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20.2 电生磁
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
【详解】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，故B不符合
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．如图所示，将一根直导线AB放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察
到小磁针偏转。
（1）这就是著名的 实验。
（2）要使实验效果更加明显，应使通电导线沿 （填“东西”或“南北”）方向放置。
（3）实验中用到的一种重要科学研究方法是 （填字母）。
A．类比法 B．转换法 C．控制变量法
【答案】（1）奥斯特；（2）南北；（3）B
【详解】（1实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场，这是著名的
奥斯特实验。
（2）由于小磁针静止时要指南北方向，为使实验效果更加明显应使通电导体沿南北方向放置，可
以防止地磁场的影响，也就是说磁针偏转不是由地磁场引起的。（3）本实验中采用可观察的小磁针的偏转来演示导体周围存在的磁场，所以采用的是转换法，故
B符合题意，A C不符合题意。
所以选B。
3．如图所示是奥斯特实验的示意图，以下关于奥斯特实验的分析正确的是（ ）
A．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场
B．移去小磁针后，通电导线周围磁场消失
C．断开开关，直导线周围磁场不会立即消失
D．通电导线周围的磁场方向由小磁针的指向决定
【答案】A
【详解】A．因为通电导线周围有磁场，所以通电导线周围的小磁针发生偏转，故A正确；
B．通电导线周围的磁场与小磁针无关，小磁针用来检验通电导线周围存在磁场，故B错误；
C．断开开关，导线中无电流通过，直导线周围磁场会立即消失，故C错误；
D．通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，小磁针的指向只能用来表示通电导线周围的磁场方
向，故D错误。
所以选A。
二、通电螺线管的磁场
4．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。
【详解】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。
5．在“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验中，请完成如下的填空：
（1）通电螺线管两端的小磁针的偏转情况如图甲所示，其他条件不变，只改变螺线管中的电流方
向，通电螺线管两端的小磁针的偏转情况如图乙所示。由以上实验可知：通电螺线管磁极方向与螺线管中的 有关；
（2）通电螺线管周围的铁屑分布如图所示，观察铁屑的排列情况可知通电螺线管外部磁场跟
磁体的磁场相似。
【答案】（1）电流的方向；（2）条形.
【详解】（1）其他条件不变，只改变螺线管中的电流方向，通电螺线管两端的小磁针的偏转方向
发生了偏转，通电螺线管磁极方向发生了变化，故通电螺线管磁极方向与螺线管中电流方向有关。
（2）如图所示，该磁感线的分布情况与条形磁铁的相似，都是两极磁感线比较密集，中间的磁感
线比较稀疏。
6．小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻
敲玻璃板，铁屑的排列如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．图中P、Q两点相比，P点处的磁场较强
B．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场会减弱
C．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场方向会改变
D．若只增大螺线管中的电流，P、Q两点处的磁场方向会改变
【答案】C
【详解】A．由图可以看出通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，并且可以看到Q点铁屑的
分布比P点密集，由此可以确定Q点的磁场比P点强，故A不符合题意；
BC．只改变电流方向，则磁场方向发生改变，但通电螺线管的磁场强弱不变，故B不符合题意，
C符合题意；D．只增大螺线管中的电流，则磁场的强弱发生改变，但磁场方向不变，故D不符合题意．
所以选C.
三、安培定则
7．在奥斯特发现电流的磁场之后，法国的物理学家安培又进一步做实验研究磁场方向和 方
向的关系，并总结出了 。如图所示，通电螺线管的极性跟电流方向的关系可以用安培定则
来判定：用 手握住螺线管，让四指指向螺线管中 的方向，则大拇指所指的那端就是螺
线管的 极。
【答案】电流，安培定则；右手，电流，N。
【解析】在奥斯特发现电流的磁场之后，法国的物理学家安培又进一步做实验研究磁场方向和电
流方向的关系，并总结出了安培定则，也叫右手螺旋定则。
通电螺线管的极性跟电流方向的关系可以用安培定则来判定；用右手握住螺线管，让四指指向螺
线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
8．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。
【详解】闭合开关后，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
互吸引可知，螺线管的左端为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。
9．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。
【详解】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。10．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。
【详解】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。
11．关于通电螺线管的磁感线，下列图示中正确的是（ ）
A B C D
【答案】D
【详解】通电螺线管的电流方向与磁极之间的关系可用安培定则来判定：右手握住螺线管，让四
指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极；通电螺线管
外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，其磁感线从N极出发回到S极。故ABC错误，D正确。
所以选D。
12．“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静
止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有着不同的假设：
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转
乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用
（1）没通电时，静止的小磁针的N极指向 ；（填“南方”或“北方”）
（2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变
电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 ；
（3）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，
小磁针的转动方向将 （选填“不改变”或“改变”）；
（4）在做该实验时，下列操作中现象最明显的是
A．电流沿东西方向放置在磁针的正上方
B．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
C．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的正下方
D．沿电流方向放置小磁针，使磁针在导线的延长线上
【答案】（1）北方；（2）磁针偏转的方向不变；（3）改变；（4）B.
【详解】（1）没通电时，通电导线周围无磁场；由于地球是一个巨大的磁体，地理的南极是地磁
场的北极，地理的北极是地磁场的南极，所以没通电时，小磁针在地磁场的作用下N极指向北方。
（2）如果乙正确，他们调换电池的正负极，改变电流的方向，磁场方向改变，小磁针偏转方向改
变，如果甲同学的假设是正确的，磁针偏转的方向不变。
（3）由于电流产生的磁场在导线上、下方的方向相反，当小磁针从下方移到上方之后，小磁针的
转动方向会相反。
（4）地球的磁场方向是从地理的南极指向北极，若将导线东西放置，导线周围的磁场有很多指向
南北方向的，此时很多的磁场方向与地球的磁场方向可能一致，而导致实验现象不明显，但若将导线
南北放置，此时导线的磁场方向是东西方向的，所以此时小磁针会在导线磁场的作用下指示东西，故
现象更为明显。
13．小刚利用电池组、小磁针和若干导线等器材做了如图所示的实验。（1）由图甲与图乙可知 。
（2）如果移走图乙中的小磁针，通电导线周围 （选填“存在”或“不存在”）磁场。
（3）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，闭合开关小磁针 （选填“会”或“不会”）
发生偏转。
【答案】（1）通电导体周围存在磁场；（2）存在；（3）会.
【详解】（1）由图甲知道，电路没有电流时，小磁针不偏转，说明没有磁场；根据图乙知道，闭
合开关，电路中有电流时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场。
（2）如果移走图乙中的小磁针，导体中仍有电流，则通电导线周围仍存在磁场。
（3）如图丁所示，将小磁针放在导线上方，当闭合开关时，由于通电导体周围存在磁场，所以小
磁针会发生偏转，并且偏转方向发生改变。
14．把导线绕成螺线管，在螺线管周围撒上铁屑，通电后，轻轻敲击纸板，并在周围放上小磁针，
如图甲改变电流方向，铁屑分布及小磁针指向如图乙。
（1）敲击纸板后，铁屑的排列 ，螺线管周围的小磁针排列 （均选填“有一定规
律”或“无一定规律”）。
（2）根据铁屑排列，发现通电螺线管的磁场与 的磁场相似。
（3）若改变螺线管中的电流方向，会发现小磁针的指向 ，此时螺线管的N、S极如何变化？
。说明通电螺线管的极性与 有关。
【答案】（1）有一定规律，有一定规律；（2）条形磁体；（3）相反，螺线管的N、S 极对调，
电流方向。
【详解】（1）根据题意知道，铁屑在通电螺线管周围会被磁化，由于其与纸板的摩擦力太大，它
不能自己转动，通过敲击纸板，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；螺线管周围的小磁针由于
受到磁场的作用，也按一定规律排列；（2）通过比较发现，螺线管外部磁场与条形磁体相似；
（3）若改变螺线管中的电流方向，会发现小磁针的指向发生改变，与之前方向相反；改变螺线管
中的电流方向，由安培定则知道，螺线管的N、S 极对调；由以上现象知道，通电螺线管的极性与电
流方向有关．
15．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。
【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。
【详解】（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。
16．（2023·湖北恩施·统考中考真题）如图所示，学习奥斯特，探究通电导体周围的磁场。
（1）当闭合开关的瞬间，会观察到小磁针 ；通过改变电池 的连接，可以改变电路中的电流方向；
（2）此现象说明，电流方向会影响电流所产生磁场的 。
【答案】（1）偏转，正负极；（2）方向.
【详解】（1）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在磁场；将电池的正负极对调，
可以改变电路中的电流方向。
（2）电流方向改变，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与电流方向有关。
17．作图题：
（1）（2023·四川泸州·统考中考真题）如图所示，请根据通电螺线管上方小磁针静止时的指向，
在虚线框内用箭头标出相应的电流方向和磁场方向。
【答案】见右图。
【详解】小磁针静止时，N极向左，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，由此可知，螺线
管左侧为S极，右侧为N极，根据磁体外部的磁场方向由N极出发进入S极标出磁感线的方向，则由
右手螺旋定则可知电流由左侧流入，即虚线框内电流方向应向下，如图所示。
（2）（2022·四川凉山·统考中考真题）如图所示，根据磁体及周围磁场分布情况，在图中标出通
电螺线管的N极及电源的正极。
【答案】见右图。
【详解】螺线管外部磁场方向由N极指向S极，由图可知螺线管左侧为S极，右侧是N极，由右手螺旋定则可知，螺线管正面电流方向向下，背面电流方向向上，可知电源正极在左侧，如图所示。
18．（2023·云南·统考中考真题）某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。
（1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻
敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情
况相似，铁屑的作用是显示 ；
（2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电
螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，
说明通电螺线管的极性与 的方向有关。
【答案】（1）条形，电螺线管周围的磁场分布；（2）N，电流。
【详解】（1）由图知，螺线管通电后外部铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。
铁屑在磁场容易被磁化，故可以用铁屑来显示通电螺线管周围的磁场分布。
（2）由图乙知，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极。将电源正、负极对
调，小发现小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管极性与电流方向有关。
19．（2023·四川成都·统考中考真题）下图是小聪和小明同学探究“通电螺线管的磁场方向”实验
示意图。实验时，在小圆位置放置小磁针，闭合开关，画出不同位置小磁针静止时N极的指向；对调
电源正负极，重复上述操作。下列说法不正确的是（ ）
A．小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向
B．闭合开关，放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同
C．对调电源正负极，闭合开关，通电螺线管的磁场方向改变
D．通过实验可总结出通电螺线管的磁极性和电流方向的关系
【答案】B【详解】A．通电螺线管周围存在磁场，小磁针静止时N极的指向即为通电螺线管周围某一点的
磁场方向，故A正确，不符合题意；
B．闭合开关，通电螺线管周围存的磁场与条形磁铁相似，通电螺线管周围某一点磁场的方向即这
点磁感线的切线方向，也就是小磁针静止时N极指向，故放置在a、b处的小磁针静止时N极指向不相
同，故B错误，符合题意；
C．电流周围的磁场方向与电流方向有关。对调电源正负极，闭合开关，通过通电螺线管的电流方
向改变，则通电螺线管的磁场方向改变，故C正确，不符合题意；
D．因磁感线都是从Ｎ极发出，回到S极的，根据实验操作过程，总结小磁针的指向，可总结出通
电螺线管的磁极性和电流方向的关系，故D正确，不符合题意。
故选B。
20．（2023·山东济南·统考中考真题）实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选
用铁屑和小磁针来“探究通电螺线管外部磁场的方向”。
（1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观
察到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。
小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和 外部的磁场相似；
（2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通
电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于下图中的 。
A． B．C． D．
（3）小明的实验方案具有明显的不足，其不足之处是 ；
（4）为了弥补小明实验方案的不足，请提出一条改进建议： 。
【答案】（1）条形磁体；（2）B；（3）无法判断出通电螺线管外部磁场的方向；（4）增加小磁
针.
【详解】（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，通电螺线管的两端磁性最强，中间磁性最弱，说
明通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）在图中，根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从
北极发出，最后回到南极，只有B图所示小磁针N极指向一致，左侧小磁针N极都指向外侧，右侧小
磁针N极都指向内侧，其它三个图示小磁针N极指向均有不同方向之处，故选B。
（3）此方案中无法从图示判断出通过螺线管电流的方向，铁屑静止时也不能够通过铁屑的分布判
断通电螺线管外部磁场的方向，故无法判断出通电螺线管外部磁场的方向。
（4）根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，
最后回到南极，小磁针与铁屑相比，能更好地显示出各点的磁场方向，增加小磁针，把小磁针放到螺
线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。
