20.2电生磁 练习
一、单选题
1．如图所示通电螺线管，其中判断正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．如图，甲、乙、丙为磁针，当开关S闭合后，磁针丙的N极指向左，则下列判断正确的是
A．电源的b端为正极 B．磁针甲的N极指向左 C．磁针乙的N极指向左 D．螺线管的右端为N极
3．将如图中通电螺线管中的铁芯抽去，可以看到的现象是
A．悬挂磁铁的弹簧伸长．
B．悬挂磁铁的弹簧缩短．
C．悬挂磁铁的弹簧发生扭转．
D．悬挂磁铁的弹簧长度不变．
4．图中能正确反映出螺线管极性与电流方向关系的是
A． B． C． D．
5．如图所示，下列关于物理实验表述正确的是（ ）
A．图甲，地理的两极和地磁场的两极并不重合的现象是我国宋代学者沈括最早发现的
B．图乙实验揭示了电流的周围存在磁场，应用电动机
C．图丙实验揭示了通电导体在磁场中受力运动，应用发电机
D．图丁实验电源的左端是正极，小磁针A端是S极
6．法国物理学家安培发现的物理规律是（ ）
A．电流与电压、电阻的定量关系 B．通电导体周围存在着磁场
C．通电螺线管的极性判定 D．电磁感应现象
二、多选题
7．关于电磁现象，下列说法中正确的是
A．磁体周围存在磁场
B．磁感线就是磁场
C．导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场
D．导体在磁场中运动时，导体中就产生感应电流
8．下列作图中（如图），错误的是（ ）
A．平面镜成像
B．凹透镜对光线的作用
C．物体A对斜面的压力
D．通电螺线管周围的磁感线
9．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，左端的S极正对着电磁铁，当电磁铁中的电流不断增大时，条形磁铁向左加速运动。则下列说法中正确的是（ ）
A．电磁铁上导线的电流方向为从b到a
B．电磁铁上导线的电流方向为从a到b
C．条形磁铁在运动过程中受到的摩擦力变小
D．条形磁铁在运动过程中受到的摩擦力不变
10．关于下列物品的工作原理，说法正确的是（ ）
A．电暖气——水的比热容比较大
B．指南针——地磁场对磁体的作用
C．验电器——电荷间的相互作用规律
D．电磁铁——电流周围有磁场
三、填空题
11．如图所示，闭合开关，小磁针静止时N极指向螺线管的左侧，则螺线管的右端是 极(选填“N”或“S”)，电源的右端是 极．(选填“正”或“负”)
12．如图所示，将电磁铁接入电路中，闭合开关后与闭合开关前对比，线圈的长度将 （选填“变长”、“变短”或“不变”）。
13．如图所示，闭合开关，通电螺线管的上端为 极，若将滑动变阻器滑片向右滑动，弹簧将 (填“伸长”或“缩短”)．请说明原因 ．
14．如图的实验名称叫 实验，它证明了电流周围存在着 。
15．丝绸与玻璃棒相互摩擦后，玻璃棒带 电；我国家庭电路的电压是 V；物理学家 发现了电流的磁效应。
四、作图题
16．请根据图中电流表的正负接线柱和通电螺线管旁小磁针静止时的指向，画出通电螺线管的绕线方式．
17．根据如图中小磁针的指向，标出此时通电螺线管的极性、磁感线的方向和电源的极性．
( )
五、实验题
18．科学探究中能够准确表达自己的观点，表述探究的问题，过程和结果都很重要，以下是小华和小红对通电螺线管的外部磁场进行探究后的展示与汇报：
①我们想知道通电螺线管的外部是否存在磁场？
②因此设计并组装了如图甲所示的实验装置；
③闭合开关，发现小磁针发生了偏转；断开开关，小磁针又回到原位；
④此现象说明通电螺线管的周围存在磁场；
⑤那么通电螺线管外部磁场的分布情况如何？
⑥我们在通电螺线管周围的有机玻璃上撒铁屑并轻敲；
⑦铁屑的分布情况如图乙所示；
⑧由此可知通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似；
根据上述提示与汇报，请你回答以下问题：（填写上面对应的序号）
（1）属于提出问题的有 ；
（2）属于进行操作的有 ；
（3）属于进行观察的有 ；
（4）属于得出结论的有 。
19．图甲中物块的质量是 g；图乙中物体A重 N；物体B沿着斜面匀速下滑，图丙中 （选填“”、“G2”或“”）为物体B所受重力的示意图；图丁中通电螺线管的端是 （选填“N”或“S”）极。
六、简答题
20．小梦想探究通电螺线管外部磁场方向，于是她利用通电螺线管、小磁针、干电池等器材进行两方面的实验探究．
（1）如图甲所示，小梦探究了通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，她将两个小磁针分别放在螺线管两端，闭合开关后，在通电螺线管周围均匀地撒一些碎铁屑，观察小磁针指向和碎铁屑的排列情况．分析比较后可知，通电螺线管外部磁场与 的磁场相似；
（2）如图乙所示，小梦探究了通电螺线管外部磁场方向与哪些因素有关．实验中，她改变了 ，观察 ，从而归纳得出了结论．
21．如图，小磁针静止在通电螺线管上侧，标出小磁针的 N 极。
七、综合题
22．甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它是通过电阻丝R1来加热空气，从而加热食物，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化。求：
（1）电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。闭合开关S，当电磁继电器的衔铁被吸下时， （选填“开始”或“停止”）加热。
（2）将的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量 。（；
（3）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率 ；
23．某同学用图所示的装置研究通电螺线管外部的磁场。
(1)闭合开关后，螺线管A端的磁极为 极
(2)小磁针静止后其右端为 级
(3)当电源的正负极对调后再闭合开关，发现小磁针的N极、S极的指向也对调，由此可知 通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中 的方向有关。
八、计算题
24．如图，一质量为40g．体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡标有“6V3W“字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表，假设灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响．
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）闭合开关后，通电螺线管A端是 极，调节滑动变阻器，滑片向右移动，则通电螺线管的 会增强．
（2）闭合开关，调节滑动变阻器使铁制小球能够悬浮在水中，此时，小灯泡消耗的功率是多少W ？
（3）闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多少N ？
25．如图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，R1为热敏电阻，置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1阻值随温度变化的关系如图乙所示，R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温；R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3＝22Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来；工作过程中，电源电压均保持不变；
（1）图甲中的电磁铁是根据电流的 效应做成的，电磁铁的上端为 （选填“N极”或“S极”）；
（2）加热时电热丝R3的功率为多少？如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作1小时，产生的热量80%被水吸收，则水温升高了多少℃？[c水＝4.2×103J/（kg ℃），结果保留1位小数]
（3）如果将电热水器水温设为60℃，R2的阻值应该调至多少Ω？
（4）为了使恒温箱内设定的温度降低一些，请你想出一种办法？
参考答案：
1．C
【详解】由安培定则知道：右手握住螺线管，四指指向电流方向，则大拇指所指的方向为N极，另一端为S极，且磁感线总是从磁铁的N出发，回到磁体的S极．根据以上内容分析知道，只有C符合，故选C．
2．B
【分析】（1）根据磁极间的作用规律判断螺线管的磁极，并判断小磁针甲乙的N极指向；
（2）知道螺线管的磁极，根据安培定则判断电流的方向，根据电流的方向确定电源的正负极．
【详解】(1)当开关S闭合后，磁针丙的N极指向左，因为异名磁极相互吸引，螺线管的右端为S极，左端为N极；
螺线管的左端为N极，则磁针甲的右端为S极、左端为N极，即磁针甲的N极指向左；磁针乙的右端为N极、左端为S极，即磁针乙的N极指向右．如图所示，故B正确、CD错；
因为通电螺线管的右端为S极、左端为N极，根据安培定则，伸出右手，让右手的大拇指指示螺线管的N极(螺线管的左端)，四指弯曲则指示电流的方向，电流由最左端的导线流入，所以电源的a端为正极，故A错．
故选B.
3．B
【详解】如图电磁铁，根据安培定则判断，右手握住螺线管，四指指向电流方向，则螺线管的上端为N极，与上面的磁体S极相互吸引；
将通电螺线管中的铁芯抽去，螺线管的磁性减弱，吸引力变小，对弹簧的拉力减小，所以悬挂磁铁的弹簧缩短，故B正确，ACD错误．
故选B．
4．D
【详解】A．利用安培定则可知，螺线管的右端是N极，左端为S极，故A错误；
B．利用安培定则可知，螺线管的右端是S极，左端为N极，故B错误；
C．利用安培定则可知，螺线管的右端是N极，左端为S极，故C错误；
D．利用安培定则可知，螺线管的右端是N极，左端为S极，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】A．地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附近；在北宋学者沈括的《梦溪笔谈》中，记载了磁针所指方向不完全指南北这一事实，故他是世界上最早发现这一事实的人，故A正确；
B．图乙实验是奥斯特实验，实验中通电后小磁针发生偏转，它证明通电导体在其周围存在磁场，而通电导体在磁场中受到力的作用实验应用于电动机，故B错误；
C．图丙实验揭示了通电导体在磁场中受力运动，应用电动机，故C错误；
D．根据安培法则可以判断，图丁实验电源的右端是正极，根据异极相吸可判断小磁针A端是S极，故D错误。
故选A。
6．C
【详解】A．欧姆发现并总结了电流与电压、电阻的定量关系，故A不符合题意；
B．奥斯特发现了通电导体周围存在着磁场，故B不符合题意；
C．安培发现了通电螺线管的极性判定，即安培定则，故C符合题意；
D．法拉第发现了电磁感应现象，故D不符合题意。
故选 C。
7．AC
【详解】A．磁体周围存在磁场，磁场对放入其中的磁体都会产生力的作用，故A正确；
B．磁感线一种理想化的物理模型，实际上并不存在，磁场不是由磁感线组成的，故B错误；
C．导体中的负电荷在做定向移动时就会产生电流，电流的周围存在着磁场，故C正确；
D．导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，如果不做切割磁感线运动，就不会产生感应电流，故D错误．
8．BCD
【详解】A．根据平面镜成像的特点可知，平面镜成的像与物体关于镜面对称，且像为虚像，故A正确，不符合题意；
B．凹透镜对光线有发散作用，而图中的折射光线比入射光线会聚一些，作图错误，故B错误，符合题意；
C．压力是垂直作用在物体表面上的力，物体A对斜面的压力的作用点在斜面上，而图中压力作用点在物体A上，故C错误，符合题意；
D．根据螺线管中的电流方向和线圈的绕向，利用安培定则可知螺线管的左端为N极，右端为S极，磁体外部磁感线从N极出来回到S极，而图中磁感线从S极出来，故D错误，符合题意。
故选BCD。
9．AD
【详解】A．如图，因为条形磁铁左端是S极，受力向左运动，说明条形磁铁和电磁铁相互吸引，根据磁极间力的作用，异名磁极相互吸引，则电磁铁右端是N极。用安培定则可以判定电磁铁中导线电流方向是从b到a，故A正确；
B．根据A选项详解所述可知，电磁铁中导线电流方向不是从a到b，故B错误；
C．条形磁铁在运动过程中受到的摩擦力大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，由题可知，压力和接触面粗糙程度没有变化，则摩擦力不变，故C错误；
D．根据C选项详解所述可知，条形磁铁在运动过程中受到的摩擦力不变，故D正确。
故选AD。
10．BCD
【详解】A．电暖气的工作原理是电流的热效应，故A不正确；
B．指南针的工作原理是地磁场对磁体的作用，故B正确；
C．验电器的工作原理是电荷间的相互作用规律，故C正确；
D．电磁铁的工作原理是电流周围有磁场，故D正确。
故选BCD。
11． N 负
【分析】由磁极间的相互作用可判出螺线管的磁极，由右手螺旋定则可判出电源的正负极．
【详解】由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，螺线管左侧为S极，右侧为N极，由安培定则可得，电流由左侧流出，右侧流入，即电源右侧为负极．
12．变短
【详解】将电磁铁接入电路中，闭合开关后，有电流通过线圈，由安培定则，每匝线圈上端为N极，下端为S极，根据异名磁极相互吸引，故线圈的长度将闭合开关前变短。
13． N 缩短 变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱
【详解】根据电源的正负极可以确定电流从螺线管的下端流入，上端流出，结合其线圈绕向利用安培定则可以确定螺线管的上端为N极．螺线管的上端N极与条形磁铁的下端S极相互吸引．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，对条形磁铁的吸引力减小，所以弹簧伸长的长度变短．
14． 奥斯特 磁场
【详解】[1][2]如图的实验名称叫奥斯特实验，它证明了电流周围存在着磁场。
15． 正 220 奥斯特
【详解】[1]丝绸与玻璃棒相互摩擦后，玻璃棒因失去部分电子带正电。
[2]由生活中一些常见的电压值可知，我国家庭电路的电压是220V，动力电压为380V。
[3]1820年，丹麦物理学家奥斯在课堂上做实验时发现：当导线中通过电流时，它下方与导线平行的小磁针发生了偏转，证实电流的周围存在着磁场。
16．
【详解】由电流表的接法得出电流是从正接线柱流入，负接线柱流出，而得出电流的方向；由磁极间的相互作用规律得出通电螺线管的左端为S极，右端为N极，再由右手螺旋定则画出线圈的绕法．
如图：
17．
【详解】由磁极间的相互作用知道，螺线管右侧为N极，左侧为S极；根据安培定则，用右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流由左侧流出，右侧流入，则电源的左端为正极，右端为负极；外部磁感线由N极指向S极，如下图：
18． ①⑤ ②⑥ ③⑦ ④⑧
【详解】（1）[1]科学探究一般包括：提出问题、猜想或假设、设计实验、进行实验、收集证据、分析论证、评估、交流与合作等几个步骤；上述展示与汇报中：
提出问题：①我们想知道通电螺线管的外部是否存在磁场？
设计实验与进行实验：②因此设计并组装了如图甲所示的实验装置；
进行实验与收集证据：③闭合开关，发现小磁针发生了偏转；断开开关，小磁针又回到原位；
分析论证：④此现象说明通电螺线管的周围存在磁场；
提出问题：⑤那么通电螺线管外部磁场的分布情况如何？
进行实验：⑥我们在通电螺线管周围的有机玻璃上撒铁屑并轻敲；
收集证据：⑦铁屑的分布情况如图乙所示；
分析论证：⑧由此可知通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似；其中属于提出问题的有：①⑤。
（2）[2]属于进行操作的有：②⑥。
（3）[3]属于进行观察的有：③⑦。
（4）[4]属于得出结论的有：④⑧。
19． 26.6 1.2 G3 S
【详解】[1]由图甲知，物块的质量
m=20g+5g+1.6g=26.6g
[2]图乙中，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N。所以物体A的重力为1.2N。
[3]图丙中，物体B静止在斜面上，所受的重力竖直向下，作用在B的重心上，作图如G3。
[4]图丁中，电流由螺线管的下端流入，上端流出，据安培定则知，螺线管的C端为S极。
20． 条形磁铁 电流方向 小磁针指向
【详解】（1）由以上实验现象可知：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似.
（2）如图乙所示，实验中改变了螺线管中的电流方向，观察到小磁针指向发生转动，南北所指方向发生了改变，所以通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关．
21．
【详解】图中电流从左侧出发流向右侧，根据安培定则，右手握住通电螺线管，四指方向与电流方向一致，则大拇指所指方向为螺线管的N极，即右侧为螺线管N极，根据同名磁极相排斥，则小磁针左侧为N极，如下图所示：
22． S 开始 900J 11W
【详解】解：（1）[1]在控制电路中，电流从电磁铁上端流入，下端流出，右手握住螺线管，四指环绕的方向为电流方向，大拇指所指的方向是电磁铁的N极，因此电磁铁的上端为S极。
[2]闭合开关S，当电磁继电器的衔铁被吸下时，工作电路被接通，电热丝开始加热。
（2）[3]将的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量
（3）[4]R1的额定电流
指示灯支路的电流
指示灯支路消耗的功率
答：（1）电磁铁的上端为S极。闭合开关S，当电磁继电器的衔铁被吸下时，开始加热；
（2）将的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量为900J；
（3）此时指示灯支路消耗的功率11W。
23． N S 电流
【详解】(1)[1]由图示知，电源的正极在左端，则电流是从通电管的A端流入，B端流出，据安培定则知，螺线管A端为N极。
(2)[2]根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针静止后其右端为S极。
(3)[3]将电源的正负极对调后，则通过螺线管的电流方向也会变成相反，而小磁针的N极和S极对调，说明螺线管的N和S极也对调了，由此可知，通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中电流的方向有关。
24． N 磁性 0.48W 0.15N
【详解】（1）根据安培定则，螺线管中电流从B端流入、A端流出，则螺线管的A端为N极；滑动变阻器P向右移动时，接入电路中的电阻变小，电路中电流变大，再线圈匝数一定时，螺线管中电流越大，磁性越强．
（2）小球受到的重力G=mg=40×10-3kg×10N/kg=0.4N．S闭合后，小球悬浮，此时F浮=G+F．此时小球所受浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.5N，则F= F浮-G=0.5N-0.4N=0.1N．查表可知，此时电路中的电流I=0.2A．根据灯的铭牌可知RL===12Ω，此时灯泡消耗的功率是PL=I2RL=（0.2A）2×12Ω=0.48W．
（3）当小灯泡正常发光时，电路中电流为I=IL===0.5A，查表可知此时通电螺线管对小球的吸引力F=0.25N，此时小球受到向下的力为F+G=0.25N+0.4N=0.65N，而受到向上的力为F浮= 0.5N，0.65N>0.5N，所以小球将沉底．当小球沉底静止时，除了受到F、G、F浮之外，还受到容器底的支持力F支，由受力分析可知：F+G=F浮+F支，则F支=F+G-F浮=0.25N+0.4N-0.5N=0.15N．因容器底对小球的支持力与小球对容器底的压力为一对相互作用力，所以小球对容器底的压力F压= F支=0.15N．
25． 磁 S极 2200W 25.1℃ 20Ω
【详解】解：（1）电磁铁是根据电流的磁效应制成的；图甲中电流从电磁铁的上端外侧流入，由安培定则知道，线圈的下端为N极，其上端的磁极为S极。
（2）分析甲图知道，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R3工作，为加热状态；当衔铁与下方触点接通时，电路中R3与R4串联，一起工作，为保温状态；加热时电热丝R3的功率为
电路处于加热状态，正常工作1小时，消耗的电能
Q＝Pt＝2200W×3600s＝7.92×106J
产生的热量80%被水吸收，即
Q吸＝80%×Q＝80%×7.92×106J＝6.336×106J
由Q吸＝cmΔt知道
（3）如果将热水器中的水温设置为60℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2A，由知道，此时控制电路的总电阻
由图像知道，60℃时R1的阻值为10Ω，则R2的阻值为
R2＝R总﹣R1＝30Ω﹣10Ω＝20Ω
（4）由图乙知道，要降低恒温箱的设定温度，就要增大热敏电阻的阻值；但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为0.2A，根据欧姆定律可知，应减小滑动变阻器连入的电阻值或增大电源电压。
答：（1）图甲中的电磁铁是根据电流的磁效应做成的，电磁铁的上端为S极；
（2）加热时电热丝R3的功率为2200W；水温升高了25.1℃；
（3）R2的阻值应该调至20Ω；
（4）减小滑动变阻器连入的电阻值或增大电源电压。
