18.2探究：通电螺线管外部磁场的方向 同步练-2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

**基本信息** 分层清晰，从基础巩固到核心素养，覆盖电生磁、电磁铁等知识点，通过基础题、综合应用和跨学科情境实现知识进阶，适配新授课教学。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|奥斯特实验、通电螺线管磁场、右手螺旋定则、电磁铁、电磁继电器基础概念|选择填空为主，含中考真题（如2025黑龙江中考题），直接考查单一知识点，强化物理观念| |能力提升|通电导线磁场方向判断、电磁铁磁性影响因素、电磁继电器电路分析|综合应用题型（作图、实验问答），结合电路分析（如2025广东深圳中考题），培养科学思维与探究| |核心素养|磁浮列车、人工心脏泵等实际应用|跨学科阅读题（如国产磁浮列车），联系科技前沿，体现科学态度与社会责任|

18.2探究：通电螺线管外部磁场的方向（同步练习答案） 第1课时 电生磁 1 .C 解析：最早发现通电直导线周围存在磁场的是丹麦物理学家奥斯特，故A 错误。这个实验说明通电直导线周围存在磁场，小磁针在磁场中会受到力的作用，所以在实验中小磁针可以用来检验通电直导线周围是否存在磁场，故B错误，C正确。电流方向改变，通电直导线周围的磁场方向也会改变，那么小磁针的偏转方向也会改变，故D 错误。 2 . 磁场 运动状态 电流方向 解析：小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场，还说明力能改变物体的运动状态；要想改变小磁针偏转方向，可以改变导线中的电流方向。 3. A 解析：由右手螺旋定则可以判断出通电螺线管的右端为N极，左端为S极。由“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可知，a小磁针的 N极应指向右，b小磁针的N极应指向左，c小磁针的 N极应指向左，d小磁针的N极应指向右，故b、c、d小磁针的 N极指向正确，故选 A。 4. N 正 解析： 在电源的外部，电流从电源的正极流出，回到电源的负极，由通电螺线管中的电流方向可知，电源的B端为电源的正极。根据安培定则可知，通电螺线管的A端为N极。 5解析： 由图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，由安培定则可知，通电螺线管左端是 N极，右端为S极；在磁体外部，磁感线总是从N极出发，回到S极；根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，静止在螺线管右侧的小磁针左端为 N极，右端为S极，如图所示。 6. (1)①磁场 ②条形 (2)电流方向(3)正 解析：(1)①因为小磁针在磁场中会受到力的作用而发生偏转，所以通电后小磁针发生偏转，能说明通电螺线管周围存在磁场。②观察铁屑的排列情况可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。(2)将电源正负极对调，螺线管中的电流方向改变，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电流方向有关。(3)从图乙中小磁针的指向可知，螺线管的右端是S极，由安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，因此a端应接电源的正极。 7. B 解析：通电导线周围的磁场方向由电流方向决定，小磁针的指向只是反映了磁场方向，故A 错误。闭合开关，导线AB中有电流通过，小磁针发生偏转，说明小磁针受到了磁场的力的作用；断开开关，导线中无电流，小磁针恢复到实验前的状态，证明了通电导线周围存在磁场，电流可以产生磁场，故B 正确。磁场是电流产生的，与是否放置了小磁针无关，移去小磁针，通电导线周围的磁场依然存在，故C错误。该实验过程中没有改变电流的方向，无法观察到磁场方向的变化，因此不能得出“通电导线周围的磁场方向与电流方向有关”的结论。若要验证这一结论，需要调换电源正、负极，观察小磁针偏转方向是否改变，故D错误。 8. B 解析：通电螺线管外部磁场分布与条形磁体的外部磁场分布相似，故A 错误。已知小磁针静止时左端为 N极，根据磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的左端为S极，右端为N极；根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源左端为负极，右端为正极；电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出，所以电流表的左接线柱为正接线柱，故B 正确,C、D错误。 9. 磁场 N 解析： 螺线管通电后，周围存在磁场，叶轮受斥力悬浮；电流从螺线管的下端流入、上端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的上端为N极，下端为S极，根据同名磁极相互排斥可得，叶轮的下端是N极。 10. 解析： 通电螺线管水平悬吊，静止时指北的一端是N极，指南的一端是S极，根据安培定则可知，电流应先从螺线管的左端后方流入，绕线方式及通电螺线管的极性如图所示。 11.(1) 轻敲有机玻璃板；条形 (2) b (3) 电流 (4) N（北）；右 解析：（1）通电后轻敲玻璃板，减小铁屑与板面间摩擦力，铁屑会在磁场力作用下顺着磁感线排列；通电螺线管外部磁场分布和条形磁体十分相似。 （2）利用安培定则判断螺线管磁极，螺线管右端为 N 极、左端 S 极；磁感线外部由N指向S。 a：螺线管右侧，磁场向右，小磁针 N 极朝右，正确； b：螺线管上方磁感线从右向左，小磁针 N 极应向左，图中 N 极向右，不可能出现； c：螺线管左侧，磁场向左，小磁针 N 极朝左，正确。 （3）通电螺线管磁场方向只由电流方向决定，线圈绕法不变时，电流反向，磁极整体反转，小磁针N极指向相反。 （4）右手握住螺线管，四指顺着标注电流方向，大拇指指向左端（N 极），因此左端为N极；“人工心脏泵”内部配套磁体右端为 N 极，同名磁极相互排斥，活塞跟着向右运动。 12. 11.答案 (1)密度小 (2) 磁 N (3)摩擦力(4)运行安全(答案合理即可) 解析： (1)车体使用碳纤维密封材料，较铝合金材料减重30%,由 可知，在体积不变的情况下减小了质量，这是利用了这种材料密度小的性质。 (2)电流流过导体时，导体周围产生磁场，这是电流的磁效应；两线圈中有电流通过时，会产生磁场，磁场的相互作用使列车悬浮。根据右手螺旋定则可知，通电螺线管的上端是 N极，下端是S极，要使车悬浮起来，车身线圈与轨道线圈应相互吸引，由异名磁极相互吸引可知，车身线圈上端是 N极。 (3)采用无接触“抱轨”的方式设计运行，可以通过使接触面分离来减小摩擦力。 (4)由短文可知，磁浮列车的优点是运行安全、耗能低、速度大、噪声小等。 第2课时 电磁铁 电磁继电器 1. D 解析：只提高电源电压，电路中的电阻不变，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，铁钉能吸引更多大头针，故A 不符合题意；将滑片 P 向左移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，铁钉能吸引更多大头针，故B 不符合题意；其他条件相同时，只增加电磁铁线圈的匝数，电磁铁磁性增强，铁钉能吸引更多大头针，故C 不符合题意；只将铁钉换成同规格的铜钉，铜钉不能被磁化，磁性减弱，铁钉不能吸引更多大头针，故D符合题意。 2. A 解析：根据安培定则可知，电磁铁A的上端是S极，下端是N极，故A 错误。电磁铁B 即插入铁芯的通电螺线管，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的外部磁场相似，故B 正确。当滑片P 向右移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，电磁铁B 吸引小铁钉的数目会增多，故C 正确。由题图可知，两电磁铁串联，通过的电流相等，A电磁铁的线圈匝数较多，吸引的小铁钉个数较多，这说明电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故D 正确。 3. C 解析：闭合开关后，电磁铁将衔铁吸下，弹簧的长度变长，电动机所在的电路接通，电动机工作，灯泡所在的电路开路，灯泡不发光，故A、B正确。当闭合开关后，根据右手螺旋定则可知，电磁铁上端为 N极，故 C错误。电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，故 D正确。 4.开关 匝数 解析：闭合开关，使控制电路形成通路，电磁铁线圈中有电流通过后电磁铁具有磁性，吸引衔铁下移，使触点相互接触，工作电路接通，电动机开始工作，故电磁继电器相当于开关；通过电磁铁线圈中的电流越大，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强，故为了使电磁铁工作时牢牢吸住衔铁，除了增大电磁铁线圈中的电流外，还可以增加电磁铁线圈的匝数。 能力提升 5. D 解析：在控制电路中定值电阻R₁和光敏电阻R₂串联，电压表测量光敏电阻R₂两端的电压；R₂的阻值随光照强度的增大而减小，光照强度减小时，R₂的阻值增大，由串联分压可知，R₂两端的电压变大，即电压表示数增大；由串联电路的电阻规律可知，电路的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，但衔铁与电磁铁断开，因此无法判断灯泡的状态,故A、B、C错误,D正确。 6. D 解析：根据安培定则可知，两开关均闭合后，电磁铁的左端为N极，右端为S极；磁体外部的磁感线总是从N极出发回到S极，磁感线的方向反映磁场的方向，而小磁针静止时 N极的指向与该处的磁场方向一致，故通电后，小磁针将会逆时针旋转，故 A、B错误。滑片 P 向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，巨磁电阻的阻值减小，右侧电路中的电流变大，所以指示灯会变亮，故C错误。滑片P 向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，巨磁电阻的阻值变大，右侧电路中的电流变小，根据U=IR 可知，指示灯两端的电压减小，即电压表示数变小，故D正确。 7. AD 解析：电磁铁能吸下衔铁，是由于通电导体的周围存在磁场，通电后电磁铁有了磁性，当磁性足够大时会吸引衔铁，故A正确。闭合开关S，车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，说明车的质量越大，电磁铁的磁性越强，控制电路中的电流越大，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电阻越小，即压敏电阻的阻值变小，所以压敏电阻 R₁的阻值随压力的增大而减小，故B、C错误。若要提高设定的限载质量，则压敏电阻的阻值需要达到更小，为了保持控制电路中的电流一定，需要增大滑动变阻器接入电路的阻值，因此应将滑片 P 向左移动，故 D正确。 8. N 增大 100 解析：闭合开关S，电磁铁把衔铁吸下，控制电路中有电流通过，根据安培定则可知，通电螺线管的上端是N极；衔铁被吸下后，工作电路接通，加热电阻R₂开始工作，随着恒温箱内温度的升高，螺线管中的电流减小，由欧姆定律可知，控制电路中的总电阻增大，说明热敏电阻R₁的阻值随温度的升高而增大；当螺线管中的电流减小为30 mA 时，衔铁弹起，工作电路停止加热，由 𝐼=𝑈𝑅得，此时控制电路中的总阻值为 𝑅总= 𝑈1𝐼=6𝑉×0.03𝐴=200𝛺,此时R₁的阻值为 𝑅1=𝑅总−𝑅0=200Ω-100Ω=100Ω。 9. (1)90 (2)右 (3)① 解析：(1)汞可以导电，当汞与上方金属丝接触时左侧电路导通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，右侧加热电路断开，故温度达到 90 ℃时发热电阻停止加热。(2)当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，由安培定则可知，电流从右侧流入，则“电源1”的右端为正极。(3)为增强电磁铁的磁性，可以增大线圈中的电流或增加线圈的匝数，故选①。 素养提优 10. (1)磁场 S (2)变大 (3)减小 解析：(1)电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在磁场，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极。 (2)由题图可知，当烟雾浓度升高时，R₀的电阻变小，根据欧姆定律可知，控制电路中线圈中的电流变大。 (3)电磁铁吸引衔铁的最小电流不变，由欧姆定律可知，控制电路的电源电压低于3V时，衔铁被吸下时控制电路的总电阻应变小，若保持空气质量的标准不变，则R₀的阻值应减小。 学科网（北京）股份有限公司 $第十八章磁及其相互作用 18.2探究：通电螺线管外部磁场的方向 第1课时 电生磁 NO.1 基础巩固 知识点1 奥斯特实验 1如图是“探究通电直导线周围是否存在磁场”的示意图，当有电流通过时小磁针会发生偏转。下列说法中正确的是( ) A.最早做这个实验的是法拉第 B.这个实验说明小磁针周围存在磁场 C.小磁针的作用之一是检验通电直导线周围是否存在磁场 D.当电流方向改变时，小磁针的偏转方向不变 2.如图，将一根直 触接导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行，使导线与电池触接，观察到小磁针发生偏转。说明通电导线周围存在 ，还说明力能改变物体的 。要想改变小磁针偏转方向，可以改变导线中的 。 知识点 2 通电螺线管的磁场、右手螺旋定则 3.如图所示，通电螺线管周围的小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是（ ） A. b、c、d B. a、b、d C. a、c、d D. a、b、c 4.【2025黑龙江哈尔滨中考】如图所示，A端为通电螺线管的 (选填“N”或“S”)极，B端为电源的 (选填“正”或“负”)极。 5.【2025江苏南通中考】如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请标出磁感线的方向和小磁针的S极。 6.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。 NO.2能力提升 7.图所示，可自由转动的小磁针处于静止状态，导线AB 平行于小磁针放置在其正上方。闭合开关，观察到小磁针偏转了；断开开关，观察到小磁针恢复到实验前的状态。由此实验可得出的结论是（ ） A.通电导线周围的磁场方向由小磁针的指向决定 B.通电导线周围存在磁场，即电流产生磁场 C.移去小磁针后，通电导线周围不存在磁场 D.通电导线周围的磁场方向与电流方向有关 8.如图所示，电路中的开关S闭合，小磁针静止时的指向如图所示，则下列说法中正确的是( ) A.通电螺线管外部磁场分布与蹄形磁体相似 B.电流表左接线柱为“+”接线柱 C.电源的左端为正极 D.通电螺线管左端为N极 9.【2025广东深圳中考】 全磁悬浮“人工心脏”已研发成功，其核心部件是个带有叶轮的泵，通电后叶轮可高速旋转，带动血液流动。图乙是叶轮悬浮原理简化图，元元同学思考后发现：螺线管通电后，周围存在 ，叶轮受斥力悬浮，叶轮下端的磁极是 极。 10.将一个通电螺线管AB用细线悬挂起来，如图所示。闭合开关，最后螺线管静止时A 端指南、B端指北。画出螺线管上导线环绕图示，并标出螺线管的N、S极。 11. 【2026年山东中考】“人工心脏泵”是一种可以代替心脏推动血液循环的体外装置，其内部含有螺线管和磁体。为了解“人工心脏泵”的工作原理，同学们对通电螺线管外部磁场的方向进行了探究。 (1)将螺线管安装在有机玻璃板上，板面上均匀地撒满铁屑后.给螺线管通电，接下来的操作是 .直至铁屑呈现规律性的分布.如图甲.发现通电螺线管外部磁场分布情况与 磁体的磁场相似。 (2)沿铁屑轨迹摆放小磁针，通电后，小磁针静止时.图乙中指向不可能出现的是 。 (3)同学们交流时发现，有两个小组虽然使用了相同的螺线管且小磁针位置相同，但是小磁针静止后N极指向相反，如图丙。观察电路后发现，这是由于通过螺线管的 方向不同，导致其外部的磁场方向不同。 (4)实验后，分析“人工心脏泵”的工作原理，示意图如图丁，螺线管中的电流方向已标出。此时螺线管的左端是 极，螺线管带动活塞向 运动。不断改变螺线管的磁场方向可以使活塞往复运动，推动血液循环。 NO.3核心素养 12.【跨学科实验】阅读短文，回答问题。 国产磁浮列车 如图甲所示是一款国产磁浮列车，车体使用了碳纤维密封材料，较铝合金材料减重30%。采用无接触“抱轨”的方式设计运行，避免了来自车轮与轨道的摩擦力，图乙所示的轨道下部安装有轨道线圈，在列车的下部安装有车身线圈，有电流通过时，两线圈之间就会产生强大的作用力，使列车悬浮在间距10 mm以内的轨道上方。牵引供电系统布置在地面上，采用感应发电装置分段供电，同一供电区间只能有一列列车行驶，避免追尾风险。与轮轨列车相比，磁浮列车运行安全、耗能低、速度大、噪声小，并且具有全寿命周期成本低的优势。 (1)车体使用了碳纤维密封材料，较铝合金材料减重30%，这是利用了这种材料 的性质。 (2)由于电流的 效应，两线圈中有电流通过时，会产生强大的作用力使列车悬浮；在图丙中，若A 是车身线圈，B是轨道线圈，则车身线圈上端是 (选填“N”或“S”)极。 (3)磁浮列车采用无接触“抱轨”的方式设计运行，避免了来自车轮与轨道的 。 (4)请结合短文内容，写出一条磁浮列车的优点: 。 第2课时 电磁铁 电磁继电器 NO.1 基础巩固 知识点1 电磁铁 1.如图所示，下列做法中铁钉不能吸引更多大头针的是 ( ) A.只提高电源电压 B.只将滑片P 向左移动 C.只增加电磁铁线圈的匝数 D.只将铁钉换成同规格的铜钉 2.小明探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，某次实验的情境如图所示。下列分析错误的是 ( ) A.电磁铁A的上端为N极 B.电磁铁 B外部的磁场与条形磁体外部磁场相似 C.若将滑片P 向右滑动，电磁铁B 吸引小铁钉的数目会增多 D.电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强 知识点 2 电磁继电器 3.如图所示，这是电磁继电器的工作原理图，闭合开关后，下列说法中错误的是( ) A.电动机工作，灯不发光 B.弹簧的长度变长 C.电磁铁的上端为S极 D.电磁继电器是利用电流的磁效应工作的 4.「2025四川成都期末」为了安全操作，工厂的大型排气扇(电动机)启动和停止需要用到电磁继电器(如图所示)，电磁继电器相当于 (选填“电源”“用电器”或“开关”)；为了使电磁铁工作时牢牢吸住衔铁，除了增大电磁铁线圈中的电流外，还可以增加电磁铁线圈的 。 NO.2 能力提升 5.【2025海南中考】学校安装了一款能根据光照强度实现自动控制的“智能照明灯”，电路如图所示。电源电压保持不变，R₁为定值电阻，R₂为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。闭合开关S，当光照强度减小时，下列说法正确的是 ( ) A.灯泡一定发光 B.电磁铁磁性增强 C.电压表示数减小 D.通过R₁的电流减小 6.如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S₁、S₂时，忽略温度对灯丝电阻的影响，则下列说法中正确的是 ( ) A.电磁铁的右端为 N极 B.小磁针将顺时针旋转 C.当P 向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗 D.当P向右滑动时，电磁铁的磁性减弱，电压表的示数减小 7.【多选】如图是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压均不变， 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质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面可以改变滑动变阻器滑片 P 的位置，来设定不同的限载质量。下列说法中正确的是 ( ) A.电磁铁能吸下衔铁，是由于通电导体周围存在磁场 B.检测时，车的质量越大，电磁铁的磁性越弱 C.压敏电阻R₁的阻值随压力的增大而增大 D.若要提高设定的限载质量，应将滑片P 向左移动 8.【2025山东淄博中考】实验室某恒温箱模拟电路如图所示，控制电路电压 热敏电阻R₁安装在恒温箱内，工作电路中 R₂为加热电阻。闭合开关S，电磁铁把衔铁吸下，工作电路接通，此时通电螺线管的上端为 极。随着恒温箱内温度的升高，R₁的阻值 (选填“增大”或“减小”)，当螺线管中的电流减小为30 mA 时，衔铁弹起，工作电路停止加热，此时R₁的阻值为 Ω。 9.【2024湖北武汉中考】如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作汞温度计时在玻璃管 中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与汞和金属丝相连。 (1)闭合开关S后，当温度达到 ℃时，发热电阻就停止加热。 (2)当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，则“电源1”的 端为正极。 (3)为增强电磁铁的磁性，下列措施一定可行的是 (填序号)。 ①增大“电源1”的电压； ②减小“电源2”的电压； ③减少电磁铁线圈匝数； ④改变电磁铁中电流方向。 NO.3 核心素养 10.【2025陕西中考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3 V，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3 V 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”)。 5 学科网（北京）股份有限公司 $