题文

图甲所示为一根通电螺线管．

(1)如图乙，将螺线管分成两半，若将每一半又继续细分……如此下去，最后成为若干个通电的小圆环，这些通电小圆环是否还有N、S极？若有，请在图丙中标出它的N、S极和它的磁感线方向． (2)由(1)中通电圆环的磁感线方向，你认为通电螺线管内部的磁感线方向是如何的？ (3)如下图所示为一个轻质弹簧，下端挂一小铁片C，凿开关S断开时；铁片刚好与水银槽中水银面接触，当开关S闭合后，铁片C会上下不停地振动，试解释其中的原因

题型：探究题  难度：中档

答案

(1)将通电螺线管分成两半，即分成了两个线圈匝数更少的小通电螺线管，它们相当于两根更短的条形磁体，还是有N、S极，依此类推，最后分成一圈一圈的通电圆环也同样拥有N、s搬，它就相当于一根小磁针，它的极性一样可以用右手螺旋定则来判定，通电圆环的磁感线在环外从N极出发回到S极，在环内从S极出发到N极，如图甲所示．               甲                               乙 (2)由(1)中可知，对于通电圆环，磁感线在环外是从N极出发，回到S极，在环内是从S极穿向N极，而通电螺线管是由许多匝通电圆环串联而成，所以通电螺线管内部的磁感线是S极指向N极，如图乙所示． (3)当开关S闭合后，弹簧相当于通电螺线管，各匝弹簧相当于一根小磁针，由于各匝弹簧中通电电流方向相同，相邻两匝之间为异名磁极，则弹簧各匝间相互吸引而使弹簧缩短，将铁片向上提起；铁片离开水银表面后电路断开，弹簧无磁性，则在铁片重力作用下弹簧伸长，铁片与水银面接触后又使电路接通，这个过程循环往复，使铁片上下不停地振动．

据专家权威分析，试题“图甲所示为一根通电螺线管．(1)如图乙，将螺线管分成两半，若将每..”主要考查你对  磁感线及其特点，通电螺线管的磁场  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

磁感线及其特点通电螺线管的磁场

考点名称：磁感线及其特点

• 定义：
  在磁场中画一些曲线，用（虚线或实线表示）使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这些曲线叫磁感线。

• 特点：
  1. 磁力线是人为假象的曲线
  2. 磁力线有无数条
  3. 磁力线是立体的
  4. 所有的磁力线都不交叉
  5. 磁力线的相对疏密表示磁性的相对强弱，即磁力线疏的地方磁性较弱，磁力线密的地方磁性较强
  6. 磁力线总是从N极出发，进入与其最邻近的S极并形成。

• 常见的磁场：
  1. 条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线：
  相对来讲比较简单，在磁铁外部，磁感线从N极出来，进入S极；反之，在内部由S极到N极。
  

  2. 直线电流周围的磁感线：
  是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.

  3. 环形电流的磁场
      环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直
      环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。

  4. 通电螺线管的磁场 
       通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线
       通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.

• 理想模型法在描述磁感线时的运用：
     磁感线并不存在，是为了描述磁场而假想引入的。磁感线是假想的物理模型，用磁感线描述磁场的这种方法叫“理想模型法”。磁感线上某一点的切线方向代表该点的磁场方向，磁感线密的地方表示磁场强，磁感线疏的地方表示磁场弱。利用这种方法的还有光线的引入。

  例人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量法”、“等效替代法”、 “类比法”、“理想模型法”等。下面是初中物理中的几个研究实例： ①研究电流时，把电流比作水流； ②研究磁场时，引入“磁感线”； ③研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变； ④研究光的传播时，引入“光线”。其中，采用了相同研究方法的是(     )
  A．①和②
  B．②和④
  C．②和④
  D．③和④

  解析①采用了类比法，②采用了理想模型法， ③采用了控制变量法，④采用了理想模型法。冈此，采用了相同研究方法的是②和④。

  答案C

考点名称：通电螺线管的磁场

• 通电螺旋管：
      通电螺线管外部的磁感线是从螺线管的北极发出并回到南极。但是，在通电螺线管内部的磁场方向是从螺线管的南极指向北极。通电螺线管对外相当于一个条形磁铁。通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。

•  

• 通电螺线管的磁极极性可用安培定则(右手螺旋定则)来判定：
     用右手握螺线管，让四指弯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，如图所示。
  

  记忆方法：
  以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”。

  通电螺线管绕线方法及其画法：
      要画通电螺线管的绕线，需要抓住两点：
  第一点：找准起点
       起点非常重要，如果第一根线画错了，那么答案正好相反。在绕制时，可按“正上左N，正下右N”的原则，意思是如果向上的电流在螺线管正面，那么左边是 N极；如果向下的电流在螺线管正面，那么右边是 N极。