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16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
基础过关练
一、电流的磁效应
1 ．世界上第一个证实了电流周围存在磁场的科学家是 ( )
A ．牛顿 B ．欧姆 C ．奥斯特 D ．阿基米德
2 ．当小磁针自由静止时，它的 N 极总是指向_________（选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到_________ 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的 N 极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的 N 极将向纸_________ （选填“内”或“外”）偏转。
3 ．奥斯特的发现
（1）比较甲、乙得出结论：通电导体周围存在着_________。
（2）比较甲、丙得出结论：电流产生的磁场方向与_________ 的方向有关。
（3）通电导线周围存在与电流方向有关的_________ ，这种现象叫作电流的磁效应。
4 ．小芳对奥斯特实验非常感兴趣，于是连接如图所示的电路进行探究。她先用两节干电池串联进行实验，发现小磁针只是微微动了一下，接着用三节干电池串联进行实验，而小磁针发生了明显的偏转。根据小芳的实验过程及现象，可以得出两点结论：一是电流周围确实存在着_________ ，二是电流磁场的强弱与_________有关。
二、通电螺线管的磁场
5 ．通电螺线管的磁场：
通电螺线管外部的磁场分布和_________ 的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的_______，通电螺线管两端的_________跟螺线管中电流的_________有关。
6 ．如图所示，a 、b 分别为电流表两接线柱，c、d 分别为电源两极。闭合开关后，把小磁针放在甲端的左侧附近静止时 N 极指向通电螺线管甲端，则以下判断正确的是 ( )
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16.2 电流的磁场 分层练习（学生版）
A ．螺线管甲端为 N 极，另一端为 S 极 B ．螺线管的极性与电源正负极有关
C ．若 d 为正极，则 a 为“-”接线柱 D ．螺线管的极性跟电源 c 、d 正负极无关
7 ．一个通电螺线管中的电流方向和螺旋管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是 ( )
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A
B
C
D
8 ．某电磁门锁如图（a），图（b）是该电磁门锁的原理简化图。当开关 S 闭合时条形磁体和电磁铁相互吸引，请在图（b）中画出螺线管的绕线，并标出通电螺线管的 N 极。
9 ．如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。
三、探究通电螺线管外部磁场的方向
10．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合
开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有_________ ，通过小磁针静止时_________极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，
小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与_________有关。
11 ．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
（1）将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图甲所示，闭合开关后观察到的现象是______________，此实验说明__________________；
（2）在穿过螺线管的平板上撒上铁屑，当有电流通过，铁屑的分布情况如图乙所示，此实验说明_________周围的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。
（3）将图甲中的电源正、负极对调，闭合开关，会发现小磁针的偏转方向_________（选填“不改变”或“发生改变”），说明_________两端的极性和电流方向有关。
12 ．通过实验探究磁体周围的磁场特点。
（1）如图 1 所示，在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁铁上方，然后_________，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被_________成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来；
（2）如图 2 所示，在条形磁体周围放一些小磁针，小磁针静止时黑色一端表示磁体的 N 极，由此判断条形磁体右端的磁极为_________极；
（3）如图 3 所示：
①观察图中的铁屑排布情况，可知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的正、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_________ 的方向有关；
③拿走图中的小磁针，可利用_________来判定通电螺线管的 N 、S 极。
四、安培定则
13 ．通电螺线管的磁场
（1）螺线管：将导线绕在圆筒上，就可以做成_________管。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场增强。
（2）安培定则：用_________手握螺线管，让四指弯向螺线管中_________ 的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的_________极。如图所示。
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14．据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮制成指南鱼，如图甲。多次将指南鱼轻轻旋转，待静止后，观察到鱼尾总是指向南方。将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终指向电磁铁，则电源左端为_________（选填“正”或“负”）极。
15 ．如图，小磁针静止时 N 极指向右，则螺线管的右端为_________极。将小磁针沿着图中轨迹缓慢移到 Q 处，下列符合小磁针 a 端旋转情况的是_________。
A B C D
16 ．如图所示，小磁针静止时的指向如图所示，其中黑端为 N 极。闭合开关后，小磁针逆时针转动后静止，请在图中标出通电后螺线管的 N 极和磁感线方向。
17 ．在图中，根据磁感线方向，标出小磁针的 N 、S 极及电源的正、负极。
18．在探究通电螺线管磁场的实验中，在螺线管附近放两个小磁针，硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后观察到小磁针静止时的指向和铁屑的排列如图甲所示，请你根据图甲所示的实验结果，在图乙中画出螺线管周围的磁感线分布情况（画出5 条线），并标出螺线管 N 极和 S 极。
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能力提升练
一、单选题
1 ．如图所示，开关闭合后，下列判断正确的是 ( )
A ．可自由转动的小磁针不发生偏转 B ．通电螺线管右端为 N 极
C ．通电螺线管中可以将铜棒磁化 D ．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场相似
2．科技小组的同学将不同金属丝插入菠萝中自制了水果电池，然后将一根导线在纸筒 A 上绕制成螺线管，导线两端接在水果电池两极上，螺线管产生的磁场使小磁针静止在如图所示状态。下列判断正确的是 ( )
A ．通电螺线管的左侧是 N 极
B ．水果电池 M 端为负极
C ．把小磁针取走，则通电螺线管周围的磁场消失
D ．改变电流方向，小磁针偏转方向不变
3 ．如图所示，下列判断正确的是 ( )
A ．通电螺线管的右端为 N 极 B ．电源右端为正极
C ．小磁针右端为 S 极 D ．通过小磁针的磁感线方向水平向右
4 ．小意家有一款磁悬浮音箱，由箱体和底座两部分组成（图甲），箱体底部有一块永磁铁，底座内部电路如图乙所示。闭合开关，箱体悬浮空中，下列判断正确的是 ( )
A ．永磁体 A 端为 N 极
B ．底座通电后能产生磁场利用了电流的磁效应
C ．通电时，用手托住箱体，底座的磁场会消失
D ．永磁体 B 端与电磁铁上端为同名磁极
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5 ．如图所示是医生给心脏病人做手术时用到的一种“人工心脏泵”（血泵）的体外装置，可代替心脏推动血液循环。线圈 AB 固定在软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，上端阀门 S1 只能向外开启，
下端阀门 S2 只能向内开启。某次血液推动阀门 S1 向外开启时，下列说法正确的是 ( )
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A ．活塞正在向左运动
C ．此装置利用了电磁感应原理
二、填空题
B ．电流从线圈的 B 端流入
D ．线圈 AB 中应通入频率是 50Hz 的交流电
6 ．1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做_________。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和_________磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着_________ （选填“逆时针”或“顺时针”）方向转动。
7 ．铜片和锌片插入柠檬中做成水果电池，将铜片和锌片用导线与电压表相连如图 a 。闭合开关电压表指针向右偏转，则自由电子移动方向为_________（填“锌片流向负接线柱”或“负接线柱流向锌片”）。若将其中一根导线取下，导线的一端与一节新干电池正极相连，当导线另一端与电池负极相连瞬间，将一个可以自由旋转的小磁针靠近导线，如图 b 小磁针_________发生偏转。
8．通电螺线管周围的某一条磁感线方向如图所示，则电源的右端为_______（选填“正”或“负”）极。
9 ．如图所示，在通电螺线管的左边有一枚小磁针，当图中箭头表示流入螺线管电流的方向，则小磁针的 N 极将_________转动（填“不会” 、“顺时针方向”或“逆时针方向”）。
10 ．一个空心小铁球放在盛水的烧杯中置于铁棒 AB 的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路。开关 S 闭合后，空心小铁球仍漂浮在水面上，此时 A 端为电磁铁的_________极，当滑片 P 向右滑动，空心小铁球再次静止时小铁球受到的浮力将_________（选填“变大” 、“变小”或“不变”）。
三、作图题
11 ．请在图括号内标出小磁针右端的磁极，同时在 A 点用箭头画出磁感线的方向。
12．如图所示，把螺线管水平悬挂起来，给导线通电，螺线管就像指南针一样，静止时指南北方向。若 B 端总是指向南方，请在图中的虚线框内画出电源的电路符号。
13 ．根据图中通电螺线管的 N 极，标出磁感线方向、小磁针的 N 极，并在括号内标出电源的正、负极。
四、实验题
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14 ．在探究“通电螺线管外部的磁场分布”时，小华采用了如图甲的实验装置。
（1）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片 P 应该移动到_________端。
（2）小华将铁粉均匀地撒在螺线管周围，再通电轻敲玻璃板观察到铁粉分布如图乙，铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被_______，仔细观察乙图中铁粉的分布，可以发现通电螺线管内部________ （填“有”或“没有”）磁场。
（3）小华将 4 个小磁针放在螺线管周围不同的位置，是为了探究___________________________。闭合开关后小磁针的指向如图甲，由此可知通电螺线管的左端是_________极。
（4）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___________________________ ，观察___________________________。
15 ．如图，甲图是某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验电路图。
（1）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至_________端（选填“A”或“B”）；
（2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是__________ __________________________________________，才能将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来；
（3）正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图，该现象能反映磁场的分布情况。若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是__________________；
（4）探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是______________________。
五、科普阅读题
16 ．阅读短文，回答问题。
1820 年丹麦物理学家奥斯特在实验时发现，通电导线附近的小磁针动了一下。这一发现马上轰动了整个欧洲科学界。法国物理学家安培敏锐地觉察到这一发现的重要性，第二天就重复做了奥斯特的实验。一周后，他向科学院提交了一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向判定的右手螺旋定
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则，即用右手握住通电导线，四指弯曲方向为电流方向，大拇指方向与电流的磁场方向一致。后来，安培研究了平行导线之间的相互作用问题。只是受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效，并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用。 1820 年底，安培将他研究的电流元与电流元之间的相互作用规律发表，提出了安培定律，构成了电动力学的基础。另外，奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，从而使电动力学真正走上了定量实验的道路。
1821 年初，安培提出了“分子电流假说” ，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质相同。磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手螺旋定则来判定，如果“回旋电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性。
（1）安培评价奥斯特实验说：“奥斯特先生，已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起。”奥斯特的重要贡献在于他发现了___________________________；
（2）电流计的原理是___________________________；
（3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示，它中心产生的磁场方向沿虚线向_________（选填“上”或“下”）；
（4）安培“分子电流假说”认为磁体产生磁性的前提是___________________________。
拓展培优练
一、单选题
1 ．在探究“通电螺线管的磁场是什么样的”实验中，通电后观察小磁针 a 静止时 N 极的指向，轻敲纸板观察铁屑的排列情况，现象如图所示。下列说法正确的是 ( )
A ．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场一样
B ．根据小磁针 a 的 N 极指向，可以判定通电螺线管的右端为 S 极
C ．磁场中b 点的磁场方向与小磁针 a 静止时 N 极指向相反
D ．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性
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2．小明在户外实践中，利用随身所带物品制作了简易指南针。他首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁，然后将缝衣针磁化并用细线水平悬挂，最后将两者靠近，静止时位置关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A ．铁钉的钉尖是 S 极 B ．缝衣针的针尖是 N 极
C ．地磁场 N 极在地理北极附近 D．移开电磁铁后，缝衣针静止时针尖所指方向为南
二、填空题
3．在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，在螺线管周围的不同位置放上小磁针，接通电路，小磁针静止时的指向如图所示，小磁针_________极的指向就是该点的磁场方向，由此可知通电螺线管的右端是_________极。把电池的正负极对调，再进行实验， 目的是探究通电螺线管外部磁场方向与_________方向是否有关。
4 ．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。
三、作图题
5 ．某电磁阀的工作原理如图所示。当开关S1 、S2 如图连接时，固定线圈磁场，推动强磁阀门向左运动，封闭液管通道，阻止液体流动。请：
（1）标出此时通电螺线管右端的极性；
（2）标出强磁阀门右端的极性；
（3）画出通电螺线管外部磁场的磁感线（画出一条即可）。
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6 ．在图中的括号内标出通电螺线管的极性，并在 A 点处用箭头标出磁感线的方向。
7 ．闭合开关，小磁针静止时状态如图所示，请在括号内标出通电螺线管的极性，并在 A 点标出电流方向。
8 ．如图所示，请标出通电螺线管的 N 极并在 A 点画出磁感线的方向。
9 ．（1）如图-1 甲是中国古代科技著作（天工开物）中，利用杆秤测量弓最大弹力的方法——试弓定力，请在图-1 乙中画出细绳对弓弦的拉力 F 的示意图；
（2）如图-2 ，请在虚线框中标出电源右侧的正负极和小磁针左侧的 N 、S 极。
四、实验题
10 ．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_________；
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（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）。
11 ．“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。
12 ．在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）如图甲所示，在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后，用手_________纸板，观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与_________磁体的磁场相似。
（2）根据图甲中小磁针的 N 极指向，可知通电螺线管的左端为_________极。将电源的正负极对调，小磁针的 N 极指向也改变了，说明通电螺线管外部的磁场方向与_________方向有关。
（3）图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图，“指南鱼”内部藏有磁石，能够指示南北方向，这是由于地球的周围存在_________。
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基础过关练
一、电流的磁效应
1 ．世界上第一个证实了电流周围存在磁场的科学家是 ( )
A ．牛顿 B ．欧姆 C ．奥斯特 D ．阿基米德
【答案】C
A ．牛顿提出了牛顿运动定律和万有引力定律，故 A 不符合题意；
B ．欧姆发现了同一段导体中的电流跟电压和电阻之间的定量关系，建立了欧姆定律， B 不符题意；
C ．奥斯特是第一个证实电流周围存在磁场的科学家，故 C 符合题意；
D ．阿基米德是发现杠杆原理、阿基米德原理的科学家，故 D 不符合题意。所以选 C。
2 ．当小磁针自由静止时，它的 N 极总是指向_________（选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到_________ 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的 N 极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的 N 极将向纸_________ （选填“内”或“外”）偏转。
【答案】 北 地磁场 外
地球本身是一个巨大的磁体，周围存在着地磁场。地磁场的南极在地理北极附近，地磁场
的北极在地理南极附近。 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，当小磁针自由静止时，它的 N 极总是指向北方，这是因为小磁针受到地磁场的作用。
如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，电流方向为从右向左，与图甲的电流流动方向相反，则小磁针旋转方向与图甲相反，N 极向纸外。
3 ．奥斯特的发现
（1）比较甲、乙得出结论：通电导体周围存在着_________。
（2）比较甲、丙得出结论：电流产生的磁场方向与_________ 的方向有关。
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（3）通电导线周围存在与电流方向有关的_________ ，这种现象叫作电流的磁效应。
【答案】 磁场 电流 磁场
比较甲、乙（通电与断电），通电时小磁针偏转，断电时回到原位，说明通电导体周围存
在磁场。比较甲、丙（改变电流方向）：电流方向改变，小磁针偏转方向相反，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关。通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。
4 ．小芳对奥斯特实验非常感兴趣，于是连接如图所示的电路进行探究。她先用两节干电池串联进行实验，发现小磁针只是微微动了一下，接着用三节干电池串联进行实验，而小磁针发生了明显的偏转。根据小芳的实验过程及现象，可以得出两点结论：一是电流周围确实存在着_________ ，二是电流磁场的强弱与_________有关。
【答案】 磁场 电流大小
小芳通过连接电路并观察小磁针的偏转情况，发现当电路中有电流通过时，小磁针会发生偏转。这个现象说明，电流周围确实存在着磁场，即电流能够产生磁场。
小芳在实验中还注意到，当使用不同数量的干电池（即改变电源电压）时，小磁针的偏转情况有所不同。具体来说，当使用两节干电池时，小磁针只是微微动了一下；而当使用三节干电池时，小磁针发生了明显的偏转。这个现象说明，电流磁场的强弱与电流的大小有关。因为电源电压的改变导致了电路中电流大小的改变，进而影响了电流产生的磁场的强弱。
二、通电螺线管的磁场
5 ．通电螺线管的磁场：
通电螺线管外部的磁场分布和________ 的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的________，通电螺线管两端的_________跟螺线管中电流的_________有关。
【答案】条形磁体，两极，极性，方向。
实验发现，通电螺线管外部的磁场分布和条形磁铁的磁场一样。通电螺线管相当于磁体，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
通电螺线管两端的磁极性跟螺线管中电流的方向有关，当其他条件相同时，螺线管中电流方向不同，
通电螺线管两端的磁极不同。
6 ．如图所示，a 、b 分别为电流表两接线柱，c、d 分别为电源两极。闭合开关后，把小磁针放在甲端的左侧附近静止时 N 极指向通电螺线管甲端，则以下判断正确的是 ( )
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A ．螺线管甲端为 N 极，另一端为 S 极 B ．螺线管的极性与电源正负极有关
C ．若 d 为正极，则 a 为“-”接线柱 D ．螺线管的极性跟电源 c 、d 正负极无关
【答案】D
A ．由磁极间的作用规律可知，靠近小磁针 N 极的螺线管甲端为 S 极，另一端为 N 极，故 A 错误；
BD ．由安培定则可知，螺线管的极性与电流环绕方向有关，与电源正负极无关，图中无绕线方法，正负极不同，绕法不同，电流方向也能保持一致，故 B 错误，D 正确；
C ．若 d 端为正极，则电流从电流表 a 端流入，故 a 为“＋”接线柱，故 C 错误。故选 D。
7 ．一个通电螺线管中的电流方向和螺旋管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是 ( )
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A
B
C
D
【答案】B
A ．据安培定则判断，螺线管的右端是 N 极，左端是 S 极，故磁感线方向错误，A 错误；
B ．据安培定则判断，该螺线管的右端是 N 极，左端是 S 极，故磁感线的方向正确，故 B 正确；
C ．据安培定则判断，该螺线管的右端是 S 极，左端是 N 极，故磁感线的方向错误，故 C 错误；
D ．据安培定则判断，该螺线管的右端是 N 极，左端是 S 极，故磁感线的方向错误，故 D 错误。故选 B。
8 ．某电磁门锁如图（a），图（b）是该电磁门锁的原理简化图。当开关 S 闭合时条形磁体和电磁铁相互吸引，请在图（b）中画出螺线管的绕线，并标出通电螺线管的 N 极。
【答案】见下图。
由题意可知，当开关 S 闭合时条形磁体和电磁铁相互吸引，说明螺线管的左侧为 S 极，
右侧为 N 极；根据安培定则可知，螺线管外侧的电流方向向下，如下图所示：
9 ．如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。
【答案】见右图。
根据磁极间的相互作用可知，螺线管左端是 S 极，右端是 N 极，由安培定则可知，螺线管上电流的方向向下，则电源左端是正极，如图所示。
三、探究通电螺线管外部磁场的方向
10．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有_________，通过小磁针静止时_________极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与_________有关。
【答案】 磁场 N 电流方向
电流的周围存在磁场，闭合开关，电流通过螺线管，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场；实验中，通过小磁针静止时 N 极的指向，可确定该点的磁场方向。
调换电源正负极，即改变电流方向，小磁针偏转方向也改变，说明磁场方向与电流方向有关。
11 ．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
（1）将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图甲所示，闭合开关后观察到的现象是_________，此实验说明_________；
（2）在穿过螺线管的平板上撒上铁屑，当有电流通过，铁屑的分布情况如图乙所示，此实验说明_________周围的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。
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（3）将图甲中的电源正、负极对调，闭合开关，会发现小磁针的偏转方向_________（选填“不改变”或“发生改变”），说明_________两端的极性和电流方向有关。
【答案】（1）小磁针指示一定的方向，通电导体的周围存在磁场；（2）通电螺线管；（3）发生改变，通电螺线管。
（1）放小磁针的目的是便于观察磁场方向，由于通电导体的周围存在特定分布的磁场，所以闭合开关后观察到的现象是小磁针指示一定的方向。
（2）根据图示的通电螺线管周围的小磁针的排布情况和螺线管周围磁感线的形状，可以确定通电螺线管周围磁感线的形状是纺锤形的，这与条形磁体周围磁场分布相似。
（3）通电螺线管周围的磁场方向与通电电流方向有关，把连接电池正负极的导线对调改变电流方向，可以检验通电螺线管周围的磁场方向和电流方向的关系；将图甲中的电源正、负极对调，闭合开关，会发现小磁针的偏转方向发生改变。
12 ．通过实验探究磁体周围的磁场特点。
（1）如图 1 所示，在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁铁上方，然后_________，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被_________成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来；
（2）如图 2 所示，在条形磁体周围放一些小磁针，小磁针静止时黑色一端表示磁体的 N 极，由此判断条形磁体右端的磁极为_________极；
（3）如图 3 所示：
①观察图中的铁屑排布情况，可知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的正、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_________ 的方向有关；
③拿走图中的小磁针，可利用_________来判定通电螺线管的 N 、S 极。
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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【答案】（1）轻敲玻璃板，磁化；（2）N；（3）条形，电流，安培定则
（1）如图 1 所示，在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁铁上方，然后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。
铁屑是铁磁性物质，在磁场中会被磁化成具有磁性的小磁针，从而沿磁场方向有序排列。
（2）根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可判断条形磁体右端的磁极为 N 极。
（3）通电螺线管的铁屑排列形状与条形磁体的磁场分布相似，外部磁场与条形磁体的磁场相似。对调螺线管所接电源的正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管产生的磁场方向改变，即通电螺线管的极性与螺线管中电流的方向有关。
可以利用安培定则来判定通电螺线管的 N 、S 极，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的 N 极。
四、安培定则
13 ．通电螺线管的磁场
（1）螺线管：将导线绕在圆筒上，就可以做成_________管。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场增强。
（2）安培定则：用_________手握螺线管，让四指弯向螺线管中_________ 的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的_________极。如图所示。
【答案】（1）螺线；（2）右，电流，N
（1）一根导线产生的磁场太弱，把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场增强。
（2）安培定则为判断通电螺线管磁极的定则，其内容为；用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 N 极。
14．据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮制成指南鱼，如图甲。多次将指南鱼轻轻旋转，待静止后，观察到鱼尾总是指向南方。将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终指向电磁铁，则电源左端为_________（选填“正”或“负”）极。
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【答案】负
南方是地磁场的 N 极，根据磁极间的相互作用知，鱼尾为该磁体的 S 极，鱼头为该磁体
的 N 极，将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端，发现鱼头始终朝向电磁铁，据磁极间的相互作用知，螺线管左端为 S 极，右端为 N 极，由安培定则知，螺线管上导电电流的方向向下，电源的左端为负极。
15 ．如图，小磁针静止时 N 极指向右，则螺线管的右端为_________极。将小磁针沿着图中轨迹缓慢移到 Q 处，下列符合小磁针 a 端旋转情况的是_________。
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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A
B
C
D
【答案】 N D
小磁针静止时 N 极指向右，S 极指左，根据磁极间相互作用规律，异名磁极相互吸引，可知螺线管的右端为 N 极。
磁体外部磁场方向与磁感线方向相同，从 N 极出发指向 S 极，规定小磁针静止时 N 极所指的方向为该点磁场的方向，所以将小磁针沿着图中轨迹缓慢移到 Q 处，小磁针 a 端将逆时针旋转 360。 ，故选 D。
16 ．如图所示，小磁针静止时的指向如图所示，其中黑端为 N 极。闭合开关后，小磁针逆时针转动后静止，请在图中标出通电后螺线管的 N 极和磁感线方向。
【答案】见右图。
闭合开关，小磁针逆时针转动后静止，此时小磁针的 N 极指向右侧，根据异名磁极相互
吸引知，螺线管左端为 N 极、右端为 S 极，在磁体外部，磁感线的方向是从 N 极指向 S 极，如图所示。
17 ．在图中，根据磁感线方向，标出小磁针的 N 、S 极及电源的正、负极。
【答案】见右图。
磁体外部的磁感线总是从磁体的 N 即出发，所以螺线管的左端为 N 极，右端为 S 极，由
磁极间的相互作用可知小磁针的右端为 S 极，左端是 N 极，根据安培定则可以判断出电源的右端是正极，左端是负极，如图所示。
18．在探究通电螺线管磁场的实验中，在螺线管附近放两个小磁针，硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后观察到小磁针静止时的指向和铁屑的排列如图甲所示，请你根据图甲所示的实验结果，在图乙中画出螺线管周围的磁感线分布情况（画出5 条线），并标出螺线管 N 极和 S 极。
【答案】见右图。
小磁针静止时 N 极向左，因磁体周围的磁场方向与小磁针 N 极所指的方向一致，而磁体
外部的磁场方向是从 N 极出发回到 S 极，则通电螺线管右端为 N 极，左端为 S 极，螺线管外部磁感线的方向从 N 极指向 S 极，如图所示。
能力提升练
一、单选题
1 ．如图所示，开关闭合后，下列判断正确的是 ( )
A ．可自由转动的小磁针不发生偏转 B ．通电螺线管右端为 N 极
C ．通电螺线管中可以将铜棒磁化 D ．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场相似
【答案】B
AB ．从图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，螺线管右端
是 N 极，左端是 S 极；由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，小磁针 S 极向左转动，故 A 错误，B 正确；
C ．磁化是指原来没有磁性的物体，获得磁性的过程，铜不是磁性材料，不能被磁化，故 C 错误；
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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D．螺线管通电后，通电螺线管周围产生磁场，通电螺线管外部的磁场与条形磁铁周围的磁场一样，而不是和蹄形磁体的磁场相似，故 D 错误。
故选 B。
2．科技小组的同学将不同金属丝插入菠萝中自制了水果电池，然后将一根导线在纸筒 A 上绕制成螺线管，导线两端接在水果电池两极上，螺线管产生的磁场使小磁针静止在如图所示状态。下列判断正确的是 ( )
A ．通电螺线管的左侧是 N 极
B ．水果电池 M 端为负极
C ．把小磁针取走，则通电螺线管周围的磁场消失
D ．改变电流方向，小磁针偏转方向不变
【答案】B
AB ．由图可知，小磁针左侧是 N 极，根据异名磁极相互吸引，则通电螺线管的左侧是 S
极，右侧为 N 极，螺线管电流从右侧流入，故水果电池 N 为正极，M 端为负极，故 A 错误，B 正确；
C ．把小磁针取走，磁场依然存在，则通电螺线管周围的磁场不会消失，故 C 错误；
D ．改变电流方向，通电螺线管 N 、S 极方向改变，小磁针偏转方向改变，故 D 错误。故选 B。
3 ．如图所示，下列判断正确的是 ( )
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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A ．通电螺线管的右端为 N 极
C ．小磁针右端为 S 极
【答案】D
B ．电源右端为正极
D ．通过小磁针的磁感线方向水平向右
A．磁体外部的磁感线从磁体 N 极出发，回到 S 极。图中螺线管右端磁感线“进入” ，说明右端是 S 极，左端是 N 极，故 A 错误；
B．螺线管左端是 N 极，根据安培定则，电流应从螺线管左端流入、右端流出，所以电源右端是负极，左端是正极，故 B 错误；
CD ．螺线管左端是 N 极，右端是 S 极，磁感线从左端指向右端，所以通过小磁针的磁感线方向水平向右。小磁针的北极与放入改点的磁场方向一致，则小磁针右端为 N 极，故 C 错误，D 正确。故选 D。
4 ．小意家有一款磁悬浮音箱，由箱体和底座两部分组成（图甲），箱体底部有一块永磁铁，底座内部电路如图乙所示。闭合开关，箱体悬浮空中，下列判断正确的是 ( )
A ．永磁体 A 端为 N 极
B ．底座通电后能产生磁场利用了电流的磁效应
C ．通电时，用手托住箱体，底座的磁场会消失
D ．永磁体 B 端与电磁铁上端为同名磁极
【答案】B
A ．由图乙可知，底座通电后，电流从螺线管的上后方流入，下前方流出，根据安培定则
可知，螺线管的下端是 N 极，上端是 S 极，根据同名磁极相互排斥原理可知，音箱底部磁铁的A端应该是 S 极，故 A 错误；
BC ．底座通电后能产生磁场是因为通电导线周围存在着磁场，这是电流的磁效应；只要通电，导线周围就存在磁场，通电时，用手托住箱体，底座的磁场不会消失，故 B 正确，C 错误；
D ．因为螺线管的下端是 N 极，上端是 S 极，永磁体与螺线管相互排斥，所以音箱底部磁铁的A端是 S 极，B 端是 N 极，即永磁体 B 端与电磁铁上端为异名磁极，故 D 错误。
故选 B。
5 ．如图所示是医生给心脏病人做手术时用到的一种“人工心脏泵”（血泵）的体外装置，可代替心脏推动血液循环。线圈 AB 固定在软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，上端阀门 S1 只能向外开启，
下端阀门 S2 只能向内开启。某次血液推动阀门 S1 向外开启时，下列说法正确的是 ( )
A ．活塞正在向左运动 B ．电流从线圈的 B 端流入
C ．此装置利用了电磁感应原理 D ．线圈 AB 中应通入频率是 50Hz 的交流电
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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【答案】B
A．某次血液推动阀门 S1 向外开启时，活塞筒的气压增大，体积较小，说明活塞正在向右运动，故 A 错误；
B ．活塞向右运动时，电磁铁受到磁体排斥力的作用，由同名磁极相排斥得，电磁铁左端为 N 极，由右手螺旋定则得，电流从 B 端流入、A 端流出，故 B 正确；
C ．通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，即通电时线圈产生磁性，所以此装置利用了电流的磁效应，故 C 错误；
D ．人工心脏泵通常使用直流电作为电源，因为直流电具有稳定的电压和电流输出，更适合为人工心脏泵提供持续、稳定的动力，故 D 错误。
故选 B。
二、填空题
6 ．1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做_________。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和_________磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着_________ （选填“逆时针”或“顺时针”）方向转动。
【答案】 电流的磁效应 条形 顺时针
[1]丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了通电导线周围存在磁场的现象，这种现象叫电流的磁效应。
[2]通电螺线管外部的磁场分布情况和条形磁体的磁场分布情况相似，两端磁性最强。
[3]如图，电流从螺线管右端流入，根据安培定则可知通电螺线管右端为 N 极，左端为 S 极，根据磁极间的相互作用规律，小磁针要顺时针旋转。
7 ．铜片和锌片插入柠檬中做成水果电池，将铜片和锌片用导线与电压表相连如图 a 。闭合开关电压表指针向右偏转，则自由电子移动方向为_________（填“锌片流向负接线柱”或“负接线柱流向锌片”）。若将其中一根导线取下，导线的一端与一节新干电池正极相连，当导线另一端与电池负极相连瞬间，将一个可以自由旋转的小磁针靠近导线，如图 b 小磁针_________发生偏转。
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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【答案】 锌片流向负接线柱 会
[1]如图a 所示，铜片与电压表的正极相连，锌片与电压表的负极相连，且电压表正常偏
转，说明铜片是电源的正极，锌片是电源的负极，电源外部电流的方向是铜片、电压表、锌片，而电流的方向与自由电子定向移动的方向相反，则自由电子移动的方向是锌片流向负接线柱。
[2]当导线一端与干电池正极相连，另一端与负极相连瞬间，导线中有电流通过。通电导线周围存在磁场，磁场会对小磁针产生力的作用，故小磁针会发生偏转。
8．通电螺线管周围的某一条磁感线方向如图所示，则电源的右端为_______（选填“正”或“负”）极。
【答案】负
在磁体周围磁感线是从磁体的 N 极出发回到 S 极的，由图磁感线的方向可判断通电螺线
管的右端为 N 极，再根据安培定则可判断电流从螺线管的左侧流入，从右侧流出。故电源左端是正极，右端是负极。
9 ．如图所示，在通电螺线管的左边有一枚小磁针，当图中箭头表示流入螺线管电流的方向，则小磁针的 N 极将_________转动（填“不会” 、“顺时针方向”或“逆时针方向”）。
【答案】逆时针方向
电流从通电螺线管的右后侧流入，从左前侧流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端
为 N 极，又因同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此小磁针的 N 极将逆时针方向转动。
10．一个空心小铁球放在盛水的烧杯中置于铁棒 AB 的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路。开关 S 闭合后，空心小铁球仍漂浮在水面上，此时 A 端为电磁铁的_________极，当滑片 P 向右滑动，空心小铁球再次静止时小铁球受到的浮力将_________（选填“变大” 、“变小”或“不变”）。
【答案】 S 变小
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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[1]电流由A 流向 B ，则由安培定则可知螺线管 B 端为 N 极，则 A 端为 S 极（南极）。
[2]当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由欧姆定律可知电路中电流减小，则螺线管中的磁性减弱，故小铁球所受磁力减弱；小铁球受重力、磁力及浮力，因小球处于静止状态，故向下的磁力与重力之和应等于向上的浮力，因磁力减小，故浮力也将变小。
三、作图题
11 ．请在图括号内标出小磁针右端的磁极，同时在 A 点用箭头画出磁感线的方向。
【答案】
图中根据电流的走向可知，螺线管中电流从螺线管左端流入，右端流出，根据安培定则可
知，螺线管左端为 N 极，右端为 S 极，由螺线管周围磁感线分布可知，A 点磁感线向右；由磁极间的相互作用可知，小磁针右端为 S 极，如图所示：
12．如图所示，把螺线管水平悬挂起来，给导线通电，螺线管就像指南针一样，静止时指南北方向。若 B 端总是指向南方，请在图中的虚线框内画出电源的电路符号。
【答案】
由题意可知，螺线管的 B 指向南，即螺线管的 A 端为 N 极，B 端为 S 极，根据安培定则可知，螺线管中电流的方向是从右边流入，则电源的右端为正极，如下图所示：
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16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
13 ．根据图中通电螺线管的 N 极，标出磁感线方向、小磁针的 N 极，并在括号内标出电源的正、负极。
【答案】
由图可知，螺线管的左端 N 极，则螺线管的右端 S 极；由异名磁极相互吸引得，小磁针
右端为 S 极、左端为 N 极；在磁体的外部，磁感线从 N 极指向 S 极，所以通电螺线管外的磁场方向从左向右；根据右手螺旋定则得，电流从螺线管右端流入、左端流出，则电源的右端为正极、左端为负极，如图所示：
四、实验题
14 ．在探究“通电螺线管外部的磁场分布”时，小华采用了如图甲的实验装置。
（1）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片 P 应该移动到_________端。
（2）小华将铁粉均匀地撒在螺线管周围，再通电轻敲玻璃板观察到铁粉分布如图乙，铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被_________，仔细观察乙图中铁粉的分布，可以发现通电螺线管内部______ （填“有”或“没有”）磁场。
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（3）小华将 4 个小磁针放在螺线管周围不同的位置，是为了探究_________。闭合开关后小磁针的指向如图甲，由此可知通电螺线管的左端是_________极。
（4）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______，观察_________。
【答案】（1）左；（2）磁化 有；（3）通电螺线管周围的磁场方向 N；（4）对调电源正负极小磁针 N 极的指向
（1）为保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处。由图可知，滑
片 P 移到最左端时，滑动变阻器接入电路的电阻丝最长，电阻最大，所以滑动变阻器的滑片 P 应该移动到左端。
（2）[1]铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被磁化，从而在磁场中有序排列显示出磁场分布。
[2]观察图乙，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。
（3）[1]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。
[2]根据小磁针的指向（小磁针 S 极指向螺线管左端），结合磁极间的相互作用（异名磁极相吸），可知螺线管左端为 N 极。
（4）[1][2]探究极性与电流方向的关系，需控制其他变量不变，可以对调电源正负极，改变电流方向。通过观察小磁针 N 极的指向，可判断螺线管磁极的变化。
15 ．如图，甲图是某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验电路图。
（1）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至_________端（选填“A”或“B”）；
（2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是_________，才能将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来；
（3）正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图，该现象能反映磁场的分布情况。若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是_________；
（4）探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是_________。
【答案】（1）A ；（2）轻敲玻璃板；（3）小磁针；（4）见解析
（1）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 A 端。这样做的目的是使滑动变阻器接入电路的电阻最大，从而限制电路中的电流，起到保护电路元件的作用。
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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（2）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是轻敲玻璃板。因为轻敲玻璃板可以使铁屑受到轻微的振动，从而能够在磁场的作用下更容易按照磁场的分布规律排列，进而将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来。
（3）若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是小磁针。将小磁针放在通电螺线管周围不同位置，小磁针静止时 N 极所指的方向就是该点磁场的方向，通过观察小磁针 N 极的指向，就可以探究通电螺线管的磁场的方向。
（4）探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是断开开关，调换电源正负极，再闭合开关，观察小磁针 N 极的指向变化。改变电源正负极后，螺线管中的电流方向发生改变，根据安培定则可知，通电螺线管的磁场方向也会改变，通过对比两次实验中小磁针 N 极的指向变化，就可以得出通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系。
五、科普阅读题
16 ．阅读短文，回答问题。
1820 年丹麦物理学家奥斯特在实验时发现，通电导线附近的小磁针动了一下。这一发现马上轰动了整个欧洲科学界。法国物理学家安培敏锐地觉察到这一发现的重要性，第二天就重复做了奥斯特的实验。一周后，他向科学院提交了一篇论文，提出了磁针转动方向与电流方向判定的右手螺旋定则，即用右手握住通电导线，四指弯曲方向为电流方向，大拇指方向与电流的磁场方向一致。后来，安培研究了平行导线之间的相互作用问题。只是受到奥斯特电流与磁针之间的相互作用的启发，安培就能认识到电流与磁体的等效，并在极短时间内将这一发现推广到电流与电流之间的相互作用。 1820 年底，安培将他研究的电流元与电流元之间的相互作用规律发表，提出了安培定律，构成了电动力学的基础。另外，奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计，从而使电动力学真正走上了定量实验的道路。
1821 年初，安培提出了“分子电流假说” ，认为磁体产生磁场与电流产生磁场本质相同。磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，产生的磁场可以根据右手螺旋定则来判定，如果“回旋电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性。
（1）安培评价奥斯特实验说：“奥斯特先生，已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起。”奥斯特的重要贡献在于他发现了_________；
（2）电流计的原理是_________；
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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（3）安培认为分子内有回旋电流，若某分子回旋电流如图所示，它中心产生的磁场方向沿虚线向_________（选填“上”或“下”）；
（4）安培“分子电流假说”认为磁体产生磁性的前提是_________。
【答案】（1）电流的磁效应；（2）电流与磁体之间的相互作用；（3）上；（4）“回旋电流”排列方向趋于一致
（1）短文开头提到“1820 年丹麦物理学家奥斯特在实验时发现，通电导线附近的小磁针
动了一下” ，小磁针动说明有磁场对其产生了力的作用。这一现象表明电流周围能产生磁场，即电流的磁效应，所以奥斯特的重要贡献在于他发现了电流的磁效应。
（2）根据文中“奥斯特电流的磁效应的发现也使得测量电流的大小成为可能，安培根据电流与磁体之间的相互作用发明了电流计”可知电流计的原理是电流与磁体之间的相互作用。
（3）根据右手螺旋定则，用右手握住环形电流，四指弯曲方向为电流方向，大拇指所指方向为磁场方向。如图所示的电流方向，可得它中心产生的磁场方向沿虚线向上。
（4）由文中的内容可知，磁体内部每一个“分子”中都带有回旋电流，如果“回旋电流”排列方向趋于一致，那么物体就会产生宏观的磁性，所以安培“分子电流假说”认为磁体产生磁性的前提是“回旋电流”排列方向趋于一致。
拓展培优练
一、单选题
1 ．在探究“通电螺线管的磁场是什么样的”实验中，通电后观察小磁针 a 静止时 N 极的指向，轻敲纸板观察铁屑的排列情况，现象如图所示。下列说法正确的是 ( )
A ．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场一样
B ．根据小磁针 a 的 N 极指向，可以判定通电螺线管的右端为 S 极
C ．磁场中b 点的磁场方向与小磁针 a 静止时 N 极指向相反
D ．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性
【答案】D
A ．通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，而不是蹄形磁体，故 A 错误；
B ．小磁针 a 的 N 极指向右方，根据磁极间相互作用规律，通电螺线管的右端应为 N 极，故 B 错误；
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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C．磁场中某点的磁场方向定义为该点小磁针静止时 N 极所指的方向，因此b 点的磁场方向与小磁针 a 静止时 N 极指向相同，故 C 错误；
D．通电螺线管的磁场方向与电流方向有关，改变螺线管中电流的方向，其两端的磁极极性会发生改变，故 D 正确。
故选 D。
2．小明在户外实践中，利用随身所带物品制作了简易指南针。他首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁，然后将缝衣针磁化并用细线水平悬挂，最后将两者靠近，静止时位置关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A ．铁钉的钉尖是 S 极 B ．缝衣针的针尖是 N 极
C ．地磁场 N 极在地理北极附近 D．移开电磁铁后，缝衣针静止时针尖所指方向为南
【答案】D
A ．由图可知，电流从铁钉的钉尖流入，根据安培定则，右手握住铁钉，四指指向电流方向，大拇指指向钉尖，所以钉尖是 N 极，故 A 错误；
B ．因为异名磁极相互吸引，钉尖是 N 极，所以与钉尖靠近的缝衣针的针尖是 S 极，故 B 错误；
C ．地磁场的 N 极在地理南极附近，地磁场的 S 极在地理北极附近，故 C 错误；
D．缝衣针被磁化后，移开电磁铁，由于地磁场的作用，缝衣针静止时针尖（S 极）所指方向为南，故 D 正确。
故选 D。
二、填空题
3．在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，在螺线管周围的不同位置放上小磁针，接通电路，小磁针静止时的指向如图所示，小磁针_________极的指向就是该点的磁场方向，由此可知通电螺线管的右端是_________极。把电池的正负极对调，再进行实验， 目的是探究通电螺线管外部磁场方向与_________方向是否有关。
【答案】 N S 电流
[1][2]物理学规定，磁场中某一点小磁针静止时 N 极所指的方向为该点的磁场方向；由图
可知，小磁针的 N 极指向通电螺线管的右端，由于异名磁极相互吸引，可知通电螺线管的右端是 S
16.2 电流的磁场 分层练习（解析版）
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极。
[3]把电池的正负极对调，这样就改变了通电螺线管中的电流方向，再进行实验，观察小磁针指向，目的是探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关。
4 ．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。
【答案】 磁场 N
[1]奥斯特实验证实了电流的周围存在着磁场，通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应，所以螺线管通电后，周围存在磁场。
[2]由安培定则判断螺线管上端磁极，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的上端为 N极，因为叶轮受斥力悬浮，根据同名磁极相互排斥，所以叶轮下端的磁极是 N 极。
三、作图题
5 ．某电磁阀的工作原理如图所示。当开关S1 、S2 如图连接时，固定线圈磁场，推动强磁阀门向左运动，封闭液管通道，阻止液体流动。请：（1）标出此时通电螺线管右端的极性；（2）标出强磁阀门右端的极性；（3）画出通电螺线管外部磁场的磁感线（画出一条即可）。
【答案】
当开关 1 、 2 如图S连接S时，电流从螺线管左端流入，右端流出，由安培定则可知，通电螺
线管左端为 N 极，右端为 S 极；固定线圈磁场，推动强磁阀门向左运动，磁阀门受到向左的推力，由同名磁极互相排斥可知，强磁阀门右端为 N 极；在磁体的外部磁感线从 N 极出发，回到 S 极，如下图所示：
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6 ．在图中的括号内标出通电螺线管的极性，并在 A 点处用箭头标出磁感线的方向。
【答案】
由图可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则，右手四指沿电流方向握
住螺线管，大拇指指向螺线管的左端，所以螺线管的左端为 N 极，右端为 S 极；磁体外部磁场方向从 N 极到 S 极，则 A 点的磁场方向从左端到右端，如图所示：
7 ．闭合开关，小磁针静止时状态如图所示，请在括号内标出通电螺线管的极性，并在 A 点标出电
流方向。
【答案】
由图可知，小磁针的右端为 N 极，根据磁极间的相互作用规律可知通电螺线管的右端为
N 极、左端为 S 极，根据安培定则可知电流从通电螺线管的左端流入，则 A 点的电流方向向上，如图所示：
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8 ．如图所示，请标出通电螺线管的 N 极并在 A 点画出磁感线的方向。
【答案】
由右手螺旋定则可知螺线管左侧为 N 极，右侧为 S 极；在磁体的周围，磁感线从磁体的N 极出发回到 S 极，由此可以确定A 点的磁感线的方向向右，如图所示：
9．
（1）如图-1 甲是中国古代科技著作（天工开物）中，利用杆秤测量弓最大弹力的方法——试弓定力，请在图-1 乙中画出细绳对弓弦的拉力 F 的示意图；
（2）如图-2 ，请在虚线框中标出电源右侧的正负极和小磁针左侧的 N 、S 极。
【答案】（1） ；（2）
（1）细绳对弓弦的拉力沿着绳子竖直向上，作图如下：
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（2）磁体外部磁感线是从 N 极出发，回到 S 极，所以螺线管左端为 N 极，右端为 S 极，根据磁极间的相互作用规律可知小磁针左侧为 N 极，根据安培定则可知电流从螺线管左端流入，所以电源右侧为负极，左侧为正极，作图如下：
四、实验题
10 ．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
（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。
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（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。
11 ．“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
（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：
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（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。
12 ．在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）如图甲所示，在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后，用手_________纸板，观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与_________磁体的磁场相似。
（2）根据图甲中小磁针的 N 极指向，可知通电螺线管的左端为_________极。将电源的正负极对调，小磁针的 N 极指向也改变了，说明通电螺线管外部的磁场方向与_________方向有关。
（3）图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图，“指南鱼”内部藏有磁石，能够指示南北方向，这是由于地球的周围存在_________。
【答案】（1）轻敲 条形；（2）N 电流；（3）磁场
（1）[1][2]通电螺线管周围存在磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作
用，所以通电螺线管周围的小磁针（铁屑）会被磁化，且排列情况反映其磁场分布情况，为了使铁屑分布情况更加直观，实验时应对着螺线管轻轻敲击纸板，这样铁屑与纸板脱离，铁屑在磁场的作用下会重新排列，与通电螺线管的磁场情况相吻合，从而可以确定通电螺线管的 N 、S 极，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）[1]由图甲可知小磁针的 N 极指向为向左，根据磁极间的相互作用规律可知通电螺线管的左端为 N 极。
[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，由此可知通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
（3）地球是一个大磁体，其周围存在磁场，“指南鱼”在地磁场的作用下能够指示南北方向。
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