实验专题15 探究通电螺线管外部磁场方向（复习讲义）（全国通用）2026年中考物理一轮复习讲练测

实验专题15 探究通电螺线管外部磁场方向 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 1 02·时空导航·网络构建 2 03·考点通关·靶向突破 2 考点1 探究通电螺线管外部磁场方向 2 教材·知识夯基 1．探究通电螺线管外部磁场方向 中考·考法聚焦 考法1 考查探究通电螺线管外部磁场的方向 04·优题精选·练能提分 5 命题新趋势 · 1、考情定位明确化：实验是中考物理电与磁板块的必考核心实验，属于新课标明确列出的学生必做实验。考查内容主要集中在安培定则（右手螺旋定则）判断螺线管极性、通电螺线管磁场作图。 · 2、 安培定则应用核心化：安培定则是本专题最核心的知识点，中考常以选择题、填空题、作图题和实验题形式出现。需要特别强化掌握。安培定则的考查形式多样化，包括：已知线圈绕法和电流方向判断N、S极；已知N、S极和绕法判断电流方向（电源正负极）；已知电流方向和磁极补全线圈绕法。 命题预测 · 【模型一】基础实验操作与铁屑分布：模型本质：通过撒铁屑并轻敲纸板来观察铁屑排列，以小磁针的偏转来确定磁场方向，并结合安培定则进行判断 · 【模型二】探究磁场方向与电流方向的关系——小磁针指向实验：模型本质：改变通电螺线管中的电流方向，观察小磁针N极指向的变化规律，得出磁场方向由电流方向决定的结论。 · 【模型三】安培定则在作图与判断中的应用：模型本质：考查形式包括已知绕法和电流方向判断磁极、已知磁极和绕法判断电流方向（电源正负极）、已知电流方向和磁极补全线圈绕法。 · 【模型四】通电螺线管外部磁感线的方向判断与作图 考点1 探究通电螺线管外部磁场方向 【课标要求】探究通电螺线管外部磁场方向。 1．探究通电螺线管外部磁场方向 【实验思路】 我们已经通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场，也可以用同样的方法来研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的。首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。要研究通电螺线管外部磁场的方向，需要哪些器材? 【实验器材】 小磁针、电源、螺线管、铁棒、开关、导线 【实验过程】 1.按照下图布置器材。为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置，观察并记录各个点小磁针极的指向，这个方向就是该点的磁场方向。 2.仔细观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。用小磁针判断通电螺线管的N极和S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N极和S极。不同的小组可以用不同绕线方式的螺线管进行实验。 【实验结论】 通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极，它们的极性可以根据实验中小磁针的指向来确定。改变电流方向，通电螺线管的N、S极正好对调，这说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 【交流与反思】 （1）转换法：通过小磁针静止时N极的指向反映通电螺线管外部磁场的方向 （2）模型法：磁感线是为了描述磁场而引入的物理模型，并非真实存在 （3）铁棒的作用：增强磁场 （4）小磁针静止时N极的指向就是该点磁场的方向 （5）判断通电螺线管的极性（安培定则，即右手螺旋定则） （6）实验原理：电流的磁效应 拓展: （7）用铁屑代替小磁针探究通电螺线管外部磁场的强度：铁屑的疏密情况反映磁场的强度(转换法) （8）轻敲盛放铁屑的玻璃板：减小铁屑和玻璃板间的摩擦，使铁屑因受到磁场的作用而呈现出规则的排列 （9）用铁屑代替小磁针探究磁场分布的好处是更直观，而且能反映出磁场的强弱分布。缺点是不能显示磁场的方向。 1．【考查探究通电螺线管外部磁场的方向】（2025·江西·中考真题）探究通电螺线管外部磁场的方向 某组同学通过探究，已了解通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极，它们的极性可以用小磁针的指向来判定后，接着探究通电螺线管两端的极性由什么因素决定。 【猜想】 A．可能由螺线管的绕向决定 B．可能由电源正负极的接法决定 C．可能由螺线管中电流的方向决定 （注解：螺线管两接线柱和电源正负极的接法简称电源正负极的接法） 【证据】用___________将如图所示的器材连接成电路，把小磁针放在螺线管两端，闭合开关，观察并记录小磁针静止时极的指向、螺线管的绕向、电源正负极的接法、螺线管中电流的方向。如图所示，是本组同学用画图的方法呈现出的四次实验现象。 【解释】 （1）观察分析图甲、乙两图，螺线管的绕向相同，通电螺线管的同一端磁极___________； （2）观察分析图甲、丙两图，电源正负极的接法相同，通电螺线管的同一端磁极___________； （3）观察分析图___________两图，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管的同一端磁极相同； （4）分析以上证据可知，通电螺线管的极性由螺线管中___________决定，而不决定于___________，也不决定于___________。 【答案】 导线 不同 不同 甲、丁（或乙、丙） 电流的方向 螺线管的绕向 电源正负极的接法 【详解】[1]可以用导线将如图所示的器材连接成电路，导线具有良好的导电性，能有效连接电路各元件，实现电流通路。 （1）[2]甲、乙两图中螺线管绕向一致，但电源正负极接法相反，导致螺线管中电流方向相反。根据安培定则，电流方向决定磁场方向，因此磁极相反。 （2）[3]甲、丙两图中电源正负极接法相同，但螺线管绕向相反，导致电流在螺线管中的实际流向相反。安培定则中，电流方向决定磁极方向，绕向改变等效于电流方向相对改变，故磁极相反，则通电螺线管的同一端磁极不同。 （3）[4]甲和丁（或乙和丙）两图，螺线管中电流的方向相同，根据安培定则，电流方向决定磁场方向，通电螺线管的同一端磁极相同。 （4）[5][6][7]单独改变绕向或电源正负极接法，电流方向改变，则磁极改变；若电流方向不变（如同时改变绕向和电源接法），则磁极不变。因此，通电螺线管的极性由螺线管中电流的方向决定，而不决定于螺线管的绕向，也不决定于电源正负极的接法。 1．（2025·山东青岛·中考真题）小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。 (1)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，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。 ①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有________； ②通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似； (2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与________有关； (3)如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a端应接电源的________极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变________；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法：________。 【答案】(1) 磁场 条形 (2)电流方向 (3) 正 强 用更多匝数的线圈或增大电流 【详解】（1）[1]小磁针原指示地磁场的南北，通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场，对小磁针有磁力的作用。 [2]由图甲所示的铁屑分布情况可知，通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围磁场的分布情况相似。 （2）对调电源正负极，电路中电流方向改变，小磁针静止时N极所指方向也改变，说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。 （3）[1]如图乙所示，根据小磁针静止时的N极指向，可判断通电螺线管左端为N极，根据安培定则，可判断电流从a出，b回，因此a端应接电源的正极。 [2]在螺线管中插入一根铁芯，铁芯会被磁化，与通电螺线管的磁场叠加，其磁场会变强。 [3]电磁铁的磁性与线圈匝数有关，与电流大小有关，因此要增强电磁铁的外部磁场，还可以增加线圈匝数、增大电流等。 2．（2025·甘肃兰州·中考真题）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： (1)闭合开关S前，小磁针均指向南北方向，说明地球周围存在_______ ； (2)闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示（涂黑的一端为N极），由此可知：通电螺线管的右端为_____ 极，电源的右端为_____ 极； (3)对调电源两极，小磁针的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向与_______ 方向有关； (4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是_________________ （写出一条即可）。 【答案】(1)磁场 (2) N 正 (3)电流 (4)见解析 【详解】（1）闭合开关 S前，小磁针均指向南北方向，这是因为地球本身是一个巨大的磁体，地球周围存在地磁场，小磁针在地磁场的作用下会指向南北方向。 （2）[1]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。由图可知，左侧小磁针的N极指向通电螺线管的左端，说明通电螺线管的左端为S极，那么右端为N极。 [2]根据安培定则：用右手握住通电螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中电流的方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。已知通电螺线管的右端为N极，用右手握住螺线管，大拇指指向右端，则四指弯曲的方向为电流的方向，由此可判断出电流从螺线管的右端流入，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极。 （3）对调电源两极，电流方向改变，小磁针的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向发生了改变，由此可知通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （4）影响通电螺线管磁场强弱的因素有：电流大小、线圈匝数、有无铁芯。为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施有：增大电流、增加线圈匝数、插入铁芯等。 3．（2025·江苏淮安·中考真题）“探究通电螺线管外部磁场的特点”的实验装置如图甲所示。 (1)在用铁屑探究螺线管外部磁场分布时，需要经历下列步骤：①轻敲有机玻璃板，观察铁屑分布；②将铁屑均匀撒在有机玻璃板上；③闭合开关。三个步骤合理的顺序是______（填序号）； (2)经过对铁屑分布的观察，发现通电螺线管外部磁场与______磁体周围磁场分布相似； (3)把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后，小磁针分布如图乙所示，发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转，此时的螺线管可能是向______（选填“南北”或“东西”）方向放置的； (4)根据图丙中小磁针静止时的指向，在括号中标出电源左端的极性； (5)未来，科学家想研究月球是否也像地球一样是一个磁体，在月球科研站内将小磁针放在不同位置，若观察到______现象，则说明月球也是一个磁体。 【答案】(1)②③① (2)条形 (3)南北 (4) (5)小磁针指示固定的方向 【详解】（1）铁屑在磁场中容易被磁化，故可以用铁屑来显示通电螺线管周围的磁场分布。在用铁屑探究螺线管外部磁场分布时，应先将铁屑均匀撒在有机玻璃板上，再闭合开关使得螺线管产生磁场将铁屑磁化，最后轻敲有机玻璃板，观察铁屑分布。所以三个步骤合理的顺序是②③①。 （2）观察铁屑分布可知通电螺线管两端铁屑分布较多，中间较少，说明两端磁性强，中间磁性弱，说明通电螺线管外部磁场与条形磁体周围磁场分布相似。 （3）小磁针静止时指示南北，通电后，A、B两个小磁针所在位置的磁场方向是水平方向的，发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转，说明此时的螺线管可能是向南北方向放置的。 （4）图丙中小磁针静止时左端为N极，根据磁极间相互作用规律可知螺线管左端为S极，右端为N极，根据安培定则可知电流从螺线管左端流入，则电源左端为正极，作图如下： （5）若月球也是一个磁体，则会对放入其中的小磁针产生磁场力的作用。所以在月球科研站内将小磁针放在不同位置，若观察到小磁针指示固定的方向，则说明月球也是一个磁体。 4．（2026·北京房山·一模）小华了解到通电螺线管可看作一个条形磁体，它的两端相当于两个磁极，于是他想“探究通电螺线管的极性与螺线管绕线方向是否有关”，小华做了4次实验，螺线管绕线方向及小磁针静止时N极指向如图所示。 请根据实验现象回答下列问题： (1)甲图中通电螺线管的左侧是___________极。 (2)___________两图可以进行上述实验探究。 (3)根据选择的实验操作及现象，可以得到结论：___________。 【答案】(1)S/南 (2)甲、丙/乙、丁 (3)在电流方向不变时，通电螺线管的极性与螺线管的绕线方向有关 【详解】（1）根据磁极间的相互作用规律，甲图中小磁针N极向右指向螺线管左端，因此通电螺线管的左侧是S（南）极。 （2）探究通电螺线管的极性和绕线方向的关系时，需要用控制变量法：保持电流方向不变，只改变绕线方向，由图可知，应选甲和丙或乙和丁两图可以进行实验探究。 （3）由图可知，电流方向相同时，甲通电螺线管的左侧是S（南）极，丙通电螺线管的左侧是N（北）极，因此得到结论：在电流方向不变时，通电螺线管的极性与螺线管的绕线方向有关。 5．（2026·北京平谷·一模）小华用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。 (1)在硬纸板上均匀地撒满铁屑，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。 ①通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似； ②乙图放置小磁针的目的是显示小磁针所在处的___________； ③由乙图可知，a端接的是电源的_____极。 (2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与________有关。 【答案】(1) 条形 磁场方向 正 (2)电流方向 【详解】（1）[1]由图甲所示的铁屑分布情况可知，通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围磁场的分布情况相似。 [2]我们把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁场方向，所以乙图放置小磁针的目的是显示小磁针所在处的磁场方向。 [3]由图乙小磁针的指向可知，螺线管的右端是S极，左端是N极，根据安培定则，可以判断电流从螺线管的左端流入，右端流出，因此a端接的是电源的正极。 （2）将电源正负极对调，闭合开关，电流方向与原来相反，发现小磁针偏转方向也与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 6．（2026·湖北武汉·一模）某同学利用如图所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向。 (1)为了研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，他先在螺线管周围的玻璃板上均匀撒上铁屑，通电后，铁屑被通电螺线管______，就变成了一枚枚“小磁针”。轻敲玻璃板，铁屑在磁场的作用下，有规则地排列起来，我们发现，通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似。 (2)接着将小磁针放在通电螺线管的周围，用小磁针判断它的N极和S极，发现图中通电螺线管的右端为______极。改变电流方向，N极和S极正好对调，说明通电螺线管的磁场方向与_____有关。 【答案】(1) 磁化 条形 (2) N 电流方向 【详解】（1）铁屑原本不显磁性，放入通电螺线管的磁场中会被磁化，磁化后成为类似小磁针的磁体，可以显示磁场的分布；根据小磁针的分布情况可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场相似。 （2）通电螺线管的右端附近的小磁针的左端是S极，由异名磁极相互吸引可知螺线管的右端为N极；改变电流方向后，螺线管的N、S极对调，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 7．（2026·吉林·一模）在“探究通电螺线管外部磁场的特点”的实验中： (1)如图甲所示，要探究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，将体积很小且易被___________的铁屑均匀地撒在通电螺线管周围，通电后，轻敲玻璃板，观察到通电螺线管外部的磁场分布与___________磁体的磁场相似。 (2)把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后，小磁针分布如图乙所示，发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转，此时的螺线管可能是向___________（选填“南北”或“东西”）方向放置的。 (3)请在图乙中标出通电螺线管的N极和电流的方向。 (4)为了能增强螺线管的磁性，可采取的办法是___________（写出一个办法即可）。 【答案】(1) 磁化 条形 (2)南北 (3) (4)插入铁芯/增大电流/增加线圈匝数 【详解】（1）[1]铁屑需要被磁化才能显示磁场的分布，因此选用易被磁化的铁屑。 [2]实验结论：通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似。 （2）小磁针原本受地磁场影响，静止时N极沿南北方向。若通电后A、B处小磁针不偏转，说明螺线管在这两处产生的磁场方向和地磁场方向（南北方向）一致，只有螺线管沿南北方向放置时，才会满足这个特点。 （3）小磁针黑色一端为N极，小磁针N极的指向就是该点的磁场方向，通电螺线管外部磁场从N极指向S极，结合图乙中小磁针的指向可判断：螺线管右端是N极；再根据安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指弯曲方向就是电流方向，可得出电流从螺线管右端接线柱流出，左端流入。 （4）通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关，插入铁芯、增大电流、增加线圈匝数都可以增强磁性，写出一种即可。 8．（2026·海南省直辖县级单位·模拟预测）小海用螺线管、小磁针、电源、开关和导线来探究通电螺线管外部磁场的方向。 (1)小海将小磁针置于螺线管周围不同位置，在螺线管未通电时，小磁针N极所指的方向是________（填“南方”或“北方”）； (2)如图所示，给螺线管通电后，通电螺线管的左端是________极，小磁针的指向如图所示，黑色部分为________极； (3)调换电源的正、负极，闭合开关，小磁针的N、S极反转，说明通电螺线管外部的磁场方向与___有关； (4)若想增强通电螺线管的外部磁场，使实验效果更明显，可采取的方法是：_____。 【答案】(1)北方 (2) N N (3)电流方向 (4)增大电流 【详解】（1）螺线管未通电时，小磁针在地磁场的作用下静止，小磁针N极指向地理北方。 （2）如图所示，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则，通电螺线管的左端为N极；通电螺线管外部磁场方向从N极指向S极，小磁针静止时N极指向与磁场方向一致，所以黑色部分为N极。 （3）调换电源正负极后，螺线管内的电流方向改变，小磁针指向反转，说明通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。 （4）通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数、是否有铁芯有关，想要增强磁场，可以增大电流、增加线圈匝数，或在螺线管内插入铁芯。 9．（2026·湖南娄底·一模）小天和小雅用小磁针逐步深入地探究通电螺线管外部的磁场方向，他们的实验步骤如下： (1)小天把一个小磁针放在通电螺线管周围不同的地方，发现小磁针的北极（小磁针的黑端）指向不同，由此可知不同位置的磁场方向是_________的。 (2)如图乙，小天和小雅在通电螺线管周围摆放了更多的小磁针，拍照记录小磁针的指向后改变螺线管中的电流方向，发现小磁针的指向发生了变化（如图丙），对比乙、丙两图可知，通电螺线管外部的磁场方向与_________的方向有关。 (3)小天和小雅发现通电螺线管外部磁场方向和电流方向的关系与自然界中某些植物有着相似的规律，如图丁、戊他们找来了两张藤蔓缠绕树干的照片，若用藤蔓的生长方向代表北极，缠绕方向代表电流方向，其中能判定通电螺线管外部磁场方向的是图________。 【答案】(1)不同 (2)电流 (3)丁 【详解】（1）小磁针静止时北极所指的方向即为该点的磁场方向。不同位置小磁针北极指向不同，说明不同位置的磁场方向是不同的。 （2）对比乙、丙两图，螺线管的绕线方式未变，仅电流方向发生了改变，小磁针的指向随之改变。这说明通电螺线管外部的磁场方向与电流的方向有关。 （3）右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的那一端即为螺线管的N极，即磁场北极方向。观察图片，丁图中藤蔓的缠绕方向与生长方向完全符合安培定则；戊图不符合。 10．（2026·河南·模拟预测）小强用如图甲所示的器材及铁屑和小磁针探究“通电螺线管外部磁场的方向”。 (1)在闭合开关前，小强观察到小磁针静止时N极指向地理的______（填“南极”或“北极”）。 (2)在玻璃板上均匀地撒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示，铁屑的分布情况与______磁体周围铁屑的分布情况相似。 (3)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示。若想探究通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向是否有关，接下来的操作是___________________。 (4)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施是____________________（写出一种方法即可）。 【答案】(1)北极 (2)条形 (3)对调电源正、负极 (4)增大电流/增加线圈匝数/插入铁芯 【详解】（1）地磁场中地理位置的南极是地磁的北极，地理位置的北极是地磁的南极，由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时N极指向地磁的南极，即地理的北极。 （2）由图甲可知，通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。 （3）若想探究通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向是否有关，需要控制其他因素不变，只改变电流的方向。可以通过对调电源的正负极来改变电流方向，然后观察小磁针静止时N极的指向变化。 （4）通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数和有无铁芯有关。为增强螺线管的磁场，可以调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的电阻变小，从而增大电流；也可以增加线圈匝数或插入铁芯。 11．（2026·辽宁铁岭·一模）在探究“通电螺线管外部的磁场分布”时，同学们采用了图（a）的实验装置。 （1）正确连接电路，并将滑动变阻器滑片P移动到左端。 （2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移动到适当的位置，将铁粉均匀地撒在螺线管周围，再轻敲玻璃板观察到铁粉分布图（b），铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被______，仔细观察图（b）中铁粉的分布，可以发现外部磁场形状与______形磁体磁场分布形状相同，在通电螺线管内部______（填“有”或“没有”）磁场。 （3）改变滑动变阻器连入电路的阻值，观察螺线管周围铁粉分布形状，发现铁粉分布程度密集有些变化外，但分布的形状却没有改变，这样可得出通电螺线管外部磁场形状与______无关。 （4）将4个小磁针放在螺线管周围不同的位置，是为了探究磁场的______。闭合开关后小磁针的指向如图（a），由此可知通电螺线管的左端是______极。 （5）为进一步探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系，接下来的操作是调换电源的两极，观察______，来判断通电螺线管的极性与环绕螺线管电流方向之间的关系。 【答案】 磁化 条 有 电流大小 方向 N 小磁针静止时N极指向 【详解】[1]铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被磁化，被磁化后的铁粉相当于一个个的小磁体受螺线管磁场的作用从而在磁场中有序排列显示出磁场分布。 [2]观察图（b）中铁粉的分布，可以发现外部磁场形状与条形磁体周围磁场分布形状相同。 [3]观察图（b），螺线管内部的铁粉也呈规律分布，说明通电螺线管内部有磁场。 [4]改变滑动变阻器连入电路的阻值，通过螺线管的电流大小发生改变，发现铁粉分布程度密集有些变化外，但分布的形状却没有改变，这样可得出通电螺线管外部磁场形状与通过的电流大小无关。 [5]将小磁针放在螺线管周围不同位置，通过小磁针的指向可探究通电螺线管周围的磁场方向。 [6]小磁针1的S极指向螺线管左端，根据磁极间的相互作用规律可知螺线管左端为N极。 [7]要探究极性与电流方向的关系，需控制其他变量不变，改变电流方向。通过观察小磁针静止时N极的指向，可判断通电螺线管的极性与环绕螺线管电流方向之间的关系。 12．（2026·河南·一模）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： (1)小明在螺线管中插入一根铁棒，把多个小磁针放到螺线管四周不同的位置，如图甲所示，通电后小磁针发生了偏转，说明通电螺线管周围存在_____；小明在嵌入螺线管的玻璃板上均匀地撒满细铁屑，给螺线管通电后轻敲玻璃板，观察到细铁屑的排列如图乙所示，根据实验现象，可以得出结论：通电螺线管外部的磁场与_____磁体的磁场相似。 (2)把电源的正、负极对调后，小磁针的指向变为与原来相反，这表明通电螺线管的磁场方向与_____方向有关。 (3)若实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施有_____（写出一条即可）。 【答案】(1) 磁场 条形 (2)电流 (3)增大电流/增加线圈匝数 【详解】（1）[1]通电后小磁针发生了偏转，说明小磁针受到了磁力作用，证明通电螺线管周围存在磁场。 [2]根据细铁屑的排列特征可知，通电螺线管外部的磁场分布和条形磁体的磁场相似。 （2） 对调电源正负极后，螺线管内的电流方向改变，磁场方向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （3）通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关：电流越大、线圈匝数越多，磁性越强，因此增强磁场可以采取增大电流、增加线圈匝数等方法。 13．（2026·云南玉溪·一模）在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中： (1)在装有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需_________（填写操作方法）玻璃板，再观察铁屑的排列情况。 (2)铁屑排列如图甲所示，说明通电螺线管外部的磁场与___________磁体的磁场相似。 (3)对调螺线管所接电源的正负极，闭合开关后小磁针指向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与___________方向有关。 (4)如图乙所示的两个通电螺线管会相互___________（选填“吸引”或“排斥”）。 【答案】(1)轻敲 (2)条形 (3)电流 (4)排斥 【详解】（1）通电后铁屑受静摩擦力保持原位，分布没有明显变化；轻敲玻璃板可以减小铁屑受到的摩擦力，让铁屑在螺线管磁场力的作用下重新排列，方便观察磁场分布。 （2）实验结果显示，通电螺线管外部磁场两端磁场强、中部磁场弱，分布规律和条形磁体的磁场相似。 （3）对调电源正负极只改变了螺线管内电流的方向，此时磁场方向改变、小磁针指向反转，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （4）根据安培定则可判断：左侧螺线管的右端为N极，右侧螺线管的左端也为N极，同名磁极相互排斥，因此两个通电螺线管相互排斥。 14．（2026·河南许昌·一模）某小组同学探究通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极后，又“探究通电螺线管的极性与哪些因素有关”，并提出了如下猜想：①可能与螺线管的环绕方向有关。②可能与螺线管中电流的方向有关。接着用导线将相关器材连接成电路，把小磁针放在螺线管两端，闭合开关，观察并记录小磁针的指向、螺线管的绕向、螺线管中电流的方向。如图是小组同学用画图的方法呈现出的四次实验现象。 (1)观察分析图甲、乙或丙、丁两图，螺线管的环绕方向相同时，螺线管中电流方向不同，通电螺线管的同一端磁极______，说明通电螺线管的极性与螺线管中的电流方向______。 (2)观察分析______两图，螺线管中电流的方向相同时，螺线管的环绕方向不同，通电螺线管的同一端磁极相同，说明通电螺线管的极性与螺线管的环绕方向______。 (3)实验中，小磁针的作用是为了研究螺线管两端的______（填“磁场方向”或“磁场强度”）。 (4)为了使通电螺线管的磁场增强，你采取的方法是______。 【答案】(1) 不同 有关 (2) 甲丙/乙丁 无关 (3)磁场方向 (4)在螺线管中插入一个铁芯/增加线圈匝数/增大电流 【详解】（1）[1][2]甲、乙（丙、丁）中螺线管环绕方向相同，电流方向不同，根据小磁针指向可知，通电螺线管同一端的磁极不同，因此说明通电螺线管的极性与电流方向有关。 （2）[1][2]要探究极性和环绕方向的关系，需要控制电流方向相同，改变环绕方向，甲丙（乙丁）符合这一条件。实验得出同一端磁极相同，因此说明通电螺线管的极性与环绕方向无关。 （3）小磁针静止时N极的指向即为该点磁场方向，因此小磁针的作用是探究螺线管两端的磁场方向。 （4）通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数、是否有铁芯有关，因此增大电流、增加线圈匝数、插入铁芯都可以增强磁场。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验专题15 探究通电螺线管外部磁场方向 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 1 02·时空导航·网络构建 2 03·考点通关·靶向突破 2 考点1 探究通电螺线管外部磁场方向 2 教材·知识夯基 1．探究通电螺线管外部磁场方向 中考·考法聚焦 考法1 考查探究通电螺线管外部磁场的方向 04·优题精选·练能提分 4 命题新趋势 · 1、考情定位明确化：实验是中考物理电与磁板块的必考核心实验，属于新课标明确列出的学生必做实验。考查内容主要集中在安培定则（右手螺旋定则）判断螺线管极性、通电螺线管磁场作图。 · 2、 安培定则应用核心化：安培定则是本专题最核心的知识点，中考常以选择题、填空题、作图题和实验题形式出现。需要特别强化掌握。安培定则的考查形式多样化，包括：已知线圈绕法和电流方向判断N、S极；已知N、S极和绕法判断电流方向（电源正负极）；已知电流方向和磁极补全线圈绕法。 命题预测 · 【模型一】基础实验操作与铁屑分布：模型本质：通过撒铁屑并轻敲纸板来观察铁屑排列，以小磁针的偏转来确定磁场方向，并结合安培定则进行判断 · 【模型二】探究磁场方向与电流方向的关系——小磁针指向实验：模型本质：改变通电螺线管中的电流方向，观察小磁针N极指向的变化规律，得出磁场方向由电流方向决定的结论。 · 【模型三】安培定则在作图与判断中的应用：模型本质：考查形式包括已知绕法和电流方向判断磁极、已知磁极和绕法判断电流方向（电源正负极）、已知电流方向和磁极补全线圈绕法。 · 【模型四】通电螺线管外部磁感线的方向判断与作图 考点1 探究通电螺线管外部磁场方向 【课标要求】探究通电螺线管外部磁场方向。 1．探究通电螺线管外部磁场方向 【实验思路】 我们已经通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场，也可以用同样的方法来研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的。首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。要研究通电螺线管外部磁场的方向，需要哪些器材? 【实验器材】 小磁针、电源、螺线管、铁棒、开关、导线 【实验过程】 1.按照下图布置器材。为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置，观察并记录各个点小磁针极的指向，这个方向就是该点的磁场方向。 2.仔细观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。用小磁针判断通电螺线管的N极和S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N极和S极。不同的小组可以用不同绕线方式的螺线管进行实验。 【实验结论】 通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极，它们的极性可以根据实验中小磁针的指向来确定。改变电流方向，通电螺线管的N、S极正好对调，这说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 【交流与反思】 （1）转换法：通过小磁针静止时N极的指向反映通电螺线管外部磁场的方向 （2）模型法：磁感线是为了描述磁场而引入的物理模型，并非真实存在 （3）铁棒的作用：增强磁场 （4）小磁针静止时N极的指向就是该点磁场的方向 （5）判断通电螺线管的极性（安培定则，即右手螺旋定则） （6）实验原理：电流的磁效应 拓展: （7）用铁屑代替小磁针探究通电螺线管外部磁场的强度：铁屑的疏密情况反映磁场的强度(转换法) （8）轻敲盛放铁屑的玻璃板：减小铁屑和玻璃板间的摩擦，使铁屑因受到磁场的作用而呈现出规则的排列 （9）用铁屑代替小磁针探究磁场分布的好处是更直观，而且能反映出磁场的强弱分布。缺点是不能显示磁场的方向。 1．【考查探究通电螺线管外部磁场的方向】（2025·江西·中考真题）探究通电螺线管外部磁场的方向 某组同学通过探究，已了解通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极，它们的极性可以用小磁针的指向来判定后，接着探究通电螺线管两端的极性由什么因素决定。 【猜想】 A．可能由螺线管的绕向决定 B．可能由电源正负极的接法决定 C．可能由螺线管中电流的方向决定 （注解：螺线管两接线柱和电源正负极的接法简称电源正负极的接法） 【证据】用___________将如图所示的器材连接成电路，把小磁针放在螺线管两端，闭合开关，观察并记录小磁针静止时极的指向、螺线管的绕向、电源正负极的接法、螺线管中电流的方向。如图所示，是本组同学用画图的方法呈现出的四次实验现象。 【解释】 （1）观察分析图甲、乙两图，螺线管的绕向相同，通电螺线管的同一端磁极___________； （2）观察分析图甲、丙两图，电源正负极的接法相同，通电螺线管的同一端磁极___________； （3）观察分析图___________两图，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管的同一端磁极相同； （4）分析以上证据可知，通电螺线管的极性由螺线管中___________决定，而不决定于___________，也不决定于___________。 1．（2025·山东青岛·中考真题）小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。 (1)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，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。 ①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有________； ②通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似； (2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与________有关； (3)如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a端应接电源的________极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场会变________；请写出一种能增强电磁铁外部磁场的方法：________。 2．（2025·甘肃兰州·中考真题）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： (1)闭合开关S前，小磁针均指向南北方向，说明地球周围存在_______ ； (2)闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示（涂黑的一端为N极），由此可知：通电螺线管的右端为_____ 极，电源的右端为_____ 极； (3)对调电源两极，小磁针的指向也随之改变，说明通电螺线管的磁场方向与_______ 方向有关； (4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是_________________ （写出一条即可）。 3．（2025·江苏淮安·中考真题）“探究通电螺线管外部磁场的特点”的实验装置如图甲所示。 (1)在用铁屑探究螺线管外部磁场分布时，需要经历下列步骤：①轻敲有机玻璃板，观察铁屑分布；②将铁屑均匀撒在有机玻璃板上；③闭合开关。三个步骤合理的顺序是______（填序号）； (2)经过对铁屑分布的观察，发现通电螺线管外部磁场与______磁体周围磁场分布相似； (3)把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后，小磁针分布如图乙所示，发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转，此时的螺线管可能是向______（选填“南北”或“东西”）方向放置的； (4)根据图丙中小磁针静止时的指向，在括号中标出电源左端的极性； (5)未来，科学家想研究月球是否也像地球一样是一个磁体，在月球科研站内将小磁针放在不同位置，若观察到______现象，则说明月球也是一个磁体。 4．（2026·北京房山·一模）小华了解到通电螺线管可看作一个条形磁体，它的两端相当于两个磁极，于是他想“探究通电螺线管的极性与螺线管绕线方向是否有关”，小华做了4次实验，螺线管绕线方向及小磁针静止时N极指向如图所示。 请根据实验现象回答下列问题： (1)甲图中通电螺线管的左侧是___________极。 (2)___________两图可以进行上述实验探究。 (3)根据选择的实验操作及现象，可以得到结论：___________。 5．（2026·北京平谷·一模）小华用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。 (1)在硬纸板上均匀地撒满铁屑，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况，如图甲所示；把小磁针放到螺线管四周不同的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的指向如图乙所示。 ①通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似； ②乙图放置小磁针的目的是显示小磁针所在处的___________； ③由乙图可知，a端接的是电源的_____极。 (2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与________有关。 6．（2026·湖北武汉·一模）某同学利用如图所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向。 (1)为了研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，他先在螺线管周围的玻璃板上均匀撒上铁屑，通电后，铁屑被通电螺线管______，就变成了一枚枚“小磁针”。轻敲玻璃板，铁屑在磁场的作用下，有规则地排列起来，我们发现，通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似。 (2)接着将小磁针放在通电螺线管的周围，用小磁针判断它的N极和S极，发现图中通电螺线管的右端为______极。改变电流方向，N极和S极正好对调，说明通电螺线管的磁场方向与_____有关。 7．（2026·吉林·一模）在“探究通电螺线管外部磁场的特点”的实验中： (1)如图甲所示，要探究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，将体积很小且易被___________的铁屑均匀地撒在通电螺线管周围，通电后，轻敲玻璃板，观察到通电螺线管外部的磁场分布与___________磁体的磁场相似。 (2)把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后，小磁针分布如图乙所示，发现通电前后A、B两个小磁针未发生明显偏转，此时的螺线管可能是向___________（选填“南北”或“东西”）方向放置的。 (3)请在图乙中标出通电螺线管的N极和电流的方向。 (4)为了能增强螺线管的磁性，可采取的办法是___________（写出一个办法即可）。 8．（2026·海南省直辖县级单位·模拟预测）小海用螺线管、小磁针、电源、开关和导线来探究通电螺线管外部磁场的方向。 (1)小海将小磁针置于螺线管周围不同位置，在螺线管未通电时，小磁针N极所指的方向是________（填“南方”或“北方”）； (2)如图所示，给螺线管通电后，通电螺线管的左端是________极，小磁针的指向如图所示，黑色部分为________极； (3)调换电源的正、负极，闭合开关，小磁针的N、S极反转，说明通电螺线管外部的磁场方向与___有关； (4)若想增强通电螺线管的外部磁场，使实验效果更明显，可采取的方法是：_____。 9．（2026·湖南娄底·一模）小天和小雅用小磁针逐步深入地探究通电螺线管外部的磁场方向，他们的实验步骤如下： (1)小天把一个小磁针放在通电螺线管周围不同的地方，发现小磁针的北极（小磁针的黑端）指向不同，由此可知不同位置的磁场方向是_________的。 (2)如图乙，小天和小雅在通电螺线管周围摆放了更多的小磁针，拍照记录小磁针的指向后改变螺线管中的电流方向，发现小磁针的指向发生了变化（如图丙），对比乙、丙两图可知，通电螺线管外部的磁场方向与_________的方向有关。 (3)小天和小雅发现通电螺线管外部磁场方向和电流方向的关系与自然界中某些植物有着相似的规律，如图丁、戊他们找来了两张藤蔓缠绕树干的照片，若用藤蔓的生长方向代表北极，缠绕方向代表电流方向，其中能判定通电螺线管外部磁场方向的是图________。 10．（2026·河南·模拟预测）小强用如图甲所示的器材及铁屑和小磁针探究“通电螺线管外部磁场的方向”。 (1)在闭合开关前，小强观察到小磁针静止时N极指向地理的______（填“南极”或“北极”）。 (2)在玻璃板上均匀地撒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示，铁屑的分布情况与______磁体周围铁屑的分布情况相似。 (3)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示。若想探究通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向是否有关，接下来的操作是___________________。 (4)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施是____________________（写出一种方法即可）。 11．（2026·辽宁铁岭·一模）在探究“通电螺线管外部的磁场分布”时，同学们采用了图（a）的实验装置。 （1）正确连接电路，并将滑动变阻器滑片P移动到左端。 （2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移动到适当的位置，将铁粉均匀地撒在螺线管周围，再轻敲玻璃板观察到铁粉分布图（b），铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被______，仔细观察图（b）中铁粉的分布，可以发现外部磁场形状与______形磁体磁场分布形状相同，在通电螺线管内部______（填“有”或“没有”）磁场。 （3）改变滑动变阻器连入电路的阻值，观察螺线管周围铁粉分布形状，发现铁粉分布程度密集有些变化外，但分布的形状却没有改变，这样可得出通电螺线管外部磁场形状与______无关。 （4）将4个小磁针放在螺线管周围不同的位置，是为了探究磁场的______。闭合开关后小磁针的指向如图（a），由此可知通电螺线管的左端是______极。 （5）为进一步探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系，接下来的操作是调换电源的两极，观察______，来判断通电螺线管的极性与环绕螺线管电流方向之间的关系。 12．（2026·河南·一模）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： (1)小明在螺线管中插入一根铁棒，把多个小磁针放到螺线管四周不同的位置，如图甲所示，通电后小磁针发生了偏转，说明通电螺线管周围存在_____；小明在嵌入螺线管的玻璃板上均匀地撒满细铁屑，给螺线管通电后轻敲玻璃板，观察到细铁屑的排列如图乙所示，根据实验现象，可以得出结论：通电螺线管外部的磁场与_____磁体的磁场相似。 (2)把电源的正、负极对调后，小磁针的指向变为与原来相反，这表明通电螺线管的磁场方向与_____方向有关。 (3)若实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施有_____（写出一条即可）。 13．（2026·云南玉溪·一模）在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中： (1)在装有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需_________（填写操作方法）玻璃板，再观察铁屑的排列情况。 (2)铁屑排列如图甲所示，说明通电螺线管外部的磁场与___________磁体的磁场相似。 (3)对调螺线管所接电源的正负极，闭合开关后小磁针指向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与___________方向有关。 (4)如图乙所示的两个通电螺线管会相互___________（选填“吸引”或“排斥”）。 14．（2026·河南许昌·一模）某小组同学探究通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极后，又“探究通电螺线管的极性与哪些因素有关”，并提出了如下猜想：①可能与螺线管的环绕方向有关。②可能与螺线管中电流的方向有关。接着用导线将相关器材连接成电路，把小磁针放在螺线管两端，闭合开关，观察并记录小磁针的指向、螺线管的绕向、螺线管中电流的方向。如图是小组同学用画图的方法呈现出的四次实验现象。 (1)观察分析图甲、乙或丙、丁两图，螺线管的环绕方向相同时，螺线管中电流方向不同，通电螺线管的同一端磁极______，说明通电螺线管的极性与螺线管中的电流方向______。 (2)观察分析______两图，螺线管中电流的方向相同时，螺线管的环绕方向不同，通电螺线管的同一端磁极相同，说明通电螺线管的极性与螺线管的环绕方向______。 (3)实验中，小磁针的作用是为了研究螺线管两端的______（填“磁场方向”或“磁场强度”）。 (4)为了使通电螺线管的磁场增强，你采取的方法是______。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $