全中考物理高頻考點詳解：通電螺線管外部磁場分布

中考物理高頻考點詳解：通電螺線管外部磁場分布實驗七：探究通電螺線管外部的磁場分布

【實驗?zāi)康摹刻骄坑绊懲娐菥€管磁性強弱的因素?！緦嶒炂鞑摹侩娫础⒒瑒幼冏杵?、導(dǎo)線若干、電磁鐵、大頭釘、開關(guān)、鐵釘若干?！緦嶒灧椒ā竣倏刂谱兞糠?；②轉(zhuǎn)換法：通過比較螺線管吸引大頭針的多少反映磁性的強弱?！緦嶒炘怼侩娏鞯拇判?yīng)【實驗猜想】①磁性強弱與線圈的匝數(shù)有關(guān)系；②磁性強弱與電流有關(guān)系；③磁性強弱與有無鐵芯有關(guān)系。【實驗步驟】（一）探究電磁鐵磁性強弱與電流大小的關(guān)系

方案：保持鐵芯、線圈匝數(shù)不變,改變通過電磁鐵的電流大小,觀察電磁鐵吸引大頭針的多少來判斷電磁鐵的磁性強弱。現(xiàn)象：增大電流,電磁鐵吸引的大頭針數(shù)目增多.結(jié)論：鐵芯、線圈匝數(shù)不變時，通過電磁鐵的電流越越大,，電磁鐵的磁性越強.電磁鐵磁性強弱與電流大小有關(guān).探究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系

方案：保持電流、鐵芯不變,改變線圈的匝數(shù),觀察電磁鐵吸引大頭針的多少來判斷電磁鐵的磁性強弱?，F(xiàn)象：線圈匝數(shù)越多，電磁鐵吸引的大頭針數(shù)目增多.結(jié)論：當(dāng)電流和鐵芯不變時，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越強.電磁鐵磁性強弱與線圈的匝數(shù)有關(guān).（三）探究通電螺線管的磁性強弱與有無鐵芯的關(guān)系方案：保持電流、線圈匝數(shù)不變,比較不插入鐵芯和插入鐵芯時,觀察電磁鐵吸引大頭針的多少來判斷電磁鐵的磁性強弱。數(shù)據(jù)記錄：現(xiàn)象：插入鐵芯后，通電螺線管吸引的大頭針數(shù)目增多.結(jié)論：當(dāng)電流和線圈匝數(shù)不變時，插入鐵芯，通電螺線管磁性大大增強.電磁鐵磁性強弱與線圈的匝數(shù)有關(guān).【實驗結(jié)論】①磁性強弱與線圈的匝數(shù)有關(guān)系：當(dāng)電流和鐵芯不變時，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越強；②磁性強弱與電流有關(guān)系：鐵芯、線圈匝數(shù)不變時，通過電磁鐵的電流越越大,，電磁鐵的磁性越強；③磁性強弱與有無鐵芯有關(guān)系：當(dāng)電流和線圈匝數(shù)不變時，插入鐵芯，通電螺線管磁性大大增強?！究键c方向】1.電磁鐵的優(yōu)點：電磁鐵磁性有無，可用電流的通斷來控制電磁鐵磁性強弱，可用改變電流的大小來控制電磁鐵的極性變換，可用改變電流的方向來實現(xiàn)。（或?qū)φ{(diào)電源正負極）2.實驗原理：電流的磁效應(yīng)。3.實驗涉及到的方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法。4.電磁鐵是一個帶有鐵芯的通電螺線管。5.實驗得到的結(jié)論：通電螺線管的磁性強弱與電流的大小、線圈的匝數(shù)、是否有鐵芯有關(guān)。6.電磁鐵的應(yīng)用有哪些？答：電磁起重機、電鈴、電話聽筒、話筒、電磁繼電器、磁懸浮列車。7.實驗過程中，當(dāng)插入通電螺線管后磁性大大增強的原因是什么？答：因為鐵芯在通電螺線管產(chǎn)生的磁場中被磁化后相當(dāng)于一根磁鐵。8.該實驗過程中改變電流的大小是通過改變滑動變阻器的阻值實現(xiàn)的9.該實驗中滑動變阻器的作用是：保護電路、改變電流大小。10.實驗過程中，記錄多組數(shù)據(jù)的目的：為了得出普遍規(guī)律，避免實驗的偶然性。11.如果在實驗中為了探究電流對通電螺線管磁性的強弱的影響時，還可以增加一項儀器電流表。12.實驗中用鐵棒而不用鋼棒的原因：鋼棒被磁化后成為永磁鐵，斷電后仍有磁性，大頭針不會掉下來。【典例1】（2021·湖北宜昌市·中考真題）通電螺線管外部的磁場是怎樣分布的，我們通過以下實驗來進行探究：（1）在硬紙板上放置一個螺線管，周圍均勻地撒滿鐵屑，給螺線管通電后，鐵屑被_____。輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況如圖甲所示，圖乙和圖丙分別是蹄形磁體和條形磁體的磁場分布情況，對比分析可知通電螺線管外部的磁場分布與______磁體的相似；（2）我們要判斷通電螺線管外部的磁場方向，需要借助______；（3）根據(jù)前面的實驗結(jié)果，把通電螺線管看成一個磁體，它的兩極如圖于所示，為了進一步探究通電螺線管的極性與環(huán)繞螺線管的電流方向之間有什么關(guān)系我們下一步要做的是______，觀察______?！敬鸢浮看呕粭l形；小磁針；改變電流方向（調(diào)換電源正負極）；小磁針的指向。【解析】（1）[1]通電螺線管周圍存在磁場，鐵鈷鎳等物質(zhì)是能夠被磁化的，所以把鐵屑撒在通電螺線管周圍，鐵屑會被磁化。[2]對比甲、乙、丙三圖可知，通電螺線管外部的磁場分布與條形磁體的相似。（2）[3]我們規(guī)定小磁針靜止時N極所指方向為該點的磁場方向，要判斷通電螺線管外部的磁場方向，需要借助小磁針。（3）[4][5]要探究通電螺線管的極性與環(huán)繞螺線管的電流方向之間有什么關(guān)系，就要改變導(dǎo)線中電流的方向，所以接下來我們需要對調(diào)電源的正負極，通過觀察小磁針的指向來判斷通電螺線管的N、S極。【典例2】（2021·云南昆明市·中考真題）為了探究磁場，小華做了如下實驗。甲乙丙（1）探究磁體周圍的磁場：①在玻璃板上均勻撒上一層鐵屑，再將玻璃板放在條形磁體上方，然后______玻璃板，觀察鐵屑的分布情況。鐵屑在磁場中被______成一個個小磁針，從而在磁場中有序地排列起來，如圖甲所示；②再在玻璃板上放一些小磁針，小磁針靜止時的情況如圖乙所示，黑色一端表示磁體的N極，某點小磁針______極所指的方向就是該點的______方向；③人們仿照鐵屑在磁場中排列的情況和小磁針N極的指向畫出一些帶箭頭的曲線來形象、直觀地描述磁場，物理學(xué)中把這樣的曲線叫作______。（2）探究通電螺線管周圍的磁場：①把小磁針放在螺線管四周不同的位置，通電后發(fā)現(xiàn)小磁針的指向如圖丙所示，說明通電螺線管周圍的磁場跟______磁體的磁場相似，圖中_____（選填“左”成“右”）端是螺線管的N極；②對調(diào)電源的正負極重復(fù)上述實驗，小磁針的指向與之前相反，說明通電螺線管的極性跟______有關(guān)，斷開開關(guān)后，小磁針靜止時______極指向南方?！敬鸢浮枯p敲；磁化；N；磁場；磁感線；條形；右；電流方向；S?！窘馕觥浚?）[1]輕敲玻璃板的目的是減小摩擦力對鐵屑的影響。[2]鐵屑在磁場中會被磁體磁化，成為一個個小磁針，具有了磁性，從而在磁場中有序地排列起來。[3][4]物理學(xué)規(guī)定，磁場中某點小磁針N極方向即為該點的磁場方向。[5]為了形象地描述磁場，人們用一些帶箭頭的曲線來表示磁場的存在以及磁場的強弱，這樣的曲線叫做磁感線，磁感線不是實際存在的。（2）[6][7]由圖丙從鐵屑的排列情況可以看出，通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，都是具有兩個磁性較強的磁極；電流左進右出，根據(jù)安培定則，右邊為N極。[8][9]對調(diào)電源的正負極重復(fù)上述實驗，電流方向相反，小磁針的指向與之前相反，說明通電螺線管的極性跟電流方向有關(guān)；小磁針相當(dāng)于指南針，靜止時S極指地理南方。1．在“探究通電螺線管外部磁場的方向”實驗中：（1）小磁針的作用：。（2）在螺線管外部A、B兩處放置小磁針，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)A處小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而B處小磁針不偏轉(zhuǎn)，試說明B處小磁針不偏轉(zhuǎn)的可能原因：（3）將電池的正負極對調(diào)，重復(fù)上述實驗，是為了探究通電螺線管外部磁場的方向與方向的關(guān)系。（4）觀察實驗現(xiàn)象后，應(yīng)立即斷開開關(guān)，是為了?！敬鸢浮浚?）檢驗磁場的存在；（2）小磁針N極的指向與磁場方向相同；（3）電流；（4）保護電路，防止螺線管溫度過高?！窘馕觥浚?）通電時螺線管周圍存在磁場，小磁針在磁場中受到力的作用會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，所以小磁針能顯示磁場的存在；當(dāng)電流方向改變時，產(chǎn)生的磁場方向也改變，所以小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變，因此利用小磁針還可以判斷磁場的方向；（2）在螺線管外部A、B兩處放置小磁針，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)A處小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A處的小磁針會指示磁場的方向；B處小磁針不偏轉(zhuǎn)，可能原因是小磁針N極的指向與磁場方向相同；（3）將電池的正負極對調(diào)，此時螺線管中電流的方向發(fā)生變化，磁場的方向發(fā)生變化，是為了探究通電螺線管外部磁場的方向與電流方向的關(guān)系；（4）螺線管是由導(dǎo)線繞成的，其電阻較小，根據(jù)歐姆定律可知，通過螺線管的電流較大，產(chǎn)生的熱量較多，為了保護電路，觀察實驗現(xiàn)象后，應(yīng)立即斷開開關(guān)。2.在探究通電螺線管外部磁場的實驗中，采用了如圖1所示的實驗裝置。（1）當(dāng)閉合開關(guān)S后，小磁針________發(fā)生偏轉(zhuǎn)（填“會”或“不會”），說明通電螺絲管與小磁針之間是通過________發(fā)生力的作用。（2）用鐵屑來做實驗，得到了如圖2所示的情形，它與________磁鐵的磁場分布相似。為描述磁場而引入的磁感線________真實存在的。（3）為了研究通電螺線管的磁極性質(zhì)，老師與同學(xué)們一起對螺線管可能的電流方向和繞線方式進行了實驗，得到了如圖所示的四種情況。實驗說明通電螺線管的磁極極性只與它的________有關(guān)，且這個關(guān)系可以用________判斷。（4）閉合開關(guān)S，通電螺線管周圍的小磁針N極指向如圖3所示，由圖可知：在通電螺線管外部，磁感線是從________極發(fā)出，最后回到________極?！敬鸢浮浚?）會；磁場；（2）條形；不是；（3）電流方向和繞線方法；安培定則；（4）北；南。【解析】（1）由圖1，電源左端為正極，右端為負極，根據(jù)安培定則可以判斷通電螺線管右端為N極，左端為S極。根據(jù)異名磁極相吸引，由圖可知小磁針會發(fā)生逆時針偏轉(zhuǎn)；通電螺線管和小磁針之間的作用是通過磁場發(fā)生的。（2）由圖2可知：通電螺線管的外部磁場與條形磁鐵的磁場相似；磁感線是為了能形象描述磁場而引入的，不是真實存在。（3）四個圖中的螺線管電路中甲和乙的繞線方式相同，電流方向不同，根據(jù)小磁針的指向情況知：甲的右端為S極，乙的