5. 如图所示,将一根直导线放在静止小磁针的正上方,并与小磁针平行。

(1)第一个揭示电和磁关系的科学家是。
(2)为了确保实验成功,导线应该填“东西”或“南北”方向放置。
(3)接通电路后观察到小磁针发生偏转。实验中小磁针的作用是。
(4)若图中直导线的电流方向不变,将小磁针移到直导线的正上方平行放置,小磁针的偏转方向与原来填“相同”或“相反”。

5.(1)奥斯特 (2)南北
(3)检测磁场的存在 (4)相反

【分析】
我们可以逐个小问梳理思路：1. 回忆物理学史中首次揭示电与磁联系的实验，对应的科学家就是奥斯特。2. 考虑地磁场的影响，小磁针天然静止时指向南北，如果导线沿南北放置，通电后电流产生的磁场为东西方向，能让小磁针的偏转效果更明显，避免地磁场掩盖电流磁场的作用，所以要选南北方向。3. 磁场是肉眼不可见的，我们无法直接观察通电导线周围的磁场，小磁针发生偏转就可以间接证明磁场存在，起到检测磁场的作用。4. 根据通电直导线的磁场分布规律，导线上下两侧的磁场方向相反，电流不变时，小磁针移到导线上方后受力方向相反，偏转方向就和原来相反。
【解析】
(1) 1820年奥斯特首次通过实验发现了电流的磁效应，证明通电导线周围存在磁场，是第一个揭示电和磁关系的科学家。
(2) 由于地磁场的作用，静止的小磁针原本就指向南北方向，将导线沿南北方向放置时，通电导线产生的磁场方向为东西方向，此时小磁针的偏转现象会非常明显，可排除地磁场对实验的干扰，因此导线应该南北方向放置。
(3) 通电导线周围的磁场无法直接被肉眼观测，通过小磁针是否发生偏转，可以间接判断磁场是否存在，因此小磁针的作用是检测磁场的存在，将不可见的磁场转换为直观的实验现象。
(4) 根据安培定则，通电直导线周围的磁场是以导线为中心的同心圆，直导线正下方和正上方的磁场方向完全相反，在电流方向不变的前提下，将小磁针移到直导线正上方，小磁针的偏转方向与原来相反。
【答案】
(1)奥斯特 (2)南北 (3)检测磁场的存在 (4)相反
【知识点】
电流的磁效应；地磁场；安培定则
【点评】
本题围绕奥斯特实验展开，考察了实验的物理学史、操作细节、实验设计原理和磁场分布特点，属于电与磁章节的基础题型，需要注意理解地磁场对实验操作的影响，以及转换法在本实验中的应用，避免死记硬背知识点。
【难度系数】
0.7

6. 如图所示,小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路,固定在泡沫板上,制作简易指南针。该指南针的南极应标在泡沫板的处填“a”“b”“c”或“d”,该指南针漂浮在水面静止时南极所指的是地理的填“南方”或“北方”。

6.d 南方

【分析】
解题时我们分两步思考：第一步先确定通电螺线管的南北极：首先明确电路中电流的流向，电流从电源正极流出，流入螺线管的一端，再用安培定则（右手螺旋定则）判断螺线管的N、S极，找到S极对应的泡沫板位置；第二步结合地磁场的分布规律，磁体自由静止时南极的指向特点，就能得到第二空的答案。这里要注意安培定则的使用方法：右手握住螺线管，四指弯曲方向和电流的环绕方向一致，大拇指指向的就是螺线管的N极，另一端就是S极。
【解析】
1. 判断电流流向：由电源符号可知，电流从电源正极流出，经导线从螺线管的右端流入，从螺线管的左端流出，再经过开关回到电源负极。
2. 应用安培定则判断磁极：右手握住螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中电流的环绕方向一致，此时大拇指指向螺线管的左端，说明螺线管的左端为N极，右端为S极。螺线管的右端对应泡沫板上的d位置，因此该指南针的南极应标在d处。
3. 根据地磁场的特性：地球本身是一个大磁体，地磁的北极在地理南极附近，根据异名磁极相互吸引，漂浮的磁体静止时，南极会指向地理的南方。
【答案】
d 南方
【知识点】
安培定则；地磁场
【点评】
本题结合简易指南针的小制作场景，考察通电螺线管磁极判断和地磁场的基础知识点，难度较低，易错点是使用安培定则时搞错四指的环绕方向，混淆地理南北极和地磁南北极的对应关系，属于电磁学的基础应用型题目。
【难度系数】
0.7

7. 在图甲的方框内填上电池正、负极的符号,并涂黑图中小磁针A、B的N极。根据图乙磁感线方向,标出螺线管的磁极和导线中的电流方向。

7.

【分析】
我们可以分三步逐步完成作图：
1. 确定甲图电源正负极：已知甲图螺线管左端为N极、右端为S极，使用右手螺旋定则（安培定则），右手握住螺线管，让大拇指指向螺线管的N极（左端），四指弯曲的方向就是螺线管中电流的流动方向，由此可判断电流从螺线管右端流入、左端流出，因此方框内电源的右侧为正极，左侧为负极。
2. 确定小磁针A、B的N极：螺线管外部的磁感线总是从N极出发，回到S极，小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向完全一致。小磁针A位于螺线管上方，此处磁感线方向从左（N极）指向右（S极），因此A的N极朝右；小磁针B位于螺线管左端外侧，此处磁感线从N极向左向外延伸，因此B的N极朝左，将两个小磁针对应的N极涂黑即可。
3. 确定乙图螺线管磁极和电流方向：根据磁体外部磁感线的规律，磁感线从N极向外发散，向S极向内汇聚。观察乙图磁感线的箭头方向，所有磁感线均从螺线管左端向外发散，说明螺线管左端为N极，右端为S极；再使用右手螺旋定则，右手握住螺线管，大拇指指向左端的N极，四指弯曲的方向即为电流方向，由此可标出两根导线中的电流流向。
【解析】
按照上述分析的步骤依次完成标注：
1. 甲图方框内电源标注为左负右正；
2. 小磁针A的右端为N极涂黑，小磁针B的左端为N极涂黑；
3. 乙图螺线管左端标注N极，右端标注S极，沿四指环绕方向标注导线中的电流方向即可。
【答案】

【知识点】
安培定则，磁感线特点，磁极判断
【点评】
本题是电与磁部分的基础作图题，综合考察了安培定则的使用、磁感线与小磁针指向的对应关系，解题时要注意区分安培定则中大拇指和四指分别对应的物理量，避免电流方向和磁极的判断出现颠倒。
【难度系数】
0.6

8. 根据通电螺线管周围存在磁场如图的实验事实,某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说:地磁场是由绕地球的环形电流引起的。下图中符合此假说的模型是 ()



A.电流沿纬线由东向西
B.电流沿纬线由西向东
C.电流沿经线由北向南
D.电流沿经线由南向北

8.A

【分析】
我们解题首先要理清思路：第一步先回忆地磁场的基础分布规律，明确地磁南北极和地理南北极是反向对应的，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。第二步结合题目给出的假说，把绕地球的环形电流等效为我们熟悉的通电螺线管，就可以用安培定则反向推导电流方向。首先可以直接排除沿经线的选项：如果电流沿经线流动，环形电流的环绕轴是东西方向，产生的磁场两极会沿东西方向分布，完全不符合地磁场南北极沿地轴分布的特点，排除C、D。接下来判断A、B：我们需要等效螺线管的S极对应地理北极、N极对应地理南极，用右手握住地球，大拇指指向地磁N极也就是地理南极的方向，四指弯曲的方向就是电流的环绕方向，就能得到电流沿纬线由东向西的结论。
【解析】
1. 明确地磁场实际分布：地磁南极位于地理北极附近，地磁北极位于地理南极附近。
2. 模型等效：根据题干假说，绕地球的环形电流可以等效为一个通电螺线管，该等效螺线管的磁场需要和真实地磁场完全匹配，即螺线管S极指向地理北极，N极指向地理南极。
3. 应用安培定则判断：右手握住地球，让大拇指指向等效螺线管的N极（即地理南极方向），四指弯曲的环绕方向就是环形电流的流动方向，可推导出电流沿纬线由东向西流动。
4. 排除错误选项：沿经线流动的环形电流产生的磁场两极沿东西方向分布，不符合地磁场分布特点，排除C、D；若电流沿纬线由西向东，用安培定则推导可得等效螺线管N极指向地理北极，和真实地磁场分布完全相反，排除B。
综上，正确选项为A。
【答案】A
【知识点】
地磁场，安培定则
【点评】
本题属于物理建模类的基础应用题，核心是将陌生的地磁场环形电流假说转化为熟悉的通电螺线管磁场模型，解题的关键是牢记地磁南北极与地理南北极的反向对应关系，再熟练运用安培定则反向推导电流方向，不少同学容易混淆地磁极向误选B选项，解题时要先明确磁场的极向再动手判断。
【难度系数】
0.6

9. 小明利用如图装置探究通电导线周围的磁场分布,通电后多次敲击塑料板,他观察到铁屑的分布是以直导线上的点为圆心的同心圆,则磁场强度与同心圆半径关系图是 ()

9.D

【分析】
拿到这道题首先从题干实验场景入手，明确研究对象是通电直导线周围的磁场：第一步，题干给出铁屑分布是以直导线上的点为圆心的同心圆，说明磁场为环形分布，接下来需要推导磁场强度和同心圆半径r的关系；第二步回忆通电直导线的磁场规律，磁场强度B和到导线的垂直距离r满足反比例关系B=kI/r，也就是r越大B越小，且二者不是线性的一次函数关系；第三步根据这个规律匹配对应图像，排除递增、线性递减的错误选项，即可选出正确答案。
【解析】
解：
1. 本实验探究通电直导线周围的磁场分布，通有恒定电流I的直导线周围，距离导线垂直距离为r处的磁感应强度满足公式：
$ B = \frac{kI}{r} $，其中k为定值常量。
2. 由该公式可知，电流I恒定的情况下，磁场强度B与r成反比例关系：
当r趋近于0时，B趋近于无穷大；
随着r不断增大，B的值非线性减小，变化趋势符合反比例函数的曲线特征，并非均匀线性下降。
3. 对各选项逐一判断：B随r增大而上升的图像直接违背规律排除，线性均匀下降的图像对应B与r为一次函数关系，不符合反比例规律，只有符合反比例递减曲线特征的选项D满足要求。
【答案】
D
【知识点】
通电直导线磁场分布，磁感应强度与距离的关系
【点评】
本题核心考察对通电直导线磁场定量规律的掌握，易错点是很多同学会误将B和r的反比例关系当成线性递减的一次函数，错选线性下降的图像，解题时要注意区分不同场源的场强和距离的函数关系，避免混淆直线电流、条形磁铁、匀强磁场的场强分布特征。
【难度系数】
0.6