13.1 磁场 磁感线 讲义-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

13.1 磁场 磁感线 知识点梳理 一、电和磁的联系　磁场 1．磁极之间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引． 2．奥斯特实验：把导线放置在小磁针的上方，通电时磁针发生了转动． 实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 3．磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的客观存在的物质． 二、磁感线 1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场的方向． 2．磁感线 (1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线． (2)特点 ①磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏． ②磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向． 三、安培定则 1．直线电流的磁场 安培定则：如图甲所示，用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向． 直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示． 2．环形电流的磁场 安培定则：如图甲所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向． 3．通电螺线管的磁场 安培定则：如图所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向． 思维进阶 1．用安培定则判断电流磁场的方向 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极 题型分类 【题型1】磁场　磁感线 【例1】小明在某次物理社团活动中，用磁体将缝衣针磁化后，放在水中漂浮的一片树叶上制成“指南针”，多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法正确的是　　 A．树叶尖端指向地磁南极 B．“指南针”的极应标注在树叶尖端 C．“指南针”周围存在磁场和磁感线 D．用磁体的极靠近树叶尖端会相互吸引 【变式1】关于磁感线，下列说法正确的是　　 A．磁感线是客观存在的 B．磁感线从极出发到极终止 C．磁感线在空中不可能相交 D．磁感线较密的地方，表示该处磁场较弱 【变式2】关于磁场，下列说法正确的是　　 A．奥斯特通过实验发现了通电导线在磁场中受力 B．磁场是看不见、摸不着的，但是磁感线是真实存在的 C．磁感线总是从极出发回到极 D．磁感线与电场线不同，磁感线是闭合曲线 【变式3】关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是　　 A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向表示该点的磁场方向 B．磁感线是从磁铁的极指向极 C．磁极间的相互作用是通过接触发生的 D．磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线 【题型2】安培定则 【例2】丹麦物理学家奥斯特发现电流周围存在磁场，即“电生磁”现象，下列四幅图描述了电流周围磁场的分布情况，其中描绘正确的是　　 A． B． C． D． 【变式1】图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关，小磁针静止时极的指向如图所示。下列说法正确的是　　 A．根据小磁针指向可以判定，通电螺线管的右端为极 B．本实验可以得出：通电螺线管的磁极与电流方向无关 C．将小磁针移到其他位置，极所指方向一定不变 D．小磁针静止时极所指方向就是该点的磁场方向 【变式2】法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，如图各图中，已标出电流和磁感应强度的方向，其中正确的是　　 A． B． C． D． 【变式3】关于电流周围磁感线分布及磁场方向，下列图像正确的是　　 A． B． C． D． 【题型3】安培分子电流假说 【例3】如图所示，地球是一个磁体，相当于一个大条形磁铁，为了解释地球的磁性，安培在19世纪用分子电流假说进行了说明，认为地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的，下列说法正确的是　　 A．用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的正南北方向 B．地球磁体的极位于地理的南极，地球磁体的极与地理的北极重合 C．在地球的内部磁感线由地磁的极指向地磁的极 D．从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿逆时针方向 【变式1】地球磁场最大的作用是形成一道屏障，减弱了宇宙射线对人及其它生物的影响。19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个　　 A． B． C． D． 【变式2】地磁场的极靠近地理的北极．科学研究表明，地球的自转速度正在变慢．根据电流的磁效应，则可以断定　　 A．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱 B．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强 C．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱 D．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强 【变式3】如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是　　 A．两棒均显磁性 B．两棒均不显磁性 C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性 D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性 课后提优练习 一．选择题（共21小题） 1．19世纪安培提出了分子电流假说，他把磁体和电流的磁场都归结为物质内部的分子电流的作用。用这一假说也可以解释地球磁场的存在，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的。下列四幅图中，能正确表示地球磁场的环形电流方向的是　　 A． B． C． D． 2．关于电场和磁场，下列说法正确的是　　 A．电场和磁场是假想的，实际并不存在 B．描述电场的电场线和描述磁场的磁感线是假想的 C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互作用的序幕 D．由可知，与成正比，与成反比 3．下列关于图中的相关判断和描述正确的是　　 A．甲图中地球赤道表面磁场方向指向南方 B．乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，再从负电荷回到正电荷形成闭合回路 C．丙图中条形磁铁的磁感线从极出发，到极终止 D．丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，其轴心位置小磁针的极向纸外旋转 4．亥姆霍兹线圈是一对平行的圆形线圈，且两线圈的绕向、匝数和形状大小都完全相同。当两线圈中通过合适方向的恒定电流时，两线圈之间就会形成匀强磁场。下列与直流电源连接的四种方式中，在两线圈之间产生的磁场方向指示正确的是　　 A． B． C． D． 5．我国是最早在航海中使用指南针的国家，指南针能指向南北是因为地磁场的存在。关于地球的磁场，下面说法正确的是　　 A．地球上不同地点地磁场的强弱是相同的 B．地球磁场的南极就在地理的南极附近 C．赤道附近的地磁场方向与地面基本平行 D．地球北极附近的地磁场方向近似为垂直地面向上 6．丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在磁场。若在小磁针上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则小磁针转向图中所示位置。据此可能是　　 A．导线南北放置，通有向北电流 B．导线南北放置，通有向南电流 C．导线东西放置，通有向西电流 D．导线东西放置，通有向东电流 7．古人很早就开始研究磁现象，中国古代百科全书《吕氏春秋》中记载“磁石召铁，或引之也”，表明磁石靠近铁块时对铁块有力的作用，下列有关磁的说法正确的是　　 A．磁石对铁的作用是通过磁场产生的 B．磁场看不见、摸不着，实际并不存在，是人们假想的一种物质 C．英国物理学家法拉第发现通电导线在周围空间也可以产生磁场 D．若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零 8．如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时　　 A．小磁针极向里转 B．小磁针极向外转 C．小磁针在纸面内向左摆动 D．小磁针在纸面内向右摆动 9．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时极指向读者的是　　 A． B． C． D． 10．如图所示的通电螺线管周围有、、、四点点在螺线管内部），、间接直流电源，将小磁针放在图中的四点时，小磁针的极指向右侧的是　　 A．为电源的正极，小磁针位于点 B．为电源的正极，小磁针位于点 C．为电源的负极，小磁针位于点 D．为电源的负极，小磁针位于点 11．研究电流的磁效应时，将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方，现在直导线中通有方向从南向北的恒定电流，小磁针转动后再次静止时极将指向　　 A．正北方向 B．正西方向 C．北偏西方向 D．北偏东方向 12．我国是世界上最早发现磁现象的国家，而早在战国末年就有磁铁的记载，中国古代的四大发明之一的司南（指南针）就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献。关于磁现象，下列说法正确的是　　 A．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 B．地球磁场的极在地理的南极附近，地球周围的磁感线是抽象出来的，并不真实存在的 C．电场线一定是闭合的，磁感线一定是不闭合的 D．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向垂直 13．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地场的磁感线分布示意如图，结合上述材料，下列说法正确的是　　 A．地理南、北极与地磁场的南、北极是重合的 B．地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场对地球赤道上方任意放置的通电导线都有力的作用 14．以下关于小磁针静止时极指向描述正确的是　　 A．甲图中极垂直纸面向里 B．乙图中极垂直纸面向外 C．丙图中极水平向右（线圈内部） D．丁图中极指向地理南极 15．如图所示，在线圈中心处放置个小磁针，且与线圈在同一平面内，当线圈中通以图示方向的电流（逆时针方向）时　　 A．小磁针极垂直纸面向里转 B．小磁针极垂直纸面向外转 C．小磁针极在纸面内向上转动 D．小磁针极在纸面内向下转动 16．磁贴纱窗的水平软磁条的外部磁感线正面图如图所示，以下说法正确的是　　 A．磁感线不是封闭的曲线，可以相交于一点 B．软磁条内都之间的磁感线方向应由指向 C．软磁条的位置应为极 D．磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，它与磁场一样真实存在 17．当接通电源后，小磁针的指向如图所示，则　　 A．小磁针的极向纸外转 B．小磁针的极向纸里转 C．小磁针不转动 D．因电流未标出，所以无法判断小磁针如何转动 18．把一个条形磁铁悬挂起来，使它能自由转动，它的极应指向　　 A．地理正北极 B．地理正南极 C．地磁南极 D．地磁北极 19．关于电流周围的磁感线分布情况，如图正确的是　　 A． B． C． D． 20．研究发现，磁敏电阻的阻值随它所在空间磁场的变化而变化。图中“”是一个磁敏电阻，是电磁铁。当开关、都闭合，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，灯泡逐渐变暗。下列判断不正确的是　　 A．电磁铁的右端为极 B．电磁铁的磁性逐渐增强 C．小灯泡的电功率逐渐变小 D．磁敏电阻的电阻值随磁场的增强而明显减小 21．如图所示，导体棒在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动，为铜制圆线圈，线圈平面与螺线管中轴线垂直，圆心在螺线管中轴线上。则　　 A．导体棒中的电流由流向 B．螺线管内部的磁场方向向左 C．铜制圆线圈被螺线管吸引 D．铜制圆线圈有收缩的趋势 二．多选题（共2小题） 22．1820年，安培在法国科学院的例会上做了一个有趣的实验。如图所示，将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，给螺线管通电，下列说法正确的是　　 A．通电螺线管端为极 B．通电螺线管外部磁场分布与蹄形磁体相似 C．螺线管通电会转动，是因为受到了地磁场的作用 D．螺线管通电会转动，最后停在南北方向上 23．如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行的飞过小磁针的正上方，磁针的极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是　　 A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 三．实验题（共2小题） 24．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做 　　。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和 　　磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着 　　（选填“逆时针”或“顺时针” 方向转动，请在图中标出磁感线方向并填写螺线管左端的极性。 25．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： （1）实验前，可自由转动的小磁针静止时均指南北，这说明 　　； （2）闭合开关，小磁针静止时的指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的极和电源的正极； （3）对调电源的正负极，闭合开关，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管外部的磁场方向与 　　方向有关； （4）实验中，小磁针所起的作用是 　　。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 13.1 磁场 磁感线 知识点梳理 一、电和磁的联系　磁场 1．磁极之间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引． 2．奥斯特实验：把导线放置在小磁针的上方，通电时磁针发生了转动． 实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 3．磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的客观存在的物质． 二、磁感线 1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场的方向． 2．磁感线 (1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线． (2)特点 ①磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏． ②磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向． 三、安培定则 1．直线电流的磁场 安培定则：如图甲所示，用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向． 直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示． 2．环形电流的磁场 安培定则：如图甲所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向． 3．通电螺线管的磁场 安培定则：如图所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向． 思维进阶 1．用安培定则判断电流磁场的方向 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极 题型分类 【题型1】磁场　磁感线 【例1】小明在某次物理社团活动中，用磁体将缝衣针磁化后，放在水中漂浮的一片树叶上制成“指南针”，多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法正确的是　　 A．树叶尖端指向地磁南极 B．“指南针”的极应标注在树叶尖端 C．“指南针”周围存在磁场和磁感线 D．用磁体的极靠近树叶尖端会相互吸引 【答案】 【分析】“指南针”静止时指南的是极，指北的是极；磁体周围存在磁场，但是磁感线不是真实存在的；同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引。 【解答】解：、地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，树叶的尖端总是指向南方，说明树叶尖端指向地磁北极，故错误； 、地磁场相对于一条形磁体，在地球外部，磁感线由地磁场北极，即地理南极指向地磁场南极，即地理北极，结合上述分析，树叶的尖端总是指向南方，即树叶的尖端总是指向地磁场北极，所以“指南针”的极应标注在树叶尖端，故错误； 、“指南针”指被磁体磁化后的缝衣针，缝衣针自身就是一小磁体，可知，“指南针”周围存在磁场。由于磁感线是为了形象描述看不见、摸不着的磁场而认为假想的曲线，实际上并不存在，故错误； 、树叶尖端一侧为缝衣针的极，则用磁体的极靠近树叶尖端会相互吸引，故正确。 故选：。 【变式1】关于磁感线，下列说法正确的是　　 A．磁感线是客观存在的 B．磁感线从极出发到极终止 C．磁感线在空中不可能相交 D．磁感线较密的地方，表示该处磁场较弱 【答案】 【分析】磁体的周围存在着看不见，摸不着但又客观存在的磁场，为了描述磁场，而引入了磁感线，磁感线并不客观存在；磁感线在磁体的周围是从磁体的极出发回到极；磁感线在空间中不相交，不中断，磁感线的疏密表示磁场的强弱。 【解答】解：．磁感线是为了更直观形象地描述磁场的强弱和方向而假象的一些有方向的曲线，不是客观存在的，故错误； ．在磁铁外部，磁感线由极指向极，在磁铁内部，磁感线由极指向极，磁感线是闭合的，故错误； ．根据磁感线的特点可知，磁感线在空间中不相交，不中断，故正确； ．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方，表示该处磁场较强，故错误。 故选：。 【变式2】关于磁场，下列说法正确的是　　 A．奥斯特通过实验发现了通电导线在磁场中受力 B．磁场是看不见、摸不着的，但是磁感线是真实存在的 C．磁感线总是从极出发回到极 D．磁感线与电场线不同，磁感线是闭合曲线 【答案】 【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献， 根据理想模型方法的思路进行分析，即为了人们可以形象直观的认识磁场，科学家通过想象引入了磁感线； 根据磁场的特点进行分析，即磁极间的相互作用是通过磁场作用发生的； 磁体外部的磁感线总是从极出发回到极的曲线。 【解答】解：、磁场力是横向作用力，奥斯特是通过发现通电导线下方的小磁针发生偏转发现了电流的磁效应。故错误； 、磁场看不见、摸不着，磁感线并不真实存在的，是人们假想出来的曲线。故错误； 、磁感线是闭合曲线，在磁体外部总是从极出发回到极，在磁体内部总是从极出发回到极。故错误，正确。 故选：。 【变式3】关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是　　 A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向表示该点的磁场方向 B．磁感线是从磁铁的极指向极 C．磁极间的相互作用是通过接触发生的 D．磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线 【答案】 【分析】（1）磁体周围存在着磁场，为了形象地描述磁场，我们引入了磁感线，规定小磁针静止时极所指的方向为该点磁场的方向． （2）磁感线是闭合曲线，在磁体外部，从磁铁的北极出发，进入南极；在磁体内部，从南极指向北极． 【解答】解：、磁场是真实存在的，是看不见、摸不到的，通过它可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向表示该点的磁场方向。故正确； 、磁感线在磁体的外部从极到极，在磁体内部是从极到极，故错误； 、磁极间的相互作用是通过磁场发生的。故错误； 、磁感线不是真实存在的，是为了描述磁场的分布而引入的，不是磁场中碎铁屑排列成的曲线。故错误。 故选：。 【题型2】安培定则 【例2】丹麦物理学家奥斯特发现电流周围存在磁场，即“电生磁”现象，下列四幅图描述了电流周围磁场的分布情况，其中描绘正确的是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】根据安培定则逐项分析即可。 【解答】解：根据安培定则可知，如果是直线电流的磁场，则用大拇指表示电流的方向，弯曲的四指表示磁感线的方向；如果是环形电流的磁场，则用弯曲的四指表示电流的磁场，大拇指指向中心轴线上的磁场方向，只有的磁场方向和电流方向对应，其他的磁场方向与电流方向不对应，故正确，错误。 故选：。 【变式1】图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关，小磁针静止时极的指向如图所示。下列说法正确的是　　 A．根据小磁针指向可以判定，通电螺线管的右端为极 B．本实验可以得出：通电螺线管的磁极与电流方向无关 C．将小磁针移到其他位置，极所指方向一定不变 D．小磁针静止时极所指方向就是该点的磁场方向 【答案】 【分析】根据异名磁极相互吸引分析通电螺线管的右端极性；根据电流方向改变分析通电螺线管的磁极是否变化，分析通电螺线管的磁极与电流方向有无关系；通电螺线管周围的磁场方向可能相同，也可能不同；结合磁场方向的规律分析。 【解答】解：、小磁针的左端为极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端为极，故错误； 、实验中，当螺线管中电流方向时，螺线管两端的极性改变，小磁针静止时极的指向也会发生改变，可知，通电螺线管的磁极与电流方向有关，故错误； 、由于通电螺线管周围的磁场方向可能相同，也有可能不同，所以将小磁针移到其他位置，极所指方向不一定不变，故错误； 、小磁针的作用是显示通电螺线管周围的磁场方向，其静止时极所指方向就是该点的磁场方向，故正确。 故选：。 【变式2】法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，如图各图中，已标出电流和磁感应强度的方向，其中正确的是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】根据右手安培定则，结合通电直导线和通电螺线管的判断方法确定各图中磁场方向判断。 【解答】解：根据右手安培定则，磁场方向应为逆时针方向，故错误； 根据右手安培定则，导体棒右侧应是垂直纸面向内，左侧磁场方向垂直于纸面向外，故错误； 根据右手安培定则，磁场方向符合要求，故正确； 对于通电螺线管，结合图中电流方向，磁场方向应该是向右，与图中标注的方向相反，故错误。 故选：。 【变式3】关于电流周围磁感线分布及磁场方向，下列图像正确的是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】带电粒子运动时将形成电流，在电流周围形成磁场，根据小磁针的偏转情况，判断出电流形成磁场方向，或者反过来根据安培定则由磁场方向判断电流方向。 【解答】解：、由安培定则可知，直导线右侧磁感应强度方向垂直向内，左侧磁感应强度方向垂直向外，故正确； 、由安培定则可知，通电螺线管内部磁感线应由左向右，而外部从右端出发回到左端，故错误； 、由安培定则可知，单匝线圈中心的磁感线应由右向左，故错误； 、由安培定则可得，俯视图看时，直导线周围环形磁场方向应为顺时针，故错误。 故选：。 【题型3】安培分子电流假说 【例3】如图所示，地球是一个磁体，相当于一个大条形磁铁，为了解释地球的磁性，安培在19世纪用分子电流假说进行了说明，认为地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的，下列说法正确的是　　 A．用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的正南北方向 B．地球磁体的极位于地理的南极，地球磁体的极与地理的北极重合 C．在地球的内部磁感线由地磁的极指向地磁的极 D．从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿逆时针方向 【答案】 【分析】明确地磁场的性质和安培分子电流假说的基本内容，知道地磁场的南极位于地理北极附近，但与地理北极并不重合；知道磁体内部磁感线是从极指向极的；根据安培定则分析地球上的环形电流的方向。 【解答】解：．地磁场的南北极并不与地理的南北极重合，存在一定的偏角，所以用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的南北方向附近，不是正南北方向，故错误； ．地球磁体的极位于地理的南极附近，地球磁体的极在地理的北极附近，并不重合，故错误； ．在地球的内部磁感线由地磁的极指向地磁的极，故正确； ．根据安培定则可知，从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿顺时针方向，故错误。 故选：。 【变式1】地球磁场最大的作用是形成一道屏障，减弱了宇宙射线对人及其它生物的影响。19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向，从而判定环形电流的方向。 【解答】解：地磁的南极在地理北极的附近，地磁的北极在地理的南极附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，则四指的方向向西，故正确、错误。 故选：。 【变式2】地磁场的极靠近地理的北极．科学研究表明，地球的自转速度正在变慢．根据电流的磁效应，则可以断定　　 A．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱 B．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强 C．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱 D．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强 【答案】 【分析】将地球的自转等效为环形电流，根据地磁场的方向，通过右手螺旋定则判断地球表面所带电荷的电性，注意明确电流越大，磁场越强． 【解答】解：将地球自转等效成环形电流，南极为磁场极，由内部磁场方向由地磁极指向极；由右手螺旋定则可知地球表面带负电； 地球转速变慢，使环形电流减小，故磁场减弱，故正确，错误。 故选：。 【变式3】如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是　　 A．两棒均显磁性 B．两棒均不显磁性 C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性 D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性 【答案】 【分析】当分子电流取向大致一致时，铁棒对外会显示磁性，而分子电流取向杂乱杂乱无章时，磁性抵消，对外不显示磁性。 【解答】解：根据安培的分子电流假说可知，分子电流使每个分子相当于一个小磁针。铁棒甲中各分子电流取向是杂乱杂乱无章的，磁性抵消，对外不显示磁性；铁棒乙内部各分子电流取向大致相同，分子电流的磁性增强，对外显示磁性，故正确，错误。 故选：。 课后提优练习 一．选择题（共21小题） 1．19世纪安培提出了分子电流假说，他把磁体和电流的磁场都归结为物质内部的分子电流的作用。用这一假说也可以解释地球磁场的存在，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的。下列四幅图中，能正确表示地球磁场的环形电流方向的是　　 A． B． C． D． 2．关于电场和磁场，下列说法正确的是　　 A．电场和磁场是假想的，实际并不存在 B．描述电场的电场线和描述磁场的磁感线是假想的 C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互作用的序幕 D．由可知，与成正比，与成反比 3．下列关于图中的相关判断和描述正确的是　　 A．甲图中地球赤道表面磁场方向指向南方 B．乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，再从负电荷回到正电荷形成闭合回路 C．丙图中条形磁铁的磁感线从极出发，到极终止 D．丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，其轴心位置小磁针的极向纸外旋转 4．亥姆霍兹线圈是一对平行的圆形线圈，且两线圈的绕向、匝数和形状大小都完全相同。当两线圈中通过合适方向的恒定电流时，两线圈之间就会形成匀强磁场。下列与直流电源连接的四种方式中，在两线圈之间产生的磁场方向指示正确的是　　 A． B． C． D． 5．我国是最早在航海中使用指南针的国家，指南针能指向南北是因为地磁场的存在。关于地球的磁场，下面说法正确的是　　 A．地球上不同地点地磁场的强弱是相同的 B．地球磁场的南极就在地理的南极附近 C．赤道附近的地磁场方向与地面基本平行 D．地球北极附近的地磁场方向近似为垂直地面向上 6．丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在磁场。若在小磁针上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则小磁针转向图中所示位置。据此可能是　　 A．导线南北放置，通有向北电流 B．导线南北放置，通有向南电流 C．导线东西放置，通有向西电流 D．导线东西放置，通有向东电流 7．古人很早就开始研究磁现象，中国古代百科全书《吕氏春秋》中记载“磁石召铁，或引之也”，表明磁石靠近铁块时对铁块有力的作用，下列有关磁的说法正确的是　　 A．磁石对铁的作用是通过磁场产生的 B．磁场看不见、摸不着，实际并不存在，是人们假想的一种物质 C．英国物理学家法拉第发现通电导线在周围空间也可以产生磁场 D．若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零 8．如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时　　 A．小磁针极向里转 B．小磁针极向外转 C．小磁针在纸面内向左摆动 D．小磁针在纸面内向右摆动 9．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时极指向读者的是　　 A． B． C． D． 10．如图所示的通电螺线管周围有、、、四点点在螺线管内部），、间接直流电源，将小磁针放在图中的四点时，小磁针的极指向右侧的是　　 A．为电源的正极，小磁针位于点 B．为电源的正极，小磁针位于点 C．为电源的负极，小磁针位于点 D．为电源的负极，小磁针位于点 11．研究电流的磁效应时，将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方，现在直导线中通有方向从南向北的恒定电流，小磁针转动后再次静止时极将指向　　 A．正北方向 B．正西方向 C．北偏西方向 D．北偏东方向 12．我国是世界上最早发现磁现象的国家，而早在战国末年就有磁铁的记载，中国古代的四大发明之一的司南（指南针）就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献。关于磁现象，下列说法正确的是　　 A．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 B．地球磁场的极在地理的南极附近，地球周围的磁感线是抽象出来的，并不真实存在的 C．电场线一定是闭合的，磁感线一定是不闭合的 D．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向垂直 13．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地场的磁感线分布示意如图，结合上述材料，下列说法正确的是　　 A．地理南、北极与地磁场的南、北极是重合的 B．地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场对地球赤道上方任意放置的通电导线都有力的作用 14．以下关于小磁针静止时极指向描述正确的是　　 A．甲图中极垂直纸面向里 B．乙图中极垂直纸面向外 C．丙图中极水平向右（线圈内部） D．丁图中极指向地理南极 15．如图所示，在线圈中心处放置个小磁针，且与线圈在同一平面内，当线圈中通以图示方向的电流（逆时针方向）时　　 A．小磁针极垂直纸面向里转 B．小磁针极垂直纸面向外转 C．小磁针极在纸面内向上转动 D．小磁针极在纸面内向下转动 16．磁贴纱窗的水平软磁条的外部磁感线正面图如图所示，以下说法正确的是　　 A．磁感线不是封闭的曲线，可以相交于一点 B．软磁条内都之间的磁感线方向应由指向 C．软磁条的位置应为极 D．磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，它与磁场一样真实存在 17．当接通电源后，小磁针的指向如图所示，则　　 A．小磁针的极向纸外转 B．小磁针的极向纸里转 C．小磁针不转动 D．因电流未标出，所以无法判断小磁针如何转动 18．把一个条形磁铁悬挂起来，使它能自由转动，它的极应指向　　 A．地理正北极 B．地理正南极 C．地磁南极 D．地磁北极 19．关于电流周围的磁感线分布情况，如图正确的是　　 A． B． C． D． 20．研究发现，磁敏电阻的阻值随它所在空间磁场的变化而变化。图中“”是一个磁敏电阻，是电磁铁。当开关、都闭合，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，灯泡逐渐变暗。下列判断不正确的是　　 A．电磁铁的右端为极 B．电磁铁的磁性逐渐增强 C．小灯泡的电功率逐渐变小 D．磁敏电阻的电阻值随磁场的增强而明显减小 21．如图所示，导体棒在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动，为铜制圆线圈，线圈平面与螺线管中轴线垂直，圆心在螺线管中轴线上。则　　 A．导体棒中的电流由流向 B．螺线管内部的磁场方向向左 C．铜制圆线圈被螺线管吸引 D．铜制圆线圈有收缩的趋势 二．多选题（共2小题） 22．1820年，安培在法国科学院的例会上做了一个有趣的实验。如图所示，将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，给螺线管通电，下列说法正确的是　　 A．通电螺线管端为极 B．通电螺线管外部磁场分布与蹄形磁体相似 C．螺线管通电会转动，是因为受到了地磁场的作用 D．螺线管通电会转动，最后停在南北方向上 23．如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行的飞过小磁针的正上方，磁针的极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是　　 A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 三．实验题（共2小题） 24．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做 　　。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和 　　磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着 　　（选填“逆时针”或“顺时针” 方向转动，请在图中标出磁感线方向并填写螺线管左端的极性。 25．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： （1）实验前，可自由转动的小磁针静止时均指南北，这说明 　　； （2）闭合开关，小磁针静止时的指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的极和电源的正极； （3）对调电源的正负极，闭合开关，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管外部的磁场方向与 　　方向有关； （4）实验中，小磁针所起的作用是 　　。 答案 一．选择题（共21小题） 1．【答案】 【解答】解：地磁场的北极在地理的南极附近，根据安培定则判定电流方向为从东到西，故正确，错误； 故选：。 2．【答案】 【解答】解：描述电场的电场线和描述磁场的磁感线是假想的，实际并不存在，但电场和磁场是真实存在的，它们是物理学中的基本场，故错误，正确； 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互作用的序幕，故错误； 公式是电场强度的定义式，其中是电场强度，是试探电荷在电场中受到的电场力。它不是决定式，不能说与成正比，与成反比，故错误。 故选：。 3．【答案】 【解答】解：．根据地磁场的分布特点可知，地理南极附近是地磁极，故甲图中地球赤道表面磁场方向指向北方，故错误； ．乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，但电场线不会形成闭合的回路，故错误； ．丙图中条形磁铁的磁感线在磁铁外部从极出发，到极，从磁铁内部由极回到极，故错误； ．丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，根据安培定则可知，其轴心磁场方向向外，则其轴心位置小磁针的极向纸外旋转，故正确。 故选：。 4．【答案】 【解答】解：．图中两线圈中的电流方向相同，从右向左看电流为顺时针方向，根据右手螺旋定则可判断，产生的磁场方向均向左，故正确； ．图中两线圈中的电流方向相同，从右向左看电流为逆时针方向，根据右手螺旋定则可判断，产生的磁场方向均向右，故错误； ．两图中两线圈中的电流方向相反，由右手螺旋定则可知，两线圈在它们中间产生的磁场方向相反，故错误； 故选：。 5．【答案】 【解答】解：．地球是一个巨大的磁体，周围存在磁场；不同的位置的磁感应强度的大小与方向都不同，不是匀强磁场，故错误； ．地磁南北极和地理南北极不完全重合，地磁的北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附近，故错误； ．根据地球的磁场的特点可知，赤道附近的地磁场方向近似与地面平行，在北半球，磁感线斜向下，有与地面平行的分量，也有垂直地面向下的分量，在南半球，磁感线斜向上，有与地面平行的分量，也有垂直地面向上的分量，故正确； ．地球的磁场分布可近似看成一个较大的条形磁铁，在地球的外部磁感线从地球的地理南极回到地理的北极，由于地磁南极在地理的北极附近，所以地球北极附近的地磁场方向近似为垂直地面向下，故错误。 故选：。 6．【答案】 【解答】解：、若导线南北放置，通有向北的电流，根据安培定则可知，小磁针极将向西偏转，与图中实线所示位置相反，故错误； 、导线南北放置，通有向南的电流时，根据安培定则可知，小磁针极将向东偏转，可转向图中实线所示位置，故正确； 、导线东西放置，通有向西的电流，根据安培定则可知，结合地磁方向可知，小磁针极将向南或北偏转，故错误； 、导线东西放置，通有向东的电流，根据安培定则可知，小磁针极不偏转，故错误； 故选：。 7．【答案】 【解答】解：、磁场是存在于磁体周围周围的一种物质，它与实物粒子不同，场看不见，摸不到，磁体之间、磁体与铁之间的相互作用都是通过磁场产生的，故正确； 、磁场虽然看不见、摸不着，但是一种实实在在存在的物质，故错误； 、丹麦物理学家奥斯特发现通电导线在周围空间也可以产生磁场，故错误； 、若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度不一定为零，因为当导线和磁感线平行时，磁场力也为零，故错误。 故选：。 8．【答案】 【解答】解：由于线圈中电流沿顺时针方向，根据右手螺旋定则可知，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里。 小磁针极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针极向里转，小磁针极向外转。 故正确，错误。 故选：。 9．【答案】 【解答】解：、通电直导线电流从右向左，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故正确； 、根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向，由右向左，则小磁针的静止时北极指向左，故错误； 、如图所示，根据右手螺旋定则，磁场的方向逆时针（从上向下看），因此小磁针静止时北极背离读者，故错误； 、环形导线的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故错误。 故选：。 10．【答案】 【解答】解：、由安培定则可知，当为电源的正极时，螺线管内部的磁感线方向水平向右，右侧相当于条形磁铁的极，而小磁针静止时极的指向为该点磁感线的方向，则点的小磁针方向指向右侧，点的小磁针方向指向左侧，故正确，错误； 、根据安培定则可知，当为电源的负极时，螺线管内部的磁感线方向水平向左，左侧相当于条形磁铁的极，、两点的小磁针方向均指向左侧，故错误。 故选：。 11．【答案】 【解答】解：地磁场方向由南向北，故只在地磁场作用下，小磁针的极指向北极； 当直导线中通以方向由南向北的电流时，由安培定则可知，在直导线下方会产生由东向西的磁场， 则小磁针所在位置通电直导线产生的磁场与地磁场的合磁场方向是北偏西， 小磁针再次静止时的极将指向北偏西方向，故正确，错误。 故选：。 12．【答案】 【解答】解：．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，奥斯特发现了磁场对电流的作用规律，故错误； ．电场磁场都是客观存在的物质形态，磁感线和电场线都是假想的曲线，地球磁场的极在地理的南极附近，实际不存在，地球周围的磁感线是假象出来的，故正确； ．电场线从正电荷（或无穷远）出发到负电荷（或无穷远）终止，电场线是不闭合的曲线；磁感线是闭合曲线，磁体外部是由极指向极，内部是极指向极，故错误； ．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，故错误。 故选：。 13．【答案】 【解答】解：．地理南、北极与地磁场存在一个磁偏角，故地理南、北极与地磁场的南、北极两者不重合，故错误； ．地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，在不考虑地磁偏角的影响下，将南、北半球上空的磁感应强度沿垂直于地面、平行于地面两个方向正交分解，可知地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下，故正确； ．由于地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，只有赤道处地磁场的磁场方向才近似与地面平行，故错误； ．当通电直导线与地磁场方向平行时，导线不受安培力，故错误。 故选：。 14．【答案】 【解答】解：由右手定则可知甲图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外，即极垂直纸面向外，故错误； 由右手定则可知乙图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向里，即极垂直纸面向里，故错误； 由右手定则可知丙图中小磁针所在位置的磁场方向水平向右，即极水平向右，故正确； 由于地磁场的北极在地里南极附近，故丁图中极指向地理北极，故错误。 故选：。 15．【答案】 【解答】解：根据安培定则，当线圈中通以图示方向的电流时，线圈内的磁场方向向外，则小磁针极垂直纸面向外转，故错误，正确； 故选：。 16．【答案】 【解答】解：、磁感应是闭合的曲线，不能交于一点。故错误； 、分析软磁条外部的磁感线可知，位置为极，磁感线在磁体外部从极指向极，故软磁条内部之间的磁感线方向应为指向，故正确； 、分析软磁条外部的磁感线可知，软磁条的位置应为极，故错误； 、磁感线与电场线一样都是假想的曲线，故错误。 故选：。 17．【答案】 【解答】解：如图，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是极，右端是极； 根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的极。可以判断电流从螺线管的左端上电流，从右端出电流，所以，电源的左端是正极，右端是负极。 而小磁针在电流产生磁场中，根据右手螺旋定则可知，极的指向垂直纸面向外，故正确，错误； 故选：。 18．【答案】 【解答】解：地磁北极在地理正南极附近，地磁南极在地理正北极附近，地磁场在地球外部由地磁北极指向地磁南极，故条形磁铁极应指向地磁南极。故错误，正确。 故选：。 19．【答案】 【解答】解：．根据右手螺旋定则，环形电流在内部产生的磁场方向垂直纸面向里，故正确； ．根据右手螺旋定则，水平向右的直线电流，上方产生的磁场方向垂直纸面向外，下方产生的磁场方向垂直纸面向里，故错误； ．根据右手螺旋定则，通电螺线管产生的磁场方向向右，故错误； ．根据右手螺旋定则，通电线圈产生磁场方向向上，故错误。 故选：。 20．【答案】 【解答】解：、当开关闭合后，电磁铁中的电流是从右端流入左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的右端为极，左端为极，故正确； 、将滑动变阻器的滑片向左滑动时，其接入电路中的电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性逐渐增强，故正确； 、灯泡逐渐变暗，说明小灯泡的电功率逐渐变小，故正确； 、灯泡变暗，说明其所在电路的电流变小，可知磁敏电阻的阻值增大，导致了其所在电路的电流变小，由于电磁铁磁性的增强，导致了磁敏电阻的阻值增大，所以磁敏电阻的阻值随所处空间磁场的增强而增大，故错误。 本题选不正确的 故选：。 21．【答案】 【解答】解：、磁场的方向向外，导体棒向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，中产生的感应电流方向从，故错误； 、中产生的感应电流方向从，根据安培定则可知，螺线管产生的磁场的方向向右，故错误； 、导体棒向右做加速运动时，由可知感应电流逐渐增大，则向右穿过螺线管产生的磁场增强，穿过的磁通量增大，根据楞次定律得知，中产生逆时针方向（从左向右看）的感应电流，根据安培定则可知产生的磁场的方向向左，与螺线管的磁场的方向相反，二者相互排斥，向左偏转，故错误； 、穿过的磁通量增大，根据楞次定律得知铜制圆线圈有收缩的趋势，故正确。 故选：。 二．多选题（共2小题） 22．【答案】 【解答】解：．由安培定则可得通电螺线管的端为极，端为极，故正确； ．通电螺线管外部磁场的分布情况与条形磁体的磁场分布情况相似，由于受地磁场的影响，通电螺线管相当于小磁针，所以会转动，最后会静止在南北方向，故错误，正确； 故选：。 23．【答案】 【解答】解：小磁针的极向纸内偏转，极向外偏转，因此在粒子下方磁场方向向里，根据安培定则可知电流方向向右，故这束粒子若带正电，则向右飞行，若带负电，则向左飞行，故错误，正确。 故选：。 三．实验题（共2小题） 24．【答案】电流的磁效应；条形；顺时针；磁感线方向以及螺线管左端的极性如下图所示： 【解答】解：丹麦物理学家奥斯特发现了通电导线周围存在磁场的现象，这种现象叫电流的磁效应； 通电螺线管外部的磁场和条形磁场分布情况相似； 小磁针静止时极所指的方向与磁感线方向一致，根据安培定则可知通电螺线管右端为极，左端为极，则小磁针要顺时针旋转，在磁体外部，磁感线方向是从极回到极，故如下图所示： 故答案为：电流的磁效应；条形；顺时针；磁感线方向以及螺线管左端的极性如下图所示： 25．【答案】（1）地球的周围存在磁场；（2）见解析；（3）电流；（4）显示磁场方向和检测螺线管外部是否存在磁场 【解答】解：（1）实验前，可自由转动的小磁针静止时均指南北，小磁针是受到了磁场的作用指示南北，说明地球周围存在磁场。 （2）通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似；根据小磁针的极指向可以判断出螺线管的左端是极，根据安培定则，可以判断电流必须从螺线管的左端流进，从右端流出来，所以电源的左端是正极，右端是负极，如图所示： （3）对调电源的正负极，闭合开关，电流方向与之前相反，小磁针的指向也与之前相反，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （4）小磁针在实验中的作用是显示磁场方向和检测螺线管外部是否存在磁场。在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中。小磁针的主要作用是显示磁场方向，即小磁针极的指向为磁场中该点的磁场方向。 故答案为：（1）地球的周围存在磁场；（2）见解析；（3）电流；（4）显示磁场方向和检测螺线管外部是否存在磁场 2 学科网（北京）股份有限公司 $$