第5章 第1节 磁场及其描述（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦磁场及其描述核心知识点，从磁场的概念及性质入手，通过磁感应强度定义描述磁场强弱和方向，借助磁感线形象化磁场分布，最终以安培定则判断电流磁场方向，构建完整知识支架。 资料以问题导入激发科学探究，通过辨析题和例题培养科学思维，课时对点练覆盖考点巩固物理观念。课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺，提升学习效果。

第1节　磁场及其描述 [学习目标]　1.了解磁场的概念及性质，体会磁场具有方向。2.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量(重点)。3.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点(重难点)。4.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向(重难点)。 一、磁场　磁感应强度 磁体的两个磁极靠近时，即使它们还未接触，也能表现出异名磁极相吸、同名磁极相斥的特点。通电导线周围的小磁针发生偏转。为什么磁体间没有接触也会产生相互作用？为什么通电导线周围的小磁针会发生偏转？ 答案　因为磁体或电流周围的空间存在一种特殊的物质——磁场。 1.磁场 (1)磁体或电流周围的空间存在一种特殊的物质——磁场，磁场能够对磁体产生力的作用。 (2)磁场有方向，人们把磁场中某点小磁针静止时北极的指向规定为该点磁场的方向。 (3)①磁场有强弱，在磁场中的不同位置，其强弱不尽相同。 ②磁极：磁体上磁性最强的区域。 2.磁感应强度 (1)定义：垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比。 (2)定义式：B＝。 (3)单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T＝1 N/(A·m)。 (4)磁感应强度的方向：小磁针静止时N极的指向规定为该点的磁感应强度的方向，即该点磁场的方向。 1.由B＝可知，磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比，这种说法正确吗？ 答案　不正确。公式B＝是比值定义法，B不由F、I、l决定，由磁场本身决定。 2.通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小一定为零吗？ 答案　不一定，有可能是电流方向与磁感应强度B的方向平行造成的。 例1　(2024·邯郸市月考)关于磁感应强度，下列说法中正确的是(　　) A.由B＝可知，B与F成正比，与Il成反比 B.通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零 C.通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场 D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与是否放入通电导线无关 答案　D 解析　磁感应强度B＝只是定义式，而不是决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定的，与是否放入通电导线无关，故A、B错误，D正确；当通电导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受到的磁场力为零，而此处的B≠0，故C错误。 例2　在匀强磁场中，有一段0.1 m长的直导线和磁场方向垂直。导线通过的电流是5.0 A时，受磁场力的作用是0.2 N，磁感应强度是多少？现将直导线长度增加为原来的2倍，通过的电流减小为原来的一半，磁感应强度是多少？如果把该通电导线拿走，该处磁感应强度是多少？ 答案　0.4 T　0.4 T　0.4 T 解析　根据B＝可知 B＝ T＝0.4 T 该处的磁感应强度是由磁场本身决定，与导线的长短，是否拿走导线无关，故磁感应强度大小依然是0.4 T。 二、磁感线 1.磁感线 (1)定义：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，曲线上任意一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致。 (2)特点： ①磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏。 ②磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向。 2.匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度的大小和方向都相同，则这个区域的磁场称为匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等距的直线。 3.磁铁的磁感线 (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线 (2)同名磁极和异名磁极的磁感线 (1)磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止。 (　×　) (2)磁感线可以用铁粉来显示，因而是真实存在的。 (　×　) 例3　(2023·福州市高二期中)如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线。则下列说法正确的是(　　) A.该磁场是匀强磁场 B.a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小 C.a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大 D.a、b两点的磁场方向相反 答案　C 解析　匀强磁场的磁感线是一些平行且等间距的直线，A错误；磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，故a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度，B错误，C正确；磁感线上任意一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同，故a、b的磁场方向相同，D错误。 三、电流的磁场 如图所示，把铁粉均匀撒在水平放置的有机玻璃板上。接通电源使垂直导线中短暂地通过大电流，同时轻轻敲打有机玻璃板，观察铁粉的分布情况。再将小磁针放在板上检测磁场的方向。 改变电流方向，重复上述步骤。你观察到了什么变化？这表明了什么？ 答案　小磁针的指向发生改变。表明通电直导线周围空间的磁场方向与电流方向有关。 1.直线电流的磁场 安培定则：用右手握住通电直导线，让伸直拇指的方向与电流方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向。 2.环形电流的磁场 环形电流的磁场可以用安培定则判断：让右手弯曲四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是环形电流中心轴线处的磁感线方向。 3.通电螺线管的磁场 用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，则伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，即拇指指向螺线管的北极。 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 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 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 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铁的磁场，方向由N极指向S极 例4　如图所示，(a)、(b)是直线电流的磁场，(c)、(d)是环形电流的磁场，(e)、(f)是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。 答案　 例5　请判断下列情形中电流的方向。 (1)图(a)中，当电流通过导线时，导线下磁针的N极转向纸外； (2)图(b)中，当电流通过环形导线时，导线下磁针的N极转向纸外； (3)当电流通过螺线管时，磁针N极的指向如图(c)所示。 答案　 课时对点练 (分值：100分) [1~7题，每题10分] 考点一　磁场　磁感应强度 1.(2024·嘉兴市海盐中学阶段测试)下列关于磁场的说法中，正确的是(　　) A.只有磁体周围才存在磁场 B.磁场是为了解释磁体间的相互作用而人为规定的 C.磁场只有在磁体与磁体、磁体与通电导线发生作用时才产生 D.磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的 答案　D 解析　磁场存在于磁体周围和电流周围，故A错误；磁场是实际存在的，不是假想的，磁感线是假想的，故B错误；磁场存在于磁体和电流周围，即使没有发生作用，磁场仍然是存在的，故C错误；磁体与磁体、磁体与通电导线、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的，故D正确。 2.关于磁感应强度的方向，下列说法正确的是(　　) A.放置在磁场中某点小磁针静止时N极所指方向就是该点磁感应强度的方向 B.磁场中某点磁感应强度的方向就是小磁针在该点的受力方向 C.磁场中某点磁感应强度的方向由放置在该点的小磁针静止时N极所指方向决定 D.若把放置在磁场中的小磁针移走，则该点的磁感应强度方向就会发生变化 答案　A 解析　根据磁感应强度方向的规定，小磁针静止时N极所指方向就是该点磁感应强度的方向，A正确；小磁针在磁场中N极与S极受力方向相反，而某点磁感应强度的方向是小磁针N极的受力方向，B错误；磁场中某点磁感应强度的方向由磁场本身决定，与小磁针无关，C、D错误。 3.有关磁感应强度的下列说法中正确的是(　　) A.磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量 B.若有一小段通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C.若有一小段长为l，通以电流为I的导线，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是 D.由定义式B＝可知，电流I越大，导线l越长，某点的磁感应强度就越小 答案　A 解析　磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量，选项A正确；磁感应强度是由磁场本身决定的，与I、l、F无关，公式B＝应满足B、F、l相互垂直，选项B、C、D错误。 考点二　磁感线 4.(2023·福州市高二期末)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.电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线 D.电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方，同一段通电直导线所受的磁场力也越大 答案　C 解析　电场线和磁感线是为了描述电场和磁场假想的曲线，都不是电场或磁场中实际存在的线， A错误；磁场中两条磁感线一定不相交，所有电场中的电场线也是不相交的， B错误；磁感线是一条闭合有方向的曲线，而电场线不是闭合的曲线， C正确；电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大，而磁场中通电导线受到的磁场力与磁场和通电导线的方向有关，D错误。 5.(2024·江苏省大丰区新丰中学期中)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两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<Bb 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，所以磁感应强度为零 答案　B 解析　磁场中，磁感线的疏密程度可以定性的表示磁感应强度的大小，没有磁感线的地方不代表没有磁场，则有Ba<Bb，故A、D错误，B正确；磁场中的磁感线是闭合曲线，故C错误。 考点三　电流的磁场 6.(多选)下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是(　　) 答案　CD 7.(多选)(2023·莆田市高二开学考试)如图所示，处在竖直平面的环形导线圈的正中心有一小磁针a，在圆环外侧有一小磁针b，a、b与圆环都处于同一竖直面内，当导线中通以图示方向的恒定电流时(不考虑地磁场影响和两小磁针间的作用)，则(　　) A.小磁针a的N极向纸里转动 B.小磁针a的N极向纸外转动 C.小磁针b的N极向纸里转动 D.小磁针b的N极向纸外转动 答案　AD 解析　根据安培定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针a的N极向纸里转动，小磁针b的N极向纸外转动，故A、D正确，B、C错误。 [8~10题，每题10分] 8.(2023·宁德市高二期末)下列各图中，小磁针的指向正确的是(　　) 答案　B 解析　由安培定则可知，题图A通电环形导线的内部磁场的方向应垂直纸面向外，则小磁针的N极垂直纸面向外，A错误；由安培定则可知，题图B通电直导线的磁场方向应是绕直导线顺时针方向，则直导线右侧的磁场方向向下，则小磁针的N极向下，B正确；题图C蹄形磁铁N、 S两极间的磁场方向从N指向S，则小磁针的N极应向下，C错误；地磁场周围的磁场方向是从地理南极指向地理北极，在小磁针位置的地磁场方向应向上，则小磁针的N极应向上，D错误。 9.(多选)有一种磁悬浮地球仪，通电时地球仪会悬浮起来。其原理如图所示，底座是线圈，地球仪是磁体，通电时能让地球仪悬浮起来。则下列叙述中正确的是(　　) A.地球仪只受重力作用 B.电路中的电流方向不能改变 C.电路中的b端点须连接电源的正极 D.增大线圈中的电流，地球仪飘浮的高度不会改变 答案　BC 解析　地球仪受到重力和同名磁极相互排斥力，保持平衡状态，故A错误；为了保证地球仪和底座之间始终是斥力，线圈中的电流方向不能改变，故B正确；由题图可知螺线管的上端为N极，根据安培定则可知电路中的b端点须连接电源的正极，故C正确；若增大线圈中的电流，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪高度升高，但是最后还是会处于静止状态，故D错误。 10.(2024·广州市期中)冰箱门软磁条的外部磁感线正面图如图所示，以下说法正确的是(　　) A.磁感线越密的地方磁场越弱 B.软磁条内部a位置应为N极 C.磁感线与电场线一样真实存在于空间之中 D.软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为由a指向b 答案　D 解析　根据磁感线的特点可知，磁感线越密的地方磁场越强，A错误；磁感线在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极，由题图可知，软磁条外部磁感线从b位置指向a位置，则软磁条内部a位置为S极，b位置为N极，软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为由a指向b，故B错误，D正确；磁感线是为了描述磁场而假想的曲线，实际是不存在的，C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $