1. 磁场 磁感线（同步讲义）物理人教版必修第三册

1. 磁场 磁感线 【知识梳理】 1 一、 电和磁的联系 1 二、 磁场 1 三、 磁感线 2 四、 安培定则 2 【重难探究】 2 探究1 　电和磁的联系 2 探究2 磁场 6 探究3 磁感线 8 探究4 安培定则 10 【课堂自测·基础练】 12 【素养进阶·提升练】 22 【知识梳理】 知识点1 电和磁的联系 1.磁现象：磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2.电流的磁效应 (1)1820年，奥斯特发现：把一根导线南北平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，说明电流能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。 (2)电流磁效应的发现，用实验展示了电与磁的联系，说明电与磁之间存在相互作用。 知识点2 磁场 1.磁体、电流间的相互作用 (1)磁体与磁体间存在相互作用。 (2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 (3)两条通电导线之间也有作用力。 2.磁场 (1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。 (2)磁场的存在形式：磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在。 (3)磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针N极受力的方向，也就是小磁针静止时N极所指的方向，就是这一点的磁场方向。 (4)磁场的基本性质：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过磁场相互作用的，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线能产生力的作用。 知识点3 磁感线 1.定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。 2.物理意义：用来形象地描述磁场的强弱和方向，并不真正存在。 3.描述方法：磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱。 知识点4 安培定则 1.直线电流的磁场 安培定则：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，如图甲所示。 2.环形电流的磁场 安培定则：如图乙所示，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感线的方向。 3.通电螺线管的磁场 安培定则：右手握住螺线管，让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螺线管内部磁感线的方向，如图丙所示。 　　 甲　　　　　乙　　　　　　　丙 【重难探究】 探究1 　带电粒子在电场中的加速 【探究导入】 情境探究 指南针是生活中常见的导航工具，它的指针总是指向南北方向。当把一根通电的导线靠近指南针时，会发现指针发生了偏转。这种现象在日常生活中并不常见，但它揭示了一个重要的物理事实：电流可以影响磁针的方向。 问题： 1.为什么通电导线会使附近的指南针发生偏转？ 提示：指南针本质上是一个小磁针，其指向由地磁场决定。当导线通电后，周围空间出现了某种新的物理作用，导致磁针偏离原方向。这说明电流在其周围产生了磁场，从而对磁针施加了力的作用。 2.磁极之间的相互作用与电荷之间的相互作用有何相似之处？ 提示： 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。两者作用规律高度相似，暗示电与磁可能存在内在联系。 3.如果电和磁之间没有联系，奥斯特实验中的磁针偏转应如何解释？ 提示： 若电与磁无关，则电流不应影响磁针。但实验中磁针确实偏转，说明电流产生了磁效应，打破了电与磁无关的传统观念。 4.奥斯特为何最初未能发现电流的磁效应？ 提示：受“力必须沿物体连线方向”的旧观念限制，奥斯特将磁针置于导线延长线上，无法观察到效应。直到他改变导线与磁针的相对位置，才偶然发现偏转现象，说明实验设计需突破思维定势。 【探究归纳】电流的磁效应由奥斯特实验证实，指通电导体周围存在磁场，磁场方向与电流方向相关，它首次揭示电与磁的联系，表明电现象能产生磁现象，是电磁学的重要基础，为后续电磁理论发展奠定根基。 【典例赏析】 [例1]　（多选）把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．下列说法正确的是 A．导线和小磁针垂直放置，磁针最容易发生偏转 B．导线若南北放置，磁针最容易发生偏转 C．导线通以图示方向的电流，磁针N极向纸面外 D．该实验说明通电导线周围会产生磁场　 【针对训练】 1．某兴趣小组将带绝缘胶皮的导线绕在一颗铁钉上制成一个简易的电磁铁，铁钉的正上方放置的小磁针稳定后如图所示，下列说法正确的是（　　） A．铁钉右端为电磁铁的S极 B．导线中电流从A端流入、B端流出 C．小磁针所在位置的磁场方向水平向左 D．增大导线中的电流，小磁针的N极将指向A端 2．下列说法不正确的是（　　） A．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极 B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场而发生的 C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角 D．在地球表面各点磁场强弱相同 探究2 探究磁场 【探究导入】 情境探究 在教室中，老师将一段直导线悬挂在蹄形磁体的两极之间，当闭合开关通电后，原本静止的导线突然发生摆动。这一现象与我们熟悉的磁铁吸引铁钉类似，但导线本身不是磁铁，却因通电而受到力的作用。这说明电流与磁场之间存在某种联系。 问题 1.为什么通电导线在磁体两极间会受到力的作用而移动？ 提示：导线通电后内部有电流通过，即电荷定向移动。实验表明，这种载流导线在磁体附近会受力，说明电流与磁体之间存在相互作用。 2.磁体未直接接触导线，这种作用力是如何传递的？ 提示：尽管磁体与导线未接触，但导线仍受力，说明存在一种特殊物质在空间中传递作用——就像电荷间通过电场相互作用一样，磁体与电流之间也应通过一种场来实现作用，这种场就是磁场。 3.既然磁体对通电导线有力的作用，那么两条通电导线之间是否也会相互作用？ 提示： 实验发现，任意两条通电导线靠近时也会相互吸引或排斥，说明电流产生的磁场也能对另一电流施加力的作用，进一步证明磁场是普遍存在的媒介。 4.这些非接触力的共同本质是什么？ 提示：磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的力，都不是直接接触产生，而是通过空间中一种看不见、摸不着但客观存在的物质——磁场来实现的 【探究归纳】1.磁场的性质：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、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 2.对磁场的三点理解 （1）磁场是一种特殊物质，它是客观存在的。 （2）磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间通过磁场 发生相互作用。 （3）磁场是有方向的，自由小磁针静止时N极的指向即为该磁场的方向。 【例2】 （多选）下列关于磁场的说法中，正确的是（　　） A．磁场跟电场一样，是人为假设的 B．指南针指南说明地球周围有磁场 C．只有磁极在自己周围的空间才会产生磁场 D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的 【针对训练】 3（多选）下列关于磁性材料及其应用的说法正确的是（    ） A．高温下，磁性材料会产生退磁现象 B．磁卡背面的黑条是用做磁记录的磁条 C．电磁铁是用硬磁性材料制成的 D．缝衣针、螺丝刀等钢铁物质与磁铁接触后不会被磁化 4.如图所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有间隙，就制成了一种磁控元件——干簧管，以实现自动控制．某同学自制了一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，用来控制灯泡的亮灭，如图所示．干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括 A．电流的磁效应 B．磁场对电流的作用 C．磁极间的相互作用 D．磁化 探究3 探究磁感线 【探究导入】 情境探究 在日常生活中，指南针是人们出行时常用的工具。无论将指南针放在何处，其指针总是一端指向地理北极，另一端指向地理南极。这种现象说明地球周围存在一种看不见的力场，能够对磁针施加作用，使其定向排列。同样，在条形磁铁周围撒上细铁屑，铁屑会呈现出规则的分布图案，显示出磁场的存在和方向。 问题 1. 为什么轻敲玻璃板后，细铁屑会在条形磁铁或通电导线周围形成有规律的曲线排列？ 提示 细铁屑在磁场中被磁化成许多“小磁针”，每个铁屑都受到磁场的作用力，使其N极指向该点磁场方向。轻敲玻璃板使铁屑克服摩擦短暂转动，最终沿磁场方向有序排列，从而显现出磁场的分布形态。 2.如何用一种直观的方式描述磁场中各点的方向？ 提示 沿铁屑排列的曲线画出连续曲线，使曲线上任意一点的切线方向与该点小磁针N极所指方向一致，这种曲线即为磁感线，用于形象描述磁场方向。 3.磁感线的疏密程度反映了什么物理意义？ 提示 沿铁屑排列的曲线画出连续曲线，使曲线上任意一点的切线方向与该点小磁针N极所指方向一致，这种曲线即为磁感线，用于形象描述磁场方向。 4.地球能像磁体一样影响小磁针，说明地磁场具有怎样的方向特征？ 提示 小磁针静止时N极指向地理北极，说明地磁场的S极位于地理北极附近，N极位于地理南极附近。地磁场的水平分量由南指向北，竖直分量在北半球向下，南半球向上。 【探究归纳】 1、磁感线的特点 （1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 （2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。 （3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。 （4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。 （5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在。 2、地磁场 （1）地磁场：地球由于自身具有磁性而在其周围产生的磁场叫做地磁场。地磁场与条形磁铁的磁场相似。地磁南极（S极）在地理北极附近，地磁北极（N极）在地理南极附近，二者并不重合。 （2）地磁轴和地球自转轴两者的夹角大约为11°，这个交角叫做磁偏角。 （3）地磁两极与地理两极并不重合，地磁场的N极在地理南极附近，地理南极正上方磁场方向竖直向上； S极在地理北极附近，地理北极正上方磁场方向竖直向下。 （4）地磁场的方向在南半球指向北上方，在北半球指向北下方，与地球表面并不平行, 在赤道平面正上方，到地心等距离的各点，磁场的强弱相等，且方向水平向北。 （5）南北极：在地球两极处的磁场方向竖直向上或竖直向下，该处的指南针将竖直向上指或竖直向下指。赤道：在赤道处的磁场方向水平向北。 （6）磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球，因此地磁场对地球生命有保护作用。 【例3】磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是（　　） A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C．这5个位置中，e点的磁感应强度最大 D．b、e两点的磁感应强度相等 【针对训练】 5.（多选）关于磁感线，下列说法中正确的是（　　） A．两条磁感线不可能相交 B．磁感线是磁场中实际存在的线 C．磁感线总是不闭合的 D．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱 6. 地球周围地磁场分布示意图如图，下面说法错误的是（　　） A．地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近 B．在赤道位置放置一小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近 C．结合地球自转方向，可以判断出地球带负电 D．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线沿南北方向放置时实验现象最明显 探究4 探究安培定则 【探究导入】 情境探究 在日常生活中，我们常见到电磁起重机吊起成吨的废铁。它不需要机械钩子，而是通电后产生强大磁场将铁质物体吸起。断电后磁场消失，物体随即落下。这种磁场并非来自天然磁体，而是由电流通过线圈产生的。电流为何能产生磁场？磁场方向又如何判断？ 问题 1.直线导线通电后，小磁针靠近时会发生偏转，说明了什么现象？ 提示 小磁针偏转说明通电导线周围存在磁场，电流能够激磁，即电流具有磁效应。 2.若改变导线中电流的方向，小磁针的偏转方向也随之改变，这说明磁场方向与什么有关？ 提示 磁场方向随电流方向改变而反转，说明磁场方向由电流方向决定，二者存在确定的对应关系。 3.直线电流周围的磁感线为何呈现为围绕导线的同心圆？这些圆所在的平面有何特点？ 提示 实验显示磁感线是以导线为中心的同心圆，且所有圆均位于与导线垂直的平面内，表明磁场呈轴对称分布，且垂直于电流方向。 4.如何用右手判断直线电流产生的磁感线方向？拇指和四指分别代表什么物理量？ 提示 使用右手握住导线，伸直拇指指向电流方向，弯曲四指所指即为磁感线环绕方向，这就是安培定则的应用。 5.对于环形电流或螺线管，为何仍可用右手判断磁场方向？此时四指和拇指的指向又有何不同？ 提示 环形电流可视为单匝线圈，其轴线上磁场方向与电流旋转方向相关。此时让四指弯曲方向与环形电流方向一致，拇指所指即为轴线上的磁场方向，适用于螺线管整体磁场判断。 【探究归纳】 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。 【例4】（多选）下列图中所示的通电直导线周围磁场分布正确的是 （　　） A． B． C． D． 【针对训练】 7.关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是（    ） A． B． C． D． 8.（多选）如图所示，某同学在实验室模拟奥斯特的电流磁效应实验时，发现小磁针在水平方向上不发生偏转，可能的原因是（    ） A．通电直导线中电流方向自西向东，小磁针放在通电直导线附近等高的水平位置 B．通电直导线中电流方向自东向西，小磁针放在通电直导线附近正上方 C．通电直导线中电流方向自南向北，小磁针放在通电直导线附近正下方 D．通电直导线中电流方向自北向南，小磁针放在通电直导线附近正上方 【课堂自测·基础练】 1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　） A．法拉第 B．安培 C．奥斯特 D．韦伯 2．通电长直导线周围的磁场可用磁感线描述，下列磁感线描述正确的是（　　） A． B． C． D． 3．关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是（    ） A． B． C． D． 4．关于电流周围产生的磁场分布，下列图示正确的是（　　） A． B． C． D． 5．英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是（　　） A．电荷和电荷之间的作用力是通过磁场发生的 B．通电导体和通电导体之间的作用力是通过电场发生的 C．电场线不能相交、磁感线可以相交 D．电场线的疏密表示电场强度的大小，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小 6．物理实验中，常用亥姆霍兹线圈制造匀强磁场。如图所示，亥姆霍兹线圈由两个平行放置的通电线圈构成，线圈中电流大小相同，方向如箭头所示，线圈关于O点对称，两线圈中间区域可视为匀强磁场。以为原点，建立直角坐标系，轴过两线圈的圆心，两个通电线圈在点产生的磁场方向为（　　） A．沿轴负方向 B．沿轴正方向 C．沿轴负方向 D．沿轴正方向 7．如图所示，a、c是通电螺线管轴线上的两点，b、d是通电螺线管中垂线上关于轴线对称的两点。下列说法正确的是（　　） A．a点磁感应强度最小 B．c点磁感应强度最大 C．b、d两点磁感应强度方向相反 D．a、c两点磁感应强度方向相反 8．如图所示为一簇磁感线，磁感线均为直线，上下两侧的磁感线关于水平磁感线对称，b、c两点关于水平磁感线也对称，a、d两点为磁场中的另外两点。下列说法错误的是（    ） A．a、b、c、d四点中a点的磁场最强 B．b、c两点的磁感应强度不相同 C．若在d点放一小磁针，小磁针静止时N极指向右侧 D．同一段通电导线分别放在a、d两点，则导线在a点所受的作用力较大 9．如图所示，螺线管接通电源后，螺线管中的电流恒定不变，在螺线管的正上方放置一可以自由偏转的小磁针，小磁针静止时极指向左侧，点为螺线管中轴线上的点。下列说法正确的是（　　） A．电源的甲端是正极，点的磁感应强度方向向右 B．电源的乙端是正极，点的磁感应强度方向向右 C．电源的甲端是负极，点的磁感应强度方向向左 D．电源的乙端是负极，点的磁感应强度方向向左 10．奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有（　　） A．减小白金丝直径，小磁针不能偏转 B．用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．小磁针的偏转情况与其放置位置无关 11．（多选）如图所示，A、B、D三点均在通电螺线管的轴线上，A点在通电螺线管外部，B点恰好为螺线管的正中心，D点在通电螺线管内部，C点在螺线管的外部且位于B点正上方，下列说法正确的是（　　） A．A、B、D三点的磁场方向相同 B．螺线管的右侧相当于条形磁铁的N极 C．在C点放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向右侧 D．B点的磁感应强度大于D点的磁感应强度 12．（多选）奥斯特在寻找电和磁的联系时，总是把磁针放在通电导线的延长线上，结果实验均以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。这个现象虽然没有引起听众的注意，但却是奥斯特盼望已久的。他连续进行了大量研究，同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。如图，是一个水平放置的小磁针，奥斯特做实验时，可以使小磁针逆时针转动（从上向下看）的是（  ） A．把水平导线沿左右方向放在小磁针的上方，通入向右的电流 B．把水平导线沿左右方向放在小磁针的下方，通入向右的电流 C．把竖直导线放在小磁针的左侧，通入向上的电流 D．把竖直导线放在小磁针的右侧，通入向上的电流 13．（多选）如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则（　　） A．电源左侧为正极 B．小磁针B的N极向纸里转 C．小磁针B的N极向纸外转 D．小磁针B不转动 14．（多选）弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于一通电螺线管的正上方，如图所示，下列说法正确的是（    ） A．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数不变 B．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数减小 C．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数不变 D．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数增大 15．（多选）环形电流可等效为一个小磁针。把一轻质圆形闭合线圈用细线挂在一个固定的磁铁的极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈所在平面。当线圈内通入如图所示的电流时，下列说法正确的是（　　） A．若电流方向如图中所示，则线圈将向左偏移 B．若电流方向如图中所示，则线圈将向右偏移 C．若电流方向与图中相反，则线圈将向左偏移 D．若电流方向与图中相反，则线圈将向右偏移 【素养进阶·提升练】 1．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2024年10月8日消息，本年度诺贝尔物理学奖授予约翰•霍普菲尔德和杰弗里•辛顿，“以表彰他们为利用人工神经网络进行机器学习作出的基础性发现和发明”。在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法和物理学史的叙述中正确的是（    ） A．美国科学家密立根命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值 B．丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应 C．惯性定律即牛顿第一定律，伽利略通过实验直接验证了惯性定律 D．根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，对瞬时速度的定义应用了理想化模型的方法 2．（2025·江苏·高考真题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 3．（2025·北京朝阳·一模）如图所示，光滑水平面上的铜球可绕竖直轴、水平轴或水平轴转动。如果铜球表面有明显的图案，可以观察它的转动情况；或者用手触摸它，通过感受力的作用可判断它的转动情况。有人设想：如果铜球表面没有图案且绝对光滑，此时判断转动情况是不容易的。若水平面绝缘，用以下方法一定能够判断光滑铜球是否在转动和转动方向的是（　　） A．沿方向滴下一小滴红墨水，观察红墨水落在水平面上的痕迹 B．用另一等大的圆球沿直线撞击铜球，观察两球碰后的运动方向 C．用电子束使铜球带电，测量球带电前后轴上某点的磁感应强度的变化 D．把磁铁的磁极沿轴方向放置，观察铜球相对磁铁位置的变化 4．（2025·安徽滁州·二模）某物理兴趣小组为研究通电导线周围的磁场，他们将一根很长的直导线，竖直穿过水平桌面上O点处的小孔并固定，然后在导线中通以恒定电流，以O点为原点，某一水平方向为x轴建立坐标系，再将一个灵敏的小磁针放在x轴上不同的位置，小磁针静止时N极指向与x轴正向的夹角为θ，图1为其俯视图。图2为实验得到的sinθ与位置x之间的关系曲线。已知该区域地磁场水平分量大小为B0。下列说法正确的是（　　） A．导线中电流方向为竖直向下 B．此处地磁场方向与x轴垂直 C．通电导线在x0处产生的磁感应强度大小为 D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0 5．（2023·福建·高考真题）（多选）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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1. 磁场 磁感线 【知识梳理】 1 一、 电和磁的联系 1 二、 磁场 1 三、 磁感线 2 四、 安培定则 2 【重难探究】 2 探究1 　电和磁的联系 2 探究2 磁场 6 探究3 磁感线 8 探究4 安培定则 10 【课堂自测·基础练】 12 【素养进阶·提升练】 22 【知识梳理】 知识点1 电和磁的联系 1.磁现象：磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2.电流的磁效应 (1)1820年，奥斯特发现：把一根导线南北平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，说明电流能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。 (2)电流磁效应的发现，用实验展示了电与磁的联系，说明电与磁之间存在相互作用。 知识点2 磁场 1.磁体、电流间的相互作用 (1)磁体与磁体间存在相互作用。 (2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 (3)两条通电导线之间也有作用力。 2.磁场 (1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。 (2)磁场的存在形式：磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在。 (3)磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针N极受力的方向，也就是小磁针静止时N极所指的方向，就是这一点的磁场方向。 (4)磁场的基本性质：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过磁场相互作用的，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线能产生力的作用。 知识点3 磁感线 1.定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。 2.物理意义：用来形象地描述磁场的强弱和方向，并不真正存在。 3.描述方法：磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱。 知识点4 安培定则 1.直线电流的磁场 安培定则：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，如图甲所示。 2.环形电流的磁场 安培定则：如图乙所示，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感线的方向。 3.通电螺线管的磁场 安培定则：右手握住螺线管，让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螺线管内部磁感线的方向，如图丙所示。 　　 甲　　　　　乙　　　　　　　丙 【重难探究】 探究1 　带电粒子在电场中的加速 【探究导入】 情境探究 指南针是生活中常见的导航工具，它的指针总是指向南北方向。当把一根通电的导线靠近指南针时，会发现指针发生了偏转。这种现象在日常生活中并不常见，但它揭示了一个重要的物理事实：电流可以影响磁针的方向。 问题： 1.为什么通电导线会使附近的指南针发生偏转？ 提示：指南针本质上是一个小磁针，其指向由地磁场决定。当导线通电后，周围空间出现了某种新的物理作用，导致磁针偏离原方向。这说明电流在其周围产生了磁场，从而对磁针施加了力的作用。 2.磁极之间的相互作用与电荷之间的相互作用有何相似之处？ 提示： 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。两者作用规律高度相似，暗示电与磁可能存在内在联系。 3.如果电和磁之间没有联系，奥斯特实验中的磁针偏转应如何解释？ 提示： 若电与磁无关，则电流不应影响磁针。但实验中磁针确实偏转，说明电流产生了磁效应，打破了电与磁无关的传统观念。 4.奥斯特为何最初未能发现电流的磁效应？ 提示：受“力必须沿物体连线方向”的旧观念限制，奥斯特将磁针置于导线延长线上，无法观察到效应。直到他改变导线与磁针的相对位置，才偶然发现偏转现象，说明实验设计需突破思维定势。 【探究归纳】电流的磁效应由奥斯特实验证实，指通电导体周围存在磁场，磁场方向与电流方向相关，它首次揭示电与磁的联系，表明电现象能产生磁现象，是电磁学的重要基础，为后续电磁理论发展奠定根基。 【典例赏析】 [例1]　（多选）把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．下列说法正确的是 A．导线和小磁针垂直放置，磁针最容易发生偏转 B．导线若南北放置，磁针最容易发生偏转 C．导线通以图示方向的电流，磁针N极向纸面外 D．该实验说明通电导线周围会产生磁场 【答案】BD 【详解】A.导线和小磁针垂直放置，这时候磁场方向和小磁针平行，有可能正好是N极指向磁感线方向，不会发生偏转，故A错误； B.导线若东西放置，磁针最不容易发生偏转，原因是地磁场也是南北方向，故导线若南北放置，磁针最容易发生偏转，故B正确； C.根据安培定则，当导线通过以图示方向的电流，磁针N极转向纸面内，故C错误； D. 小磁针偏转，说明通电导线周围会产生磁场，故D正确　 【针对训练】 1．某兴趣小组将带绝缘胶皮的导线绕在一颗铁钉上制成一个简易的电磁铁，铁钉的正上方放置的小磁针稳定后如图所示，下列说法正确的是（　　） A．铁钉右端为电磁铁的S极 B．导线中电流从A端流入、B端流出 C．小磁针所在位置的磁场方向水平向左 D．增大导线中的电流，小磁针的N极将指向A端 【答案】A 【详解】AB．根据安培定则判断，铁钉右端为S极，电流从B端流入，A端流出，故A正确，B错误； CD．放置在磁场中的小磁针静止时N极所指方向为该点磁场方向，小磁针处的磁场方向水平向右，增大导线中电流，磁感应强度增大，磁场方向不变，小磁针的指向不变，故CD错误。 故选A。 2．下列说法不正确的是（　　） A．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极 B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场而发生的 C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角 D．在地球表面各点磁场强弱相同 【答案】D 【详解】A．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极，故A正确，不满足题意要求； B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场而发生的，故B正确，不满足题意要求； C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，故C正确，不满足题意要求； D．在地球表面各点磁场强弱不同，故D错误，满足题意要 探究2 探究磁场 【探究导入】 情境探究 在教室中，老师将一段直导线悬挂在蹄形磁体的两极之间，当闭合开关通电后，原本静止的导线突然发生摆动。这一现象与我们熟悉的磁铁吸引铁钉类似，但导线本身不是磁铁，却因通电而受到力的作用。这说明电流与磁场之间存在某种联系。 问题 1.为什么通电导线在磁体两极间会受到力的作用而移动？ 提示：导线通电后内部有电流通过，即电荷定向移动。实验表明，这种载流导线在磁体附近会受力，说明电流与磁体之间存在相互作用。 2.磁体未直接接触导线，这种作用力是如何传递的？ 提示：尽管磁体与导线未接触，但导线仍受力，说明存在一种特殊物质在空间中传递作用——就像电荷间通过电场相互作用一样，磁体与电流之间也应通过一种场来实现作用，这种场就是磁场。 3.既然磁体对通电导线有力的作用，那么两条通电导线之间是否也会相互作用？ 提示： 实验发现，任意两条通电导线靠近时也会相互吸引或排斥，说明电流产生的磁场也能对另一电流施加力的作用，进一步证明磁场是普遍存在的媒介。 4.这些非接触力的共同本质是什么？ 提示：磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的力，都不是直接接触产生，而是通过空间中一种看不见、摸不着但客观存在的物质——磁场来实现的 【探究归纳】1.磁场的性质：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、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 2.对磁场的三点理解 （1）磁场是一种特殊物质，它是客观存在的。 （2）磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间通过磁场 发生相互作用。 （3）磁场是有方向的，自由小磁针静止时N极的指向即为该磁场的方向。 【例2】 （多选）下列关于磁场的说法中，正确的是（　　） A．磁场跟电场一样，是人为假设的 B．指南针指南说明地球周围有磁场 C．只有磁极在自己周围的空间才会产生磁场 D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的 【答案】BD 【详解】A．磁场跟电场一样，是客观存在的物质，不是人为假设的，选项A错误； B．指南针指南说明地球周围有磁场，选项B正确； C．磁极和电流都能在自己周围的空间产生磁场，选项C错误； D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的，选项D正确。 故选BD。 【针对训练】 3（多选）下列关于磁性材料及其应用的说法正确的是（    ） A．高温下，磁性材料会产生退磁现象 B．磁卡背面的黑条是用做磁记录的磁条 C．电磁铁是用硬磁性材料制成的 D．缝衣针、螺丝刀等钢铁物质与磁铁接触后不会被磁化 【答案】AB 【详解】A．高温下，磁性材料会产生退磁现象，选项A正确； B．磁卡背面的黑条是用做磁记录的磁条，选项B正确； C．电磁铁是用软磁性材料制成的，选项C错误； D．缝衣针、螺丝刀等钢铁物质与磁铁接触后会被磁化，选项D错误． 4.如图所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有间隙，就制成了一种磁控元件——干簧管，以实现自动控制．某同学自制了一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，用来控制灯泡的亮灭，如图所示．干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括 A．电流的磁效应 B．磁场对电流的作用 C．磁极间的相互作用 D．磁化 【答案】B 【详解】试题分析：S闭合时，控制电路接通，线圈产生磁场，舌簧被磁化，在两舌簧端面形成异名磁极，因相互吸引而吸合，于是工作电路接通．S断开时，两舌簧退磁，在弹力作用下分开，工作电路断开．故该装置中利用了电流的磁效应、磁化及磁极间的相互作用．没有利用磁场对电流的作用，故选项B正确． 考点：磁场对通电导线的作用；磁化 【名师点睛】磁场对电流的作用是指通电导线在磁场中受磁场力的作用，而本题中线圈产生磁场，而干簧继电器中开始时没有电流，故不属于磁场对电流的作用． 探究3 探究磁感线 【探究导入】 情境探究 在日常生活中，指南针是人们出行时常用的工具。无论将指南针放在何处，其指针总是一端指向地理北极，另一端指向地理南极。这种现象说明地球周围存在一种看不见的力场，能够对磁针施加作用，使其定向排列。同样，在条形磁铁周围撒上细铁屑，铁屑会呈现出规则的分布图案，显示出磁场的存在和方向。 问题 1. 为什么轻敲玻璃板后，细铁屑会在条形磁铁或通电导线周围形成有规律的曲线排列？ 提示 细铁屑在磁场中被磁化成许多“小磁针”，每个铁屑都受到磁场的作用力，使其N极指向该点磁场方向。轻敲玻璃板使铁屑克服摩擦短暂转动，最终沿磁场方向有序排列，从而显现出磁场的分布形态。 2.如何用一种直观的方式描述磁场中各点的方向？ 提示 沿铁屑排列的曲线画出连续曲线，使曲线上任意一点的切线方向与该点小磁针N极所指方向一致，这种曲线即为磁感线，用于形象描述磁场方向。 3.磁感线的疏密程度反映了什么物理意义？ 提示 沿铁屑排列的曲线画出连续曲线，使曲线上任意一点的切线方向与该点小磁针N极所指方向一致，这种曲线即为磁感线，用于形象描述磁场方向。 4.地球能像磁体一样影响小磁针，说明地磁场具有怎样的方向特征？ 提示 小磁针静止时N极指向地理北极，说明地磁场的S极位于地理北极附近，N极位于地理南极附近。地磁场的水平分量由南指向北，竖直分量在北半球向下，南半球向上。 【探究归纳】 1、磁感线的特点 （1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 （2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。 （3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。 （4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。 （5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在。 2、地磁场 （1）地磁场：地球由于自身具有磁性而在其周围产生的磁场叫做地磁场。地磁场与条形磁铁的磁场相似。地磁南极（S极）在地理北极附近，地磁北极（N极）在地理南极附近，二者并不重合。 （2）地磁轴和地球自转轴两者的夹角大约为11°，这个交角叫做磁偏角。 （3）地磁两极与地理两极并不重合，地磁场的N极在地理南极附近，地理南极正上方磁场方向竖直向上； S极在地理北极附近，地理北极正上方磁场方向竖直向下。 （4）地磁场的方向在南半球指向北上方，在北半球指向北下方，与地球表面并不平行, 在赤道平面正上方，到地心等距离的各点，磁场的强弱相等，且方向水平向北。 （5）南北极：在地球两极处的磁场方向竖直向上或竖直向下，该处的指南针将竖直向上指或竖直向下指。赤道：在赤道处的磁场方向水平向北。 （6）磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球，因此地磁场对地球生命有保护作用。 【例3】磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是（　　） A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C．这5个位置中，e点的磁感应强度最大 D．b、e两点的磁感应强度相等 【答案】C 【详解】A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项A错误； B．a点虽然没有磁感线穿过，但是仍有磁场，则a点磁感应强度不为零，选项B错误； CD．磁感线的疏密反映磁场的强弱，则这5个位置中，e点的磁感应强度最大，b点的磁感应强度小于e点，选项C正确，D错误。 故选C。 【针对训练】 5.（多选）关于磁感线，下列说法中正确的是（　　） A．两条磁感线不可能相交 B．磁感线是磁场中实际存在的线 C．磁感线总是不闭合的 D．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱 【答案】AD 【详解】A．如果两条磁感线相交，那么交点的磁场就有两个方向，不符合实际，所以两条磁感线不可能相交，A正确； B．磁感线是磁场中不存在的线，是画出来描述磁场的，B错误； C．磁感线总是闭合的，C错误； D．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，D正确。 故选AD。 6. 地球周围地磁场分布示意图如图，下面说法错误的是（　　） A．地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近 B．在赤道位置放置一小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近 C．结合地球自转方向，可以判断出地球带负电 D．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线沿南北方向放置时实验现象最明显 【答案】B 【详解】A．地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近，故A正确； B．在赤道位置放置一小磁针，静止时小磁针N极指向地理的北极附近，故B错误； C．地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故C正确； D．根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故D正确。 选错误的，故选B。 探究4 探究安培定则 【探究导入】 情境探究 在日常生活中，我们常见到电磁起重机吊起成吨的废铁。它不需要机械钩子，而是通电后产生强大磁场将铁质物体吸起。断电后磁场消失，物体随即落下。这种磁场并非来自天然磁体，而是由电流通过线圈产生的。电流为何能产生磁场？磁场方向又如何判断？ 问题 1.直线导线通电后，小磁针靠近时会发生偏转，说明了什么现象？ 提示 小磁针偏转说明通电导线周围存在磁场，电流能够激磁，即电流具有磁效应。 2.若改变导线中电流的方向，小磁针的偏转方向也随之改变，这说明磁场方向与什么有关？ 提示 磁场方向随电流方向改变而反转，说明磁场方向由电流方向决定，二者存在确定的对应关系。 3.直线电流周围的磁感线为何呈现为围绕导线的同心圆？这些圆所在的平面有何特点？ 提示 实验显示磁感线是以导线为中心的同心圆，且所有圆均位于与导线垂直的平面内，表明磁场呈轴对称分布，且垂直于电流方向。 4.如何用右手判断直线电流产生的磁感线方向？拇指和四指分别代表什么物理量？ 提示 使用右手握住导线，伸直拇指指向电流方向，弯曲四指所指即为磁感线环绕方向，这就是安培定则的应用。 5.对于环形电流或螺线管，为何仍可用右手判断磁场方向？此时四指和拇指的指向又有何不同？ 提示 环形电流可视为单匝线圈，其轴线上磁场方向与电流旋转方向相关。此时让四指弯曲方向与环形电流方向一致，拇指所指即为轴线上的磁场方向，适用于螺线管整体磁场判断。 【探究归纳】 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。 【例4】（多选）下列图中所示的通电直导线周围磁场分布正确的是 （　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】A．根据安培定则可知，该图中直导线右侧磁场向里，左侧向外，故A错误； B．根据安培定则可知，直导线周围的磁场为图所示，故 B正确； C．根据安培定则可知，环形磁场内部磁场方向垂直纸面向外，故C错误； D．根据安培定则可知，环形磁场内部磁场方向垂直纸面向外，故D正确。 故选BD。 【针对训练】 7.关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】通电螺线管的磁极方向可通过右手螺旋定则（安培定则）判断：用右手握住螺线管，四指弯曲方向与电流方向一致，拇指所指方向为螺线管的N极。故选C 8.（多选）如图所示，某同学在实验室模拟奥斯特的电流磁效应实验时，发现小磁针在水平方向上不发生偏转，可能的原因是（    ） A．通电直导线中电流方向自西向东，小磁针放在通电直导线附近等高的水平位置 B．通电直导线中电流方向自东向西，小磁针放在通电直导线附近正上方 C．通电直导线中电流方向自南向北，小磁针放在通电直导线附近正下方 D．通电直导线中电流方向自北向南，小磁针放在通电直导线附近正上方 【答案】AB 【详解】A．通电直导线中电流方向自西向东，根据安培定则，放在通电直导线附近等高的水平位置的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场竖直向上或竖直向下，所以小磁针不发生偏转，故A正确； B．通电直导线中电流方向自东向西，根据安培定则，放在通电直导线附近正上方的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场水平向北，小磁针N极受力方向向北，所以小磁针不发生偏转，故B正确； C．通电直导线中电流方向自南向北，根据安培定则，放在通电直导线附近正下方的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场水平向西，小磁针N极受力方向向西，所以小磁针N极向西偏转，故C错误； D．通电直导线中电流方向自北向南，根据安培定则，放在通电直导线附近正上方的小磁针所在位置，，通电直导线产生的磁场水平向西，小磁针N极受力方向向西，所以小磁针N极向西偏转，故D错误。 故选AB。 【课堂自测·基础练】 1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　） A．法拉第 B．安培 C．奥斯特 D．韦伯 【答案】C 【详解】首先观察到电流周围存在磁场的这个实验现象的物理学家是奥斯特。 故选C。 2．通电长直导线周围的磁场可用磁感线描述，下列磁感线描述正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AC．根据安培定则，可判断知图中通电长直导线周围的磁场应为选项A图中所示，故A正确，C错误； BD．根据安培定则，可判断知图中通电长直导线周围的磁场从上往下看，应为以导线为圆心的一圈一圈顺时针方向的同心圆，故BD错误； 故选A。 3．关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】通电螺线管的磁极方向可通过右手螺旋定则（安培定则）判断：用右手握住螺线管，四指弯曲方向与电流方向一致，拇指所指方向为螺线管的N极。故选C。 4．关于电流周围产生的磁场分布，下列图示正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．根据安培定则可知，图中向下的直线电流在左侧产生的磁场方向向里，在右侧产生的磁场方向向外，故A错误； B．根据安培定则可知，图中向外的电流方向产生的磁场为逆时针方向，且从导线向远处延伸，磁感线应逐渐稀疏，故B错误； C．根据安培定则可知，图中顺时针方向的环形电流在内部产生的磁场方向向里，在外部产生的磁场方向向外，故C错误； D．根据安培定则可知，图中电流方向产生的磁场方向从左向右，故D正确。 故选D。 5．英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是（　　） A．电荷和电荷之间的作用力是通过磁场发生的 B．通电导体和通电导体之间的作用力是通过电场发生的 C．电场线不能相交、磁感线可以相交 D．电场线的疏密表示电场强度的大小，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小 【答案】D 【详解】A．电荷和电荷之间的作用力是通过电场发生的，故A错误； B．通电导体和通电导体之间的作用力是通过通电导体在周围产生的磁场发生的，故B错误； C．电场线和磁场线的切线方向分别表示电场方向和磁场方向，故电场线和磁场线都不能相交，故C错误； D．电场线的疏密表示电场强度的大小，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，故D正确。 故选D。 6．物理实验中，常用亥姆霍兹线圈制造匀强磁场。如图所示，亥姆霍兹线圈由两个平行放置的通电线圈构成，线圈中电流大小相同，方向如箭头所示，线圈关于O点对称，两线圈中间区域可视为匀强磁场。以为原点，建立直角坐标系，轴过两线圈的圆心，两个通电线圈在点产生的磁场方向为（　　） A．沿轴负方向 B．沿轴正方向 C．沿轴负方向 D．沿轴正方向 【答案】C 【详解】由右手螺旋定则可知，两个通电线圈在点产生的磁场方向沿x轴负向。 故选C。 7．如图所示，a、c是通电螺线管轴线上的两点，b、d是通电螺线管中垂线上关于轴线对称的两点。下列说法正确的是（　　） A．a点磁感应强度最小 B．c点磁感应强度最大 C．b、d两点磁感应强度方向相反 D．a、c两点磁感应强度方向相反 【答案】B 【详解】AB．a点在螺线管端面处，c点在螺线管内部，b、d点在螺线管外中部，此时c点处磁感线最密集，故c点处磁感应强度最大；a点处磁感线比b、d处磁感线密集，a点磁感应强度不是最小，故A错误，B正确； CD．根据右手螺旋定则，螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向由S极到N极，故此时c点磁感应强度方向向右，外部磁感线从N极出发回到S极，此时a点磁感应强度方向向右，因b、d关于轴线对称，按照磁场分布，则磁感应强度大小相等，方向相同，故CD错误。 故选B。 8．如图所示为一簇磁感线，磁感线均为直线，上下两侧的磁感线关于水平磁感线对称，b、c两点关于水平磁感线也对称，a、d两点为磁场中的另外两点。下列说法错误的是（    ） A．a、b、c、d四点中a点的磁场最强 B．b、c两点的磁感应强度不相同 C．若在d点放一小磁针，小磁针静止时N极指向右侧 D．同一段通电导线分别放在a、d两点，则导线在a点所受的作用力较大 【答案】D 【详解】A．磁感线的疏密程度反应磁感应强度的大小，磁感线越密磁感应强度越大，所以a点的磁场最强，故A正确，不符合题意； B．对称性可知，b、c两点的磁感应强度大小相同，但方向不相同，由于磁感应强度为矢量，则 b、c两点的磁感应强度不同，故B正确，不符合题意； C．小磁针静止时N极指向为该点的磁场方向，由图可知d点的磁场方向向右，所以在d点放一小磁针，小磁针静止时N极指向右侧，故C正确，不符合题意； D．图可知a点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，同一段通电导线分别放在a、d两点时，由于导线如何放置题中未说明，所以无法确定导线在这两点所受磁场力的大小关系，故D错误，符合题意。 故选D 。 9．如图所示，螺线管接通电源后，螺线管中的电流恒定不变，在螺线管的正上方放置一可以自由偏转的小磁针，小磁针静止时极指向左侧，点为螺线管中轴线上的点。下列说法正确的是（　　） A．电源的甲端是正极，点的磁感应强度方向向右 B．电源的乙端是正极，点的磁感应强度方向向右 C．电源的甲端是负极，点的磁感应强度方向向左 D．电源的乙端是负极，点的磁感应强度方向向左 【答案】A 【详解】根据小磁针静止时极的指向可知螺线管的右端为极，由于右手螺旋定则可知电流方向为甲到乙，可知通电螺线管的甲端接电源的正极，所以点的磁感应强度方向向右，故选A。 故选A。 10．奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有（　　） A．减小白金丝直径，小磁针不能偏转 B．用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．小磁针的偏转情况与其放置位置无关 【答案】B 【详解】A．减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，故A错误； B．白金导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，故B正确； C．减小电源电动势，只要导线中有电流，小磁针还是会发生偏转，故C错误； D．通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，故D错误。 故选B。 11．（多选）如图所示，A、B、D三点均在通电螺线管的轴线上，A点在通电螺线管外部，B点恰好为螺线管的正中心，D点在通电螺线管内部，C点在螺线管的外部且位于B点正上方，下列说法正确的是（　　） A．A、B、D三点的磁场方向相同 B．螺线管的右侧相当于条形磁铁的N极 C．在C点放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向右侧 D．B点的磁感应强度大于D点的磁感应强度 【答案】AC 【详解】B．根据安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，故B错误； C．根据条形磁体的磁感线分布可知C点的磁感应强度方向水平向右，则在C点放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向右侧，故C正确； AD．根据通电螺线管的磁场特点，内部为匀强磁场且最强，则B点的磁感应强度等于D点的磁感应强度，管外为非匀强磁场，根据条形磁体的磁感线分布可知A、B、D三点的磁场方向相同且方向都是向左，故A正确，D错误。 故选AC。 12．（多选）奥斯特在寻找电和磁的联系时，总是把磁针放在通电导线的延长线上，结果实验均以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。这个现象虽然没有引起听众的注意，但却是奥斯特盼望已久的。他连续进行了大量研究，同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。如图，是一个水平放置的小磁针，奥斯特做实验时，可以使小磁针逆时针转动（从上向下看）的是（  ） A．把水平导线沿左右方向放在小磁针的上方，通入向右的电流 B．把水平导线沿左右方向放在小磁针的下方，通入向右的电流 C．把竖直导线放在小磁针的左侧，通入向上的电流 D．把竖直导线放在小磁针的右侧，通入向上的电流 【答案】AC 【详解】A．把水平导线沿左右方向放在小磁针的上方，通入向右的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向里，则小磁针N极受到的磁场力向里，S极受到的磁场力向外，从上向下看小磁针逆时针转动，故A正确； B．把水平导线沿左右方向放在小磁针的下方，通入向右的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向外，则小磁针N极受到的磁场力向外，S极受到的磁场力向里，从上向下看小磁针顺时针转动，故B错误； C．把竖直导线放在小磁针的左侧，通入向上的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向里，则小磁针N极受到的磁场力向里，S极受到的磁场力向外，所以从上向下看小磁针逆时针转动，故C正确； D．把竖直导线放在小磁针的右侧，通入向上的电流，根据右手螺旋定则可知，电流在小磁针所在处产生的磁场向外，则小磁针N极受到的磁场力向外，S极受到的磁场力向里，所以从上向下看小磁针顺时针转动，故D错误。 故选AC。 13．（多选）如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则（　　） A．电源左侧为正极 B．小磁针B的N极向纸里转 C．小磁针B的N极向纸外转 D．小磁针B不转动 【答案】AC 【详解】A．小磁针A的指向如图所示，可知通电螺线管的左边为S极，根据右手螺旋定则可知电路中有顺时针方向的电流，所以电源左侧为正极，故A正确； BCD．由于电源左侧为正极，则电源右侧为负极，小磁针B上方电流方向向左，根据右手螺旋定则可知小磁针B所处位置的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针B的N极向纸外转，故BD错误，C正确。 故选AC。 14．（多选）弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于一通电螺线管的正上方，如图所示，下列说法正确的是（    ） A．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数不变 B．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数减小 C．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数不变 D．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数增大 【答案】BD 【详解】AB．当螺线管将a接电源正极，b接负极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断知，螺线管内部磁场方向向上，上端相当于N极，对磁铁产生向上的斥力，所以弹簧测力计示数减小，故A错误，B正确； CD．当螺线管将a接电源负极，b接正极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断知，螺线管内部磁场方向向下，上端相当于S极，对磁铁产生向下的引力，所以弹簧测力计示数增大，故C错误，D正确。 故选BD。 15．（多选）环形电流可等效为一个小磁针。把一轻质圆形闭合线圈用细线挂在一个固定的磁铁的极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈所在平面。当线圈内通入如图所示的电流时，下列说法正确的是（　　） A．若电流方向如图中所示，则线圈将向左偏移 B．若电流方向如图中所示，则线圈将向右偏移 C．若电流方向与图中相反，则线圈将向左偏移 D．若电流方向与图中相反，则线圈将向右偏移 【答案】AD 【详解】AB．若电流方向如图中所示，根据安培定则可知，线圈左端相当于S极，与条形磁铁吸引，则线圈将向左偏移，选项A正确，B错误；     CD．若电流方向与图中相反，根据安培定则可知，线圈左端相当于N极，与条形磁铁排斥，则线圈将向右偏移，选项D正确，C错误。 故选AD。 【素养进阶·提升练】 1．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2024年10月8日消息，本年度诺贝尔物理学奖授予约翰•霍普菲尔德和杰弗里•辛顿，“以表彰他们为利用人工神经网络进行机器学习作出的基础性发现和发明”。在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法和物理学史的叙述中正确的是（    ） A．美国科学家密立根命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值 B．丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应 C．惯性定律即牛顿第一定律，伽利略通过实验直接验证了惯性定律 D．根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，对瞬时速度的定义应用了理想化模型的方法 【答案】B 【详解】A．美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，密立根油滴实验测得元电荷的数值，故A错误； B．丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应，故B正确； C．惯性定律即牛顿第一定律，该定律无法通过实验直接验证，伽利略通过理想斜面实验间接验证了惯性定律，故C错误； D．根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，对瞬时速度的定义应用了极限的思想方法，故D错误。 故选B。 2．（2025·江苏·高考真题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 【答案】B 【详解】磁感线越密集的地方磁感线强度越大，故可知。 故选B。 3．（2025·北京朝阳·一模）如图所示，光滑水平面上的铜球可绕竖直轴、水平轴或水平轴转动。如果铜球表面有明显的图案，可以观察它的转动情况；或者用手触摸它，通过感受力的作用可判断它的转动情况。有人设想：如果铜球表面没有图案且绝对光滑，此时判断转动情况是不容易的。若水平面绝缘，用以下方法一定能够判断光滑铜球是否在转动和转动方向的是（　　） A．沿方向滴下一小滴红墨水，观察红墨水落在水平面上的痕迹 B．用另一等大的圆球沿直线撞击铜球，观察两球碰后的运动方向 C．用电子束使铜球带电，测量球带电前后轴上某点的磁感应强度的变化 D．把磁铁的磁极沿轴方向放置，观察铜球相对磁铁位置的变化 【答案】C 【详解】A．若方向滴下一小滴红墨水，若铜球转动，红墨水在接触铜球瞬间会因摩擦力（此处假设存在微小摩擦力）获得与铜球接触点相同的线速度。但由于铜球表面绝对光滑，红墨水与铜球之间不存在摩擦力，红墨水不会因铜球转动而获得额外的速度，其落在水平面上的痕迹仅取决于滴下时的初始状态，无法反映铜球是否转动以及转动方向，故A错误； B．用另一等大的圆球沿直线撞击铜球，两球碰撞后运动方向的变化取决于碰撞过程中的动量守恒、能量守恒等因素以及碰撞的具体情况（如碰撞是否为弹性碰撞等），而与铜球原本是否转动并无直接关联，不能通过观察两球碰后的运动方向来判断铜球是否转动和转动方向，故B错误； C．当用电子束使铜球带电后，若铜球转动，带电的铜球会形成环形电流（因为电荷随铜球一起转动）。根据安培定则，环形电流会在周围空间产生磁场，则在轴上某点的磁感应强度就会发生变化。通过测量球带电前后轴上某点的磁感应强度的变化，就能够判断铜球是否转动；同时，根据磁场方向与电流方向的关系（安培定则），还可以进一步判断转动方向，故C正确； D．把磁铁的磁极沿轴方向放置，铜球本身是金属，但它不是磁性材料，即使铜球转动，在没有其他因素（如铜球带电形成电流等）的情况下，铜球与磁铁之间也不会产生明显的与转动相关的相互作用，无法通过观察铜球相对磁铁位置的变化来判断铜球是否转动和转动方向，故D错误。 故选C。 4．（2025·安徽滁州·二模）某物理兴趣小组为研究通电导线周围的磁场，他们将一根很长的直导线，竖直穿过水平桌面上O点处的小孔并固定，然后在导线中通以恒定电流，以O点为原点，某一水平方向为x轴建立坐标系，再将一个灵敏的小磁针放在x轴上不同的位置，小磁针静止时N极指向与x轴正向的夹角为θ，图1为其俯视图。图2为实验得到的sinθ与位置x之间的关系曲线。已知该区域地磁场水平分量大小为B0。下列说法正确的是（　　） A．导线中电流方向为竖直向下 B．此处地磁场方向与x轴垂直 C．通电导线在x0处产生的磁感应强度大小为 D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0 【答案】C 【详解】ACD．由图2可知，当时，知 解得 小磁针静止时N极的指向为合磁场的方向，设通电导线在处产生磁感应大小为，该区域地磁场水平分量大小为B0，如图所示 由数学关系知 解得 x0处合磁场的磁感应强度大小为 解得 根据安培定则，由小磁针的偏转情况可判断，导线中电流方向为竖直向上，故AD错误，C正确； B．由图1可知，小磁针放在x轴上，小磁针静止时N极指向与x轴正向的夹角为θ，说明地磁场与x轴不垂直，故B错误。 故选C。 5．（2023·福建·高考真题）（多选）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 【答案】AC 【详解】A．根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A正确； B．由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B错误； C．若地表电荷的电量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确； D．若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误。 故选AC。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $