13.1 磁场 磁感线 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理13.1磁场磁感线同步练，新授课场景下采用A/B/C三层设计，以物理观念为基础，通过科学思维进阶，实现从概念理解到综合应用的知识巩固。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|磁场叠加、安培定则、磁感线基础|以选择/作图题为主，直接考察磁感线模型建构，强化相互作用观念| |B层|电磁泵应用、磁场定量计算、电路设计|结合实际情境（如电磁充气泵），引入定量推理，培养科学论证能力| |C层|空间磁场叠加、多导线综合计算|复杂情境（正方体/三根导线）下的多步骤推理，提升质疑创新素养|

13.1 磁场 磁感线 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．用表面涂有绝缘漆的低温超导材料做成的“”字形环，由左右两个相同的圆环交叉组成，通以如图所示方向的恒定电流I。已知左边圆环中的电流在点产生的磁场磁感应强度大小为，在点产生的磁场磁感应强度大小为。则左右圆环共同在点产生的磁场磁感应强度大小为（    ） A． B． C． D． 2．关于下列四幅图像，描述正确的是（　　） A．甲图中，根据安培的“分子电流”假说，它的左侧相当于N极，右侧相当于S极 B．乙图中，根据地球的转动方向和地磁场的分布特点，说明地球带正电荷 C．丙图中，环形电流的磁场无法用安培定则判定 D．丁图中，两根通电方向相同的长直导线相互吸引，是通过磁场作用实现的 3．（多选）关于电场线和磁感线，下列说法正确的是（　　） A．电场线和磁感线都是假想的曲线，实际并不存在 B．电场线和磁感线都是闭合的曲线 C．电场线从正电荷出发，终止于负电荷；磁感线从N极出发，终止于S极 D．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱 4．（多选）下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（　　） A． B． C． D． 5．在下图中.指出小磁针N极的方向 6．开关闭合前三个小磁针的方向如图所示，确定开关闭合时三个小磁针的转向及最后的指向。 B层 7．如图为电磁充气泵结构示意图。电流通过电磁铁时，吸引或排斥小磁体，带动弹性金属片实现充气。下列说法正确的是（　　） A．要实现持续充气，AB端应接入直流电源 B．充气泵工作时，将部分电能转化为机械能 C．只改变通过电磁铁的电流方向，小磁体的受力方向不变 D．小磁体被电磁铁吸引时，两者靠近的一端一定是同名磁极 8．（多选）无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比，即（式中为常数）。如图所示，两根相距的无限长直导线分别通有电流和。在两根导线的连线上有、两点，点为两根直导线连线的中点，点距导线的距离为。下列说法正确的是（　　） A．点和点的磁感应强度方向相同 B．点和点的磁感应强度方向相反 C．点和点的磁感应强度大小之比为 D．点和点的磁感应强度大小之比为 9．将图中的电磁铁连入设计的电路中（请在虚线框内完成电路图），要求： （1）电路能改变电磁铁磁性的强弱 （2）使小磁针静止时的指向如图所示。 C层 10．已知通电长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条边和上，彼此绝缘，电流方向分别由流向、由流向，则顶点和两处的磁感应强度大小之比为（　　） A． B． C． D． 11．（多选）关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是（　　） A．磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线 B．磁感线、电场线的疏密均分别表示磁感应强度和电场强度的大小 C．磁感线、电场线切线方向都分别表示磁场和电场的方向 D．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷 12．如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3垂直纸面放置，三根导线及坐标原点恰好位于边长为a的正方形的四个点上，L1与L2中的电流均为2I，方向均垂直于纸面向外，L3中的电流为I，方向垂直纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（式中k为常量）。求原点O处的磁感应强度B的大小和方向。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D D AD BC B AD A ABC 1．D 【详解】根据安培定则可知，左边圆环中的电流在点产生的磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；根据对称性可知，右边圆环中的电流在点产生的磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；则左右圆环共同在点产生的磁场磁感应强度大小为 故选D。 2．D 【详解】A．甲图中，根据安培定则可知，它的左侧相当于S极，右侧相当于N极，故A错误； B．乙图中，根据地球的转动方向和地磁场的分布特点，根据安培定则可知，地球带负电荷，故B错误； C．丙图中，环形电流的磁场也可以用安培定则判定，故C错误； D．丁图中，两根通电方向相同的长直导线相互吸引，是通过磁场作用实现的，故D正确。 故选D。 3．AD 【详解】A．电场线和磁感线都是假想的，在空间不是实际存在的线，故A正确； B．电场线不闭合，而磁感线是闭合的，故B错误； C．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不相交不闭合；而磁感线在磁体的周围是从磁体的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。所以磁感线是闭合的，故C错误； D．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱，故D正确。 故选AD。 4．BC 【详解】BC．对于通电直导线，安培定则为：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向，故BC正确； AD．对于通电螺线管和环形电流，安培定则为：用右手握住通电螺线管或环形电流，使四指弯曲方向与电流方向一致，那么大拇指所指的方向就是通电螺线管或环形电流中心轴线上的磁场方向，故AD错误。 故选BC。 5．A中：小磁针N极向纸内；B中：小磁针N极向纸内；C中：小磁针N极向纸外；D中：小磁针N极水平向左； 【详解】A中：由右手定则可知直导线下方的磁场垂直纸面向里，可知小磁针N极向纸内； B中：由右手定则可知直导线右侧的磁场垂直纸面向里，可知小磁针N极向纸内； C中：由右手螺旋定则可知环形导线里面的磁场垂直纸面向外，可知小磁针N极向纸外； D中：由右手螺旋定则可知螺线管左端为N极，螺线管里面的磁场水平向左，可知小磁针N极水平向左； 6．见解析 【详解】电路稳定后，根据安培定则可以判断螺线管左端为S极，右端为N极，螺线管内部的磁场方向从S极指向N极，外部磁场方向从N极指向S极，如图所示，故开关闭合时，小磁针1顺时针转动，小磁针3逆时针转动，小磁针2基本不动，最后的指向如图所示。 7．B 【详解】A．当AB间通以恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁体只能被吸附或被排斥，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而使小磁体不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故电磁铁应通入交流电，故A错误； B．充气泵工作时，带动弹性金属片实现充气，此过程将部分电能转化为机械能，故B正确； C．只改变通过电磁铁的电流方向，根据安培定则可知，电磁铁的磁极方向改变，根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可知，小磁体的受力方向改变，故C错误； D．小磁体被电磁铁吸引时，根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可知，两者靠近的一端一定是异名磁极，故D错误。 故选B。 8．AD 【详解】根据右手螺旋定则可知，导线与导线在a处的磁感应强度方向都向下，则点的磁感应强度方向向下，大小为 同理可知点的磁感应强度方向向下，大小为 可知点和点的磁感应强度方向相同，大小之比为 故选AD。 9．(1)电路能改变电磁铁磁性的强弱，对于确定的电磁铁，铁芯和匝数一定，只能改变电流的大小，在电路在改变电流的大小的器材是滑动变阻器，电路中接入滑动变阻器；(2) 【详解】(1)电路能改变电磁铁磁性的强弱，对于确定的电磁铁，铁芯和匝数一定，只能改变电流的大小，在电路在改变电流的大小的器材是滑动变阻器，电路中接入滑动变阻器。 (2)电路接通后能使小磁针静止在图示位置。由此推断电磁铁的左端是S极，右端是N极，根据安培定则，电流应该是电磁铁的右端流入，左端流出。如下图 10．A 【详解】设正方体边长为L，其中一根长直导线的电流在c点产生的磁感应强度为B0，则c点的磁感应强度大小为 处于hg边的长直导线到a点的距离为，在a点产生的磁感应强度大小为；处于dh边的长直导线到a点的距离为L，在a点产生的磁感应强度大小为B0，所以a点的磁感应强度大小为 因此 故A正确。 故选A。 11．ABC 【详解】A．磁感线是闭合曲线，而静电场线是从正电荷出发指向无穷远或负电荷，或从无穷远指向负电荷，不是闭合曲线，故A正确； B．磁感线和电场线是为了形象地描述磁场和电场引入的，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，电场线的疏密表示电场强度的大小，故B正确； C．磁感线切线方向表示磁场的方向，电场线切线方向表示电场的方向，故C正确； D．磁感线在磁体的外部从N极出来，进入S极，内部从S极到N极形成闭合曲线；电场线起始于正电荷，终止于负电荷，故D错误。 故选ABC。 12．；方向沿x轴负方向 【详解】根据安培定则，画出三根导线分别在O点的磁场方向，如图所示，设L1在O点产生的磁感应强度大小为B1，则有 方向沿x轴负方向 设L2在O点产生的磁感应强度大小为B2，则有 方向与x轴负方向成45°角 设L3在O点产生的磁感应强度大小为B3，则有 方向沿y轴正方向 先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量的大小 沿y轴负方向的分量的大小 故x轴方向的合磁感应强度大小 方向沿x轴负方向 y轴方向的合磁感应强度大小 故最终的合磁感应强度大小 方向沿x轴负方向。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $