第十三章 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（人教版）

本讲义聚焦磁场与磁感线核心知识点，从电与磁的联系切入，通过奥斯特实验揭示电流磁效应，进而构建磁场概念，再用磁感线描述磁场方向与强弱，结合地磁场实例，学习安培定则判断电流磁场方向，最终以安培分子电流假说解释磁现象，形成完整知识支架。 该资料以实验情境（如奥斯特实验、地磁场极光案例）和模型建构（磁感线）为特色，通过判断题、例题及课时对点练，培养学生物理观念（磁场物质性）和科学思维（安培定则推理），课中辅助教师实验教学，课后帮助学生强化知识应用，查漏补缺。

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.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、电和磁的联系　磁场 如图甲所示，通电导线放在蹄形磁体附近，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，在下图中空白方框内填入恰当的内容。 答案　磁场 1.电和磁的联系 (1)自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。 (2)奥斯特实验 实验现象：把导线放置在小磁针的上方，当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动。 注意事项： 导线应沿南北方向水平放置 结论：通电导线对小磁针有力的作用，说明电流具有磁效应。奥斯特首次揭示了电与磁的联系。 2.磁场 (1)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。 (2)基本性质：磁场对磁体或通电导体有力的作用。 (3)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。 (1)磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质。(　√　) (2)磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生。(　×　) (3)电流与电流之间是通过电场发生作用的。(　×　) (4)磁体的磁场和电流的磁场本质上是一样的。(　√　) 二、磁感线和地磁场 1.磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向。 2.磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。 3.磁感线的特点 (1)磁感线是假想出来的有方向的曲线，实际并不存在。 (2)磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密，表示磁场越强，磁感线越疏，表示磁场越弱。 (3)磁感线不相交，不相切，也不中断。 (4)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.磁体的磁感线 (1)条形磁体和蹄形磁体的磁感线 (2)同名磁极和异名磁极的磁感线 5.地磁场 (1)地球是一个巨大的磁体，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极在地球的地理南极附近，S极在地球的地理北极附近。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南、北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角。 ②南半球地面某点地磁场的方向斜向上，在北半球地面某点地磁场的方向斜向下，水平分量由南到北。 ③在赤道地面上，磁场方向与地面平行，方向由南向北。 (1)磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止。(　×　) (2)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(　×　) 例1　(2024·中山市高二月考)2023年12月1日，黑龙江大兴安岭地区漠河、塔河等地出现了极光，极光本质上是由太阳发射的高速带电粒子流受地磁场的影响，进入地球两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。关于地磁场，下列说法正确的是(　　) A.在广东省中山市，自由悬挂的小磁针N极会指向南方 B.在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极 C.地球内部不存在磁场 D.地球附近磁感线非常密集，导致部分磁感线可能相交 答案　B 解析　根据地理的南极是地磁的北极，在广东省中山市，自由悬挂的小磁针N极会指向北方，故A错误；同理，在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极，故B正确，C错误；地球附近磁感线非常密集，但磁感线不可能相交，故D错误。 三、安培定则 1.直线电流的磁场 安培定则：如表格中甲图所示，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.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导线轴线上磁场的方向。 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体的磁场，方向由N极指向S极 例2　(2024·邵东市第四中学高二期中)电流的磁效应揭示了电与磁的关系。下面四幅图中描述磁场方向与电流方向之间的关系，其中磁感线分布正确的是(　　) 答案　A 解析　根据安培定则可知，电流方向向上，导线右侧磁场方向垂直纸面向里，左侧磁场方向垂直纸面向外，故A正确；根据安培定则可知，螺线管内部磁场方向由左向右，故左端是S极，右端是N极，故B错误；根据安培定则可知，环形导线内部磁场方向从右向左，故C错误；根据安培定则可知，电流方向向下，磁场方向应该是顺时针方向(俯视)，故D错误。 四、安培分子电流假说 1.分子电流假说 安培认为，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。 2.对磁现象的解释 当铁棒中各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，认为永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，磁体在高温条件下磁性会减弱。(　√　) 例3　(多选)(2024·泉州市高二期中)根据“分子电流”假说，下列说法中正确的是(　　) A.磁体内存在分子电流，非磁体内不存在分子电流 B.不管磁体、非磁体，其内部均存在分子电流 C.没有磁性的物体内分子电流的取向杂乱无章，分子电流形成的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性 D.原来没有磁性的铁钉或铁块被磁化后，内部分子电流的取向变得大致相同，且不易再被打乱 答案　BCD 解析　由安培分子电流假说可知，不管磁体、非磁体，其内部均存在分子电流，故A错误，B正确；没有磁性的物体内分子电流的取向杂乱无章，分子电流形成的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性，故C正确；原来没有磁性的铁钉或铁块被磁化后，内部分子电流的取向变得大致相同，且不易再被打乱，故D正确。 课时对点练 [分值：60分] [1~7题，每题5分] 考点一　磁场和磁感线 1.(2024·天津市高二期末)物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是(　　) A.通电导体和通电导体之间的作用是通过电场发生的 B.磁体和磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 C.磁感线总是从磁体的N极出发，到S极终止 D.电场线不能相交，磁感线可以相交 答案　B 解析　通电导体和通电导体之间的作用是通过磁场发生的，故A错误；磁体和磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，故B正确；磁感线从磁体外部的N极出发指向S极，从磁铁内部由S极回到N极，构成闭合的曲线，故C错误；电场线和磁感线都不能相交，故D错误。 2.(多选)(2024·呼伦贝尔市高二期末)下列说法正确的是(　　) A.电场线越密集的地方电场越强，同样，磁感线越密集的地方磁场越强 B.磁场和电场一样，也是一种物质 C.静电场中的电场线是不闭合的，同样，磁感线是不闭合的 D.磁感线和电场线一样都是真实存在的 答案　AB 解析　通过用电场线描述电场，磁感线描述磁场可知，A正确；磁场和电场均是一种看不见、摸不着的特殊的物质形态，B正确；静电场中的电场线是不闭合的，但是磁感线是闭合的，C错误；磁感线和电场线分别是为了形象地描述磁场、电场而引入的假想曲线，实际并不存在，故D错误。 3.(多选)如图所示，关于磁体、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A.图甲中，电流不产生磁场，电流对小磁针的作用力是通过小磁针的磁场产生的 B.图乙中，磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场产生的 C.图丙中电流间的相互作用是通过电流的磁场产生的 D.图丙中电流间的相互作用是通过电荷的电场产生的 答案　BC 解析　题图甲中，电流对小磁针的作用力是通过电流的磁场产生的；题图乙中，磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场产生的；题图丙中，电流间的相互作用是通过电流的磁场产生的，综上所述，选项B、C正确，A、D错误。 考点二　安培定则 4.(2024·山西省学业考试模拟)下列通电直导线的磁感线分布正确的是(　　) 答案　D 解析　根据安培定则，通电直导线的磁感线是以导线上任意点为圆心的多组同心圆，故A错误；通电直导线产生的磁场，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密，故B错误；根据安培定则，电流垂直于纸面向里，磁场方向应为顺时针方向，电流垂直于纸面向外，磁场方向应为逆时针方向，且越靠近导线，磁场越强，磁感线越密，故C错误，D正确。 5.(2024·吴忠市高二期中)如图所示，小磁针静止地放置在地面上，在其正上方有一直导线与小磁针平行，当导线中有向右的电流时，小磁针会发生偏转，下列说法正确的是(　　) A.物理学家法拉第发现了电流的磁效应 B.通电导线的磁效应使小磁针的N极垂直转向纸内 C.由于地球的磁场，小磁针不会偏转 D.把小磁针放在通电导线的延长线处时偏转现象更明显 答案　B 解析　奥斯特发现了电流的磁效应，A错误；根据安培定则，电流下方的磁场方向向里，则小磁针N极垂直转向纸内，B正确；地球磁场较弱，电流磁场较强，小磁针会偏转，C错误；通电导线延长线的磁场为零，把小磁针放在通电导线的延长线处时偏转现象不会更明显，D错误。 6.(2025·厦门市高二期中)如图所示，当开关闭合后，小磁针在通电导线的磁场中指向正确的是(　　) 答案　D 解析　根据安培定则可判断出电流周围的磁场方向，再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知，对A图，当开关闭合后，直线电流产生的磁场方向在小磁针处垂直纸面向外，因此小磁针的N极应指向外，故A错误；对B图，当开关闭合后，螺线管产生的磁场上端是N极，螺线管左侧磁场方向向下，小磁针的N极应指向下，故B错误；对C图，当开关闭合后，环形电流的磁场方向在小磁针位置垂直纸面向里，因此小磁针的N极应指向里，故C错误；对D图，当开关闭合后，U形电磁铁的左侧是S极，右侧是N极，因此小磁针的N极应指向左侧，故D正确。 考点三　安培分子电流假说 7.(2024·上海建平世纪中学高二月考)安培对物质具有磁性的解释可以用如图甲、乙所示的情景来表示，那么(　　) A.甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况 B.乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况 C.磁体在高温环境下磁性不会改变 D.磁体在高温环境下磁性会加强 答案　B 解析　根据“分子电流”假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，则甲图代表了未被磁化的铁棒的内部情况，故A错误；根据“分子电流”假说，被磁化的物体，各分子电流的方向大致相同，对外显示出磁性，则乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况，故B正确；磁体在高温环境下磁性会减弱，故C、D错误。 [8~10题，每题6分] 8.(多选)(2025·大庆市高二期中)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.地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行 B.地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近 C.若地磁场是由地球自转引起，可以判断出地球是带负电的 D.地磁场的磁感线是不闭合的 答案　BC 解析　只有在地球赤道上方位置的地磁场方向才与地面平行，故A错误；地理南极、北极与地磁场的北极、南极并不重合，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故B正确；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；地磁场的磁感线是闭合的，在地球外部从N极到S极，内部从S极到N极，故D错误。 9.(2024·佛山市高二期中)磁贴纱窗的水平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.磁感线不是封闭的曲线，可以相交于一点 B.软磁条内部a、b之间的磁感线方向应由a指向b C.软磁条的a位置应为N极 D.磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，它与磁场一样真实存在 答案　B 解析　磁感线是封闭的曲线，彼此不相交，故A错误；磁感线是封闭的曲线，根据图中软磁条的外部a、b之间的磁感线方向可知，软磁条内部a、b之间的磁感线方向应由a指向b，故B正确；软磁条的a位置应为S极，故C错误；磁场是真实存在的，但磁感线不是真实存在的，故D错误。 10.(2024·浙江省高二联考)把磁针放在如图所示电路中直导线的正下方，并处于静止状态，闭合开关后，小磁针发生偏转，下列说法正确的是(　　) A.小磁针N极往外偏转 B.首先观察到这个实验现象的物理学家是法拉第 C.该实验说明电流周围存在电场，电场对小磁针有作用力 D.本实验需要较强电流，所以应该让电路保持长时间短路状态 答案　A 解析　根据安培定则，直导线下方的磁场垂直纸面向外，可知小磁针的N极往外偏转，故A正确；把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，发现这个实验现象的物理学家是奥斯特，故B错误；该实验说明电流周围存在磁场，磁场对小磁针有作用力，故C错误；本实验不需要较强电流，故D错误。 [7分] 11.(2025·徐州市高二月考)某充气泵的结构示意图如图所示，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，则(　　) A.电磁铁中磁场向上，小磁体的下端为N极 B.电磁铁中磁场向下，小磁体的下端为N极 C.电磁铁中磁场向上，小磁体的下端为S极 D.电磁铁中磁场向下，小磁体的下端为S极 答案　B 解析　当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁中磁场向下，电磁铁的下端为N极，上端为S极，由异极相吸可知小磁体的下端为N极。 学科网（北京）股份有限公司 $