第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向(高效培优讲义)物理沪科版2024九年级全一册

第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电流的磁效应 1 题型2 通电螺线管外部磁场的方向 4 题型3 电磁铁及其应用 8 【能力培优练】 13 【链接中考】 27 【重难题型讲解】 题型1 电流的磁效应 1.定义： 通电导体周围存在磁场的现象，称为电流的磁效应。 2.奥斯特实验： （1）甲、乙两图： A.现象：通电后，小磁针发生偏转；断电后，小磁针回到原来位置。 B.结论：通电导体周围存在磁场。（电流磁场） （2）甲、丙两图： A.现象：改变电流方向，小磁针偏转方向与原来相反。 B.结论：电流磁场的方向与电流方向有关。 3.发现电和磁有联系的第一人：奥斯特。 【典例1-1】（2025·安徽马鞍山·三模）如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（    ） A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转 B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场 C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转 D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变 【答案】B 【详解】A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针处的磁场沿南北方向，而小磁针自由静止时即指向南北方向，这样操作小磁针最不容易发生偏转，故A错误； B．磁场看不见，不方便观察其是否存在，实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场，采用了转换法，故B正确； C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针仍会发生偏转，且偏转的方向与原来不同，故C错误； D．实验中改变电源的正、负极，电流方向改变，小磁针的偏转方向会发生改变，故D错误。 故选B。 【典例1-2】（2025·广东江门·三模）当小磁针自由静止时，它的极总是指向 （选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的N极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的N极将向纸 （选填“内”或“外”）偏转。 【答案】 北 地磁场 外 【详解】[1][2]地球本身是一个巨大的磁体，周围存在着地磁场。地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近。 根据磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，当小磁针自由静止时，它的N极总是指向北方，这是因为小磁针受到地磁场的作用。 [3]N极向纸内偏转，说明通电导线周围存在磁场，如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，电流方向为从右向左，与图甲的电流流动方向相反，则小磁针旋转方向与图甲相反，N极向纸外。 【典例1-3】（2025·山西朔州·三模）如图所示的是小梦新购买的一个磁悬浮灯，底座和灯泡中有线圈和磁体，给底座线圈通电后灯泡发光并悬浮，断电后灯泡熄灭并落下。下列说法正确的是（　　） A．底座产生磁场的原因是电流的磁效应 B．灯泡悬浮是因为异名磁极相互吸引 C．通电后底座周围存在磁感线 D．若调换灯泡中磁体的磁极方向，灯泡通电后仍能悬浮 【答案】A 【详解】A．底座中的线圈通电后产生磁场，这是电流的磁效应，故A正确； B．灯泡悬浮是因为同名磁极相互排斥，而不是异名磁极相互吸引，故B错误； C．磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，实际并不存在，不能说底座周围存在磁感线，故C错误； D．若调换灯泡中磁体的磁极方向，底座中的线圈通电后产生磁场方向不变，底座和灯泡间的相互作用力变为吸引力，灯泡通电后不能悬浮，故D错误。 故选A。 跟踪训练1 （2025·江苏淮安·三模）如图所示，一个不能打开的盒子外露出一段导线，根据需要选择实验器材，可以判断其中是否有电流，你选择的器材是 ，请简述你的辨别方法 。 【答案】 小磁针 将小磁针靠近露出的导线，如果小磁针发生偏转，则说明导线中有电流；如果小磁针不发生偏转，则说明导线中无电流 【详解】[1][2]根据奥斯特实验可知通电导体周围存在磁场，小磁针在磁场中会受到磁力作用而发生偏转，所以选择的器材是小磁针，辨别方法是将小磁针靠近露出的导线，如果小磁针发生偏转，则说明导线中有电流；如果小磁针不发生偏转，则说明导线中无电流。 跟踪训练2 小刚利用电池组、小磁针和若干导线等器材做了如图所示的实验。 （1）由图甲与图乙可知 。 （2）如果移走图乙中的小磁针，通电导线周围 （选填“存在”或“不存在”）磁场。 （3）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关小磁针 （选填“会”或“不会”）发生偏转。 【答案】（1）通电导体周围存在磁场；（2）存在；（3）会. 【详解】（1）由图甲知道，电路没有电流时，小磁针不偏转，说明没有磁场；根据图乙知道，闭合开关，电路中有电流时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场。 （2）如果移走图乙中的小磁针，导体中仍有电流，则通电导线周围仍存在磁场。 （3）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，当闭合开关时，由于通电导体周围存在磁场，所以小磁针会发生偏转，并且偏转方向发生改变。 题型2 通电螺线管外部磁场的方向 1．螺线管： 把外面涂有绝缘漆的导线缠绕在圆筒上，就做成了螺线管（也叫线圈）。 2.通电螺线管的磁场特点： 通电螺线管周围的磁场和条形磁铁的磁场相似。其两端相当于条形磁铁的两个磁极。 3.通电螺线管的磁极： （1）其两端的极性跟电流方向有关。 （2）电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。 4.安培定则内容： 用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流的方向，大拇指所指的方向就是通电螺线管的N极。 特别提醒：“一手两向” 5.应用： （1）已知螺线管中电流方向，判断N、S极（左图）。 （2）已知螺线管N、S极，判断电流方向（右图）。 （3）已知螺线管电流方向和N、S极，给螺线管绕线。 【典例2-1】（2025·山东济南·模拟预测）在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中，将小磁针放在螺线管周围不同位置，闭合开关前，观察到所有的小磁针都指向南北，这是由于小磁针受到了 的作用；闭合开关，小磁针偏转情况如图所示，发现改变螺线管中电流的方向后，小磁针的偏转方向也发生改变，可以得到的结论是 。 【答案】 地磁场 通电螺线管产生的外部磁场方向跟电流的方向有关 【详解】[1]闭合开关前，小磁针受到了地磁场的作用，静止时小磁针都指向南北方向。 [2]改变螺线管中电流的方向后小磁针的偏转方向也发生改变，说明电流方向改变后，螺线管周围的磁场方向也随之改变，故可以得到的结论是通电螺线管外部磁场方向与电流的方向有关。 【典例2-2】（24-25九年级下·福建福州·期中）据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮制成指南鱼，如图甲，多次将指南鱼轻轻旋转，待静止后，观察到鱼尾总是指向南方，则鱼尾为该磁体的 极，再将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终朝向电磁铁，说明电源左端为 极。 【答案】 S 负 【详解】[1]指南鱼静止时鱼尾指向南方，根据磁体的磁极，指向地理南极的为S极，指向地理北极的为N极的特性，鱼尾为该磁体的S极（鱼尾向南方）。 [2]指南鱼靠近电磁铁时鱼头朝向电磁铁，说明电磁铁左端与鱼头（N极）相互吸引。根据异名磁极相吸的原理，电磁铁左端应为S极。由安培定则（右手螺旋定则）判断，通电螺线管外侧电流方向向下，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，因此电源左端为负极。 【典例2-3】（2025·黑龙江哈尔滨·三模）给螺线管通电，其周围磁感线如图所示。请在括号内标出电源的正负极（用“+”“-”表示）和小磁针静止时的N、S极。 【答案】见解析。 【详解】在磁体的周围，磁感线从磁体的N极发出回到S极，所以根据螺线管周围磁感线的方向可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥可知，小磁针的左端为N极，右端为S极；由安培定则可知，电流由螺线管的右端流入，左端流出，所以电源的右端是正极，左端是负极，如图所示： 跟踪训练1 （2025·安徽合肥·二模）将小磁针放置在通电螺线管旁边，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。由此可知 （选填“c”或“d”）端是电源正极。 【答案】d 【详解】小磁针N极指向螺线管左端，说明该端为螺线管的S极，则b端为通电螺线管的N极，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极。由此可判断电流从d端开始流向整个电路，故d端为电源正极。 跟踪训练2 （2024·四川内江）如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请根据图中磁感线的方向，在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性（“N”或“S”），在电源左边的括号内标出极性（“+”或“﹣”）。 【答案】见解析。 【解析】通电螺线管的外部磁场是“N极出S极入”，故通电螺线管左侧是N极，右侧是S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左侧是N极，则小磁针的右侧是S极，根据右手螺旋定则可知，在通电螺线管的外部，电流的方向是自下向上，故电流从电源左侧流出，电源左侧为正极，如下图所示： 跟踪训练3 （2025·河北石家庄·二模）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲所示，小雨利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明 ； (2)小雨又将直导线绕成螺线管形状，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，如图乙所示。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与 的磁场一样； (3)如图丙是小磁针在通电螺丝管右端静止时的情形，其中黑色端为N极，则图中电流表的下端为 （选填“正”或“负”）接线柱。 【答案】(1)电流周围存在磁场/通电导体周围存在磁场 (2)条形磁体 (3)正 【详解】（1）此实验为奥斯特实验，实验中观察到通电后小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，断电后小磁针复位，磁场消失，实验表明通电导体周围存在磁场。 （2）铁屑的分布情况显示磁感线的形状，实验结果表明，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场一样，两端磁性最强，中间磁性最弱。 （3）如图丙是小磁针在通电螺线管右端静止时的情形，其中黑色端为N极，则白色为S极，因异名磁极相互吸引，故螺线管右侧为N，根据安培定则知，电流从右侧向上流入，故图中电流表的下端为正接线柱。 题型3 电磁铁及其应用 1.概念： 内部插入铁芯的通电螺线管。 2.工作原理： 电流的磁效应，通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。 3.影响电磁铁磁性强弱的因素： （1）通电有磁性，断电无磁性。 （2）与电流大小有关： 在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。 （3）与线圈匝数有关： 在电流大小一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 （4）插入铁芯，磁性增强。 4.与永磁体相比的优点： （1）磁性有无由通断电路来控制。 （2）磁极由电流方向来控制。 （3）磁性强弱由电流大小、线圈匝数来控制。 5.应用： 电磁继电器、电磁起重机、电话、电铃、电磁选矿机等。 6.电磁继电器： （1）电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接控制高电压、强电流电路通断的元件。 （2）结构： 电磁继电器主要是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成如下图。 （3）实质：是一个由电磁铁控制的开关。 （4）工作过程： 如上图，当开关断开时，控制电路无电流，电磁铁无磁性，衔铁被弹簧拉起，使动触点与静触点分开，电灯所在电路断开，电灯熄灭； 当开关闭合，控制电路中有电流，电磁铁有磁性，衔铁被吸下来，使动触点与下面静触点接触，电灯所在电路闭合，电灯发光。 【典例3-1】（2025·河南许昌·一模）各种自然现象之间都存在着相互联系，基于这种思想，丹麦物理学家 发现了电流周围存在磁场；2025年春节联欢晚会中机器人舞手绢就是利用了这一原理，手中拿的手绢中心放置了一个小磁铁，而机器人手上则安装了 ，通过控制电流的通断和大小，可以控制手绢的吸附和抛掷动作。 【答案】 奥斯特 电磁铁 【详解】[1]丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流周围存在磁场，即电流具有磁效应。 [2]电磁铁的磁性可以通过电流有无和大小来控制，所以，机器人手上安装了电磁铁，通过控制电流的通断和大小，可以控制手绢的吸附和抛掷动作。 【典例3-2】（2025·湖北武汉·三模）霍尔传感器是将磁信号转变成电压信号的装置，它产生的电压U随磁场强弱变化。为研究霍尔传感器的特性，设计如图电路，当开关S闭合时，电磁铁上端为 （填“N”或“S”）极，将滑动变阻器的滑片向 （填“a”或“b”）端移动，电磁铁的磁性会增强，此时检测到霍尔传感器产生的电压U变大，说明它产生的电压U随磁场减弱而 （填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 S b 变小 【详解】[1]当开关S闭合时，电流从电源正极出发，经开关，滑动变阻器，通电螺线管，再回负极，通电螺线管外圈电流向左，根据安培定则，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，即电磁铁下端为N极，所以电磁铁上端为S极。 [2]将滑动变阻器的滑片P向b端移动，接入电路电阻减小，通过螺线管的电流增大，电磁铁的磁性会增强。 [3]当滑片向b端移动，电磁铁磁性增强，检测到霍尔传感器产生的电压U变大；反之，若电磁铁磁性减弱，霍尔传感器产生的电压U会变小，说明它产生的电压U随磁场减弱而变小。 【典例3-3】（2025·宁夏银川·三模）图示是一种闯红灯违规证据模拟记录器的工作原理图，光控开关接收到红绿灯发出的 （选填“绿光”或“红光”）时会自动闭合，若压敏电阻同时受到车的压力，其阻值变小电流变大，电磁铁的磁性增强，使衔铁与触点 （选填“1”或“2”）接触，电控照相机工作。当电磁铁中有电流通过时，若它的上端为N极，则“电源1”的 （选填“左”“右”）端为正极。要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，请提出一条措施 。 【答案】 红光 2 右 见解析 【详解】[1][2]当车辆闯红灯时，光控开关接收到红绿灯发出的红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，当电流增大到一定程度时，电磁铁会将衔铁吸下，使其与触点2接触，电控照相机工作，拍摄违规车辆。 [3]当电磁铁中有电流通过时，若它的上端为N极，由安培定则可知电流从“电源1”的上端流入，“电源1”的右端为正极。 [4]由欧姆定律可知，要使电路中电流变大，在电压一定的情况下，可以减小电阻；因此要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小定值电阻的阻值。 跟踪训练1 （2025·山西太原·模拟预测）如图是全自动洗衣机进水阀门的结构示意图，其核心元件是由线圈和铁芯构成的 ，用来控制进水阀门的通断。当线圈通电后，阀孔打开，水流进洗衣机，请你利用所学物理知识解释其中的道理 。 【答案】 电磁铁 见解析 【详解】[1]在物理学中，由线圈和铁芯组成的装置是电磁铁。 [2]当线圈通电后，电磁铁周围形成磁场 ，对衔铁产生一个向上的吸引力 ，从而使得阀孔打开，导致水流进洗衣机 。 跟踪训练2 （2025·湖北武汉·三模）如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。 (1)应选用 （填“水”“煤油”或“水银”）温度计。 (2)当温度达到 ℃时电铃响。此时电磁铁右端是 （ 填 “N”或 “S”）极 。 【答案】(1)水银 (2) 109 N 【详解】（1）水在标准大气压下的沸点是100℃，由图可知，报警温度为109℃，选用水温度计无法测量；煤油的导电性差，而水银是导体，能使电路导通，故应选用水银温度计。 （2）[1]由图可知，与电池正极相连的金属丝下端所指温度为109℃，当温度达到109℃时，水银柱上升使电路导通，电磁铁产生磁性，将衔铁向左吸，则右边电路构成通路，则电铃响。 [2]根据安培定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。由题意可知，左侧电池左端是正极，电流从电磁铁左端流入，右端流出，所以电磁铁右端是N极。 跟踪训练3 （2025·四川成都·三模）如图是某道路限载报警器的工作原理图。工作电路的电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，报警电路接通，电铃响。下列判断正确的是（　　） A．闭合开关后，电磁铁的上端是N极 B．压敏电阻的阻值随压力的增大而增大 C．车的质量越大，电磁铁的磁性越弱 D．若要提高限载值，应将滑片P向左移 【答案】D 【详解】A．闭合开关后，电流从电磁铁的下端流入，由右手螺旋定则得，电磁铁的下端是N极，故A错误； BC．工作电路中，闭合开关S，R1、R、电磁铁串联，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，说明此时电磁铁的磁性较强，通过电磁铁的电流较大，由欧姆定律得，此时电路的电阻较小，由串联电路电阻特点得，R1电阻较小；压敏电阻R1受到的压力等于车的重力，车的质量超过限载值时，说明压敏电阻R1受到的压力较大，则压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，车的质量越大，电磁铁的磁性越强，故BC错误； D．将滑片P向左移，增大变阻器接入电路中的电阻，当电磁铁吸下衔铁时，工作电路的电流不变，工作电路的电阻不变，由串联电路电阻特点得，此时R1的阻值变小，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，则此时压敏电阻受到的压力变大，可以提高限载值，故D正确。 故选D。 【能力培优练】 1．（2025·广东佛山·二模）如图所示，小磁针静止时指向南北，当导线A端与电池“+”极连通瞬间，小磁针发生偏转，此现象说明（　　） A．小磁针被磁化 B．小磁针磁性消失 C．地磁场方向改变 D．电流周围存在磁场 【答案】D 【详解】当导线A端与电池“+”极连通瞬间，小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场的作用，说明通电导线周围存在磁场。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．（2025·内蒙古巴彦淖尔·模拟预测）如图所示是医生给心脏病人做手术时用到的一种“人工心脏泵”（血泵）的体外装置，可代替心脏推动血液循环。线圈AB固定在软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，上端阀门S1只能向外开启，下端阀门S2只能向内开启。某次血液推动阀门S1向外开启时，下列说法正确的是（　　） A．活塞正在向左运动 B．电流从线圈的B端流入 C．此装置利用了电磁感应原理 D．线圈AB中应通入频率是50Hz的交流电 【答案】B 【详解】A．某次血液推动阀门S1向外开启时，活塞筒的气压增大，体积较小，说明活塞正在向右运动，故A错误； B．活塞向右运动时，电磁铁受到磁体排斥力的作用，由同名磁极相排斥得，电磁铁左端为N极，由右手螺旋定则得，电流从B端流入、A端流出，故B正确； C．通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，即通电时线圈产生磁性，所以此装置利用了电流的磁效应，故C错误； D．人工心脏泵通常使用直流电作为电源，因为直流电具有稳定的电压和电流输出，更适合为人工心脏泵提供持续、稳定的动力，故D错误。 故选B。 3．（2025·安徽芜湖·三模）将两个通电螺线管按图示位置放置，A、B为相对的两个磁极，闭合开关S1、S2后，它们之间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a端为电源的负极，B为螺线管S极 B．c端为电源的正极，A为螺线管S极 C．b端为电源的正极，B为螺线管N极 D．d端为电源的正极，A为螺线管N极 【答案】B 【详解】在磁体的外部，磁感线是从磁体的极出发，回到极，由图可知，左边螺线管B磁极为S极；根据安培定则可知，左边螺线管的电流方向是从左端往右，前面流入，则端为电源的正极，端为负极；右边螺线管A磁极为S极；根据安培定则可知，右边螺线管的电流方向是从左端往右，后面流入，则c端为电源的正极，d端为负极。故B正确，ACD错误。 故选B。 4．（2025九年级·北京·专题练习）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从b端向a端移动的过程中，会出现的现象是（　　） A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长 B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短 C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长 D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短 【答案】C 【详解】滑动变阻器与灯泡串联，电流表测量电路中的电流，将滑片P从b端向a端移动的过程中，R阻值变大。电源电压一定，根据可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，根据P＝I2R可知，灯泡的实际功率变小，灯L变暗；根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，根据同名磁极相排斥，由于斥力变弱，弹簧的长度变长。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是（　　） A．铝制的曲别针会被电磁铁吸引 B．电磁铁两端吸引的曲别针比中间吸引的少 C．改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向 D．减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针数量增加 【答案】C 【详解】A．电磁铁具有吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质，而铝不是磁性材料，所以铝制的曲别针不会被电磁铁吸引，故A错误； B．电磁铁的磁场分布与条形磁体相似，两端磁性最强，中间磁性最弱，所以电磁铁两端吸引的曲别针比中间多，故B错误； C．电磁铁的磁场的方向与电流的方向有关，改变电流方向，电磁铁的磁场方向改变，故C正确； D．电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，在电流和铁芯相同的情况下，线圈匝数越多，磁性越强，吸引曲别针的数量越多，减少线圈匝数，电磁铁磁性减弱，吸引曲别针数量减少，故D错误。 故选C。 6．（2025九年级·天津·专题练习）小薛设计了一款“智能照明灯”，其电路原理如图所示，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。光照增强时，灯泡自动熄灭；光照减弱时，灯泡自动发光。以下说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．灯泡应设计在C、D两接线柱之间 C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强 D．当光照强度增强，左侧控制电路中的电流变大 【答案】D 【详解】 A．根据右手螺旋定则，用右手握住电磁铁线圈，让四指指向电流方向（电源正极流出，负极流入），则大拇指所指的方向为电磁铁的N极。由图可知，电流从电磁铁的下端流入，所以电磁铁的上端为N极，下端为S极，故A错误； B．光照增强时，光敏电阻阻值减小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性增强，会吸引衔铁，使灯泡所在电路断开，灯泡熄灭。所以灯泡应设计在A、B两接线柱之间，这样当衔铁被吸引时，A、B间电路断开，灯泡熄灭；光照减弱时，衔铁复位，A、B间电路接通，灯泡发光，故B错误； C．当光照强度减弱，光敏电阻R的阻值增大，根据串联电路的特点和欧姆定律，控制电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，故C 错误； D．当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小，根据串联电路的电阻特点，总电阻减小，由可知，左侧控制电路中的电流变大，故D正确。 故选D。 7．（2025·四川南充·二模）如图所示的四种电磁现象，下列判断正确的是（　　） A．甲图中条形磁体周围磁感线的画法是正确的 B．乙图中地磁S极和地理S极的标注是错误的 C．丙图中大拇指所指的上端应该是螺线管的N极 D．丁图中的温度报警器是利用电磁感应原理来工作的 【答案】C 【详解】A．在磁体外部磁场方向是从N极出发回到S极，所以甲图中条形磁体周围磁感线的画法是错误的，故A错误； B．地球磁极的N极在地理南极附近，地磁S极在地理北极附近，所以乙图中地磁S极和地理S极的标注是正确的，故B错误； C．根据安培定则可知，大拇指所指的上端应该是螺线管的N极，故C正确； D．温度报警器里的电磁继电器的主要部件是电磁铁，是利用了电流的磁效应，故D错误。 故选C。 8．（2025·江苏盐城·三模）如图是“探究通电直导线周围的磁场”的实验装置，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针 （平行/垂直），实验效果最明显。若移走小磁针，开关闭合后，通电直导线周围 （存在/不存在）磁场。电磁铁 （是/不是）利用这一原理制成的。 【答案】 平行 存在 是 【详解】[1]在探究通电直导线周围磁场的实验中，将一根直导线架在静止的小磁针正上方时，应使直导线与小磁针平行放置。这样，如果通电直导线周围存在磁场，那么该磁场就会对小磁针产生力的作用，使其发生偏转。实验中，开关闭合后，观察到小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场。 [2]通电导体周围存在磁场，磁场是真实存在的，与是否有小磁针无关，所以若移走小磁针，开关闭合后，通电直导线周围存在磁场。 [3]电磁铁是利用通电导体周围存在磁场这一原理制成的，且磁场与条形磁铁磁场相似。 9．（24-25九年级下·江苏南通·期中）如图甲所示的磁悬浮盆景，盆底有一个永磁体，底座内部有一个金属线圈，周围产生 。如图乙是通电线圈的工作电路图，通电后，电磁铁的上端为 极；由于磁极相对，利用同名磁极相互 的规律，盆景就会悬浮在底座上方。 【答案】 磁场 S 排斥 【详解】[1]通电导线周围有磁场，通电金属线圈周围产生磁场。 [2]如图乙是电磁铁的工作电路图，通电后，电流从螺线管上端流入，根据右手螺旋定则，电磁铁的上端为S极； [3]由于磁极相对，利用同名磁极相互排斥的规律，当排斥力与盆景总重力相等时，盆景就会悬浮在底座上方。 10．（2025·湖北武汉·二模）法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻（GMR）效应，获得了2007年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。闭合S1，图中电磁铁左端为 极（填“N”“S”），再闭合S2并使滑片P向左滑动，此时电磁铁的磁性 （填“增强”“减弱”或“不变”），观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 N 增强 减小 【详解】[1]由图可知，电流从电磁铁的右侧流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极。 [2]闭合S2并使滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性增强。 [3]指示灯的亮度明显变亮，表明右边电路中的电流增大，由欧姆定律可知，电路中GMR的阻值减小。 11．（2025·湖北十堰·二模）科技小组把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关按如图所示电路连接并固定在塑料托盘上，当它漂浮在水面，一个简易的指南针就做成了。闭合开关后，该指南针的：d端是 极，指向地理 方附近。 【答案】 S 南 【详解】[1][2]如图所示，电流从螺线管左端流入、右端流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端即为N极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极，即d端是S极。因地磁场沿南北方向，地球南极处附近为地磁场的N极，地球北极处附近为地磁场的S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以该指南针静止时，d端所指的是地理南方。 12．（2025·黑龙江大庆·二模）如图为“智能照明灯电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。白天光照强，衔铁被吸下，受控电路断开。天逐渐变暗，R2阻值随光照强度变小而 （选填“增大”或“减小”），衔铁被释放，灯L发光。若使灯L工作时间变短，可以 （选填“增大”或“减小”）R1。 【答案】 增大 减小 【详解】[1]灯L天黑时自动发光，天亮时自动熄灭；当电流到达某一值时，会将衔铁吸下，此时灯泡断开，灯熄灭，说明光照强度越强，电磁铁的磁性越强，此时控制电路中，电流变强，电路总电阻变小。控制电路中，定值电阻R1、光敏电阻R2与螺线管串联，则光照强度越强，光敏电阻R2越小，即R2阻值应随光照强度的增大而减小。 [2]要使灯泡工作时间变短，即在天色较暗时能断开受控电路，由于R2的阻值随光照强度的增大而减小，则天色越暗，其阻值越大，由于电磁铁的吸合电流不变，根据欧姆定律可知，要使控制电路中的电流一定，应减小R1的阻值。 13．（2024·广东东莞·三模）根据通电螺线管的N、S极和磁感线形状，在图丙标出磁体A的N极、磁感线方向（任选一根标出即可）和电源“+”、“﹣”极。 【答案】 【详解】已知通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为N极方向，可知电流由螺线管的右侧流入，则电源右端为正极，左端为负极。磁体外部的磁感线由N极指向S极，根据图中磁感线的形状可知（呈排斥状），两磁极间一定为同名磁极，故条形磁铁A的左端为S极，右端为N极，并标出一根磁感线的方向，如下图所示： 14．（2025·广东东莞·一模）如图，在导线两端括号内标出所接的电源“+、﹣”极，以及小磁针的N极。 【答案】 【详解】在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此通电螺线管的左端为N极，右端为S极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，因此导线左端为负极，导线右端为正极；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此小磁针的右端为N极。 如图 15．（2025·江苏扬州·二模）小明想设计一款温控自动报警器，在水银温度计里封入一段金属丝，当温度在正常范围内时，绿灯亮表示正常当温度升高达到金属丝下端所指示的温度时，红灯亮表示警报。请你按照小明的设想，帮他连接好电路。 【答案】 【详解】当温度在正常范围内时，液体没有达到金属丝下端时，绿灯发光，绿灯和工作电源构成通路，把绿灯和工作电源接通。当温度升高，液体升高到金属丝下端时，左端的控制电路接通，把温度计、控制电源、电磁铁连接起来，此时电磁铁有磁性，吸引衔铁，衔铁和下面的动触头连通，红灯发光，此时红灯、工作电源构成通路，如图所示： 16．（2025九年级·河南·专题练习）如图所示是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A，当用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。 (1)用笔画线代替导线将实物图连接完整 。 (2)指针下方的物体A应由（　　）材料制成。 A．铜 B．铁 C．铝 D．塑料 (3)当开关闭合后，电磁铁左端应为 极。 (4)实验发现： ①当滑动变阻器的滑片P向 （选填“左”或“右”）滑动时，指针B偏转的角度将会变小； ②保持滑片P的位置不变，当导线a由与接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会 （选填“变大”或“变小”）。 (5)经过对电磁铁的研究，可得出结论：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性 ；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越 ，磁性越强。 【答案】(1) (2)B (3)N (4) 右 变大 (5) 越强 多 【详解】（1）滑动变阻器的连接需要一上一下，把滑动变阻器金属杆右端与开关左端相连电路连成通路，如下图所示： （2）磁铁具有吸引铁钴镍等物质。物体A由铁质材料制成，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （3）伸出右手，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的N极。判断螺线管的左端是N极。 （4）[1]指针B偏转的角度将会变小，说明电磁铁磁性减弱，电路中电流变小，总电阻变大，滑动变阻器电阻变大，因此滑动变阻器的滑片P向右滑动。 [2]保持滑片P的位置不变，滑动变阻器阻值不变，总电阻不变，电流不变，当导线a由与接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性增强，指针B偏转的角度将会变大。 （5）根据实验可知，电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，得出结论：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性越强；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。 17．（2025·贵州遵义·二模）如图，甲图是某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验电路图。 (1)在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 端（选填“A”或“B”）； (2)在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是 ，才能将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来； (3)正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图，该现象能反映磁场的分布情况。若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是 ； (4)探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是 。 【答案】(1)A (2)轻敲玻璃板 (3)小磁针 (4)见解析 【详解】（1）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至A端。这样做的目的是使滑动变阻器接入电路的电阻最大，从而限制电路中的电流，起到保护电路元件的作用。 （2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是轻敲玻璃板。因为轻敲玻璃板可以使铁屑受到轻微的振动，从而能够在磁场的作用下更容易按照磁场的分布规律排列，进而将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来。 （3）若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是小磁针。将小磁针放在通电螺线管周围不同位置，小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向，通过观察小磁针N极的指向，就可以探究通电螺线管的磁场的方向。 （4）探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是断开开关，调换电源正负极，再闭合开关，观察小磁针N极的指向变化。改变电源正负极后，螺线管中的电流方向发生改变，根据安培定则可知，通电螺线管的磁场方向也会改变，通过对比两次实验中小磁针N极的指向变化，就可以得出通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系。 【链接中考】 1.（2025·云南）指南针能帮助人们在森林中定向，是因为它在地磁场作用下N极总是指向 方。如图中电源的左边是 极。 【答案】北 负 【解析】[1]指南针能帮助人们在森林中定向，由于受到地磁场的作用，小磁针静止时，指向北方的一端叫N极，所以它的N极总是指向北方。 [2]磁体外部的磁感线，从N极出发回到S极，所以图中螺线管的左端是N极，由安培定则可知电流从螺线管的右端流入，电源的右边是正极，左边是负极。 2.（2025·四川成都）图是探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。对该实验的操作和分析，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关前，小磁针的S极指向地理的北极 B．闭合开关小磁针静止时，S极的指向为该点的磁场方向 C．改变图中螺线管电流方向，小磁针N极所指方向水平向右 D．若没有小磁针，通电螺线管周围就没有磁场 【答案】C 【解析】A．闭合开关前，小磁针受到地磁场的作用，具有指南北的性质，所以小磁针的S极指向地理的南极，故A错误； B．闭合开关，通电螺线管周围产生磁场，物理学中对磁场方向的规定是小磁针在磁场中静止时，N极的指向为该点的磁场方向，故B错误； C．改变图中螺线管电流方向，则电流从螺线管左端流入，从螺线管右端流出，由安培定则可以判断，螺线管右端为N极，由于同名磁极相互排斥，所以小磁针N极所指方向水平向右，故C正确； D．由于磁体周围的磁场是看不见，摸不着的，但是确确实实是真实存在的，所以没有小磁针，通电螺线管周围的磁场仍然存在，故D错误。 故选C。 3．（2025·四川南充）对如图所示的四个情景说法正确的是（　　） A．图甲，使用该剪刀修剪树枝时一定费力 B．图乙，两带电小球一定带同种电荷 C．图丙，闭合S，灯L1发光，灯L2不发光，一定是灯L2短路 D．图丁，通电螺线管上方的小磁针静止时N极一定指向右边 【答案】B 【解析】A．图甲，使用该剪刀修剪树枝时，若树枝靠近O点，双手远离O点，动力臂会大于阻力臂，会成为省力杠杆，可以省力，故A错误； B．图乙，两带电小球相互排斥，根据电荷间相互作用规律可知两带电小球一定带同种电荷，故B正确； C．图丙，闭合S，两灯并联，灯L1发光，灯L2不发光，则是灯L2所在支路断路。若灯L2短路，灯L1也会被短路，两个均不会发光，所以不可能是灯L2短路，故C错误； D．图丁，根据安培定则，通电螺线管右端为N极，左端为S极，根据磁极间相互作用规律可知小磁针静止时N极一定指向左边，故D错误。 故选B。 4.（2025·天津）工业生产中常用“吸”的方式来搬运物体。吸盘安装在吊车上，抽出空气后的吸盘“吸”起大块玻璃板，这是利用______的作用；电磁铁安装在吊车上，通电后“吸”起大量钢铁，这是利用电流的______效应。 【答案】 ①. 大气压 ②. 磁 【解析】 【详解】[1]当吸盘内部空气被抽走后，内部气压低于外部大气压，形成一个压力差，这个压力差使得大气压将吸盘紧紧地压在大块玻璃上，从而实现吸附，所以这是利用了大气压的作用。 [2]电磁铁是一种将电能转化为磁能的装置，它利用电流的磁效应产生磁场，从而实现对铁磁性物质的吸引和控制。 5.（2025·陕西·B卷）如图-1，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图-2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。 （1）电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在___________，其上端为___________极。 （2）当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （3）控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. 磁场 ②. S （2）变大 （3）减小 【解析】 【小问1详解】 [1][2]电磁铁通电后具有磁性，断电后磁性消失，电磁铁工作时，利用了电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场；电流从上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。 【小问2详解】 控制电路中，电阻Rk与R0串联。由图2可知，当烟雾浓度升高时，电阻Rk的阻值减小，根据串联电路电阻关系可知，R0不变的情况下，总电阻变小，根据可知，电压不变时，控制电路中线圈的电流变大。 【小问3详解】 若保持空气质量的标准不变，电阻Rk接入阻值不变；而电磁铁线圈中的控制电流不变，根据可知，当电源电压低于3V时，Rk+R0之和变小，而Rk阻值不变，所以R0的阻值应减小。 6.（2025·四川宜宾卷）如图，磁铁S极与弹簧连接，竖直悬挂于电磁铁的正上方，电源电压不变。闭合开关后，向右缓慢移动滑动变阻器滑片，下列判断正确的是（　　） A. 电路中的电流变大 B. 电磁铁的磁性变强 C. 电磁铁上端为S极 D. 悬挂磁铁的弹簧变长 【答案】D 【解析】 【详解】A．当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可知电路中电流增小，故A错误； BD．由于通过电路的电流变小，则螺线管的磁性减弱，螺线管与磁铁之间的斥力减小，因此弹簧弹力变大，伸长量增加，故B错误，D正确； C．由图可知电流由螺线管的下方流入，则由右手螺旋定则可知螺线管上端为N极，故C错误； 故选B。 7.（2025·黑龙江伊春市）如图，电路中的GMR是巨磁电阻（其阻值随周围磁场强度的增强而减小），当开关S1和S2闭合时，将滑片P向左移动，下列说法正确的是（　　） A. 电磁铁右端为S极 B. 指示灯会变亮 C. 巨磁电阻的阻值会变大 D. 电磁铁上的线圈中的电流会变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图可知，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，根据安培定则可知电磁铁的右端为N极，左端为S极，故A错误。 BCD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，左侧控制电路中的电流变大，电磁铁上的线圈中的电流会变大，电磁铁的磁性增强，因为巨磁电阻的阻值随周围磁场强度的增强而减小，所以此时巨磁电阻的阻值减小，在右侧工作电路中，电源电压不变，巨磁电阻阻值减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，通过指示灯的电流也变大，根据可知，在电阻不变时，指示灯的实际功率变大，所以指示灯会变亮，故B正确，CD错误。 故选B。 8.（2025·重庆）按要求完成下列作图。 (2)请在答图中根据电流I的方向标出电磁铁下端的磁极（S或N）。 【答案】(2) 【解析】（2）如图，电流从螺线管的下端流向上端，根据安培定则可知，电磁铁上端为N极，下端为S极 9.（2025·四川广安）小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 2.4 2 3.6 0.3 3 5.0 0.4 (1)闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性 （N或S）。 (2)他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变 。 (3)他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示，第1次的实验中，电流表的示数如图乙为 A。 (4)根据表格数据，测得定值电阻的阻值为 Ω（结果保留1位小数）。 【答案】(1) (2)强 (3)0.2 (4)12.2 【解析】（1）由图甲可知电流从铁螺丝钉的右端流入，左端流出，根据安培定则可知铁螺丝钉的右端为N极 （2）滑动变阻器滑片向左移动，电路中电流变大，铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明铁螺丝钉的磁性变强。 （3）由图乙可知电流表接小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A。 （4）根据表格数据可知第一次定值电阻的阻值为 第二次定值电阻的阻值为 第三次定值电阻的阻值为 则测得定值电阻的阻值为 10. （2024·甘肃武威）如图甲所示为磁悬浮地球仪，悬浮时球体只能沿着“地轴”转动，它的“南”“北”指向与地球实际方位一致；地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内有一电磁铁，其电路原理如图乙所示。地球仪工作时，球体悬浮于空气中，则图甲中球体上方是“地磁场”的___________极（选填“N”或“S”），图乙中A端应连接电源的___________极（选填“正”或“负”）。 【答案】 ①. S ②. 负 【解析】 [1]因为地球仪的南、北指向与地球实际方位一致，所以地球仪的北极在上方，即图甲中球体上方是`“地磁场”的S极。 [2]因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电磁铁的N极在上方，即电磁铁的上端为N极，下端为S极；由安培定则可知，电流从B端流出A端流入，即A端是电源的负极。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电流的磁效应 1 题型2 通电螺线管外部磁场的方向 3 题型3 电磁铁及其应用 6 【能力培优练】 9 【链接中考】 16 【重难题型讲解】 题型1 电流的磁效应 1.定义： 通电导体周围存在磁场的现象，称为电流的磁效应。 2.奥斯特实验： （1）甲、乙两图： A.现象：通电后，小磁针发生偏转；断电后，小磁针回到原来位置。 B.结论：通电导体周围存在磁场。（电流磁场） （2）甲、丙两图： A.现象：改变电流方向，小磁针偏转方向与原来相反。 B.结论：电流磁场的方向与电流方向有关。 3.发现电和磁有联系的第一人：奥斯特。 【典例1-1】（2025·安徽马鞍山·三模）如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（    ） A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转 B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场 C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转 D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变 【典例1-2】（2025·广东江门·三模）当小磁针自由静止时，它的极总是指向 （选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的N极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的N极将向纸 （选填“内”或“外”）偏转。 【典例1-3】（2025·山西朔州·三模）如图所示的是小梦新购买的一个磁悬浮灯，底座和灯泡中有线圈和磁体，给底座线圈通电后灯泡发光并悬浮，断电后灯泡熄灭并落下。下列说法正确的是（　　） A．底座产生磁场的原因是电流的磁效应 B．灯泡悬浮是因为异名磁极相互吸引 C．通电后底座周围存在磁感线 D．若调换灯泡中磁体的磁极方向，灯泡通电后仍能悬浮 跟踪训练1 （2025·江苏淮安·三模）如图所示，一个不能打开的盒子外露出一段导线，根据需要选择实验器材，可以判断其中是否有电流，你选择的器材是 ，请简述你的辨别方法 。 跟踪训练2 小刚利用电池组、小磁针和若干导线等器材做了如图所示的实验。 （1）由图甲与图乙可知 。 （2）如果移走图乙中的小磁针，通电导线周围 （选填“存在”或“不存在”）磁场。 （3）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关小磁针 （选填“会”或“不会”）发生偏转。 题型2 通电螺线管外部磁场的方向 1．螺线管： 把外面涂有绝缘漆的导线缠绕在圆筒上，就做成了螺线管（也叫线圈）。 2.通电螺线管的磁场特点： 通电螺线管周围的磁场和条形磁铁的磁场相似。其两端相当于条形磁铁的两个磁极。 3.通电螺线管的磁极： （1）其两端的极性跟电流方向有关。 （2）电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。 4.安培定则内容： 用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流的方向，大拇指所指的方向就是通电螺线管的N极。 特别提醒：“一手两向” 5.应用： （1）已知螺线管中电流方向，判断N、S极（左图）。 （2）已知螺线管N、S极，判断电流方向（右图）。 （3）已知螺线管电流方向和N、S极，给螺线管绕线。 【典例2-1】（2025·山东济南·模拟预测）在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中，将小磁针放在螺线管周围不同位置，闭合开关前，观察到所有的小磁针都指向南北，这是由于小磁针受到了 的作用；闭合开关，小磁针偏转情况如图所示，发现改变螺线管中电流的方向后，小磁针的偏转方向也发生改变，可以得到的结论是 。 【典例2-2】（24-25九年级下·福建福州·期中）据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮制成指南鱼，如图甲，多次将指南鱼轻轻旋转，待静止后，观察到鱼尾总是指向南方，则鱼尾为该磁体的 极，再将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终朝向电磁铁，说明电源左端为 极。 【典例2-3】（2025·黑龙江哈尔滨·三模）给螺线管通电，其周围磁感线如图所示。请在括号内标出电源的正负极（用“+”“-”表示）和小磁针静止时的N、S极。 跟踪训练1 （2025·安徽合肥·二模）将小磁针放置在通电螺线管旁边，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。由此可知 （选填“c”或“d”）端是电源正极。 跟踪训练2 （2024·四川内江）如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请根据图中磁感线的方向，在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性（“N”或“S”），在电源左边的括号内标出极性（“+”或“﹣”）。 跟踪训练3 （2025·河北石家庄·二模）电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲所示，小雨利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位。实验表明 ； (2)小雨又将直导线绕成螺线管形状，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况，如图乙所示。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与 的磁场一样； (3)如图丙是小磁针在通电螺丝管右端静止时的情形，其中黑色端为N极，则图中电流表的下端为 （选填“正”或“负”）接线柱。 题型3 电磁铁及其应用 1.概念： 内部插入铁芯的通电螺线管。 2.工作原理： 电流的磁效应，通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。 3.影响电磁铁磁性强弱的因素： （1）通电有磁性，断电无磁性。 （2）与电流大小有关： 在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。 （3）与线圈匝数有关： 在电流大小一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 （4）插入铁芯，磁性增强。 4.与永磁体相比的优点： （1）磁性有无由通断电路来控制。 （2）磁极由电流方向来控制。 （3）磁性强弱由电流大小、线圈匝数来控制。 5.应用： 电磁继电器、电磁起重机、电话、电铃、电磁选矿机等。 6.电磁继电器： （1）电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接控制高电压、强电流电路通断的元件。 （2）结构： 电磁继电器主要是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成如下图。 （3）实质：是一个由电磁铁控制的开关。 （4）工作过程： 如上图，当开关断开时，控制电路无电流，电磁铁无磁性，衔铁被弹簧拉起，使动触点与静触点分开，电灯所在电路断开，电灯熄灭； 当开关闭合，控制电路中有电流，电磁铁有磁性，衔铁被吸下来，使动触点与下面静触点接触，电灯所在电路闭合，电灯发光。 【典例3-1】（2025·河南许昌·一模）各种自然现象之间都存在着相互联系，基于这种思想，丹麦物理学家 发现了电流周围存在磁场；2025年春节联欢晚会中机器人舞手绢就是利用了这一原理，手中拿的手绢中心放置了一个小磁铁，而机器人手上则安装了 ，通过控制电流的通断和大小，可以控制手绢的吸附和抛掷动作。 【典例3-2】（2025·湖北武汉·三模）霍尔传感器是将磁信号转变成电压信号的装置，它产生的电压U随磁场强弱变化。为研究霍尔传感器的特性，设计如图电路，当开关S闭合时，电磁铁上端为 （填“N”或“S”）极，将滑动变阻器的滑片向 （填“a”或“b”）端移动，电磁铁的磁性会增强，此时检测到霍尔传感器产生的电压U变大，说明它产生的电压U随磁场减弱而 （填“变大”“不变”或“变小”）。 【典例3-3】（2025·宁夏银川·三模）图示是一种闯红灯违规证据模拟记录器的工作原理图，光控开关接收到红绿灯发出的 （选填“绿光”或“红光”）时会自动闭合，若压敏电阻同时受到车的压力，其阻值变小电流变大，电磁铁的磁性增强，使衔铁与触点 （选填“1”或“2”）接触，电控照相机工作。当电磁铁中有电流通过时，若它的上端为N极，则“电源1”的 （选填“左”“右”）端为正极。要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，请提出一条措施 。 跟踪训练1 （2025·山西太原·模拟预测）如图是全自动洗衣机进水阀门的结构示意图，其核心元件是由线圈和铁芯构成的 ，用来控制进水阀门的通断。当线圈通电后，阀孔打开，水流进洗衣机，请你利用所学物理知识解释其中的道理 。 跟踪训练2 （2025·湖北武汉·三模）如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。 (1)应选用 （填“水”“煤油”或“水银”）温度计。 (2)当温度达到 ℃时电铃响。此时电磁铁右端是 （ 填 “N”或 “S”）极 。 跟踪训练3 （2025·四川成都·三模）如图是某道路限载报警器的工作原理图。工作电路的电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，报警电路接通，电铃响。下列判断正确的是（　　） A．闭合开关后，电磁铁的上端是N极 B．压敏电阻的阻值随压力的增大而增大 C．车的质量越大，电磁铁的磁性越弱 D．若要提高限载值，应将滑片P向左移 【能力培优练】 1．（2025·广东佛山·二模）如图所示，小磁针静止时指向南北，当导线A端与电池“+”极连通瞬间，小磁针发生偏转，此现象说明（　　） A．小磁针被磁化 B．小磁针磁性消失 C．地磁场方向改变 D．电流周围存在磁场 2．（2025·内蒙古巴彦淖尔·模拟预测）如图所示是医生给心脏病人做手术时用到的一种“人工心脏泵”（血泵）的体外装置，可代替心脏推动血液循环。线圈AB固定在软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，上端阀门S1只能向外开启，下端阀门S2只能向内开启。某次血液推动阀门S1向外开启时，下列说法正确的是（　　） A．活塞正在向左运动 B．电流从线圈的B端流入 C．此装置利用了电磁感应原理 D．线圈AB中应通入频率是50Hz的交流电 3．（2025·安徽芜湖·三模）将两个通电螺线管按图示位置放置，A、B为相对的两个磁极，闭合开关S1、S2后，它们之间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a端为电源的负极，B为螺线管S极 B．c端为电源的正极，A为螺线管S极 C．b端为电源的正极，B为螺线管N极 D．d端为电源的正极，A为螺线管N极 4．（2025九年级·北京·专题练习）如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从b端向a端移动的过程中，会出现的现象是（　　） A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长 B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短 C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长 D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短 5．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是（　　） A．铝制的曲别针会被电磁铁吸引 B．电磁铁两端吸引的曲别针比中间吸引的少 C．改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向 D．减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针数量增加 6．（2025九年级·天津·专题练习）小薛设计了一款“智能照明灯”，其电路原理如图所示，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。光照增强时，灯泡自动熄灭；光照减弱时，灯泡自动发光。以下说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．灯泡应设计在C、D两接线柱之间 C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强 D．当光照强度增强，左侧控制电路中的电流变大 7．（2025·四川南充·二模）如图所示的四种电磁现象，下列判断正确的是（　　） A．甲图中条形磁体周围磁感线的画法是正确的 B．乙图中地磁S极和地理S极的标注是错误的 C．丙图中大拇指所指的上端应该是螺线管的N极 D．丁图中的温度报警器是利用电磁感应原理来工作的 8．（2025·江苏盐城·三模）如图是“探究通电直导线周围的磁场”的实验装置，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针 （平行/垂直），实验效果最明显。若移走小磁针，开关闭合后，通电直导线周围 （存在/不存在）磁场。电磁铁 （是/不是）利用这一原理制成的。 9．（24-25九年级下·江苏南通·期中）如图甲所示的磁悬浮盆景，盆底有一个永磁体，底座内部有一个金属线圈，周围产生 。如图乙是通电线圈的工作电路图，通电后，电磁铁的上端为 极；由于磁极相对，利用同名磁极相互 的规律，盆景就会悬浮在底座上方。 10．（2025·湖北武汉·二模）法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻（GMR）效应，获得了2007年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。闭合S1，图中电磁铁左端为 极（填“N”“S”），再闭合S2并使滑片P向左滑动，此时电磁铁的磁性 （填“增强”“减弱”或“不变”），观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 11．（2025·湖北十堰·二模）科技小组把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关按如图所示电路连接并固定在塑料托盘上，当它漂浮在水面，一个简易的指南针就做成了。闭合开关后，该指南针的：d端是 极，指向地理 方附近。 12．（2025·黑龙江大庆·二模）如图为“智能照明灯电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。白天光照强，衔铁被吸下，受控电路断开。天逐渐变暗，R2阻值随光照强度变小而 （选填“增大”或“减小”），衔铁被释放，灯L发光。若使灯L工作时间变短，可以 （选填“增大”或“减小”）R1。 13．（2024·广东东莞·三模）根据通电螺线管的N、S极和磁感线形状，在图丙标出磁体A的N极、磁感线方向（任选一根标出即可）和电源“+”、“﹣”极。 14．（2025·广东东莞·一模）如图，在导线两端括号内标出所接的电源“+、﹣”极，以及小磁针的N极。 15．（2025·江苏扬州·二模）小明想设计一款温控自动报警器，在水银温度计里封入一段金属丝，当温度在正常范围内时，绿灯亮表示正常当温度升高达到金属丝下端所指示的温度时，红灯亮表示警报。请你按照小明的设想，帮他连接好电路。 16．（2025九年级·河南·专题练习）如图所示是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A，当用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。 (1)用笔画线代替导线将实物图连接完整 。 (2)指针下方的物体A应由（　　）材料制成。 A．铜 B．铁 C．铝 D．塑料 (3)当开关闭合后，电磁铁左端应为 极。 (4)实验发现： ①当滑动变阻器的滑片P向 （选填“左”或“右”）滑动时，指针B偏转的角度将会变小； ②保持滑片P的位置不变，当导线a由与接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会 （选填“变大”或“变小”）。 (5)经过对电磁铁的研究，可得出结论：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性 ；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越 ，磁性越强。 17．（2025·贵州遵义·二模）如图，甲图是某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验电路图。 (1)在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 端（选填“A”或“B”）； (2)在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是 ，才能将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来； (3)正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图，该现象能反映磁场的分布情况。若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是 ； (4)探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是 。 【链接中考】 1.（2025·云南）指南针能帮助人们在森林中定向，是因为它在地磁场作用下N极总是指向 方。如图中电源的左边是 极。 2.（2025·四川成都）图是探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。对该实验的操作和分析，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关前，小磁针的S极指向地理的北极 B．闭合开关小磁针静止时，S极的指向为该点的磁场方向 C．改变图中螺线管电流方向，小磁针N极所指方向水平向右 D．若没有小磁针，通电螺线管周围就没有磁场 3．（2025·四川南充）对如图所示的四个情景说法正确的是（　　） A．图甲，使用该剪刀修剪树枝时一定费力 B．图乙，两带电小球一定带同种电荷 C．图丙，闭合S，灯L1发光，灯L2不发光，一定是灯L2短路 D．图丁，通电螺线管上方的小磁针静止时N极一定指向右边 4.（2025·天津）工业生产中常用“吸”的方式来搬运物体。吸盘安装在吊车上，抽出空气后的吸盘“吸”起大块玻璃板，这是利用______的作用；电磁铁安装在吊车上，通电后“吸”起大量钢铁，这是利用电流的______效应。 5.（2025·陕西·B卷）如图-1，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图-2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。 （1）电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在___________，其上端为___________极。 （2）当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 （3）控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 6.（2025·四川宜宾卷）如图，磁铁S极与弹簧连接，竖直悬挂于电磁铁的正上方，电源电压不变。闭合开关后，向右缓慢移动滑动变阻器滑片，下列判断正确的是（　　） A. 电路中的电流变大 B. 电磁铁的磁性变强 C. 电磁铁上端为S极 D. 悬挂磁铁的弹簧变长 7.（2025·黑龙江伊春市）如图，电路中的GMR是巨磁电阻（其阻值随周围磁场强度的增强而减小），当开关S1和S2闭合时，将滑片P向左移动，下列说法正确的是（　　） A. 电磁铁右端为S极 B. 指示灯会变亮 C. 巨磁电阻的阻值会变大 D. 电磁铁上的线圈中的电流会变小 8.（2025·重庆）按要求完成下列作图。 (2)请在答图中根据电流I的方向标出电磁铁下端的磁极（S或N）。 9.（2025·四川广安）小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 2.4 2 3.6 0.3 3 5.0 0.4 (1)闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性 （N或S）。 (2)他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变 。 (3)他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示，第1次的实验中，电流表的示数如图乙为 A。 (4)根据表格数据，测得定值电阻的阻值为 Ω（结果保留1位小数）。 10. （2024·甘肃武威）如图甲所示为磁悬浮地球仪，悬浮时球体只能沿着“地轴”转动，它的“南”“北”指向与地球实际方位一致；地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内有一电磁铁，其电路原理如图乙所示。地球仪工作时，球体悬浮于空气中，则图甲中球体上方是“地磁场”的___________极（选填“N”或“S”），图乙中A端应连接电源的___________极（选填“正”或“负”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $