与________的方向有关； （3）在螺线管中插入一根铁棒，可使通电螺线管的磁性________。 【答案】 （1）N S （2）电流 （3）增强 【解析】（1）闭合开关，电流从螺线管的右端流入，由右手定则得，通电螺线管的右端为N极。 由异名磁极相吸引得，小磁针的左端为S极。 （2）小磁针的N极指向表示磁场方向，对调电源正、负极，电流的方向改变，小磁针与（1）中相反，说明磁场方向改变，通电螺线管外部的磁场方向与电流的方向有关。 （3）研究发现，在螺线管中插入一根铁棒，铁棒被磁化，可使通电螺线管的磁性增强。 7. 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。 8．在“探究通电螺线管外部磁场分布”实验中，我们可以采用如图所示实验装置，在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑。 （1）闭合开关后 （填写操作方法）硬纸板，观察细铁屑的排列如图所示； （2）观察实验现象可以发现通电螺线管外部的磁场与 磁体周围的磁场相似； （3）实验时发现通电螺线管的磁场较弱导致实验现象不明显，我们可以通过 的方式来增强通电螺线管产生的磁场； （4）若要通过实验的方式判断通电螺线管外部的磁场方向，请你写出实验方案： ； （5）只改变电流方向，铁屑的分布形状将 （选填“不改变”或“发生改变”）。 【答案】（1） 轻敲 （2） 条形（3） 增大通电螺线管线圈中的电流（增加螺线管的绕线匝数） （4）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 （5） 不改变 【解析】（1）在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，闭合开关后，螺线管通电，周围铁屑会被磁化，但由于铁屑与硬纸板的摩擦力太大，只有少量铁屑发生移动，为了减小铁屑与硬纸板间的摩擦力，需轻敲硬纸板，使铁屑在磁场力作用下动起来，有规律的排列起来。 （2）通过铁屑的分布情况可知，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。 （3）影响通电螺线管磁场强弱的因素有螺线管的匝数及通电的电流大小，螺线管的匝数越多，通电螺线管周围的磁场越强，螺线管线圈中的电流越大，通电螺线管周围的磁场越强；所以，为了增强通电螺线管产生的磁场，可以增大通电螺线管线圈中的电流或增加螺线管的绕线匝数。 （4）在通电螺线管周围放置小磁针，小磁针受到力的作用，而发生偏转，根据小磁针N极的指向，确定螺线管外部的磁场方向。 （5）只改变电流方向，磁场方向与未改变电流方向时相反，磁感线的形状不变，因此，铁屑的分布形状将不改变。 9. 实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选用铁屑和小磁针来“探究通电螺线管外部磁场的方向”。 （1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观察到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和_________外部的磁场相似； （2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于下图中的_________。 A. B. C. D. （3）小明的实验方案具有明显的不足，其不足之处是_________； （4）为了弥补小明实验方案的不足，请提出一条改进建议：_________。 【答案】（1）条形磁体（2）B（3）无法判断出（通电螺线管外部）磁场的方向（4）增加小磁针 【解析】（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，说明通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似； （2）在图中，根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极，只有B图所示小磁针N极指向一致，左侧小磁针N极都指向外侧，右侧小磁针N极都指向内侧，其它三个图示小磁针N极指向均有不同方向之处； （3）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的那一端，是电磁铁N极，另一端为S极；但此方案中无法从图示判断出电流的方向确定四指指向，且铁屑静止时也不能够通过铁屑的分布判断通电螺线管外部磁场的方向，故无法判断出通电螺线管外部磁场的方向； （4）根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极，小磁针与铁屑相比，能更好地显示出各点的磁场方向，增加小磁针，把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。 10. 如图所示为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。 （1）闭合开关前，把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为________。 （2）闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在________；同时发现小磁针的N极与通电螺线管的右端相互________。 （3）将小铁球换成小铝球，闭合开关后，小铝球将________。（选填“向右运动”“向左运动”或“保持静止”） （4）为了探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，可在电路中串联一个________（填电学元件）。 （5）为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种操作方法：________。 【答案】（1）小磁针受到地磁场的作用（2）磁场；吸引（3）保持静止 （4）滑动变阻器（或电阻箱）（5）只对调电源正负极，观察小磁针的偏转情况（或只改变螺线管中线圈绕线的方向，观察小磁针的偏转情况） 【解析】（1）由于地球的周围存在地磁场，所以地球周围任何范围内的小磁针（指南针）都要受到地磁场的作用而指向南北方向； （2）闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在磁场；由图知，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管的右端为S极；由于异名磁极相互吸引，所以小磁针的N极与通电螺线管的右端相互吸引； （3）通电螺线管周围存在磁场，对小铁球存在磁力作用，铝球不受磁力作用，故铝球将保持静止； （4）要想探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小是否有关，可在电路中串联一个滑动变阻器，用来改变电流的大小； （5）要想探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，可以将电池的正负极对调。 11. （2024四川成都）图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关，小磁针静止时N极的指向如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 根据小磁针指向可以判定，通电螺线管的右端为S极 B. 小磁针静止时N极所指方向就是该点的磁场方向 C. 将小磁针移到其他位置，N极所指方向一定不变 D. 本实验可以得出：通电螺线管的磁极与电流方向无关 【答案】B 【解析】A．小磁针的左端为S极，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的右端为N极，故A错误； B．小磁针作用是指示通电螺线管周围的磁场方向，其静止时N极所指方向就是该点的磁场方向，故B正确； C．由于通电螺线管周围的磁场方向可能相同也有可能不同，因此将小磁针移到其他位置，N极所指方向不一定不变，故C错误； D．实验中，当改变电路电流方向时，螺线管的两端的极性改变，小磁针的静止时N极的指向也会发生改变，可知，通电螺线管的磁极与电流方向有关，故D错误。 故选B。 12.下图是小聪和小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”实验示意图。实验时，在小圆位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时N极的指向；对调电源正负极，重复上述操作。下列说法不正确的是（ ）。 A. 小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向 B. 闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同 C. 对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变 D. 通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系 【答案】B 【解析】A．通电螺线管周围存在磁场，小磁针静止时N极的指向即为通电螺线管周围某一点的磁场方向，故A正确，不符合题意； B．闭合开关，通电螺线管周围存的磁场与条形磁铁相似，通电螺线管周围某一点磁场的方向即这点磁感线的切线方向，也就是小磁针静止时N极指向，故放置在a、b处的小磁针静止时N极指向不相同，故B错误，符合题意； C．电流周围的磁场方向与电流方向有关。对调电源正负极，闭合开关，通过通电螺线管的电流方向改变，则通电螺线管的磁场方向改变，故C正确，不符合题意； D．因磁感线都是从Ｎ极发出，回到S极的，根据实验操作过程，总结小磁针的指向，可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系，故D正确，不符合题意。故选B。 13.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 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$