1. 磁场 磁感线（举一反三讲义）物理人教版必修第三册

本高中物理讲义聚焦磁场与磁感线核心知识点，系统梳理磁场的基本性质、磁感线的特点及安培定则的应用。从磁体与电流的相互作用入手，通过磁场与电场的对比建立认知，再以磁感线形象描述磁场，最终用安培定则判断直线、环形及螺线管电流的磁场方向，构建递进式学习支架。 资料以我国古代磁石应用和指南针史实导入，渗透科学态度与责任。知识归纳中磁场与电场的比较培养模型建构能力，例题及变式题结合干簧管、地磁场等实际情境，助力物理观念形成。课中通过题型解析辅助教师教学，课后作业涵盖选择、多选题，帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

1. 磁场 磁感线 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+5个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。指南针是我国古代四大发明之一。12 世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。 你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？ 知识归纳 【知识点1 电和磁的联系　磁场】 1．磁体南北极及相互作用 (1)能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。 (2)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2、磁场 （1）磁场的定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。 （2）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、地球等的周围。 （3）磁场的产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。 （4）磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 （5）磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 （6）磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而是以一种场的形式存在。 （7）电流是由于电荷做定向移动形成的，因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场。 3．磁场与电场的比较 电场 磁场 场源 电荷 磁体、通电导体、运动电荷(相当于电流) 基本性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁体、通电导体有磁场力的作用 相同点 磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量 【例1】要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用。 如图，关于磁体、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电流发生的 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】C 【详解】磁体和电流周围都存在着磁场，题图中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C正确。 【变式1—1】如图所示，司南是用天然磁铁矿石琢成的一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑方盘上。东汉时期思想家王充在《论衡》一书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载。下列说法正确的是（　　） A．“柢”相当于磁体的S极 B．司南之杓可以用铜为材料制作 C．“柢”相当于磁体的N极 D．柢能够指南是因为受到方盘对它施加了向南的力 【答案】A 【详解】A C．地磁的南北极与地理的南北极相反，地理的南极相当于地磁的北极，司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南，根据异名磁极相互吸引，“柢”相当于磁体的S极 故A正确，C错误； B．铜材料不能被磁化，故司南之杓不是用铜为材料制作，故B错误； D．柢能够指南是因为受到地磁场对它施加了向南的力，故D错误。 故选A。 【变式1—2】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 【变式1—3】（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。 【知识点2 磁感线】 1、磁感线的定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 2、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。 3、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。 【典例2】如图甲所示，头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列出来，显示出电场线的分布情况。如图乙所示，在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，细铁屑就能显示出磁感线的分布情况。下列说法正确的是（   ） A．图甲、乙能证明电场线、磁感线客观存在 B．图甲显示的是匀强电场中电场线的分布情况 C．图乙中细铁屑越多的位置，磁场越弱 D．图乙中细铁屑在磁场里磁化成了“小磁针”，“小磁针”静止时N极所指的方向为该点磁场的方向 【答案】D 【详解】A．电场线、磁感线是为了形象地描述电场、磁场而引入的，客观上并不存在，A错误； B．题图甲显示的电场线各处疏密不一，不可能是匀强电场中的电场线分布情况，B错误； C．题图乙中细铁屑越多的位置，磁场越强，C错误； D．题图乙中细铁屑在磁场里磁化成了“小磁针”，“小磁针”静止时N极所指的方向为该点磁场的方向，D正确。 故选D 。 【变式2—1】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 。 【变式2—2】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。 【变式2—3】（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。 【知识点2 安培定则】 1.直线电流的磁场 （1）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。 （2）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：如图甲所示，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。 3.通电螺线管的磁场 安培定则：如图所示，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． 4.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3】（25-26高二上·浙江绍兴·期末）如图所示，在以下四种情况中，关于小磁针极指向的描述正确的是（   ）        A．在图1中，通电圆环内小磁针极垂直纸面向内 B．在图2中，通电导线下方小磁针极垂直纸面向外 C．在图3中，通电螺线管内部的小磁针极水平向右 D．在图4中，地球赤道上的小磁针极指向地理南极 【答案】C 【详解】A．由右手定则可知甲图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外，即N极垂直纸面向外，故A错误； B．由右手定则可知乙图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向里，即N极垂直纸面向里，故B错误； C．由右手定则可知丙图中小磁针所在位置的磁场方向水平向右，即N极水平向右，故C正确； D．由于地磁场的北极在地理南极附近，故丁图中N极指向地理北极，故D错误。 故选C。 【变式3—1】．（25-26高二上·陕西安康·期末）如图所示，一金属圆环固定在竖直平面内，圆环的顶端用绝缘细绳吊着一根条形磁铁。磁铁的水平轴线与圆环的水平直径共线，圆环没有通电时，磁铁处于水平静止状态。当圆环通入逆时针方向的恒定电流时，可观察到的现象是（　　） A．磁铁仍然静止不动 B．磁铁在纸面内逆时针转动 C．磁铁的极向纸面外转动，极向纸面里转动 D．磁铁的极向纸面外转动，极向纸面里转动 【答案】C 【详解】当圆环通入逆时针方向的恒定电流时，根据安培定则可知，圆环内部的磁场方向垂直于纸面向外，条形磁铁的N极受到向外的作用力，向纸面外转动，S极向里转动。 故选C。 【变式3—2】如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，小磁针N极（黑色端）指示磁场方向不正确的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】AB．开关S闭合后，通电螺线管左端为N极，右端为S极，通电螺线管内部磁场方向与外部相反，则a磁针方向错误，b磁针方向正确； C．通电后电磁铁D的左端相当于S极，右端相当于N极，则c磁针的方向正确； D．当开关S闭合后，直导线电流从A流向B，根据右手定则可知磁场方向（从上往下看）为顺时针方向，根据小磁针静止时，N极的指向即为磁场的方向，则d磁针方向正确。 故选A。 【变式3—3】（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。 。 模块三 课后作业 一、单选题 1.（25-26高二上·河南平顶山·期末）为解释地磁场的磁性，安培假设地球的磁场是由地球绕过地心的轴转动形成电流引起的。假设地球带负电荷，为了形成如图所示的地磁场，下列四幅图能正确表示地球自转方向的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】因地磁的N极在地球的南极附近，地球自西向东旋转，等效电流方向自东向西，根据安培定则可知A正确。 故选A。 2．（25-26高二上·山西太原·期末）如图所示，用轻绳连接一带正电的小球，小球获得一个初速度后，可在光滑绝缘水平桌面上绕圆心O沿顺时针方向做圆周运动。小球运动产生的磁场在圆心O处的方向为（　　） A．水平向左 B．水平向右 C．垂直桌面向里 D．垂直桌面向外 【答案】C 【详解】带正电的小球的顺时针旋转形成的电流方向为顺时针，根据安培定则可知，小球运动产生的磁场在圆心O处的方向为垂直桌面向里。 故选C。 3（25-26高二上·河南鹤壁·期末）如图所示的区域内有一簇实线，可能是电场线，也可能是磁感线。一带正电的粒子（不计重力）由静止释放，下列判断正确的是（　　） A．若为电场线，粒子释放后沿着电场线运动 B．若为电场线，粒子释放后电势能逐渐增大 C．若为磁感线，粒子释放后静止不动 D．若为磁感线，左边一定为磁体的S极，右边一定为N极 【答案】C 【详解】A．若为电场线，正电粒子由静止释放时，初始速度方向与所在点的电场线切线方向一致。但因为电场线是曲线，粒子的运动轨迹会偏离电场线，不会一直沿着电场线运动，故A错误； B．若为电场线，正电粒子在电场力作用下运动，电场力做正功，电势能会减小，故B错误； C．若为磁感线，正电粒子由静止释放，速度为零，不受洛伦兹力，会保持静止状态，故C正确； D．磁感线是闭合曲线，仅根据图中一段弯曲的磁感线，无法判断磁体的N、S极（因为磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极），故D错误。 故选C。 4．（25-26高二上·贵州安顺·期末）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．N点的磁感应强度大于P点 B．P点的磁感应强度小于M点 C．P、M、N点的磁感应强度相同 D．P、M点的磁感应强度的方向相同 【答案】B 【详解】A．N点的磁感线较P点稀疏，可知N点的磁感应强度小于P点，A错误； B．P点的磁感线较M点稀疏，则P点的磁感应强度小于M点，B正确； C．磁感线的切线方向为该点的磁感应强度方向，则 P、M、N点的磁感应强度方向不相同，则磁感应强度不同，C错误； D．磁感线的切线方向为该点的磁感应强度方向，可知P、M点的磁感应强度的方向不相同，Ｄ错误。 故选B。 5．（25-26高二上·甘肃兰州·期末）如图所示，导线环中无电流时，小磁针与导线环在同一平面内，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，小磁针N极的运动方向为（　　） A．在纸面内顺时针向下转动 B．在纸面内逆时针向上转动 C．垂直纸面向外转动 D．垂直纸面向里转动 【答案】C 【详解】当导线环中沿逆时针方向通过电流时，根据安培右手定则可以判断环内的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极的指向与磁场方向相同，应该垂直纸面向外转动。 故选C。 6．（25-26高二上·陕西榆林·期中）法拉第为描述场的性质而提出场线的假设。磁场中某区域的磁感线分布如图甲所示，、N是磁场中的两点；电场中某区域的电场线分布如图乙所示，是电场中的两点。下列说法正确的是（　　） A．图甲磁场中点磁感应强度比N点大 B．图甲磁场中点磁感应强度方向如图中箭头所示 C．图乙电场中点的电场强度大于点的电场强度 D．图乙中将正电荷从电场的点移到点，电荷的电势能增加 【答案】D 【详解】A．磁感线的疏密反映磁场的强弱，可知点磁感应强度比点小，选项A错误； B．点磁感应强度方向沿M点磁感线的切线方向，选项B错误； C．电场线的疏密反映电场强度的相对大小，处电场线比处疏，则点的电场强度比点的小，选项C错误； D．图中正电荷从点移到点的过程中，电场力做负功，电荷的电势能增加，选项D正确。 故选D。 7．（25-26高二上·广东东莞·期中）关于下列四幅图的分析正确的是（　　） A．甲图中小磁针静止时位置如图，则通电直导线的电流方向从上往下 B．乙图中金属圆环通以逆时针电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向里 C．丙图中小磁针静止时的位置如图所示，则电源左侧为正极 D．丁图中地球磁体的N极位于地理北极附近 【答案】A 【详解】A．甲图中小磁针静止时位置如图，根据小磁针的N极所指的方向为磁场方向，结合安培定则可知，通电直导线的电流方向从上往下，A正确； B．乙图中金属圆环通以逆时针电流时，根据安培定则，圆环内磁场方向垂直纸面向外，可知小磁针静止时N极垂直纸面向外，B错误； C．丙图中小磁针静止时的位置如图所示，螺线管右端为S极，则根据右手螺旋定则可知，电源右侧为正极，C错误； D．丁图中地球磁体的N极位于地理南极附近，D错误。 故选A。 8.电场线与磁感线有些情况下形状相似，如图甲是两带电平行板间的电场线，如图乙是两异名磁极间的磁感线，下列说法正确的是（　　） A．甲图左极板带负电、右极板带正电 B．乙图左磁极为S极、右磁极为N极 C．磁感线无起点、无终点 D．电场线的条数多代表电场强度大，磁感线的条数多代表磁感应强度大 【答案】C 【详解】A．根据电场线起自于正电荷或无穷远，终于负电荷或无穷远可知，甲图左极板带正电，右极板带负电，故A错误； B．根据在磁体外部，磁感线由N极到S极可知，乙图左磁极为N极，右磁极为S极，故B错误； C．磁感线是闭合的曲线，无起点、无终点，故C正确； D．同一幅图中，电场线越密集电场强度越大，磁感线越密集磁感应强度越大，故D错误。 故选C。 9．如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（　　） A．通电后电磁铁a端为S极 B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 C．条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力 D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小 【答案】B 【详解】A．电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，A错误； B．滑动变阻器的滑片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，B正确； C．电磁铁的b端为S极，根据异名磁极相互吸引的特点可知，条形磁体受到向左的吸引力，条形磁体向左滑动，条形磁体受到水平桌面的向右的摩擦力，C错误； D．压力大小和接触面的粗糙程度不变，因此条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，D错误。 故选B。 10．圆环甲、乙在同一平面内，分别通以如图所示的恒定电流，圆环甲固定，圆环乙可以自由运动，则下列说法正确的是（　　） A．圆环乙有收缩的趋势 B．圆环乙将在纸面内向左平动 C．圆环乙将在纸面内绕过圆心并垂直纸面的轴顺时针转动 D．圆环乙绕过圆心的轴ab转动，左侧向纸内转，右侧向纸外转 【答案】B 【详解】两环靠近处电流方向相同，两环之间电流产生的磁场方向相反，会相互吸引，同理ab右侧受到排斥力，但排斥力小于吸引力，故圆环乙将在纸面内向左平动，且圆环乙有扩张的趋势，故B正确，ACD错误。 故选B。 二 多选题 11．1876年物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。他把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按照图示方向（自上向下看为顺时针）高速旋转，发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响，下列说法正确的是（　　） A．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘产生了电场 B．小磁针发生偏转的原因是电荷运动形成的电流产生了磁场 C．当小磁针位于圆盘的左方时，极指向下方 D．当小磁针位于圆盘的左方时，极指向上方 【答案】BC 【详解】AB．小磁针发生偏转的原因是电荷运动形成的电流产生了磁场，A错误，B正确； CD．将圆盘绕中心轴按照图示方向（自上向下看为顺时针）高速旋转，产生逆时针方向的电流，根据安培定则，圆盘中心轴线上的磁感线的方向竖直向上，圆盘左方磁感线的方向竖直向下。当小磁针位于圆盘的左方时，极指向下方，C正确，D错误。 故选BC。 12.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了：“方家（术士）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，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（　　） A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近 B．结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的 C．地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行 D．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 【答案】BD 【详解】A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近；故A错误； B．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B正确； C．磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故C错误； 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。 故选BD。 13．（25-26高二上·广东惠州·期末）如图（a）所示，静止在水平桌面上的磁悬浮地球仪由质量分别为m和M的地球模型和底座构成，悬浮原理如图（b）所示，当底座内线圈通电时，地球模型受到磁场作用而悬浮起来，取重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．底座对桌面的压力大小为 B．线圈电流在软铁内产生的磁场向上 C．图中线圈的a端须连接电源的正极 D．增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力变大 【答案】AC 【详解】A．由题知，地球模型和底座组成的整体处于静止状态，对整体受力分析，根据平衡条件有 根据牛顿第三定律可知底座对桌面的压力大小为，故A正确； BC．根据同名磁极相互排斥，线圈上端必须是S极，线圈电流在软铁内产生的磁场向下，根据安培定则，可知图中线圈的a端须连接电源的正极，故B错误，C正确； D．地球模型平衡后，受重力和磁场力作用，根据平衡条件，可得磁场力 故增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力不变，故D错误。 故选AC。 14．（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。 15．（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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1. 磁场 磁感线 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+5个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。指南针是我国古代四大发明之一。12 世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。 你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？ 知识归纳 【知识点1 电和磁的联系　磁场】 1．磁体南北极及相互作用 (1)能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。 (2)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2、磁场 （1）磁场的定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。 （2）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、地球等的周围。 （3）磁场的产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。 （4）磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 （5）磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 （6）磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而是以一种场的形式存在。 （7）电流是由于电荷做定向移动形成的，因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场。 3．磁场与电场的比较 电场 磁场 场源 电荷 磁体、通电导体、运动电荷(相当于电流) 基本性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁体、通电导体有磁场力的作用 相同点 磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量 【例1】要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用。 如图，关于磁体、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电流发生的 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 【变式1】如图所示，司南是用天然磁铁矿石琢成的一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑方盘上。东汉时期思想家王充在《论衡》一书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载。下列说法正确的是（　　） A．“柢”相当于磁体的S极 B．司南之杓可以用铜为材料制作 C．“柢”相当于磁体的N极 D．柢能够指南是因为受到方盘对它施加了向南的力 【变式2】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 【变式3】（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 【知识点2 磁感线】 1、磁感线的定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 2、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。 3、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2】如图甲所示，头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列出来，显示出电场线的分布情况。如图乙所示，在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，细铁屑就能显示出磁感线的分布情况。下列说法正确的是（   ） A．图甲、乙能证明电场线、磁感线客观存在 B．图甲显示的是匀强电场中电场线的分布情况 C．图乙中细铁屑越多的位置，磁场越弱 D．图乙中细铁屑在磁场里磁化成了“小磁针”，“小磁针”静止时N极所指的方向为该点磁场的方向 【变式1】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 【变式2】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 【变式3】（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 【知识点2 安培定则】 1.直线电流的磁场 （1）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。 （2）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：如图甲所示，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。 3.通电螺线管的磁场 安培定则：如图所示，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． 4.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3】（25-26高二上·浙江绍兴·期末）如图所示，在以下四种情况中，关于小磁针极指向的描述正确的是（   ）        A．在图1中，通电圆环内小磁针极垂直纸面向内 B．在图2中，通电导线下方小磁针极垂直纸面向外 C．在图3中，通电螺线管内部的小磁针极水平向右 D．在图4中，地球赤道上的小磁针极指向地理南极 【变式1】．（25-26高二上·陕西安康·期末）如图所示，一金属圆环固定在竖直平面内，圆环的顶端用绝缘细绳吊着一根条形磁铁。磁铁的水平轴线与圆环的水平直径共线，圆环没有通电时，磁铁处于水平静止状态。当圆环通入逆时针方向的恒定电流时，可观察到的现象是（　　） A．磁铁仍然静止不动 B．磁铁在纸面内逆时针转动 C．磁铁的极向纸面外转动，极向纸面里转动 D．磁铁的极向纸面外转动，极向纸面里转动 【变式2】如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，小磁针N极（黑色端）指示磁场方向不正确的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【变式3】（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 模块三 课后作业 一、单选题 1.（25-26高二上·河南平顶山·期末）为解释地磁场的磁性，安培假设地球的磁场是由地球绕过地心的轴转动形成电流引起的。假设地球带负电荷，为了形成如图所示的地磁场，下列四幅图能正确表示地球自转方向的是（　　） A． B． C． D． 2．（25-26高二上·山西太原·期末）如图所示，用轻绳连接一带正电的小球，小球获得一个初速度后，可在光滑绝缘水平桌面上绕圆心O沿顺时针方向做圆周运动。小球运动产生的磁场在圆心O处的方向为（　　） A．水平向左 B．水平向右 C．垂直桌面向里 D．垂直桌面向外 3（25-26高二上·河南鹤壁·期末）如图所示的区域内有一簇实线，可能是电场线，也可能是磁感线。一带正电的粒子（不计重力）由静止释放，下列判断正确的是（　　） A．若为电场线，粒子释放后沿着电场线运动 B．若为电场线，粒子释放后电势能逐渐增大 C．若为磁感线，粒子释放后静止不动 D．若为磁感线，左边一定为磁体的S极，右边一定为N极 4．（25-26高二上·贵州安顺·期末）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．N点的磁感应强度大于P点 B．P点的磁感应强度小于M点 C．P、M、N点的磁感应强度相同 D．P、M点的磁感应强度的方向相同 5．（25-26高二上·甘肃兰州·期末）如图所示，导线环中无电流时，小磁针与导线环在同一平面内，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，小磁针N极的运动方向为（　　） A．在纸面内顺时针向下转动 B．在纸面内逆时针向上转动 C．垂直纸面向外转动 D．垂直纸面向里转动 6．（25-26高二上·陕西榆林·期中）法拉第为描述场的性质而提出场线的假设。磁场中某区域的磁感线分布如图甲所示，、N是磁场中的两点；电场中某区域的电场线分布如图乙所示，是电场中的两点。下列说法正确的是（　　） A．图甲磁场中点磁感应强度比N点大 B．图甲磁场中点磁感应强度方向如图中箭头所示 C．图乙电场中点的电场强度大于点的电场强度 D．图乙中将正电荷从电场的点移到点，电荷的电势能增加 7．（25-26高二上·广东东莞·期中）关于下列四幅图的分析正确的是（　　） A．甲图中小磁针静止时位置如图，则通电直导线的电流方向从上往下 B．乙图中金属圆环通以逆时针电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向里 C．丙图中小磁针静止时的位置如图所示，则电源左侧为正极 D．丁图中地球磁体的N极位于地理北极附近 8.电场线与磁感线有些情况下形状相似，如图甲是两带电平行板间的电场线，如图乙是两异名磁极间的磁感线，下列说法正确的是（　　） A．甲图左极板带负电、右极板带正电 B．乙图左磁极为S极、右磁极为N极 C．磁感线无起点、无终点 D．电场线的条数多代表电场强度大，磁感线的条数多代表磁感应强度大 9．如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（　　） A．通电后电磁铁a端为S极 B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 C．条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力 D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小 10．圆环甲、乙在同一平面内，分别通以如图所示的恒定电流，圆环甲固定，圆环乙可以自由运动，则下列说法正确的是（　　） A．圆环乙有收缩的趋势 B．圆环乙将在纸面内向左平动 C．圆环乙将在纸面内绕过圆心并垂直纸面的轴顺时针转动 D．圆环乙绕过圆心的轴ab转动，左侧向纸内转，右侧向纸外转 二 多选题 11．1876年物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。他把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按照图示方向（自上向下看为顺时针）高速旋转，发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响，下列说法正确的是（　　） A．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘产生了电场 B．小磁针发生偏转的原因是电荷运动形成的电流产生了磁场 C．当小磁针位于圆盘的左方时，极指向下方 D．当小磁针位于圆盘的左方时，极指向上方 12.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了：“方家（术士）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，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（　　） A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近 B．结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的 C．地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行 D．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 13．（25-26高二上·广东惠州·期末）如图（a）所示，静止在水平桌面上的磁悬浮地球仪由质量分别为m和M的地球模型和底座构成，悬浮原理如图（b）所示，当底座内线圈通电时，地球模型受到磁场作用而悬浮起来，取重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．底座对桌面的压力大小为 B．线圈电流在软铁内产生的磁场向上 C．图中线圈的a端须连接电源的正极 D．增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力变大 14．（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 15．（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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $