《实验：探究通电螺线管的外部磁场》
一、实验探究题
1. 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图所示的电路：
（1）实验中是通过____________________________________来判断其磁性强弱的，该研究方法叫做_______________。
（2）A、B串联，目的是_______________________，这样可以研究电磁铁磁性强弱与______________的关系。
（3）当闭合开关S后，两个电磁铁吸引大头针的情形如图所示，由此可以得出的结论是_____
______________________________________。
（4）B铁钉的钉尖是____________极，若要让B铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向____________端移动（选填“左”或“右”）。
（5）实验中有同学观察到被吸引的小铁钉下端是分散开的，其原因是__________________________。
2. 在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了如图甲所示的实验装置。



（1）在甲图中，当闭合开关后，小磁针会发生偏转，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，得到了如图乙所示的情形，它与条形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与螺线管上导线中的电流方向有关，这个关系可以用________判断。



（4）闭合开关，通电螺线管周围的小磁针极指向如图丙所示，由图可知：在通电螺线管外部，磁感线的方向是________。
3. 小明用大头针和小磁针来探究通电螺线管的磁场的实验中：
（1）他把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为___________________，小磁针指南的一端是_________（填“S”或“N”）极．
特斯拉实验
（2）将螺线管连接到如图甲所示的电路中，闭合开关后，将螺线管靠近大头针，发现_____
________，此现象说明：____________________________．
（3）将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图乙所示，放小磁针的目的是______________，闭合开关后观察到的现象是______________，上述步骤中_________（填“能”或“不能”）用大头针代替小磁针（假设大头针也能被悬起且自由转动）．
（4）通电螺线管周围的磁场方向和_________有关，验证方法是__________________________________．
（5）小明猜想通电螺线管的磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关．于是，他设计了如图丙所示的实验装置．实验中，他将开关S始终接在1上时，调节变阻器的滑片P，观察电流表示数及通电螺线管吸引的大头针数目，此时调节滑动变阻器是为了______________来研究_______________________的关系．
4. 某同学在做“探究通电螺线管探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，实验装置如图所示。



（1）闭合开关后，螺线管周围小磁针的指向如图所示，小明根据螺线管右端小磁针的指向判断出螺线管的右端为_______极；则可知电源的A端为_______极；观察发现通电螺线管外部的磁场分布与_______磁体的磁场十分相似。
（2）当电源的正负极方向对换时，小磁针a的南北极指向也对换，由此可知：通电螺线圈外部通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的_______方向有关。
5. 在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针．
（1）通电后小磁针的指向如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与_________磁体相似．
（2）小明改变螺线管中的电流方向，发现小磁针转动180°，南北极所指方向发生了改变，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的_________方向有关．
（3）由安培定则可知乙图中S闭合后，螺线管的上端为_________极．
6. 物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场．有一种电阻，它的大小随其所在位置磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻．如图所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像．为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图所示的甲、乙电路进行实验，请解答下列问题：
（1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为________A．
（2）只闭合S1，通电螺线管的左端为________极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图像可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为________T．
（3）实验中小刚将图甲电路中电源的正负极对调，发现图乙所示电路中电压表和电流表的示数不变，这表明________．
（4）实验中小刚通过改变滑动变阻器________（R1／R2）连入电路中的阻值来改变磁敏电阻R所在的位置的磁感应强度，你还可以通过_____________________________的方法，改变磁敏电阻R所在位置的磁感应强度．
7. 小敏在探究通电螺线管外部磁场方向的实验时操作的主要步骤如下：
①断开开关，连接如图丁所示的电路。闭合开关前，观察摆放在螺线管两端的小磁针（可自由旋转）静止时指向如图甲所示，记录实验现象。
②闭合开关，观察摆放在螺线管两端的小磁针（可自由旋转）静止时指向如图乙所示，断开
开关，记录实验现象。
③将通电螺线管与电源正、负极连接的导线两端互换，再次闭合开关，观察小磁针（可自由旋转）静止时指向如图丙所示，断开开关，记录实验现象。根据图丁所示的实验现象（小磁针黑一端为N极），可以得出的结论是：______。

8. 如图（a）所示是“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验，小明将许多小磁针放在螺线管周围的不同位置，接通电路后观察各小磁针静止时的指向（小磁针上涂黑的是N极）．然后根据小磁针指向，画出了螺线管周围的磁感线，如图（b）所示。

（1）观察图（a）和（b）发现，通电螺线管外部的磁场分布与______磁体的磁场十分相似。后来，小明对调电源正负极重新实验，发现小磁针静止时N极指向都与原来相反，这说明通电螺线管的磁场方向与______有关。
（2）如果要探究“通电螺线管磁场强弱与电流大小的关系”，应在图（a）所示电路的基础上做怎样的改进？答：______。
9. 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，电磁铁A的线圈匝数为200匝，电磁铁B的线圈匝数为50匝，连接成所示的电路。
⑴电磁铁B的上端是________极；
⑵当闭合开关S后，两个电磁铁吸引大头针的情形如图所示，由此可以得出的结论是：__________________________________ ；   
⑶若要让B铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向_____端移动(选填“左”或“右”)。                                       
10. 在探究通电螺线管的磁场时，小亮采用了如图所示的实验装置．闭合开关后，小亮将大头针靠近螺线管的两端，均未发现螺线管吸引大头针的现象．经检查，全部实验器材均无故障且连接无误．根据此现象，小亮得出结论：通电螺线管周围不存在磁场．实验桌上有：电源、开关、螺线管、细线、条形磁铁、玻璃板各一个，大头针、小磁针、铁屑、导线若干，请你利用这些器材，设计一个实验证明小亮的结论是错误的．写出实验步骤和实验现象．
11. 小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，实验装置如图所示。
（1）闭合开关后，螺线管周围小磁针的指向如图所示，小明根据螺线管右端小磁针的指向判断出螺线管的右端为N极，则可知电源的A端为______极；
（2）当电源的正负极方向对换时，小磁针a的南北极指向也对换，由此可知：通电螺线管的外部磁场方向与螺线管中导线的______方向有关。