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20.2 电生磁 教材知识梳理 课时练习
班级：_______ 姓名：_______
知识点1 电流的磁效应
1.奥斯特实验：1820年，奥斯特在做实验时发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针会发生偏转.证实电流的周围存在着①______，电流产生的磁场方向跟②_______________有关.
2.电流的磁效应：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作③________________.
知识点2 通电螺线管的磁场、安培定则
1.通电螺线管的磁场：通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于④____________的两极.
2.安培定则：
（1）内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则⑤________________就是螺线管的N极.
（2）作用：用来描述通电螺线管的极性跟⑥____________之间的关系.
实验 探究通电螺线管外部磁场的方向
【实验器材】
1.实验装置图
2.实验主要器材的选取及作用
（1）小磁针的作用（①__________________）
（2）在通电螺线管周围不同位置放置小磁针的目的（便于观察不同放置处各点的磁场方向）
（3）螺线管中插入铁棒的目的（使通电螺线管的磁场加强）
【实验与记录】
3.转换法的应用（a.根据小磁针的指向判断通电螺线管外部磁场的方向；b.根据铁屑分布判断磁场的强弱）
4.实验操作
（1）在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后轻敲玻璃板的目的（减小铁屑与玻璃板的②______，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列）
（2）电源正负极对调的目的（探究通电螺线管的磁场方向与③____________是否有关）
【交流与小结】
5.实验结论：通电螺线管外部的磁场分布情况与④______磁体的磁场相似，磁场方向和⑤____________有关.
6.右手螺旋定则的应用.
参考答案
课时
①磁场 ②电流的方向 ③电流的磁效应 ④条形磁体 ⑤拇指所指的那端 ⑥电流方向
实验 探究通电螺线管外部磁场的方向
①显示磁场的方向 ②摩擦 ③电流方向 ④条形 ⑤电流方向
第2节　电生磁
01　知识点过关练习
1．电流的磁效应
实　　验：如图所示，比较甲、乙两图，可得实验结论是______________________；观察比较甲、丙两图，可得实验结论是______________________．
奥斯特实验：1820年，丹麦物理学家________发现电流的周围存在着______，在世界上第一个发现了 电与磁之间的联系．
电流的磁效应：通电导线周围存在着与________有关的______，这种现象叫做电流的磁效应．
2．通电螺线管的磁场
磁场分布：通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似．
极　　性：通电螺线管两端的极性与螺线管中______的方向有关．
3．安培定则
内　　容：用______握住螺线管，让四指指向螺线管中______的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的______极．
应　　用：用来判断通电螺线管的______和______方向之间的关系．
02　　基础题
1．首先发现电流磁效应的物理学家是()
A．牛顿 B．欧姆 C．安培 D．奥斯特
2．如图所示为四位同学判断通电螺线管极性时的做法，其中正确的是()
3．如图所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 首次通过本实验发现电与磁间有联系的科学家是焦耳
B. 小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C. 只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与如图所示的方向相同
D. 只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与如图所示的方向相反
4．如图所示，小磁针与导线在同一平面内，在导线的下方，当导线中电流从左到右时，小磁针N极指向垂直于纸面向里，现将导线中电流方向改为从右到左，则小磁针()
A．不动
B．N极向上偏转
C．N极指向为垂直于纸面向外
D．回到与导线平行的位置
5．如图甲所示，把小磁针放在桌面上，将一根直导线平行架在静止的小磁针上方，当导线中有电流通过时，小磁针就会发生偏转，最早发现这一现象的是________．如图乙所示的电磁铁，当开关闭合后，电磁铁的左端是________(填“N”或“S”)极．
6．通电螺线管外部的磁场和______磁体外部的磁场一样，它的两端分别是______极、______极．当改变螺线管中的电流方向时，螺线管的两磁极______．
　　
03　　中档题
7．1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起了到会科学家的兴趣．如图所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，会发生的现象是 ()
A．通电螺线管仍保持原位置静止
B．通电螺线管转动，直至A指向南，B指向北
C．通电螺线管转动，直至A指向北，B指向南
D．通电螺线管能在任意位置静止
第8题图　　第9题图
8．如图所示，螺线管内放一枚小磁针，当开关S闭合后，小磁针的北极指向将()
A．不动 B．向外转90°
C．向里转90° D．旋转180°
9. 如图所示，电磁铁P和Q通电后()
A．P的右端是N极，Q的左端是S极，它们相互吸引
B．P的右端是S极，Q的左端是S极，它们相互排斥
C．P的右端是N极，Q的左端是N极，它们相互排斥
D．P的右端是S极，Q的左端是N极，它们相互吸引
10．如图所示是奥斯特实验的示意图．实验结论是：通电导线周围存在______，如果移走小磁针，该结论______(填“成立”或“不成立”)，此实验中小磁针的作用是________________________．
第10题图　　第11题图
11．如图所示，通电螺线管附近的小磁针处于静止状态，则螺线管A端是______极，电源的D端是______极．
12．通电螺线管的N、S极如图所示，由此可判断电流是从______(填“a”或“b”)端流入螺线管的．
13．在图中，根据通电螺线管的N、S极，分别标出电源的正、负极和两个小磁针静止时的N、S极．
　　
14．在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了图1所示的实验装置．
图1　　　图2
(1)当闭合开关S后，小磁针______(填“会”或“不会”)发生偏转，说明通电螺线管与小磁针之间是通过______发生力的作用．
(2)用铁屑来做实验，得到了图2所示的情形，它与______磁铁的磁场分布相似．为描述磁场而引入的磁感线______真实存在的．
(3)为了研究通电螺线管的磁极性质，老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验，得到了如图所示的四种情况．实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的________有关，且这个关系可以用______________判断．
(4)闭合开关S，通电螺线管周围的小磁针N极指向如图所示，由图可知：在通电螺线管外部，磁感线是从______极发出，最后回到______极．
15．如图是探究通电直导线周围磁场的实验装置。
（1）将一根导线架在静止的小磁针 （填“上方”“下方”或“上方、下方均可”），并使直导线与小磁针 （填“平行”“垂直”或“平行、垂直均可”），同时控制好距离。
（2）当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在磁场。此时若移去小磁针，上述结论是否成立？ （填“成立”或“不成立”）。
16．在如图所示探究“通电螺线管外部磁场方向”的实验中：
（1）如图a，在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需轻敲硬纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似。
（2）对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 有关。
（3）开关闭合后，请在图b中标出通电螺线管的N、S极。
（4）通电螺线管内部插入铁芯，制成电磁铁。下列设备中没有用到电磁铁的有 。
A．电铃
B．电磁起重机
C．电炉子
D．电磁继电器
17．某展览厅（如图甲）为保护展品，设置了调光天窗，当外界光照较强时，能启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，能自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图乙所示：R0为定值电阻；R为光敏电阻，其电阻值R随光照强度E的变化如图丙所示（E越大表示光照越强，其国际单位为cd）；P为电磁铁，其线圈电阻RP为20Ω，当电流达到0.04A时能吸合衔铁。已知电源电压U1=12V，U2=220V，则：
（1）开关S闭合时，电磁铁P的上端为 极（选填“N”或“S”）。
（2）图乙中的L代表的是并联安装在展厅内的10盏“220V　10W”节能灯，这些节能灯同时正常工作4小时，共消耗电能 kW h。
（3）当外界光照强度达到1cd时，电动卷帘便开始工作，求R0的阻值 。
（4）为了环保节能，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，则应换用阻值较 。（选填“大”或“小”）的R0。
18．阅读短文，回答问题．
智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭．某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关S切断电源．这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能．下表为该洁具的部分参数．
（1）当图甲电磁铁线圈中电流从b流向a时，电磁铁下端是 极．
（2）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为38℃的温水清洗，加热器的效率为多少 ？[水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），室温为18℃]．
19．（1）请画出图所示物体A所受重力的示意图 ；
（2）请在图中作出力F的力臂，并用l表示 ；
（3）请你在图中画出入射光线AO的反射光线 ；
（4）根据图所示的小磁针静止时N极所指方向，判断电源的A端是 极；（选填“正”或“负”）
（5）如图所示被测物体的长度为 cm；
（6）如图所示，温度计的示数为 ℃。
04　　拓展题
20．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用安培定则判定．
(1)图中螺线管的A端是________极．
(2)螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极．现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图所示，则其B端是________极．
(3)地球周围存在着磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向________(填“相同”或“相反”)，物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带________(填“正”或“负”)电．
参考答案
1．通电导线周围有磁场　磁场方向与电流方向有关　奥斯特　磁场　电流方向　磁场　2.条形　电流　3.右手　电流　N　极性　电流
基础题
1．D　2.A　3.B　4.C　5.奥斯特　S　6.条形　N　S　改变　
中档题
7．B　8.A　9.B　　10.磁场　成立　显示通电导体周围存在磁场　11.S　正　12.a　13.解：　14.(1)会　磁场　(2)条形　不是　(3)电流方向　右手螺旋定则　(4)N　S
15．【答案】（1） 上方、下方均可 平行
（2） 成立
【解析】
（1） 在探究通电直导线周围磁场的实验中，因通电直导线周围都有磁场，所以将一根导线架在静止的小磁针的上方或下方均可，但是要使直导线与小磁针平行，且使导线尽量靠近小磁针，因为这样可以使实验效果更明显。
（2） 当开关闭合时，通电导线的周围产生了磁场，导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转，此时若移去小磁针，磁场仍然是存在的，所以通电导线周围存在磁场这一结论仍是成立的。
【重点点拨】
奥斯特实验中小磁针的作用检验是否存在磁场，没有小磁针时，磁场照样存在，只是不易观察；为了保证实验的效果，应该把导线沿着平行于小磁针静止时的方向放置，这样可以使实验效果更明显。
16．【答案】（1）条形；（2）方向；（3）见详解；（4）C
【详解】（1）在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需轻敲纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的方向有关。
（3）电流从左侧后方流入，根据安培定则知，右侧为N，左侧为S极，如图所示：
（4）电铃、电磁起重机和电磁继电器的核心部件是电磁铁，而电炉子通电发热，是电热丝利用电流的热效应工作的，没有用到电磁铁，
17．【答案】 S 0.4 160Ω 小
【详解】
(1)开关S闭合时，电磁铁中电流的方向是向左的，由安培定则可知，电磁铁P的上端为S极。
(2)10盏节能灯的总功率为
P=10P1=10×10W=100W=0.1kW
则这些节能灯同时正常工作4小时消耗的电能
W=Pt=0.1kW×4h=0.4kW h
(3)当外界光照强度达到1cd时，由图可知，R=120Ω，当电动卷帘便开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I=0.04A，由得，电路总电阻为
根据串联电路电阻规律可知，R0的阻值为
R0=R总-R-RP=300Ω-120Ω-20Ω=160Ω
(4)若要缩短节能灯点亮的时间，即当外界光照更弱时，电磁铁才能吸合衔铁，节能灯才能工作；由图2可知，当光照强度E减小时，R的阻值变大，而电磁铁能吸合衔铁的电流不变，电源电压不变，则电路总电阻不变，故应换用阻值较小的R0。
答：(1)开关S闭合时，电磁铁P的上端为S极；
(2)这些节能灯同时正常工作4小时消耗的电能0.4kW h；
(3)当外界光照强度达到1cd时，电动卷帘便开始工作，R0的阻值为160Ω；
(4)为了环保节能，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，则应换用阻值较小的R0。
18．【答案】 S 80%
【详解】
（1）在图甲中，当电流从b流向a时，运用安培定则，即用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指指向上端，，即a端是N极，下端为S极．
（2）根据表格数据，假设清洗1min，最大喷水量是1.2L，由ρ=m/V可知，喷出水的质量是：m=ρV=1×103 kg/m3 ×1.2×10-3 m3 =1.2kg，
水吸收的热量是：Q=cm（t-t0 ）=4.2×103 J/（kg ℃）×1.2kg×（38℃-18℃）=1.008×105 J，
由P=W/t知道，加热器加热1min消耗的电能是：W=Pt=2100W×60s=1.26×105 J，
所以，加热器的效率是：η=Q/W×100%=1.008×105J/1.26×105J×100%=80%
19．【答案】；；；；负；1.85；-14
【详解】
（1）[1]过A的重心沿竖直向下的方向，画一条带箭头的线段，用符号G表示。如图所示
（2）[2]沿长F，从点O作力F的作用线的垂线，垂线段的长就是力F的力臂，如图所示
（3）[3]过入射点O画出法线，根据反射角等于入射角作出反射光线，如图所示
（4）[4]小磁针是右端是N极，左端是S极，根据磁极间的相互作用可知通电螺线管的左端是N极，右端是S极，由安培定则可知电流从螺线管的右端流入，左端流出，电源的A端是负极。
（5）[5]图中刻度尺的一个大格表示1cm，里面有10个小格，分度值为1mm．测量起始端从0开始，末端对应的刻度是1.85cm，即物体长度为1.85cm。
（6）[6]温度计上10℃之间有10个小格，所以一个小格代表的温度是1℃，即此温度计的分度值为1℃，液柱上表面在零摄氏度以下，此时的温度为-14℃。
拓展题
20．(1)N　(2)N　(3)相反　负

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