7.在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图20-2-19所示。当开关闭合时，下列说法正确的是()。
①通电螺线管左侧为N极
②小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转
③小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
④滑动变阻器滑片P向左滑动时，通电螺线管磁性逐渐减弱
⑤为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒
⑥当断开开关后，螺线管磁性增强

A.①②
B.③⑤
C.②⑥
D.③④

图20-2-19

7.D
【解析】由题图可知,螺线管中电流从左前方流入,右后方流出,由安培定则可知,螺线管右端应为N极,左端为S极,故①错误;因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引,则小磁针甲的S极将向螺线管靠近,其N极远离螺线管,故小磁针甲不转动,小磁针乙发生偏转,故③正确,②错误;滑动变阻器滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由欧姆定律可知电路中电流变小,则通电螺线管的磁性将减弱,故④正确;⑤可以充当“芯”的材料是铁,通电螺线管中插入铁棒后,铁棒被通电螺线管的磁场磁化,磁化后的铁棒也变成了一个磁体,这样由于两个磁场互相叠加,从而使螺线管的磁性大大增强,故⑤错误;当断开开关后,螺线管磁性消失,故⑥错误。综合上述分析,选项D正确。

【分析】本题围绕通电螺线管的磁场展开，解题步骤如下：1. 先确定电路中电流方向，利用安培定则判断通电螺线管的N、S极；2. 根据磁极间的相互作用规律，判断小磁针甲、乙是否偏转；3. 分析滑动变阻器滑片移动时，接入电阻变化→电路电流变化→螺线管磁性强弱的变化；4. 明确增强螺线管磁性的方法（插入铁芯）及断开开关后磁性的变化，逐一判断各说法的正误，从而选出正确选项。
【解析】由图可知，电流从电源正极流出，经开关、滑动变阻器后，从螺线管的左端流入、右端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管的右端，因此螺线管右端为N极，左端为S极，故①错误。根据磁极间“异名磁极相互吸引”的规律：螺线管右端为N极，小磁针甲的S极朝左，其指向与螺线管外部磁场方向（从N极向外）一致，因此小磁针甲不偏转；螺线管左端为S极，小磁针乙的N极朝右，会被螺线管左端的S极吸引，因此小磁针乙偏转，故②错误，③正确。滑动变阻器滑片P向左滑动时，接入电路的电阻变大，电路中电流变小，通电螺线管的磁性随电流减小而减弱，故④正确。铝棒不能被磁化，插入螺线管无法增强磁性，需插入铁棒，故⑤错误；断开开关后，电路无电流，螺线管磁性消失，故⑥错误。综上，正确的是③④，对应选项D。
【答案】D
【知识点】通电螺线管的磁场、安培定则、影响电磁铁磁性强弱的因素
【点评】本题综合考查了通电螺线管的相关知识点，涵盖磁极判断、磁极间相互作用、磁性强弱的影响因素等，需学生熟练掌握基础规律，是一道典型的电磁学基础题，注重对知识的综合应用能力考查。
【难度系数】0.5

8. 小明学习小组利用铁屑、小磁针、定值电阻、电池、通电螺线管等实验器材，探究通电螺线管外部的磁场方向。在螺线管的两端各放一枚小磁针，在固定有通电螺线管的水平硬纸板上均匀地撒满铁屑，轻敲纸板，铁屑的排列和小磁针情况如图20-2-20甲所示。请你参与探究并回答下列问题：

(1)本实验通过来证明磁场的存在；
(2)将多枚小磁针摆放在螺线管周围，闭合开关，小磁针发生偏转，静止时的指向如图20-2-20乙所示。分析可知，通电螺线管周围的磁场和磁体的磁场相似，摆放小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的；
(3)对调电源的正、负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与有关；
(4)小组同学还想探究通电螺线管周围磁场强弱与电流大小的关系，你认为可行的方法是；
(5)地球周围存在磁场，有学者认为，地磁场是由地球带电自转形成环形电流引起的，结合安培定则和地磁场方向，图20-2-20丙中地球的环形电流方向与地球自转方向（选填“相同”或“相反”）。

8.(1)铁屑在磁场中有序分布
(2)条形 方向
(3)电流方向
(4)串联一个滑动变阻器
(5)相反
【解析】(1)本实验通过铁屑在磁场力的作用下有序分布来证明磁场的存在。(2)由题图可看出,通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。因为小磁针放在螺线管周围不同位置,小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同,所以实验中使用小磁针是为了判断该点的磁场方向。(3)将电源的正、负极对调,则通过螺线管的电流方向与原来相反,小磁针的指向也与之前相反,说明螺线管的磁极与之前相反,所以通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中电流方向有关。(4)要探究螺线管的磁场强弱与电流大小的关系,就要改变螺线管中的电流大小,可在原电路中串联一个滑动变阻器,利用滑动变阻器来改变电路中电流的大小。(5)由于地磁北极在地理南极附近,根据安培定则,拇指指向N极,四指弯曲的方向为电流的方向,所以地球的环形电流方向为自东向西,与地球自转的方向相反。

【分析】
本题围绕通电螺线管外部磁场的探究实验展开，需结合转换法、类比法、安培定则及控制变量法等知识逐一分析：
1. 利用铁屑的有序分布间接显示磁场存在，属于转换法；
2. 通过小磁针指向判断磁场方向，对比条形磁体磁场分布，明确通电螺线管磁场的相似性；
3. 改变电源正负极即改变电流方向，观察小磁针指向变化，得出磁场方向与电流方向的关系；
4. 探究磁场强弱与电流大小的关系，需用滑动变阻器改变电路电流；
5. 结合地磁场特点，利用安培定则判断地球环形电流方向，与自转方向对比。
【解析】
(1) 磁场无法直接观察，实验中通过铁屑在磁场中受磁力作用有序分布，间接证明磁场的存在；
(2) 由图乙可知，通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；小磁针静止时N极指向与该点磁场方向一致，因此摆放小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的方向；
(3) 对调电源正负极，螺线管中电流方向改变，小磁针N极指向相反，说明通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关；
(4) 探究磁场强弱与电流大小的关系，需改变电路电流，可在原电路中串联一个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器阻值改变电流；
(5) 地磁场的地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，右手握住地球，拇指指向地理南极，四指弯曲方向为环形电流方向，该方向自东向西，与地球自转方向（自西向东）相反。
【答案】
(1) 铁屑在磁场中有序分布；
(2) 条形；方向；
(3) 电流方向；
(4) 串联一个滑动变阻器；
(5) 相反
【知识点】
通电螺线管的磁场；地磁场；安培定则
【点评】
本题是电磁学基础实验题，考查实验方法的应用和安培定则的理解，注重实验探究过程分析，知识点均为核心基础内容，难度适中。
【难度系数】
0.7