第三章 1 磁场 磁感线（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（教科版）

本讲义聚焦磁场、磁感线、地磁场、安培定则及磁现象的电本质等核心知识点，从我国古代磁现象认识切入，系统讲解磁场的定义与性质，磁感线的方向、疏密及闭合特点，地磁场的磁偏角等特性，再通过安培定则判断直线、环形、螺线管电流的磁场方向，最终以分子电流假说揭示磁现象本质，构建完整知识脉络。 该资料突出物理观念建构与科学思维培养，如通过实验图示和例题（如沈括磁偏角记载、安培定则应用实例）帮助学生建立磁场物质性观念，运用磁感线模型分析磁场分布。课中教师可借助图表直观授课，课后学生通过课时对点练巩固考点，有效查漏补缺，提升科学推理与问题解决能力。

1　磁场　磁感线 [学习目标]　1.知道磁场的概念，知道磁体与磁体间、磁体与通电导体间、通电导体与通电导体间的作用是通过磁场发生的。2.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点(重难点)。3.知道地磁场的特点(重点)。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、我国古代对磁现象的认识及应用 1.磁体 (1)性质：天然磁石具有吸引铁的性质。 (2)磁极：任何磁体都有两个位置磁性最强，称为磁极，它们有指示南北方向的本领。 2.指南针 我们的祖先将磁化的钢针支撑在一个刻有方位的盘中，使之可以自由转动，用来指示方向，从而发明了指南针(罗盘针)。 二、磁场与磁感线 如图甲所示，通电导线放在蹄形磁铁附近，悬挂导线的细线偏离竖直方向，说明通电导线受到力的作用；如图乙所示，两条通电导线之间也有作用力。 根据实验，在图中空白方框内填入恰当的内容。 答案　磁场 1.磁场 (1)定义：磁体和电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。 (2)基本性质：对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。 (3)方向：小磁针N极的受力方向就是该处磁场的方向。 (4)磁场尽管看不见、摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。 2.磁感线 (1)定义：为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的有方向的曲线。 (2)特点： ①磁感线上每一点的切线方向为该点的磁场方向。 ②曲线的疏密表示磁场的强弱，曲线疏的地方磁场弱，曲线密的地方磁场强。 ③磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。 ④磁感线不相交，不相切，也不中断。 3.磁体的磁感线 (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 说明：电场线有始点和终点，而磁感线是闭合曲线，没有始点和终点。 4.地球的磁场 (1)地球是一个大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫地磁场。 (2)地磁场的三大特点 ①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向地理上的南、北，其间有一个夹角，这就是磁偏角。 ②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面也成一定角度，叫磁倾角。 ③在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强弱相等，且方向水平。 例1　(多选)(2024·四川阆中东风中学高二月考)下列关于磁场的说法正确的是(　　) A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B.磁场是人为构想出来的 C.磁体与磁体之间是通过磁场发生作用的 D.对处在磁场中的磁极或电流有力的作用 答案　ACD 解析　磁场是客观存在的一种物质，A正确，B错误；磁体与磁体之间是通过彼此激发的磁场发生相互作用的，C正确；磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用，选项D正确。 例2　(多选)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了磁偏角：“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如图。结合上述材料，下列说法不正确的是(　　) A.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 B.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 C.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 D.在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极附近 答案　AD 解析　只有赤道上方附近的地磁场的方向与地面平行，A错误；地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，B正确；磁感线是闭合的，由题图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，C正确；在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的北极附近，D错误。 三、安培定则 1.直线电流的磁场 安培定则(右手螺旋定则)：如表格中甲图所示，用右手握住通电导线，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.环形电流的磁场 安培定则：如表格中乙图所示，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电流轴线上磁感线的方向。 3.通电螺线管的磁场 安培定则：如表格中丙图所示，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。 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3　在如图所示的四幅图中，分别给出了导线产生的磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。 答案　见解析图 解析　(1)在题图(1)中，已知小磁针静止时N极的指向，由直线电流的安培定则，可知直线中的电流方向向下，如图甲所示。 (2)在题图(2)中，已知小磁针静止时N极的指向，由环形电流的安培定则，可知从左向右看环形电流方向是顺时针方向，如图乙所示。 (3)在题图(3)中，已知螺线管内小磁针静止时N极的指向，由通电螺线管的安培定则可知，螺线管中的电流方向从左端导线流入，右端导线流出，如图丙所示。 (4)在题图(4)中，已知磁感线的方向，由安培定则可知，环形电流方向沿逆时针方向，如图丁所示。 例4　(多选)(2024·四川省高二期中)如图所示，将螺线管与电源连接起来，接通电路后，放在通电螺线管内部中间处的小磁针静止时N极指向图示位置，下列说法正确的是(　　) A.通电螺线管的a端为N极 B.通电螺线管的b端为N极 C.电源的c端为正极，d端为负极 D.电源的d端为正极，c端为负极 答案　BC 解析　小磁针N极指向右侧，可知螺线管内部磁场方向由左向右，根据安培定则可知b端为通电螺线管的N极，则c端为电源的正极，d端为负极，故选B、C。 四、磁现象的电本质 1.法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。(如图所示) 2.当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性。 (1)安培提出“分子电流”假说，认为磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生。 (　√　) (2)根据“分子电流”假说，磁体受到强烈震动时磁性不会减弱。 (　×　) (3)根据“分子电流”假说，温度升高，磁体磁性会减弱。 (　√　) 例5　安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场很相似，提出了“分子电流”假说。他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的，如图所示)，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的选项图中正确的是(　　) 答案　B 解析　绕核运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知其左侧为N极，故选B。 课时对点练 [分值：60分] [1~3、6~9题，每题4分] 考点一　磁场和磁感线 1.下列关于磁场的说法正确的是(　　) 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，故D正确。 题点　磁场的理解 2.(2024·内江市第二中学高二月考)我国是最早在航海中使用指南针的国家，指南针能指向南北是因为地磁场的存在。关于地球的磁场，下列说法正确的是(　　) A.地球上不同地点地磁场的强弱是相同的 B.地球磁场的南极就在地理的南极附近 C.赤道附近的地磁场方向与地面基本平行 D.地球北极附近的地磁场方向近似为垂直地面向上 答案　C 解析　地球是一个大的磁体，周围存在磁场，不同位置的磁场强弱不同，故A错误；地磁南北极和地理南北极不完全重合，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，故B错误；根据地球的磁场的特点可知，赤道附近的地磁场方向近似与地面平行，故C正确；地球的磁场分布可近似看成一个较大的条形磁铁，在地球的外部磁感线从地球的地理南极回到地理的北极，由于地磁南极在地理的北极附近，所以地球北极附近的地磁场方向近似为垂直地面向下，故D错误。 题点　地磁场 3.(2024·成都市绵实外国语学校高二月考)下列关于磁场的相关判断和描述正确的是(　　) A.甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实 B.乙图表明条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 C.丙图中导线通电后，其产生磁场的磁感线方向符合物理事实 D.丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针N极向纸面内旋转符合物理事实 答案　A 解析　题图甲中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实，因为异向电流之间相互排斥，所以导线向外侧弯曲，故A正确；题图乙表明在条形磁铁的外部，磁感线从N极出发，到S极终止；在条形磁铁内部，磁感线从S极出发，到N极终止，故B错误；题图丙中导线通电后，由右手螺旋定则可知，电流由右方流入，内部磁感线应向右，故C错误；题图丁中环形导线通电后，环内磁感线方向为垂直纸面向外，由于小磁针N极所指为磁感线方向，所以小磁针N极应向纸面外旋转，故D错误。 题点　直线、磁体、通电螺线管环形电流的磁场 考点二　安培定则 4.(4分)(来自教材)图中的(a)(b)两图已经标出了通电导线中的电流方向，请画出几条磁感线并标明方向，(c)(d)两图中已经画出了通电导线周围磁场的几条磁感线，请标明通电导线中的电流方向。 答案　见解析 解析　根据安培定则，磁感线分布与电流方向如图所示。 题点　直线、环形电流和通电螺线管周围的磁场 5.(16分)(来自教材)一束带电粒子沿着图中虚线所示的水平方向飞过，其下方原本静止的小磁针的S极向纸内偏转，那么这束带电粒子所带的电性及飞行方向有哪几种可能？ 答案　见解析 解析　由于小磁针的S极向纸内偏转，则小磁针的N极向纸外偏转，表明虚线下方磁场的方向垂直于纸面向外，根据安培定则可知，带电粒子水平方向运动形成的电流方向沿虚线水平向左。若粒子带正电，由于电流方向与正电荷定向移动方向相同，则粒子沿水平向左方向飞行，若粒子带负电，由于电流方向与负电荷定向移动方向相反，则粒子沿水平向右方向飞行。 题点　直线电流周围的磁场 6.(2024·绵阳市南山中学实验学校高二期末)用安培定则分析下列现象，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下往上 B.乙图中金属圆环通以逆时针电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向内 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.丁图中在解释地磁场时，安培假设绕地轴的环形电流如图所示 答案　D 解析　题图甲中，根据小磁针静止时位置可知，通电直导线的磁场为顺时针方向，根据安培定则可知，通电直导线的电流方向从上往下，故A错误；题图乙中金属圆环通以逆时针电流时，根据安培定则可知，磁场垂直纸面向外，则小磁针静止时N极垂直纸面向外，故B错误；题图丙中，根据小磁针静止时的位置可知，螺线管右侧为S极，根据安培定则可知，电源左侧为负极，故C错误；地理北极附近是地磁南极，根据安培定则可知，安培假设绕地轴的环形电流与图示相同，故D正确。 题点　环形电流、通电螺线管周围的磁场 7.(多选)(2024·成都市高二期末)如图，电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器。它的工作原理为：线圈中通入交流电时，线圈中的钢制弹簧片被周期性的磁化，并受到永久磁铁作用使弹簧片带动振针周期性的上下振动。当某时刻线圈中通入图示电流时，下列说法正确的是(　　) A.线圈右端为N极 B.线圈右端为S极 C.弹簧片被磁化后受到向上的作用力 D.弹簧片被磁化后受到向下的作用力 答案　AD 解析　由右手螺旋定则知线圈右端为N极，故A正确，B错误；弹簧片被磁化后右端为N极，由磁场对磁极的作用可知，弹簧片右端受向下的作用力，故C错误，D正确。 题点　环形电流和通电螺线管周围的磁场　电流的磁效应 考点三　磁现象的电本质 8.小华同学在探究磁极间的相互作用时，不小心将条形磁体掉在了地上，当小华把条形磁体拾起来再次进行实验时，发现该条形磁体失去了磁性。则下列说法正确的是(　　) A.由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流消失了 B.由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流的取向变得一致了 C.由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流的取向变得杂乱无章了 D.由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流强度减弱了 答案　C 解析　由安培分子电流假说可知，原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动等作用后分子电流的取向重新变得杂乱无章，分子电流仍然存在且强度也没有发生变化，但分子电流产生的磁场相互抵消，这样物体就会失去磁性，C正确。 题点　安培分子电流假说 9.如图所示，地球是一个磁体，相当于一个大条形磁铁，为了解释地球的磁性，安培在19世纪用分子电流假说进行了说明，认为地球的磁场是由绕过地心的地轴的环形电流I引起的，下列说法正确的是(　　) A.用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的正南北方向 B.地球磁体的N极位于地理的南极，地球磁体的S极与地理的北极重合 C.在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极 D.从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿逆时针方向 答案　C 解析　用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的南北方向附近，不是正南北方向，故A错误；地球磁体的N极位于地理的南极附近，地球磁体的S极在地理的北极附近，并不重合，故B错误；在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极，故C正确；根据安培定则，从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿顺时针方向，故D错误。 题点　安培分子电流假说及应用 [10、11题，每题6分] 10.(2024·广安市第二中学高二月考)如图，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，下列说法正确的是(　　) A.a、b、c的N极都向纸里转 B.b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转 C.b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转 D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转 答案　B 解析　圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，圆环有逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，圆环内部磁场方向向外，圆环外部磁场方向向里，则b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转，故选B。 题点　环形电流、通电螺线管周围的磁场 11.(2023·成都市高二期末)如图，在带正电的橡胶圆盘附近悬挂一枚小磁针，磁针静止时南北极均在圆盘中心轴延长线上。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，发现小磁针带动悬线偏离竖直方向。下列说法正确的是(　　) A.悬线偏离的原因是圆盘周围产生了磁场 B.悬线偏离的原因是圆盘周围存在电场 C.仅改变圆盘所带电荷的电性，悬线偏离方向不变 D.仅改变圆盘的转动方向，悬线偏离方向不变 答案　A 解析　由题意可知，由于圆盘上电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，磁针受到磁场力的作用而使悬线偏离，故A正确，B错误；仅改变圆盘所带电荷的电性，圆盘的转动方向不变，那么电流产生磁场方向与之前的相反，则小磁针带动悬线偏离方向与之前相反，故C错误；仅改变圆盘的转动方向，那么电流产生磁场的方向与之前的方向相反，则小磁针带动悬线偏离方向与之前相反，故D错误。 题点　环形电流的磁场 学科网（北京）股份有限公司 $