第3章 第1节 磁场 磁感线-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第三册教用Word(教科版)

第1节　磁场　磁感线 1．了解磁场，知道电和磁的联系。　2.了解电流的磁效应，体会奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。 3．知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点。　4.会用安培定则判断电流周围的磁场方向。　5.知道安培分子电流假说的内容，并能解释简单的磁现象。　 一、我国古代对磁现象的认识及应用 1．远在春秋时期，古人就已发现天然磁石具有吸引铁的性质。还发现任何磁体，都有两个位置磁性最强，称为磁体的两个极，它们有指示南北方向的本领。 2．我国发明的指南针，对世界文明做出贡献。 3．古人很早就发现磁石能治疗一些疾病，《史记》和《本草纲目》中都有记载。 二、磁场和磁感线 1．磁场：磁体周围分布着__________，一切磁相互作用都是通过__________实现的。 2．磁场的方向：人们规定，小磁针__________的受力方向就是该处磁场的方向。 3．磁感线 (1)磁感线是假想的有方向的曲线，用来形象地描述磁场的方向和强弱。 (2)曲线上每一点的__________方向为该点的磁场方向，曲线的__________表示磁场的强弱，曲线疏的地方磁场弱，曲线密的地方磁场强。 三、安培定则 1．奥斯特的发现：____________周围存在着磁场。 2．磁感线的方向与电流方向之间的关系可以由________________(也叫右手螺旋定则)判定。 (1)直线电流的磁场方向的判断：右手握住通电导线，让伸直的拇指所指的方向与______________一致，弯曲的四指所指的方向就是________________的方向。 (2)环形(螺线管)电流的磁感线方向的判断：让右手弯曲的__________与环形(或螺线管)电流的方向一致，伸直的____________所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁感线的方向。 3．磁现象的电本质 (1)安培认为，在原子、分子内部总存在着一种______________，即分子电流。分子电流使其两侧相当于两个__________。安培把磁体的磁场和电流的磁场都归结为电流的作用，揭示了磁的本质。 (2)如果组成物体的无数原子产生的磁场有共同的取向，那么这个物体就在其空间呈现磁性，取向越一致，磁性就越强；如果物质的内部“小磁针”取向完全混乱，则整体上不显磁性。 4．地磁场：地球是一个大的磁体，地球内部和外部都存在着磁场。 判断下列说法是否正确。 (1)首先发现电流的磁效应的是丹麦物理学家奥斯特。(　　) (2)一切磁相互作用都是通过磁场实现的。(　　) (3)通电直导线周围磁场的磁感线是一圈圈的同心圆。(　　) (4)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场。(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√ [答案自填] 磁场　磁场　N极　切线　疏密　电流　安培定则　电流方向　磁感线环绕　四指　拇指　环形电流　磁极 知识点一　磁场和电流的磁效应 1．奥斯特实验 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，沿南北方向放置的导线通电后，其下方的小磁针发生了偏转，如图所示。 2．实验的注意事项 在做奥斯特实验时，为排除地磁场的影响，导线应南北放置。因为地磁场使小磁针静止时指向南北方向，若导线东西放置，小磁针有可能不偏转。 3．电流的磁效应的意义 电流的磁效应的发现，首次揭示了电与磁之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 角度1　对磁场的理解 　(2023·上海松江一中期末)下列关于磁场的说法正确的是(　　) A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的 B．看不见、摸不着的磁场不是客观存在的 C．只有磁体周围才存在磁场 D．地球周围不存在磁场 [解析]　磁场对放入其中的磁体一定有磁场力作用，磁极之间相互作用是通过磁场发生的，故A正确；磁场是客观存在的一种物质，虽然看不见，摸不着，但可通过把磁体放在小磁针周围引起小磁针偏转来体现其存在，故B错误；在整个地球周围空间中都有磁场的存在，在磁体的周围，磁场比较强，可以很明显地表现出来，离磁体远的地方，磁场比较弱，不容易表现出来，所以不是只有磁体周围才存在磁场，故C、D错误。 [答案]　A 角度2　电流的磁效应 　(多选)(2023·宿州高二检测)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的 B．乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的 C.丙图中，电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的 D．丙图中，电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的 [解析]　题图甲中，电流产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的，B、C正确。 [答案]　BC 知识点二　对磁感线的理解 1．常见永磁体的磁感线分布 2．磁感线的特点 (1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线在某点的切线方向表示该点磁场的方向。 (3)磁感线在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极指向N极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交。 3．磁感线与电场线的比较 比较项目 磁感线 电场线 不同点 闭合曲线 不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于无限远或负电荷 相同点 引入目的 为形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 是否相交 不相交 　(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。 (2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。 角度1　对磁感线的理解 　下列关于磁感线的说法正确的是(　　) A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向 B．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 C．同一磁场的两条磁感线可能相交 D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱 [解析]　磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向，A正确；磁感线是假想的曲线，不能说磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方仍存在磁场，B错误；因为同一点的磁场方向是确定的，所以同一磁场的两条磁感线不可能相交，C错误；磁感线的疏密反映磁场的强弱，则沿磁感线的方向磁场不一定逐渐减弱，D错误。 [答案]　A 角度2　磁铁形成磁场的磁感线 　如图所示的磁场中，稳定时小磁针位置正确的是(　　) [解析]　磁铁外部的磁感线由N极指向S极，而磁感线的切线方向就是小磁针静止时N极所指方向。 [答案]　A 角度3　电场线和磁感线的比较 　下列关于甲、乙两图的描述或判断正确的是(　　) A．甲图中的电场线和乙图中的磁感线都是实际存在的曲线 B．甲图中的电场线和乙图中的磁感线都既不闭合也不相交 C．同一试探电荷在甲图中a处受到的电场力一定比在b处的大 D．乙图中，a处的磁场比b处的磁场强，因为b处无磁场 [解析]　题图甲中的电场线和题图乙中的磁感线都是实际不存在的曲线，A错误；题图乙中的磁感线是闭合曲线，B错误；题图甲中，a点的电场线比b点密，电场强度比b点大，同一试探电荷在题图甲中a处受到的电场力一定比在b处的大，C正确； 磁感线的疏密表示磁场的强弱，在没有画磁感线的地方，并不表示没有磁场，D错误。 [答案]　C 知识点三　安培定则和安培分子电流假说 1．三种常见电流的磁场 项目 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 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 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。 角度1　电流的磁场 　(2024·江苏连云港统考)关于电流周围磁感线分布及磁场方向，下列图像正确的是(　　) [解析]　由安培定则可知，直导线右侧磁场方向垂直于纸面向内，左侧磁场方向垂直于纸面向外，故A正确；由安培定则可知，题图B所示通电螺线管内部磁感线应由左向右，故B错误；由安培定则可知，题图C所示单匝线圈内磁感线应由右向左，故C错误；由安培定则可得，俯视时，题图D中直导线周围环形磁场方向应为顺时针，故D错误。 [答案]　A 角度2　等效电流的磁场 　如图所示，一束电子沿z轴负方向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　) A．＋x方向　　　 　 B．－x方向 C．＋y方向 D．－y方向 [解析]　据题意可知，电子流沿z轴负方向流动，电流方向沿z轴正方向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿逆时针方向(从上向下看)，通过y轴A点时方向向里，即沿x轴负方向。 [答案]　B 　(多选)(2023·高考福建卷，T5)地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是(　　) A．地表电荷为负电荷 B．环形电流方向与地球自转方向相同 C.若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大 D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大 [解析]　根据右手螺旋定则可知，环形电流方向与地球自转方向相反，则地表电荷为负电荷，故A正确，B错误；若地表电荷的电量增加，则等效电流增大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流减小，地磁场强度减小，故D错误。 [答案]　AC 角度3　安培分子电流假说 　磁铁和电流都能产生磁场，而通电螺线管和条形磁铁的磁场十分相似，安培由此提出著名的分子电流假说。关于分子电流假说，下列分析正确的是(　　) A．由于磁铁内部分子的定向移动而形成分子电流导致磁铁周围产生磁场 B．铁棒受到外界磁场作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒各处显示出同样强度的磁场 C．高温可以使磁铁失去磁性，而猛烈的敲击则不会使磁铁失去磁性 D．安培分子电流假说揭示出磁场是由电荷的运动产生的 [解析]　安培分子电流假说主要是提出环形的分子电流导致组成物质的每个微粒都相当于磁体，当这些磁体的磁性方向一致时，整体就形成两个磁极，而铁棒磁化后只有两个磁极的磁性是最强的，A、B错误；高温和猛烈的撞击都会使磁铁内部的分子电流取向又变得杂乱无章而导致磁铁失去磁性，C错误；分子电流的实质是电子绕原子核旋转产生环形电流，而环形电流产生两个磁极，本质上还是电荷的运动产生了磁场，D正确。 [答案]　D 1．(磁场和电流的磁效应)(多选)(2024·广西桂林期中)下列说法正确的是(　　) A．任何磁体都具有N极和S极两个磁极 B．奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场 C．通电导体之间也存在相互作用，它们是通过电场发生作用的 D．地磁场的N极与地理的北极重合，地磁场的S极与地理的南极重合 解析：选AB。一个磁体有两个磁极，分别叫作N极和S极，故A正确；奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场，从而开辟了电磁学研究的新纪元，故B正确；通电导体之间也存在着相互作用，它们是通过磁场发生作用的，故C错误；地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近，且它们并没有完全重合，有个磁偏角，故D错误。 2．(磁感线)(2024·河南高二联考)下列关于磁感线的叙述正确的是(　　) A．磁感线是磁场中实际存在的一些曲线 B．在磁场中，磁感线不可以相交 C．磁感线从磁体的N极发出，终止于S极 D．铁屑在磁场中规则排列而组成的曲线就是磁感线 解析：选B。磁感线是人们为了描述磁场而假想的曲线，实际并不存在，故A错误；在磁场中，任何两条磁感线都不相交，因为在磁场中的任一点，磁场方向只有一个，若磁感线相交，交点处切线方向有两个，表示磁场方向有两个，与实际不符，故B正确；磁感线在磁体的外部是从磁体的N极出发回到S极，在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发回到N极，是闭合的曲线，故C错误；铁屑在磁场中规则排列而组成的曲线能模拟磁感线的形状，但并不是磁感线，故D错误。 3．(安培定则的应用)(多选)(2024·湖南长沙联考)如图所示，在通电螺线管内部的小磁针静止时N极指向右端，则下列说法正确的是(　　) A．根据异名磁极相吸引，b端为螺线管的S极 B．通电螺线管内部的磁场方向向右 C．电源d端为负极，c端为正极 D．螺线管外部的磁感线从a端指向b端 解析：选BC。通电螺线管内部的小磁针静止时N极指向右端，说明通电螺线管内部磁场方向指向右方，b端为螺线管的N极，则螺线管外部的磁感线从b端指向a端，故A、D错误，B正确；根据安培定则可知，用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，由此可知，电源c端为正极，d端为负极，故C正确。 4．(安培定则的应用)安培曾经提出分子环形电流的假说来解释为什么磁体具有磁性，他认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体(如图甲所示)。以下说法正确的是(　　) A．这一假说能够说明磁可以生电 B．这一假说能够说明磁现象产生的本质 C．用该假设解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图乙所示 D．用该假设解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图丙所示 解析：选B。这一假说能够说明磁现象产生的本质，即磁场都是由运动的电荷产生的，故B正确，A错误；由右手螺旋定则可知，引起地磁场的环形电流方向应是与赤道平面平行的顺时针方向(俯视)，故C、D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $