01 1．磁场 磁感线-【金版新学案】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

1．磁场　磁感线 【素养目标】　1.知道磁场的概念，知道磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间以及通电导体与通电导体之间的作用是通过磁场发生的。2.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点。3.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向。 知识点一　电和磁的联系　磁场 [情境导学]　观察三幅图片，图甲中的小磁针为什么会发生偏转？图乙中的通电导线为什么会运动起来？图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？ 提示：小磁针发生偏转、通电导线运动起来、通电导线间吸引或排斥一定都是受到了力的作用；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，都是通过磁场发生的。 (阅读教材P104－P105，完成下列填空) 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，但客观存在的物质。 奥斯特实验是科学历史上的经典实验，它的价值在于直接证实了(　　 ) A．磁场的存在 B．导线周围存在磁场 C．通电导线周围存在磁场 D．磁场对通电导线有力的作用 答案：C 解析：奥斯特实验直接证实了通电导线周围有磁场，从而使得通电导线正下方的小磁针发生了偏转，故选C。 1．磁场的性质 (1)磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围。 (2)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、通电导体、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的。 学生用书第126页 2.电场与磁场的比较 场 电场 磁场 场源 电荷 磁体、电流 基本 性质 对放入其中的电荷有电场力的作用 对放入其中的磁体、通电导体、运动电荷有磁场力的作用 相同点 磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量 　　 针对练1.关于磁场，下列说法正确的是(　　 ) A．磁极与磁极之间是直接发生作用的 B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质 C．磁场是客观存在的一种特殊物质 D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无 答案：C 解析：磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫作磁场。磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流能产生力的作用，它的存在是不以人的主观思想而改变的，是一种客观存在的物质，C正确。 针对练2.做物理实验时都需要某些特定的条件，奥斯特做电流的磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响，关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是(　　) A．该实验必须在地球赤道上进行 B．通电直导线应该竖直放置 C．通电直导线应该水平东西方向放置 D．通电直导线应该水平南北方向放置 答案：D 解析：小磁针静止时指向南北方向，说明地磁场的方向为南北方向，当通电直导线水平南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，小磁针有明显的偏转，故选D。 知识点二　磁感线 [情境导学]　用小磁针和铁屑演示条形磁铁周围的磁场分布如图所示，思考下面问题。 电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？ 提示：磁场可以用磁感线来描述。 (阅读教材106，完成下列填空) 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。 [问题探究]　电场线起始于正电荷(或无限远)，终止于负电荷(或无限远)。观察下图磁感线是否起始于N极，终止于S极呢？ 提示：不是，在磁体外部磁感线由N极到S极，在磁体内部磁感线由S极到N极，磁感线是闭合曲线。 如图为表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是(　　) A．a、b两处的磁场强弱相等 B．a、b两处的磁场强弱不相等，b点较强 C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极 D．a处没有磁感线，所以该处没有磁场 答案：B 解析：由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，由于磁感线较密处磁场较强，则b处磁场较强，故A错误，B正确；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错误；没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错误。 学生用书第127页 1.磁感线的特点 (1)在磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极；在磁体内部由S极出发，回到N极。 (2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强。磁场方向即过该点的磁感线的切线方向。 (3)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。 (4)磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在。 2．常见永磁体的磁场 (1)条形磁体和蹄形磁体的磁感线 (2)同名磁极和异名磁极的磁感线 针对练1.(多选)下列关于电场线和磁感线的说法中正确的是(　　) A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线 B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的 C．电场线是不闭合曲线，而磁感线是闭合曲线 D．电场线越密的地方，电场越强；磁感线越密的地方，磁场也越强 答案：CD 解析：电场线与磁感线分别是为了形象地描述电场、磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，A错误；两种场线的切线方向均表示相应的场方向，则两种场线都不会相交，B错误；电场线起始于正电荷或无穷远处，终止于无穷远处或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，形成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确。 针对练2.某磁场的磁感线如图所示，则下列说法中正确的是(　　 ) A．过M点的磁感线切线方向和该点的磁场方向垂直 B．M点的磁场比N点的磁场弱 C．M点的磁场比N点的磁场强 D．M点的磁场方向和N点的磁场方向相同 答案：C 解析：过M点的磁感线的切线方向和该点的磁场方向相同，选项A错误；磁感线越密集的地方磁场越强，则M点的磁场比N点的磁场强，选项B错误，C正确；过磁场中某点的磁感线的切线方向是该点磁场的方向，因M点切线方向与N点的切线方向不同，则M点的磁场方向和N点的磁场方向不相同，选项D错误。 知识点三　安培定则 [情境导学]　如图是电路没接通时两个小磁针静止时的指向。(1在螺线管外部，2在螺线管内部) (1)接通后，两个小磁针静止时的N极指向一致吗？ (2)同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律在通电螺线管内部适用吗？ 提示：(1)不一致。(2)不适用。 (阅读教材P106－P108，完成下列填空) 1．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：如图丙所示，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。环形电流周围的磁感线分布情况如图丁所示。 学生用书第128页 (3)通电螺线管的磁场 安培定则：如图戊所示，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。 2．安培分子电流假说 (1)法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。(如图所示) (2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性。 [问题探究]　(1)如图所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，判断小磁针N极的指向。 (2)为什么无论把磁棒折成多小的一段，它总有两个磁极？ 提示：(1)a的N极指向左，b与c的N极指向右。 (2)磁棒中每个分子的环形电流的两个侧面，一面相当于N极，另一面相当于S极。磁棒中分子电流的取向大致相同，对外显磁性。无论把磁棒折成多小的一段，均不能改变磁棒的这种分子结构，所以总有两个磁极。 下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是(　　 ) 答案：C 解析：根据同名磁极相互排斥可知，选项A错误；应用安培定则可知，环形电流中心轴线上的磁场方向由右向左，则小磁针N极指向左，选项B错误；根据安培定则可知，通电螺线管内部磁场方向由左向右，则内部小磁针N极指向右，选项C正确；根据安培定则可知，通电直导线右边磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极垂直纸面向里，选项D错误。 (多选)下列说法正确的是(　　) A．奥斯特提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生 B．安培提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生 C．根据“分子电流”假说，磁铁受到强烈震动时磁性会减弱 D．根据“分子电流”假说，磁铁在高温条件下磁性会减弱 答案：BCD 解析：“分子电流”假说是由安培提出来的，故A错误；根据安培的“分子电流”假说可知，磁铁及通电导线的磁性是由内部运动的电荷产生的磁场叠加而成的，故B正确；磁铁在高温或强烈震动下分子电流的取向会变得杂乱，从而使磁性减弱，故C、D正确。 利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 　　 针对练1.以下关于小磁针静止时N极指向描述正确的是(　　) 学生用书第129页 A．图甲中N极垂直纸面向里 B．图乙中N极垂直纸面向外 C．图丙中N极水平向左(线圈内部) D．图丁中N极指向地理北极 答案：D 解析：题图甲：由右手螺旋定则可知，电流在小磁针位置产生的磁场垂直纸面向外，则N极垂直纸面向外，故A错误；题图乙：由右手螺旋定则可知，电流在小磁针位置产生的磁场垂直纸面向里，则N极垂直纸面向里，故B错误；题图丙：由右手螺旋定则可知，电流在小磁针位置产生的磁场水平向右，则N极水平向右，故C错误；题图丁：地磁场S极在地理北极附近，则N极指向地理北极，故D正确。 针对练2.安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了“分子电流”假说。他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的，如图所示)，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。下列小磁体与图中分子电流(箭头表示电子运动方向)等效的是(　　) 答案：B 解析：绕核运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知其左侧为N极，故选B。 1．下列关于磁场的说法中，正确的是(　　) A．只有磁体周围才存在磁场 B．磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的 C．磁场只有在磁极与磁极、磁极与通电导线发生作用时才产生 D．磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的 答案：D 解析：磁场存在于磁体周围和电流周围，故A错误；磁场是实际存在的，不是假想的，而磁感线是假想的，故B错误；磁场存在于磁体和电流周围，即使没有发生作用，磁场仍然是存在的，故C错误；磁极与磁极之间、磁极与通电导体之间、通电导体与通电导体之间都是通过磁场发生相互作用的，故D正确。 2．把一个小磁针放置在如图所示的磁场(未标出方向)中，静止时的指向如图所示。下列分析正确的是(　　) A．S极指向该点磁场方向 B．N极指向该点磁场方向 C．b点的磁场方向水平向左 D．a点的磁场方向水平向右 答案：B 解析：物理学上规定：小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向，故B正确，A错误；b点的磁场方向沿磁感线的切线方向，斜向右上方，故C错误；a点的磁场方向沿磁感线的切线方向，斜向右上方，故D错误。 3．(多选)(2024·北京市西城区高二上学期期末)在一条沿水平方向放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针。实验中观察到，当导线中没有通电流时，小磁针的指向如图所示；当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，则(　　) A．导线沿东西方向放置 B．导线中的电流方向向右 C．若将小磁针放置在导线的上方，也能观察到小磁针N极向纸内转动 D．若将小磁针放置在导线的延长线上，也能观察到小磁针N极向纸内转动 答案：B 解析：因为小磁针静止时N极的指向为地磁场的方向，由题图可知当导线中没有通电流时，小磁针的N极指向地理北极，所以小磁针沿南北方向，导线与小磁针平行，则导线也沿南北方向放置，故A错误；当导线中通恒定电流时，小磁针N极向纸内转动，根据右手螺旋定则可知导线中的电流方向向右，故B正确；根据右手螺旋定则可知导线通电后在导线上方的磁场方向为垂直纸面向外，则放置在导线上方的小磁针N极会向纸外转动，故C错误；若将小磁针放在导线延长线上，小磁针只受地磁场作用，继续保持原有状态，不会转动，故D错误。 4．(多选)(2024·四川成都市高二上学期期末)如图所示，电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器。它的工作原理为：线圈中通入交流电时，线圈中的钢制弹簧片被周期性的磁化，并受到永久磁铁作用使弹簧片带动振针周期性的上下振动。当某时刻线圈中通入图示电流时，下列说法正确的是(　　) A．线圈右端为N极 B．线圈右端为S极 C．弹簧片被磁化后受到向上的作用力 D．弹簧片被磁化后受到向下的作用力 答案：AD 解析：由右手螺旋定则可知线圈右端为N极，弹簧片被磁化后右端为N极，故A正确，B错误；由磁场对磁极的作用可知，弹簧片右端受到向下的磁场力作用，故C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$