5.1磁场及其描述（讲义）物理鲁科版必修第三册

本讲义聚焦磁场及其描述核心知识点，从磁现象切入理解磁场基本性质，通过磁感线模型直观描述条形磁铁、电流等典型磁场分布，以磁感应强度定量表征磁场强弱与方向，结合安培定则判断电流磁场方向，构建“现象-描述-定量-应用”递进式学习支架。 该资料特色在于融合生活实例（如电磁充气泵、地磁场测量）培养物理观念，通过疑难点辨析（如磁场与磁感线区别）和分层练习（基础到迁移创新）提升科学思维，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第五章 初识电磁场与电磁波 5.1磁场及其描述 课标要点 1.了解磁现象，知道磁体、电流周围存在磁场，理解磁场的基本性质。 2.掌握磁感线的特点，会用磁感线描述条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场分布。 3.理解磁感应强度的定义、定义式、单位、矢量性，掌握磁感应强度方向的判断方法。 4.了解地磁场的分布、特点，能区分地磁两极与地理两极，掌握磁偏角概念。 5.掌握安培定则(右手螺旋定则)，能利用定则判断各类电流磁场的磁感线环绕方向。 学习重难点 重点：磁场的基本性质、磁感线分布规律、磁感应强度的定义、安培定则 难点：磁感应强度矢量理解、各类电流磁感线空间分布、安培定则灵活应用 知识点磁现象与磁场 1.常见磁现象 (1)天然磁石、人造磁铁能够吸引铁、钴、镍等磁性材料，这种性质叫作磁性；磁体上磁性最强的区域称为磁极，分为N极(北极)、S极(南极)。 (2)磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；磁体不存在单独的磁单极，任何磁体分割后均同时存在N、S两极。 (3)电流的磁效应(奥斯特实验)：通电直导线下方平行放置小磁针，导线通电后小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场，首次揭示电与磁的联系。 (4)磁化：原本无磁性的磁性材料，在磁场作用下获得磁性的过程；软磁材料磁化后磁性易消失，硬磁材料可长期保留磁性。 2.磁场 (1)产生来源：两类，①天然/人造磁体周围；②通电导线、运动电荷周围。 (2)基本性质：磁场对放入其中的磁体、通电导线、运动电荷会产生磁场力的作用。 (3)物质属性：磁场是一种客观存在的特殊物质，看不见摸不着，但可通过它的受力效应感知。 (4)磁场方向规定：磁场中任意一点，小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向。 3.地磁场 (1)分布：地球自身相当于巨大条形磁铁，地球内部磁场由南指向北，地球外部磁场由地理南极附近(地磁N极)指向地理北极附近(地磁S极)。 (2)地磁两极与地理两极不重合：地磁N极靠近地理南极，地磁S极靠近地理北极，二者存在夹角，称为磁偏角，不同地理位置磁偏角数值不同。 (3)作用：指南针依靠地磁场定向；宇宙高能带电粒子受地磁场偏转，减少对地球生物的辐射伤害。 随学随练 1．解说围棋比赛时，棋盘竖直放置，棋盘和棋子都是磁性材料制成，棋子能吸在棋盘上。不计棋子与棋子之间的相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．棋盘对棋子的弹力是棋子发生弹性形变产生的 B．棋盘对棋子的作用力与棋子的重力等大反向 C．棋盘对棋子的吸引力与棋子对棋盘的压力是一对平衡力 D．棋盘对棋子的压力与棋子对棋盘的支持力合力为零 2．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 3．关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A．图甲是某电场区域的电场线分布，A、B、C三点中，A点的电场强度最大，电势最高 B．图乙中，司南静止时勺柄指南是由于受到地磁场的作用 C．图丙中，圆环从a位置移动到b位置，穿过圆环的磁通量先增大后减小 D．图丁中，由于有金属网的屏蔽，A球上的电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 知识点磁感线 1.磁感线定义 为形象直观描述磁场而假想的闭合曲线，曲线上每一点切线方向与该点磁场方向一致；磁感线并非真实存在的物质，是物理理想化模型。 2.磁感线通用特点 磁感线永远闭合不间断：磁体外部由N极指向S极，磁体内部由S极指向N极；电流磁场磁感线为闭合环形曲线。磁感线疏密表示磁场强弱：磁感线越密集，磁感应强度越大，磁场越强；磁感线稀疏处磁场弱。任意两条磁感线永不相交、不相切：同一位置磁场方向唯一。磁感线分布具有空间对称性，立体分布，不可仅看作平面线条。 3.典型磁场磁感线分布 (1)条形磁铁：外部磁感线从N极出发，回到S极；两极磁感线最密，中间区域磁感线稀疏，磁场最弱。 (2)蹄形磁铁：两极正对区域磁感线平行且密集，两极间为匀强磁场近似区域；外侧磁感线向外发散。 (3)通电直导线：磁感线是以导线为圆心的同心圆，离导线越近磁感线越密；磁场方向由安培定则判断。 (4)环形电流：磁感线穿过环形线圈中心，两侧对称分布；环中心磁场方向垂直环形平面。 (5)通电螺线管：内部磁感线均匀平行，为匀强磁场，方向由S极指向N极；外部磁感线与条形磁铁完全一致。 随学随练 4．如图所示为一水管，其中充满连续稳定流动的水，若在水流中画一些连续的线，使这些线的切线方向为对应位置处的水流速度方向，这样的线叫做流线，而穿过水管某个截面的流线的多少，叫做流量。流线类似于电场线、磁感线，流量类似于电通量、磁通量。假设管中充满水，不考虑水的粘滞性以及水中的气泡。下列说法正确的是（　　） A．流线越稀疏处，水流速度越大 B．不同流线可以相互交叉 C．粗细均匀的水平直水管中，穿过水管某个横截面的流量可以用Q=vS计算，其中v为水流速度，S为水管的横截面积 D．粗细均匀的水平直水管中，流线可能会不相互平行 5．下列说法正确的是（　　） A．沿磁感线的方向，磁场逐渐减弱 B．电荷间不需要通过接触就能产生力的作用 C．静电场的电场线不能相交，但在磁场较强的情况下两条磁感线可以相交 D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止 6．下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　） A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 B．图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动 C．图丙中放置的通电线圈内部存在图示方向的磁场 D．图丁中通有方向相同电流的两导线之间存在吸引力，两吸引力是一对平衡力 知识点磁感应强度 1.定义与定义式 (1)探究实验逻辑 将一小段通电导线垂直放入磁场，导线受到的磁场力F与电流I、导线有效长度L成正比，比值仅由磁场本身决定，与I、L无关，用来描述磁场强弱，即磁感应强度。 (2)定义式 适用条件：通电导线垂直于磁场方向放置；若导线平行磁场，导线不受磁场力，公式不再适用。 2.单位 特斯拉，简称特，符号；。 常见参考：地磁场磁感应强度约，永磁体磁极处约，大型电磁铁可达数特斯拉。 3.矢量性 磁感应强度是矢量，既有大小又有方向； 大小：由计算； 方向：与该点磁场方向一致，即小磁针N极静止指向，不是导线受力方向。 4.物理意义 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，B越大代表磁场越强；仅由场源(磁体、电流)决定，与试探电流元无关。 随学随练 7．原子置于强磁场时，能级会发生分裂，从而导致其发射光谱线分裂为若干条谱线，分裂谱线的裂距（光谱上波长的倒数差）与磁感应强度B成正比。已知电子质量为m、电荷量为e、真空中光速为c。下列表达式可能正确表示裂距的是（　　） A． B． C． D． 8．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位之间的关系。如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和Ω（欧）的乘积等效。现有10个物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、W（瓦）、J（焦）、C（库）、F（法）、A（安）、Ω（欧）、T（特），下列说法正确的是（　　） A．1 T（特）=1 kg/（A·s） B．1 V（伏）=1 J/C=1 T·m2/s C．N（牛）、W（瓦）和J（焦）都为国际制基本单位 D．cm（厘米）、mg（毫克）和V（伏）都为基本单位 9．磁场强度H和磁感应强度B是电磁学中两个重要概念，它们分别描述了磁场的不同特性。如图所示，半径为R、匝数为N的环形螺线管，通有大小为I的电流，环形螺线管内部磁场分布比较均匀时，磁场强度的计算公式为。关于磁场强度H的单位，下列表示错误的是（　　） A． B．T C． D． 知识点安培定则(右手螺旋定则) 1.通电直导线的安培定则 右手握住导线，让伸直的大拇指指向电流方向，弯曲四指环绕方向即为磁感线的环绕方向。 2.环形电流/通电螺线管的安培定则 右手弯曲，四指沿电流环绕方向，大拇指所指方向为环形线圈/螺线管内部磁感线的方向(等效N极方向)。 3.应用要点 分清内外磁场：螺线管内部磁场与外部磁场方向相反；可反向推导：已知磁感线方向，判断电流流向； 螺线管等效条形磁铁，大拇指指向一端为等效N极。 随学随练 10．（多选）物理学源于生活，又对人类的生产、生活产生深远的影响，以下关于物理学知识及其在生产、生活中的实际应用说法正确的是（　　） A．超高压带电作业工人所穿衣服的织物中掺入金属丝，是利用金属丝的静电屏蔽作用 B．在燃气灶和燃气热水器中，常安装电子点火器，点火器是利用尖端放电现象 C．奥斯特发现电流磁效应的实验中，为避免地磁场的影响，通电导线最好是沿着东西方向放置 D．高速公路上严禁超速，是因为速度越大惯性越大 11．（多选）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，一束带正电的粒子从左往右沿着水平方向平行地飞过磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转 B．如图乙所示，环形电流的方向沿逆时针方向 C．如图丙所示，通电螺线管内部小磁针静止时右侧是S极 D．如图丁所示，A、B、C三点恰好构成等边三角形。若两通电导线A、B在C处产生磁场的磁感应强度大小均为B0，则C处磁场的总磁感应强度大小为B0 12．（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针极向纸面外偏转，则带电粒子可能是（　　） A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 疑难点区分磁场、磁感线、磁感应强度 磁场：真实存在的特殊物质； 磁感线：假想模型，用来可视化磁场，不存在； 磁感应强度：定量描述磁场的物理矢量，空间每一点有唯一确定的B(大小、方向)。 易错点：磁感线不是磁场，磁感应强度大小不由磁感线条数决定，仅由疏密判断相对强弱。 活学活用 13．（多选）在等边三角形的三个顶点、、处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，三条导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。为三角形的内心，为边的中点，为边的中点，若通电导线在点产生的磁感应强度大小为，则（     ） A．点的磁感应强度大小为 B．点的磁感应强度方向由指向 C．点的磁感应强度方向由指向 D．导线处的磁感应强度方向由指向 14．（多选）某同学在深圳罗湖区用手机内部的磁传感器测量地磁场磁感应强度B0的大小 ，测得如图手机坐标系中x、y、z三个方向上的磁感应强度分别为Bx= 0，By= 29μT，Bz = -41μT，若将手机边框看作闭合线圈，则（     ） A．测量时z轴保持竖直向上 B．B0 ≈ 50μT C．绕x轴旋转手机时边框中磁通量不变 D．绕z轴旋转手机时边框中磁通量不变 15．如图所示，两根平行固定放置的长直导线a和b载有大小相等、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F，当在a、b两导线所在平面加入垂直纸面向里的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为3F，则此时b受到的磁场力大小为（     ） A．F B．2F C．3F D．4F 疑难点的易错辨析 公式是定义式，不是决定式：磁感应强度B不由F、I、L决定，磁场确定则B固定；改变电流、导线长度只会改变受力F，不会改变B。 放置要求：导线必须垂直磁场；平行磁场时，不能认为该处。 矢量区分：F的方向垂直于B与导线电流组成的平面，B方向与受力方向无必然同向关系。 活学活用 16．下列各图中，已标出电流I及电流所产生磁场的磁感应强度B的方向，其中正确的是（     ） A． B． C． D． 17．如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（     ） A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向 C．小磁针静止时 N 极的指向 D．螺线管中电流的方向 18．根据安培分子电流假说，物质内部存在着一种环形电流。如图所示，电荷量为e的电子以角速度在纸面内绕原子核做逆时针的匀速圆周运动。则此等效环形电流的大小及其产生的磁场在圆心处的方向为（　　） A．，垂直纸面向外 B．，垂直纸面向里 C．，垂直纸面向外 D．，垂直纸面向里 基础通关 1．（多选）如图甲所示，在水平地面上的磁体上方，有挂在弹簧测力计上的小磁体。小辉提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的小磁体下端，沿图示水平虚线从A移动到B。则图乙中能反映弹簧测力计示数F随着位置变化的是（　　） A． B． C． D． 2．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 3．为研究通电直导线周围的磁场，一科技小组将一根长直导线竖直穿过水平桌面上点处的小孔并固定，在导线中通以恒定电流，以点为原点，沿水平正北方向为轴正方向建立坐标系，将一个灵敏的小磁针放在轴上不同的位置，小磁针静止时极指向与轴正向的夹角为，图甲为其俯视图，图乙为与的关系图像。已知该处地磁场磁感应强度水平分量的大小为，则距导线处，电流产生磁场的磁感应强度及合磁场的磁感应强度水平分量的大小分别为（　　） A．   B．   C．   D．   4．关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场中，磁感应强度的大小等于垂直磁场方向的单位面积的磁通量 B．一运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．磁感应强度是矢量，方向与放在该处的小磁针静止时S极的指向相同 D．由定义式可知，若电流I的方向与磁场方向平行，则磁感应强度B为零 5．如图，在磁感应强度大小为、垂直纸面向里的匀强磁场中，放置一根电流方向垂直于纸面向外的通电长直导线，、是以直导线为圆心的同一圆周上的两点。关于、两点的磁感应强度，下列说法正确的是（     ） A．大小相等，方向相同 B．大小相等，方向不同 C．大小不等，方向相同 D．大小不等，方向不同 6．（多选）如图所示，直导线、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，可认为它们的磁场互不影响，当电键S闭合后，小磁针北极（黑色一端）的指向正确的是（     ） A．a B．b C．c D．d 7．（多选）电场线和磁感线不是实际存在的线，但它们可以形象地反映电场和磁场的特点。下图为小明同学画出的四张关于电场和磁场的示意图（A为正点电荷周围电场，B为等量异种点电荷周围电场，C为条形磁体周围磁场，D为蹄形磁体周围磁场），各图中均满足，则、两点处的电场强度或磁感应强度相同的是（　　） A． B． C． D． 8．把水平直导线放置在一小磁针的正上方：导线未通电时，导线和小磁针方向如图所示，当导线中通以由南向北方向的电流时，则小磁针静止时N极指向（　　） A．西偏北方向 B．东偏北方向 C．西偏南方向 D．东偏南方向 9．（多选）把一根通电的硬直导线放在磁场中，导线所在的区域的磁感线呈弧线，导线中的电流方向由a到b，如图所示。虚线框内有产生以上弧形的磁场源。下列符合要求的是（     ） A． B． C． D． 10．（多选）如图所示，质量为的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为，则下列说法正确的是（　　） A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为 B．回形针静止时受到的磁力方向不确定，故无法判断磁力大小 C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了 D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了 素养提升 11．如图所示的是一边长为d的正方体，在FE、ND两边放置足够长的直导线，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长的直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则下列说法正确的是（     ） A．C、M两点的磁感应强度大小相等 B．M、O两点的磁感应强度方向相同 C．C点磁感应强度大小为2B D．O点磁感应强度大小为B 12．（多选）如图所示，菱形中，在三个顶点分别放置三根平行长直导线，导线中均通有大小为、方向垂直纸面向里的电流，此时菱形中心O处的磁感应强度为。已知通电长直导线在周围产生的磁感应强度大小为，k为比例常数，为长直导线中的电流，为场点到导线中心的距离。则顶点处的磁感应强度的大小和方向为（    ） A．方向垂直于直线BD向右 B．方向沿DB指向B C． D． 13．（多选）如图，、是水平放置的通电螺线管轴线上的两点，是螺线管轴线中点，、是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，则在该通电螺线管产生的磁场中下列关于4个点的说法中正确的是（     ） A．点处的磁感应强度大于点 B．点处的磁感应强度大于点 C．点处的磁感应强度大于点 D．点处的磁感应强度大于点 迁移创新 14．（多选）根据安培单位定义：真空中，两根相距1m的无限长平行细直导线通等量电流，若每米导线受力为，则导线中的电流为1A。已知无限长通电细直导线周围某点的磁感应强度（k为常量，I为电流，r为该点到导线的距离）。现有半径为R的无限长绝缘圆筒，筒的外侧M、N处各有一根无限长通电细直导线，电流大小均为I，方向向上，如图甲所示。其俯视图如图乙所示，圆心为O，A点为圆弧MN的中点，且。下列说法正确的是（    ） A．k值为 B．O点的磁感应强度的方向为水平向右 C．越小，A点的磁感应强度越大 D．A点的磁感应强度大小为 15．（多选）如图所示，可看作质点的质量为m的滑块A套在足够粗糙的水平固定直杆上，无限长直导体棒P垂直纸面放置，并固定在滑块A正下方，质量为m、长为L的导体棒Q通过细线与滑块A相连，P、Q的粗细可忽略不计，且始终与纸面保持垂直。现给P中通入垂直纸面向里大小为I0的电流，Q中通入垂直纸面向外大小为I的电流，系统达到稳定平衡时，AP=AQ=PQ=h。已知无限长通电直导线在距其r处产生的磁场磁感应强度满足，I0为导线中电流大小，k为常量。则（　　） A．缓慢增大Q中电流，当其电流为2I时，PQ距离为2h B．缓慢增大Q的质量，当其质量为4m时，PQ距离为 C．向右缓慢移动滑块A，PQ距离可能不变 D．向右缓慢移动滑块A，当绳子与竖直方向夹角为45°时，滑块A移动距离 学科网（北京）股份有限公司1/10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 初识电磁场与电磁波 5.1磁场及其描述 课标要点 1.了解磁现象，知道磁体、电流周围存在磁场，理解磁场的基本性质。 2.掌握磁感线的特点，会用磁感线描述条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场分布。 3.理解磁感应强度的定义、定义式、单位、矢量性，掌握磁感应强度方向的判断方法。 4.了解地磁场的分布、特点，能区分地磁两极与地理两极，掌握磁偏角概念。 5.掌握安培定则(右手螺旋定则)，能利用定则判断各类电流磁场的磁感线环绕方向。 学习重难点 重点：磁场的基本性质、磁感线分布规律、磁感应强度的定义、安培定则 难点：磁感应强度矢量理解、各类电流磁感线空间分布、安培定则灵活应用 知识点磁现象与磁场 1.常见磁现象 (1)天然磁石、人造磁铁能够吸引铁、钴、镍等磁性材料，这种性质叫作磁性；磁体上磁性最强的区域称为磁极，分为N极(北极)、S极(南极)。 (2)磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；磁体不存在单独的磁单极，任何磁体分割后均同时存在N、S两极。 (3)电流的磁效应(奥斯特实验)：通电直导线下方平行放置小磁针，导线通电后小磁针发生偏转，证明电流周围存在磁场，首次揭示电与磁的联系。 (4)磁化：原本无磁性的磁性材料，在磁场作用下获得磁性的过程；软磁材料磁化后磁性易消失，硬磁材料可长期保留磁性。 2.磁场 (1)产生来源：两类，①天然/人造磁体周围；②通电导线、运动电荷周围。 (2)基本性质：磁场对放入其中的磁体、通电导线、运动电荷会产生磁场力的作用。 (3)物质属性：磁场是一种客观存在的特殊物质，看不见摸不着，但可通过它的受力效应感知。 (4)磁场方向规定：磁场中任意一点，小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向。 3.地磁场 (1)分布：地球自身相当于巨大条形磁铁，地球内部磁场由南指向北，地球外部磁场由地理南极附近(地磁N极)指向地理北极附近(地磁S极)。 (2)地磁两极与地理两极不重合：地磁N极靠近地理南极，地磁S极靠近地理北极，二者存在夹角，称为磁偏角，不同地理位置磁偏角数值不同。 (3)作用：指南针依靠地磁场定向；宇宙高能带电粒子受地磁场偏转，减少对地球生物的辐射伤害。 随学随练 1．解说围棋比赛时，棋盘竖直放置，棋盘和棋子都是磁性材料制成，棋子能吸在棋盘上。不计棋子与棋子之间的相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．棋盘对棋子的弹力是棋子发生弹性形变产生的 B．棋盘对棋子的作用力与棋子的重力等大反向 C．棋盘对棋子的吸引力与棋子对棋盘的压力是一对平衡力 D．棋盘对棋子的压力与棋子对棋盘的支持力合力为零 【答案】B 【详解】A．弹力是施力物体发生弹性形变产生的，棋盘对棋子的弹力，施力物体是棋盘，因此该弹力是棋盘发生弹性形变产生的，不是棋子形变产生的，故A错误； B．棋子静止在竖直棋盘上，受力平衡。棋子仅受两个来源的力：地球施加的重力，以及棋盘施加的所有力（磁力、弹力、静摩擦力都由棋盘施加），因此棋盘对棋子的总作用力，一定与棋子的重力等大反向，故B正确； C．平衡力的条件是“作用在同一物体上”，棋盘对棋子的吸引力作用在棋子上，棋子对棋盘的压力作用在棋盘上，二者不作用在同一物体，不是平衡力，故C错误； D．棋盘对棋子的压力与棋子对棋盘的支持力是一对相互作用力，分别作用在两个不同物体上，不能合成求合力，故D错误。 故选B。 2．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 【答案】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。 3．关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A．图甲是某电场区域的电场线分布，A、B、C三点中，A点的电场强度最大，电势最高 B．图乙中，司南静止时勺柄指南是由于受到地磁场的作用 C．图丙中，圆环从a位置移动到b位置，穿过圆环的磁通量先增大后减小 D．图丁中，由于有金属网的屏蔽，A球上的电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 【答案】B 【详解】A．图甲A、B、C三点中，A点处的电场线最稀疏，则A点的电场强度最小，沿电场线电势逐渐降低可知，A点电势最高，A错误； B．因地球是一个大磁体，图乙中，司南静止时勺柄指南是由于受到地磁场的作用，B正确； C．图丙中，圆环从a位置移动到b位置，穿过圆环的磁通量一直增大，C错误； D．图丁中，由于金属网的屏蔽，验电器箔片不会张开，此时A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度与金属网产生的感应电场相互平衡，不是A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零，故D错误。 故选B。 知识点磁感线 1.磁感线定义 为形象直观描述磁场而假想的闭合曲线，曲线上每一点切线方向与该点磁场方向一致；磁感线并非真实存在的物质，是物理理想化模型。 2.磁感线通用特点 磁感线永远闭合不间断：磁体外部由N极指向S极，磁体内部由S极指向N极；电流磁场磁感线为闭合环形曲线。磁感线疏密表示磁场强弱：磁感线越密集，磁感应强度越大，磁场越强；磁感线稀疏处磁场弱。任意两条磁感线永不相交、不相切：同一位置磁场方向唯一。磁感线分布具有空间对称性，立体分布，不可仅看作平面线条。 3.典型磁场磁感线分布 (1)条形磁铁：外部磁感线从N极出发，回到S极；两极磁感线最密，中间区域磁感线稀疏，磁场最弱。 (2)蹄形磁铁：两极正对区域磁感线平行且密集，两极间为匀强磁场近似区域；外侧磁感线向外发散。 (3)通电直导线：磁感线是以导线为圆心的同心圆，离导线越近磁感线越密；磁场方向由安培定则判断。 (4)环形电流：磁感线穿过环形线圈中心，两侧对称分布；环中心磁场方向垂直环形平面。 (5)通电螺线管：内部磁感线均匀平行，为匀强磁场，方向由S极指向N极；外部磁感线与条形磁铁完全一致。 随学随练 4．如图所示为一水管，其中充满连续稳定流动的水，若在水流中画一些连续的线，使这些线的切线方向为对应位置处的水流速度方向，这样的线叫做流线，而穿过水管某个截面的流线的多少，叫做流量。流线类似于电场线、磁感线，流量类似于电通量、磁通量。假设管中充满水，不考虑水的粘滞性以及水中的气泡。下列说法正确的是（　　） A．流线越稀疏处，水流速度越大 B．不同流线可以相互交叉 C．粗细均匀的水平直水管中，穿过水管某个横截面的流量可以用Q=vS计算，其中v为水流速度，S为水管的横截面积 D．粗细均匀的水平直水管中，流线可能会不相互平行 【答案】C 【详解】AB．电场线、磁感线均不能交叉，其越密集处，对应的场强、磁感应强度越大，流线类似于电场线、磁感线，流线越稀疏处，水流速度越小，不同流线不可以相互交叉，故AB错误； C．磁感应强度垂直平面时，磁通量Φ=BS，流量类似于磁通量，故Q=vS，故C正确； D．在粗细均匀的水平直水管中，各处水流速度方向均平行于管的轴线，类似匀强电场或匀强磁场的电场线或磁感线，故D错误。 故选C。 5．下列说法正确的是（　　） A．沿磁感线的方向，磁场逐渐减弱 B．电荷间不需要通过接触就能产生力的作用 C．静电场的电场线不能相交，但在磁场较强的情况下两条磁感线可以相交 D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止 【答案】B 【详解】A．磁感线的疏密表示磁场强弱，但沿磁感线方向磁场不一定减弱，故A错误； B．电荷间通过电场产生相互作用力（库仑定律），无需直接接触，故B正确； C．电场线和磁感线均不能相交，因为相交点会导致场方向不唯一，故C错误； D．磁感线是闭合曲线（外部从N极到S极，内部从S极到N极），并非总是从N极出发到S极终止；电场线则起于正电荷（或无穷远）、终于负电荷（或无穷远），故D错误。 故选B。 6．下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　） A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 B．图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动 C．图丙中放置的通电线圈内部存在图示方向的磁场 D．图丁中通有方向相同电流的两导线之间存在吸引力，两吸引力是一对平衡力 【答案】C 【详解】A．磁感线是闭合曲线，在磁体内部从S极指向N极，故A错误； B．根据安培定则可知，如图直导线下方有垂直纸面向里的磁场，N极向纸面内转动，故B错误； C．根据安培定则可知，图丙中放置的通电线圈内部存在图示方向的磁场，故C正确； D．图丁中通有方向相同电流的两导线之间存在吸引力，两吸引力是一对相互作用力，故D错误。 故选C。 知识点磁感应强度 1.定义与定义式 (1)探究实验逻辑 将一小段通电导线垂直放入磁场，导线受到的磁场力F与电流I、导线有效长度L成正比，比值仅由磁场本身决定，与I、L无关，用来描述磁场强弱，即磁感应强度。 (2)定义式 适用条件：通电导线垂直于磁场方向放置；若导线平行磁场，导线不受磁场力，公式不再适用。 2.单位 特斯拉，简称特，符号；。 常见参考：地磁场磁感应强度约，永磁体磁极处约，大型电磁铁可达数特斯拉。 3.矢量性 磁感应强度是矢量，既有大小又有方向； 大小：由计算； 方向：与该点磁场方向一致，即小磁针N极静止指向，不是导线受力方向。 4.物理意义 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，B越大代表磁场越强；仅由场源(磁体、电流)决定，与试探电流元无关。 随学随练 7．原子置于强磁场时，能级会发生分裂，从而导致其发射光谱线分裂为若干条谱线，分裂谱线的裂距（光谱上波长的倒数差）与磁感应强度B成正比。已知电子质量为m、电荷量为e、真空中光速为c。下列表达式可能正确表示裂距的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于裂距是波长的倒数差，即其单位为m-1，由于e的单位为C，B的单位为T，m的单位为kg，c的单位为m/s，所以的单位为，的单位为，的单位为，的单位为 故选A。 8．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位之间的关系。如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和Ω（欧）的乘积等效。现有10个物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、W（瓦）、J（焦）、C（库）、F（法）、A（安）、Ω（欧）、T（特），下列说法正确的是（　　） A．1 T（特）=1 kg/（A·s） B．1 V（伏）=1 J/C=1 T·m2/s C．N（牛）、W（瓦）和J（焦）都为国际制基本单位 D．cm（厘米）、mg（毫克）和V（伏）都为基本单位 【答案】B 【详解】A．根据与可知，，故A错误； B．根据和可知，，故B正确； C．N（牛）、W（瓦）和J（焦）均由基本单位推导而来，即均属于导出单位，故C错误； D．cm、mg不属于国际制基本单位，V是导出单位，三者均不是基本单位，故D错误。 故选B。 9．磁场强度H和磁感应强度B是电磁学中两个重要概念，它们分别描述了磁场的不同特性。如图所示，半径为R、匝数为N的环形螺线管，通有大小为I的电流，环形螺线管内部磁场分布比较均匀时，磁场强度的计算公式为。关于磁场强度H的单位，下列表示错误的是（　　） A． B．T C． D． 【答案】B 【详解】A．电流的单位为，的单位为，磁场强度的单位为，故A正确； B．是磁感应强度的单位，根据磁感应强度， 可得单位关系 与磁场强度的单位不相同，故B错误； C．根据 电流的单位为，代入后得到磁场强度的单位为，故C正确； D．由B项可得单位关系 变形可得 因此，故D正确。 故选B。 知识点安培定则(右手螺旋定则) 1.通电直导线的安培定则 右手握住导线，让伸直的大拇指指向电流方向，弯曲四指环绕方向即为磁感线的环绕方向。 2.环形电流/通电螺线管的安培定则 右手弯曲，四指沿电流环绕方向，大拇指所指方向为环形线圈/螺线管内部磁感线的方向(等效N极方向)。 3.应用要点 分清内外磁场：螺线管内部磁场与外部磁场方向相反；可反向推导：已知磁感线方向，判断电流流向； 螺线管等效条形磁铁，大拇指指向一端为等效N极。 随学随练 10．（多选）物理学源于生活，又对人类的生产、生活产生深远的影响，以下关于物理学知识及其在生产、生活中的实际应用说法正确的是（　　） A．超高压带电作业工人所穿衣服的织物中掺入金属丝，是利用金属丝的静电屏蔽作用 B．在燃气灶和燃气热水器中，常安装电子点火器，点火器是利用尖端放电现象 C．奥斯特发现电流磁效应的实验中，为避免地磁场的影响，通电导线最好是沿着东西方向放置 D．高速公路上严禁超速，是因为速度越大惯性越大 【答案】AB 【详解】A．超高压带电作业工人所穿衣服的织物中掺入金属丝，可形成静电屏蔽，使人体内部电场强度为零，从而保护工人免受电击，A正确； B．燃气灶和燃气热水器的电子点火器，利用尖端放电现象（尖端处电场强度大，易使空气电离产生电火花）实现点火，B正确； C．奥斯特实验中，为避免地磁场影响，通电导线应南北放置（地磁场方向为南北向，此时电流磁场与地磁场垂直，偏转现象更明显），而非沿着东西方向放置，C错误； D．惯性大小仅与物体质量有关，与速度无关。高速公路严禁超速是因为速度越大，动能越大，刹车距离越长，危险性越高，D错误。 故选AB。 11．（多选）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，一束带正电的粒子从左往右沿着水平方向平行地飞过磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转 B．如图乙所示，环形电流的方向沿逆时针方向 C．如图丙所示，通电螺线管内部小磁针静止时右侧是S极 D．如图丁所示，A、B、C三点恰好构成等边三角形。若两通电导线A、B在C处产生磁场的磁感应强度大小均为B0，则C处磁场的总磁感应强度大小为B0 【答案】BD 【详解】A．带正电粒子从左向右运动，等效电流方向向右。根据安培定则，电流下方（磁针所在位置）的磁场方向垂直纸面向里。小磁针N极指向磁场方向，因此N极向纸内偏转，S极向纸外偏转，故A错误； B．环形电流的磁场特点：内部磁场与外部磁场方向相反。图中环形内部磁场向外（标记为点）、外部向里（标记为×），符合逆时针环形电流的磁场分布。根据安培定则：右手大拇指指向环形内部磁场方向（向外），四指环绕方向为电流方向，即逆时针，故B正确； C．根据安培定则，图丙中通电螺线管内部磁场方向向右。小磁针静止时N极指向磁场方向，因此小磁针右侧为N极，左侧为S极，故C错误； D．根据安培定则：A（电流向里）在C点产生的磁场方向垂直向左下，B（电流向外）在C点产生的磁场方向垂直向右下，两个磁感应强度大小均为，二者夹角为。根据矢量叠加原理，合磁感应强度大小： 总磁感应强度大小为，故D正确。 故选BD。 12．（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针极向纸面外偏转，则带电粒子可能是（　　） A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 【答案】BC 【详解】由小磁针N极向纸面外偏转可知，粒子束下方的磁感线方向垂直纸面向外，则由安培定则可知，位于小磁针上方的直线电流方向向左。由于电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，所以带电粒子可能是向右飞行的负离子束，也可能是向左飞行的正离子束。 故选BC。 疑难点区分磁场、磁感线、磁感应强度 磁场：真实存在的特殊物质； 磁感线：假想模型，用来可视化磁场，不存在； 磁感应强度：定量描述磁场的物理矢量，空间每一点有唯一确定的B(大小、方向)。 易错点：磁感线不是磁场，磁感应强度大小不由磁感线条数决定，仅由疏密判断相对强弱。 活学活用 13．（多选）在等边三角形的三个顶点、、处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，三条导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。为三角形的内心，为边的中点，为边的中点，若通电导线在点产生的磁感应强度大小为，则（     ） A．点的磁感应强度大小为 B．点的磁感应强度方向由指向 C．点的磁感应强度方向由指向 D．导线处的磁感应强度方向由指向 【答案】AB 【详解】根据安培定则可判断出通电导线在点产生的磁感应强度方向如图所示 A．其中与之间的夹角为，根据题述，通电导线在点产生的磁感应强度大小相等均为，即，则点的磁感应强度大小为，故A正确； B．通电导线各自在点产生的磁感应强度等大反向，互相抵消，通电导线在点产生的磁感应强度方向沿方向，故B正确； C．通电导线各自在点产生的磁感应强度大小相同且方向沿方向，通电导线在点产生的磁感应强度方向沿方向，根据矢量合成法则，点的磁感应强度合成后不沿方向，故C错误； D．同理，导线处方向不沿方向，故D错误。 故选AB。 14．（多选）某同学在深圳罗湖区用手机内部的磁传感器测量地磁场磁感应强度B0的大小 ，测得如图手机坐标系中x、y、z三个方向上的磁感应强度分别为Bx= 0，By= 29μT，Bz = -41μT，若将手机边框看作闭合线圈，则（     ） A．测量时z轴保持竖直向上 B．B0 ≈ 50μT C．绕x轴旋转手机时边框中磁通量不变 D．绕z轴旋转手机时边框中磁通量不变 【答案】BD 【详解】A．磁传感器给出的，，只表示地磁场在手机坐标系三轴上的分量，不能据此唯一确定手机相对竖直方向的姿态，故A错误； B．地磁场磁感应强度大小为，故B正确； CD．手机边框所在平面的法线沿轴。绕轴旋转时，法线相对地磁场的方向发生改变，边框中的磁通量一般发生变化；绕轴旋转时，边框平面在空间中的方向不变，磁通量不变，故C错误，D正确。 故选BD。 15．如图所示，两根平行固定放置的长直导线a和b载有大小相等、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F，当在a、b两导线所在平面加入垂直纸面向里的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为3F，则此时b受到的磁场力大小为（     ） A．F B．2F C．3F D．4F 【答案】C 【详解】设外加匀强磁场对每根导线产生的安培力大小为，由于两根导线中的电流大小相等，因此外磁场对两根导线的安培力大小相等。 两导线中电流方向相反，导线相互排斥，导线受到导线的安培力方向向左；根据左手定则，外加磁场对导线的安培力方向向右。由题意有 解得 导线受到导线的安培力方向向右，外加磁场对导线的安培力方向向左，因此导线所受合磁场力大小为 代入解得 故选C。 疑难点的易错辨析 公式是定义式，不是决定式：磁感应强度B不由F、I、L决定，磁场确定则B固定；改变电流、导线长度只会改变受力F，不会改变B。 放置要求：导线必须垂直磁场；平行磁场时，不能认为该处。 矢量区分：F的方向垂直于B与导线电流组成的平面，B方向与受力方向无必然同向关系。 活学活用 16．下列各图中，已标出电流I及电流所产生磁场的磁感应强度B的方向，其中正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．由安培定则可知，直线电流I的方向向外，则电流产生的磁场的磁感应强度B的方向是逆时针方向的同心圆，故A错误； B．由安培定则可知，直线电流I的方向向上，则电流产生的磁场的磁感应强度B的方向右侧向里，左侧向外，故B错误； C．由安培定则可知，通电螺线管电流I从右向左，在内部产生磁场的磁感应强度B的方向应向右，故C错误； D．由安培定则可知，环形电流I中心产生磁场的磁感应强度B的方向向上，故D正确。 故选D。 17．如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（     ） A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向 C．小磁针静止时 N 极的指向 D．螺线管中电流的方向 【答案】D 【详解】电源正负极接法、导线绕向都会改变电流在螺线管中的方向：比如正负极反转、绕向反转，只要螺线管内电流方向相同，极性就相同。 小磁针N极指向是螺线管磁极的结果，不是决定因素。 综上，最终决定螺线管极性的是螺线管中电流的方向。 故选D。 18．根据安培分子电流假说，物质内部存在着一种环形电流。如图所示，电荷量为e的电子以角速度在纸面内绕原子核做逆时针的匀速圆周运动。则此等效环形电流的大小及其产生的磁场在圆心处的方向为（　　） A．，垂直纸面向外 B．，垂直纸面向里 C．，垂直纸面向外 D．，垂直纸面向里 【答案】B 【详解】 电子绕原子核做匀速圆周运动，其运动周期为 根据电流的定义式 ，可知电子绕核运动形成的等效电流大小为 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，电子带负电，其运动方向为逆时针，所以等效电流的方向为顺时针。 根据安培定则，圆心处磁场的方向垂直纸面向里。 故选B。 基础通关 1．（多选）如图甲所示，在水平地面上的磁体上方，有挂在弹簧测力计上的小磁体。小辉提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的小磁体下端，沿图示水平虚线从A移动到B。则图乙中能反映弹簧测力计示数F随着位置变化的是（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，若大磁体右端为N极，则当挂着的磁体向右移动时，相互吸引力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互排斥力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变小的。同理若大磁体右端为S极，可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变大的。 故选CD。 2．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。 3．为研究通电直导线周围的磁场，一科技小组将一根长直导线竖直穿过水平桌面上点处的小孔并固定，在导线中通以恒定电流，以点为原点，沿水平正北方向为轴正方向建立坐标系，将一个灵敏的小磁针放在轴上不同的位置，小磁针静止时极指向与轴正向的夹角为，图甲为其俯视图，图乙为与的关系图像。已知该处地磁场磁感应强度水平分量的大小为，则距导线处，电流产生磁场的磁感应强度及合磁场的磁感应强度水平分量的大小分别为（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】A 【详解】地磁场的水平分量沿x轴（正北）正方向；根据安培定则，通电直导线在轴上某点产生的磁场方向垂直于x轴（沿水平y方向），设电流产生磁场的磁感应强度大小为B。小磁针N极指向为合磁场方向，合磁场与x轴正方向夹角为，由三角函数关系可得 由题图可知，当时， 解得 两个磁场均为水平分量，合磁场的水平分量大小就是合磁感应强度大小 故选A。 4．关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场中，磁感应强度的大小等于垂直磁场方向的单位面积的磁通量 B．一运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．磁感应强度是矢量，方向与放在该处的小磁针静止时S极的指向相同 D．由定义式可知，若电流I的方向与磁场方向平行，则磁感应强度B为零 【答案】A 【详解】A．匀强磁场中磁通量公式为（为垂直磁场方向的面积），变形可得，即匀强磁场中，磁感应强度大小等于垂直磁场方向单位面积的磁通量，故A正确； B．洛伦兹力公式为（为电荷速度方向与磁场方向的夹角），当即速度与磁场平行时，洛伦兹力为0，但磁感应强度可以不为0，故B错误； C．磁感应强度的方向与该处小磁针静止时N极的指向相同，与S极指向相反，故C错误； D．磁感应强度是磁场的固有性质，与放入电流的受力无关；定义式的适用前提是电流方向与磁场方向垂直，当二者平行时安培力为0，但磁感应强度不为0，故D错误。 故选A。 5．如图，在磁感应强度大小为、垂直纸面向里的匀强磁场中，放置一根电流方向垂直于纸面向外的通电长直导线，、是以直导线为圆心的同一圆周上的两点。关于、两点的磁感应强度，下列说法正确的是（     ） A．大小相等，方向相同 B．大小相等，方向不同 C．大小不等，方向相同 D．大小不等，方向不同 【答案】B 【详解】通电直导线产生的磁场磁感线是以导线为圆心的同心圆。、 两点在同一圆周上，距离导线距离相等，根据长直导线磁感应强度公式 可知，导线在、两点产生的磁场大小相等，设为 。 根据安培定则，导线电流向外，磁场方向为逆时针切线方向，故、 两点处导线产生的磁场方向不同。匀强磁场垂直纸面向里，与导线产生的磁场（在纸面内）始终垂直。根据矢量合成法则，合磁感应强度大小 ，故、两点合磁场大小相等。 由于导线在两点产生的磁场方向不同，、 两点处导线产生的磁场方向分别为竖直向下、水平向左，故合磁场方向分别在水平面内、竖直面内，即合磁场方向不同。 故选B。 6．（多选）如图所示，直导线、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，可认为它们的磁场互不影响，当电键S闭合后，小磁针北极（黑色一端）的指向正确的是（     ） A．a B．b C．c D．d 【答案】BD 【详解】由右手螺旋定则可知，直导线的磁场方向（从上往下看）逆时针，根据小磁针静止时，N极的指向即为磁场的方向，则有a磁针方向错误；而通电螺线管左端为S极，右端为N极，因此c磁针方向错误，b磁针的方向正确；对于U形螺线管左端相当于N极，右端相当于S极，故d磁针的方向正确。 故选BD。 7．（多选）电场线和磁感线不是实际存在的线，但它们可以形象地反映电场和磁场的特点。下图为小明同学画出的四张关于电场和磁场的示意图（A为正点电荷周围电场，B为等量异种点电荷周围电场，C为条形磁体周围磁场，D为蹄形磁体周围磁场），各图中均满足，则、两点处的电场强度或磁感应强度相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】A．根据点电荷场强公式可知、点处的电场强度大小相等，但是方向不同，可知、两点处的电场强度不相同，故A错误； B．根据等量异种点电荷周围电场的对称性可知、两点处电场强度大小相同，而且方向也相同，所以、两点处的电场强度相同，故B正确； C．条形磁体周围磁场由对称性可知，、两点处的磁感应强度相同，故C正确； D．蹄形磁体周围磁场的分布可判断，、两点处的磁感应强度方向不相同，故磁感应强度不相同，故D错误。 故选BC。 8．把水平直导线放置在一小磁针的正上方：导线未通电时，导线和小磁针方向如图所示，当导线中通以由南向北方向的电流时，则小磁针静止时N极指向（　　） A．西偏北方向 B．东偏北方向 C．西偏南方向 D．东偏南方向 【答案】A 【详解】导线未通电时，小磁针静止时N极指向北，通以由南向北方向的电流时, 水平直导线放置在小磁针的正上方，则小磁针处电流磁场的方向由东向西，合成后向西偏北。 故选A。 9．（多选）把一根通电的硬直导线放在磁场中，导线所在的区域的磁感线呈弧线，导线中的电流方向由a到b，如图所示。虚线框内有产生以上弧形的磁场源。下列符合要求的是（     ） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】A．条形磁铁外部的磁场从N极指向S极，若左侧是N极则能够满足题意。故A正确； B．蹄形磁铁左侧为S极，则磁感线与题图中方向相反，故B错误； C．根据安培定则可知，通电导线电流向里，可以在上方形成由左向右的磁感线，故C正确； D．通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，但根据安培定则可知，左侧为S极，右侧为N极，形成磁感线与图示相反，故D错误。 故选AC。 10．（多选）如图所示，质量为的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为，则下列说法正确的是（　　） A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为 B．回形针静止时受到的磁力方向不确定，故无法判断磁力大小 C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了 D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了 【答案】BC 【详解】AB．回形针静止时，受到重力、细线拉力和的磁铁对它的磁力作用，由于受到的磁力方向不确定，所以无法判断磁力大小，故A错误，B正确； CD．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了，故C正确，D错误。 故选BC。 素养提升 11．如图所示的是一边长为d的正方体，在FE、ND两边放置足够长的直导线，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长的直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则下列说法正确的是（     ） A．C、M两点的磁感应强度大小相等 B．M、O两点的磁感应强度方向相同 C．C点磁感应强度大小为2B D．O点磁感应强度大小为B 【答案】D 【详解】AC．根据右手螺旋定则，放置在FE边的电流在C点产生的磁场大小为B、方向沿CM；放置在ND边的电流在C点产生的磁场大小为B、方向沿FC，故C点处的磁感应强度大小为；根据对称性，C、M两点到FE边和ND边的电流的位置并不对称，因此磁感应强度大小不相等，故AC错误； BD．放置在FE边的电流在O点产生的磁场大小为B、方向沿NO，放置在ND边的电流在O点产生的磁场大小为B、方向沿OP，故O点处的磁感应强度大小为，方向沿；根据右手螺旋定则，放置在FE边的电流在M点产生的磁感应强度方向沿CP，放置在ND边的电流在M点产生的磁感应强度方向沿PM，故M点处的合磁感应强度方向不沿，故B错误，D正确。 故选D。 12．（多选）如图所示，菱形中，在三个顶点分别放置三根平行长直导线，导线中均通有大小为、方向垂直纸面向里的电流，此时菱形中心O处的磁感应强度为。已知通电长直导线在周围产生的磁感应强度大小为，k为比例常数，为长直导线中的电流，为场点到导线中心的距离。则顶点处的磁感应强度的大小和方向为（    ） A．方向垂直于直线BD向右 B．方向沿DB指向B C． D． 【答案】AD 【详解】根据安培定则可知，A、C处的通电直导线在O处产生的磁感应强度等大反向，所以O处的磁感应强度就等于B处的通电直导线在O处产生的磁感应强度，设菱形的边长为L，则有 设A、C处的通电直导线在D处产生的磁感应强度大小分别为和，则有 B处的通电直导线在D处产生的磁感应强度大小为 根据安培定则，、和的方向如图所示 顶点处的磁感应强度的大小为 方向垂直于直线BD向右。 故选AD。 13．（多选）如图，、是水平放置的通电螺线管轴线上的两点，是螺线管轴线中点，、是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，则在该通电螺线管产生的磁场中下列关于4个点的说法中正确的是（     ） A．点处的磁感应强度大于点 B．点处的磁感应强度大于点 C．点处的磁感应强度大于点 D．点处的磁感应强度大于点 【答案】BC 【详解】通电螺线管的磁场分布类似条形磁铁，内部磁感应强度大于外部，螺线管轴线上的磁感应强度从端点向中点逐渐增大，关于轴线对称的点磁感应强度大小相等。 A．靠近螺线管管口，是螺线管内部轴线中点，因此，故A错误； B．是螺线管内部轴线中点，在螺线管外部；螺线管内部的磁感应强度大于外部，因此，故B正确； C．靠近螺线管管口，在螺线管外部，螺线管管口的磁感应强度大于外部，因此，故C正确； D．、是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，两点磁感应强度大小相等，故D错误。 故选BC。 迁移创新 14．（多选）根据安培单位定义：真空中，两根相距1m的无限长平行细直导线通等量电流，若每米导线受力为，则导线中的电流为1A。已知无限长通电细直导线周围某点的磁感应强度（k为常量，I为电流，r为该点到导线的距离）。现有半径为R的无限长绝缘圆筒，筒的外侧M、N处各有一根无限长通电细直导线，电流大小均为I，方向向上，如图甲所示。其俯视图如图乙所示，圆心为O，A点为圆弧MN的中点，且。下列说法正确的是（    ） A．k值为 B．O点的磁感应强度的方向为水平向右 C．越小，A点的磁感应强度越大 D．A点的磁感应强度大小为 【答案】AD 【详解】A．根据安培定义，两根相距的平行导线，通等量电流时，每米受力。 一根导线在另一导线处产生的磁感应强度，导线受力 解得，A正确； B．两导线电流均垂直纸面向外，根据安培定则可知， M在O点产生的磁场竖直分量向上，N在O点产生的磁场竖直分量向下，二者抵消；水平分量均向左，合磁感应强度方向水平向左，B错误； CD．由几何关系可知，M到A的距离 因此M在A点产生的磁感应强度大小 同理 M、N在A处的磁场竖直分量抵消，水平分量叠加。 、的水平分量均为 合磁感应强度大小 大小与无关，C错误，D正确。 故选AD 。 15．（多选）如图所示，可看作质点的质量为m的滑块A套在足够粗糙的水平固定直杆上，无限长直导体棒P垂直纸面放置，并固定在滑块A正下方，质量为m、长为L的导体棒Q通过细线与滑块A相连，P、Q的粗细可忽略不计，且始终与纸面保持垂直。现给P中通入垂直纸面向里大小为I0的电流，Q中通入垂直纸面向外大小为I的电流，系统达到稳定平衡时，AP=AQ=PQ=h。已知无限长通电直导线在距其r处产生的磁场磁感应强度满足，I0为导线中电流大小，k为常量。则（　　） A．缓慢增大Q中电流，当其电流为2I时，PQ距离为2h B．缓慢增大Q的质量，当其质量为4m时，PQ距离为 C．向右缓慢移动滑块A，PQ距离可能不变 D．向右缓慢移动滑块A，当绳子与竖直方向夹角为45°时，滑块A移动距离 【答案】BD 【详解】AB．对导体棒Q受力分析，如图所示 Q受mg、FT、FA三个力作用处于平衡状态，首尾相连构成力三角形，这个三角形与几何三角形APQ相似，则 由此可知，缓慢增大Q中电流，当其电流为2I时，PQ距离为，缓慢增大Q的质量，当其质量为4m时，PQ距离为，故A错误，B正确； CD．重力始终竖直向下，绳子拉力始终沿绳方向，安培力始终沿电流连线方向，故而只需将AP和AQ延长，交于O点，如图所示 力三角形与三角形OPQ相似，则， 由此可知，PQ距离变大，由余弦定理可得 联立解得，故C错误，D正确。 故选BD。 学科网（北京）股份有限公司1/10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $