第13章 1.磁场 磁感线（教用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

本讲义聚焦磁场与磁感线核心知识点，从电和磁的联系切入，通过奥斯特实验揭示电流磁效应，系统梳理磁场的物质性及基本性质，借助磁感线模型描述磁场方向与强弱，结合安培定则判断电流磁场方向，最终以安培分子电流假说解释磁现象本质，构建完整知识链条。 资料以情境问题驱动科学探究，通过铁屑实验、地磁场等实例帮助学生建构磁感线模型，培养科学思维。易错辨析与对比表格强化物理观念，例题与分层练习兼顾课中教学辅助与课后查漏补缺，提升学生解决实际问题的能力。

1.磁场　磁感线 学习目标 1.知道电和磁的关系，识别电流的磁效应，体会奥斯特实验的意义。 2.知道磁场的基本特性，知道磁感线，能画出常见磁场的磁感线分布情况。 3.会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈产生的磁场方向。 4.了解安培分子电流假说。 知识点一　电和磁的联系　磁场 情境：我们经常听说“电磁铁”这个词，如图为利用电磁铁吸引金属垃圾的情境。 问题：你知道电和磁有何联系吗？ 提示：电和磁是不可分割的，它们始终交织在一起。电能生磁、磁能生电。 1.电和磁的联系 （1）磁极：自然界中的磁体总是存在着　两　个磁极。 （2）磁极间的相互作用：同名磁极相互　排斥　，异名磁极相互　吸引　。 （3）电流的磁效应：奥斯特通过通电导线使小磁针偏转的实验发现了电流的　磁效应　，揭示了　电与磁　的联系。 2.磁场 （1）基本性质：磁场对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。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，是通过　磁场　发生的。 （2）物质性：磁场尽管看不见，摸不着，但它是不依赖于我们的感觉而客观存在的　物质　。 【易错辨析】 （1）奥斯特实验说明了电流可以产生磁场。（　√　） （2）单独一个带电体可以只带正电荷，同样单独一个磁体可以只有N极。（　×　） （3）磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生。（　×　） 电场与磁场的比较 比较项目 电场 磁场 不同点 产生 电荷 磁体、电流、运动电荷 基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 对放入其中的磁极、电流等有力的作用 相同点 不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质 【例1】　（磁场的性质）〔多选〕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，磁体对通电导线的力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 答案：BC 解析：导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故B、C正确，A、D错误。 知识点二　磁感线 情境：将磁铁固定在有机玻璃下，把铁屑撒在有机玻璃上，并轻轻敲打玻璃板，会发现铁屑排列成一些有规律的曲线。 问题：（1）铁屑的分布有怎样的规律？ 提示：两磁极处分布密集，其它位置分布稀疏。 （2）如何形象地描述磁场？ 提示：用一些弯曲的曲线来形象的描述磁场。 1.磁场的方向：物理学中把小磁针静止时　N极　所指的方向规定为该点磁场的方向。 2.磁感线的定义：在磁场中画出一些曲线，曲线上每一点的　切线　方向都跟这点磁场的方向一致。 3.磁感线的疏密可以描述磁场的强弱，磁感线较密，表示磁场较　强　。 【易错辨析】 　（1）磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。（　×　） （2）通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。（　√　） （3）小磁针在磁场中静止时N极所指的方向与小磁针N极的受力方向一致。（　√　） 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，磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。 （3）磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 （4）磁体外部磁感线从N极指向S极，磁体内部磁感线从S极指向N极。 （5）磁感线闭合而不相交、不相切，也不中断。 3.地磁场 （1）地球是一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫作地磁场。 （2）地磁场的三大特点 ①地磁场的N极在地球南极附近，地磁场的S极在地球北极附近。地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角。 ②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面并不平行。 ③在赤道上，地磁场方向平行于地球表面。 【例2】　（磁感线）关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（　　） A.将小磁针放在某一空间，若小磁针偏离南北方向，说明这个空间存在地磁场之外的磁场 B.磁极间的相互作用不都是通过磁场产生的 C.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线 D.磁体的磁感线只从磁体N极出来，回到磁体S极 答案：A 解析：因为小磁针静止时，指向南北方向，所以如果偏离南北方向，一定有地磁场之外的磁场作用，故A正确；磁极间的相互作用是通过磁场而产生的，故B错误；磁感线不是真实存在的，而是一些假想的线，故C错误；在磁体的外部，磁感线从磁体的N极出来，回到S极，在磁体的内部，磁感线是从S极到N极，故D错误。 【例3】　（磁感线的性质）如图所示，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：由于磁感线较密处磁场较强，由题图可知，b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，故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；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错误。 【例4】　（地磁场）〔多选〕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，地球周围的磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料，下列说法不正确的是（　　） A.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 B.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 C.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 D.在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近 答案：AD 解析：只有赤道上方附近的地磁场的方向与地面平行，A错误；地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在地磁偏角，B正确；磁感线是闭合的，由题图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，C正确；在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的北极附近，D错误。 知识点三　安培定则 1.直线电流的磁场 安培定则：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。 2.环形电流的磁场 安培定则：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：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。 【易错辨析】 　（1）奥斯特发现了通电直导线周围的磁场的方向和电流的方向之间的关系。（　×　） （2）通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场。（　√　） （3）电流产生磁场，磁场的方向用安培定则判断。（　√　） 三种常见电流的磁场 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垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 通电螺线管 内部磁场比外部强，内部磁场方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，方向由N极指向S极 【例5】　（安培定则的应用）（2025·浙江宁波市高二期末）下列所示各图中，小磁针的指向错误的是（　　） 答案：C 解析：由安培定则可知，螺线管右侧为S极，左侧为N极，则处在螺线管内部小磁针的N极应向左，故A正确；由地磁场从地球的南极指向北极，结合小磁针静止时N极指向为磁场的方向可知，赤道处小磁针N极指向地球的北极，故B正确；根据安培定则判断直导线周围磁场，则小磁针处的磁场方向竖直向下，应该是N极向下，故C错误；U形磁铁，小磁针处的磁场由N极指向S极，则小磁针N极向右，故D正确。 方法技巧 （1）安培定则既可以根据电流方向判断磁场方向，也可以根据磁场方向判断电流方向。 （2）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则时，拇指所指的一端为N极。 （3）磁场是分布在立体空间的，对于环形电流和通电螺线管，要注意区分内部和外部磁场。 安培分子电流假说 1.分子电流假说 安培认为，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。 2.磁现象的微观解释 磁性变化 磁化 消磁 磁性状态 铁棒对外显磁性 铁棒对外不显磁性 分子电流的取向情况 铁棒中各分子电流的取向大致相同时 铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时 图示 变化原因 外界磁场作用 高温、剧烈震动等作用 【典例1】　安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场很相似，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），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。下列选项将分子电流（箭头表示电子运动方向）等效为小磁体的图示中正确的是（　　） 　 答案：B 解析：做圆周运动的电荷带负电，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，选项B正确。 【典例2】　小华同学在探究磁极间的相互作用时，不小心将条形磁铁掉在了地上，当小华把条形磁铁拾起来再次进行实验时，发现该条形磁铁失去了磁性。则下列说法正确的是（　　） A.由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流消失了 B.由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得一致了 C.由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得杂乱无章了 D.由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流强度减弱了 答案：C 解析：由安培分子电流假说可知，原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动等作用后分子电流的排布重新变得杂乱无章，分子电流仍然存在且强度也没有发生变化，但分子电流产生的磁场相互抵消，这样物体就会失去磁性，C正确。 1.（磁场）〔多选〕下列关于磁场的说法正确的是（　　） A.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的 B.磁感线是假想的，实际上并不存在 C.磁场最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用 D.磁场是客观存在的一种特殊的物质形态 解析：BCD　磁场是存在于磁体周围的一种特殊物质，它与实物粒子不同，磁场看不见，摸不到，但又确实存在，通常用人们假想的磁感线来描绘，故A错误，B正确；磁场的基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用，故C正确；磁场是客观存在的一种特殊的物质形态，故D正确。 2.（电场线与磁感线）〔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 解析：CD　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，组成闭合曲线，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，所以D正确。 3.（安培定则）在图中分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向，其中错误的是（　　） 解析：B　由安培定则可判断出C、D不符合题意；又因小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，所以A不符合题意，B符合题意。 4.（安培定则的应用）如图所示为通电螺线管。A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是（　　） A.磁感线最密处为A处，最疏处为B处 B.磁感线最密处为B处，最疏处为A处 C.小磁针在B处和A处N极都指向左方 D.小磁针在B处和C处N极都指向右方 解析：C　由磁感线的疏密分布可知，磁感线最密的是B处，最疏的是C处，故A、B错误；电流由左侧流入，根据安培定则可知，通电螺线管左端相当于条形磁铁N极，右端相当于条形磁铁S极，因外部的磁感线是从N极向S极，而内部则是从S极到N极，因此小磁针在B处和A处N极都指向左方，故C正确，D错误。 知识点一　电和磁的联系　磁场 1.（2025·浙江宁波高二期末）磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的装置，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（　　） A.磁体的吸铁性 B.磁场对电流的作用原理 C.电荷间的相互作用规律 D.磁极间的相互作用规律 解析：D　磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，由磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，当军舰接近磁性水雷时，就会使水雷中的小磁针发生转动，而使水雷发生爆炸，故选D。 2.很多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 解析：D　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，能在其下方产生东西方向的磁场，小磁针才有明显的偏转，故选D。 知识点二　磁感线 3.对磁感线的认识，下列说法正确的是（　　） A.磁感线总是从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 B.磁感线上某点的切线方向与放在该点的小磁针的S极受力方向相同 C.磁感线的疏密可以反映磁场的相对强弱 D.磁感线是磁场中客观存在的线 解析：C　磁感线在磁体的外部是从N极到S极，在磁体内部是从S极到N极，形成闭合曲线，A错误；磁感线上某点的切线方向与放在该点的小磁针的N极受力方向相同，B错误；磁感线是人假象出来的、现实中不存在曲线，磁感线越密，磁场越强，磁感线越疏，磁场越弱，C正确，D错误。 4.（2025·黑龙江高二上学业考试）如图为条形磁铁周围的磁场分布，a、b、c、d四个点中磁场最强的点是（　　） A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 解析：D　由题图可见d点的磁感线最密，所以d点中磁场最强。故选D。 知识点三　安培定则 5.通电螺线管附近放置四个小磁针，如图所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是（涂黑的一端为N极）（　　） A.a B.b C.c D.d 解析：B　由安培定则判断出螺线管的左侧相当于条形磁铁的N极，右侧相当于S极，故在小磁针a、c、d处磁场方向水平向左，小磁针b处磁场方向水平向右，小磁针静止时N极应沿磁感线方向，只有小磁针b指向正确，选项B正确。 6.（2025·嘉兴市第一中学期中）把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a指向b。虚线框内有产生上述弧形磁感线的磁场源，磁场源都放在导线正下方且呈中间对称，则下列图中的磁场源不可能是（　　） 解析：D　题图A和题图C的磁体均可以形成如题图所示的磁场，题图B中通电螺线管产生的磁场与图C中条形磁体的磁场相似，也可形成如题图所示的磁场，题图D中环形电流产生的磁场是垂直于纸面方向的，不能形成如题图所示中的磁场，故选D。 7.（2024·台州市高二期中）下列选项图标出的电流方向、小磁针指向、磁感线方向正确的是（　　） 解析：D　A选项图是直线电流产生的磁场，由安培定则可知，直线电流的右侧磁场方向垂直于纸面向里，左侧垂直于纸面向外，A错误；B选项图是直线电流产生的磁场，电流方向竖直向上，由安培定则可知，直线电流的磁场方向从上往下看应沿逆时针方向，小磁针的N极所指的方向应是斜向右，B错误；C选项图中运用安培定则时，弯曲的四指与电流方向相反，磁感线方向判断错误，C错误；D选项图是环形电流产生的磁场，由安培定则可知，磁场方向向上，D正确。 8.（2025·山西高二上学业考试）我们赖以生存的地球是一个巨大的磁体，其磁场类似于条形磁铁的磁场。地磁北（N）极处于地理南极附近，地磁南（S）极处于地理北极附近。在地磁场中的不同位置摆放a、b、c、d四个能自由转动的小磁针，小磁针黑体部分为N极，如图所示。当小磁针静止时，N极指向正确的是（　　） A.a B.b C.c D.d 解析：D　能自由转动的小磁针N极所指的方向为该点磁场的方向，则题图中小磁针d的指向是正确的。故选D。 9.如图所示为一种利用电磁铁制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下说法正确的是（　　） A.电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极 B.电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极 C.电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极 D.电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极 解析：D　电磁铁实际为通电螺线管，当电流从a流入电磁铁时，根据安培定则，得出电磁铁的上端为S极，由异名磁极相互吸引知，小磁铁下端为N极，故A、B、C错误，D正确。 10.〔多选〕如图所示，弹簧测力计下挂一条形磁体，其中条形磁体N极的一部分位于未通电的螺线管内，则下列说法正确的是（　　） A.若将a点处接电源正极，b点处接负极，弹簧测力计的示数将减小 B.若将a点处接电源正极，b点处接负极，弹簧测力计的示数将增大 C.若将b点处接电源正极，a点处接负极，弹簧测力计的示数将增大 D.若将b点处接电源正极，a点处接负极，弹簧测力计的示数将减小 解析：AC　根据安培定则可知，若将a点处接电源正极，b点处接电源负极，螺线管上端为N极，会排斥条形磁体，弹簧测力计示数将减小；若将a点处接电源负极，b点处接电源正极，螺线管上端为S极，会吸引条形磁体，弹簧测力计示数将增大，故选A、C。 11.〔多选〕实验小组通过如图所示的实验装置来探究通电直导线的磁现象。小组同学将一段直导线ab固定在竖直支架上，并调整至水平，在ab导线正下方放置小磁针P，其余电路装置均放在桌面上。下列说法正确的是（　　） A.ab导线可以南北方向放置 B.ab导线可以东西方向放置 C.正确放置导线，闭合开关后，P的N极向垂直于纸面向里的方向偏转 D.正确放置导线，闭合开关后，P的N极向垂直于纸面向外的方向偏转 解析：AD　为避免地磁场的影响，应将ab导线沿南北方向放置，A正确，B错误；闭合开关后，电流由a流向b，根据安培定则可知导线下方的磁场垂直于纸面向外，故P的N极应向垂直于纸面向外的方向偏转，C错误，D正确。 12.（新情景题）关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想。有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案： （1）取一个小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场； （2）小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极。 你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正。 答案：见解析 解析：有需改进的地方。（1）应在不同的地点多做几次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向。 （2）小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极。 13.〔多选〕安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情境来表示，那么（　　） A.甲图可代表被磁化的铁棒的内部情况 B.乙图可代表被磁化的铁棒的内部情况 C.磁体在高温环境下磁性会减弱 D.磁体在高温环境下磁性会加强 解析：BC　根据“分子电流”假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性，A错误，B正确；根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，C正确，D错误。 1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $