13.1 磁场磁感线 同步课时练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

### 基本信息 本同步练通过“基础-能力-培优”三层设计，实现从单一知识点辨析到综合问题解决的进阶，强化磁场、磁感线等物理观念，培养科学思维与探究能力。 ### 分层设计 |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|磁场物质性、磁感线性质、安培定则等4个单一知识点|10道单选，聚焦概念辨析（如磁场客观存在判断）和基础规律应用（磁感线疏密与磁感应强度关系）| |能力提升练|电流磁场、地磁场应用、磁场叠加等综合知识点|8道题（单选+多选），结合情境（如旋转带电圆盘、充气泵）考查科学推理（安培定则判断磁场方向）| |培优拓展练|实验探究与定量计算|4道题（实验+解答），通过“探究通电螺线管磁场”培养科学探究能力，通过磁场叠加计算深化科学思维|

13.1 磁场 磁感线 同步课时练 【基础过关练】 一、单选题 知识点 1：磁场的物质性，磁相互作用的媒介 1．以下说法中正确的是（　　） A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的 C．磁极与磁极间是直接发生作用的 D．磁场和电场是同一种物质 2．关于磁现象及其应用，下列说法正确的是（　　） A．磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场进行的 B．通电直导线周围的磁场是匀强磁场 C．同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥 D．运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力 知识点 2：磁感线的性质，磁感应强度大小判断（磁感线疏密） 3．磁场中某区域的磁感线分布如图所示，在a、b、c、d四点中，磁感应强度最大的是（　　） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 4．关于地磁场，下列叙述正确的是（　　） A．地球的地磁两极和地理两极重合 B．地磁的S极在地理的南极附近 C．南宁上空地磁场的竖直分量垂直水平面向下 D．南宁上空地磁场的竖直分量垂直水平面向上 5．下列有关物理知识和物理学史，正确的是（     ） A．历史上首先命名正负电荷的是吉尔伯特 B．奥斯特探索发现了电流的磁效应 C．库仑通过扭秤实验测定了电子的电荷量 D．高空建筑的避雷针利用了静电屏蔽的原理 知识点 3：安培定则（右手螺旋定则）：直线电流、通电螺线管磁场方向判断 6．用安培定则分析，下列磁感线描述正确的是（　　） A． B． C． D． 7．某通电螺线管通电方向如图所示，a、c是通电螺线管轴线上的两点，b、d是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，其中（　　） A．b、d两点磁感应强度相同 B．d、c两点磁感应强度方向相同 C．b、c两点磁感应强度方向相同 D．a、c两点磁感应强度方向相反 知识点4： 磁感线特点、磁感应强度 8．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 9．某条形磁铁周围的磁感线分布如图所示，下列说法正确的是（　　） A．把小磁针放在磁铁左侧，小磁针静止时N极的指向向右 B．越靠近条形磁铁两极，磁感应强度越小 C．描述磁场的磁感线是闭合的曲线 D．磁感线可以相交 10．物理学在发展完善的过程中，不同年代的物理学家对物理现象进行观察、思考和研究、在实验论证、逻辑推理、演绎论证等基础上建构了现在比较完善的体系。下列关于物理学重大历史事件描述合理的是（　　） A．磁体间通过磁场相互作用，引入磁感线进行描述，所以磁感线是客观存在 B．安培发现了电流的磁效应，并且总结得出了通电导线周围磁场的分布规律 C．法拉第受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说 D．因受地磁场的影响，在做奥斯特实验时，通电导线南北方向放置时实验现象最明显 【能力提升练】 11．带负电的玻璃圆盘绕轴以一定的角速度匀速转动，如图所示，下列关于小磁针的S极转动情况说法正确的是（     ） A．S极向外转 B．S极向里转 C．S极向左转 D．S极向右转 12．喜欢户外运动的小明用图示方法制作了简易指南针。他首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁，然后将钢制缝衣针磁化并用细线水平悬挂，最后将两者靠近，静止时位置关系如图所示。若将该缝衣针制作的指南针悬吊在地磁南极正上方，下列说法正确的是（     ） A．缝衣针将在水平面内不停转动 B．缝衣针朝着水平任意方向静止 C．缝衣针针尖朝上静止 D．缝衣针针尖朝下静止 13．下列说法不正确的是（     ） A．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极 B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场而发生的 C．福州上空的地磁场竖直分量向上 D．地磁场的两极与地理的两极并不重合，因此各个地方都存在着不同的磁偏角 14．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。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，达到反复吸气、充气的目的。下列说法正确的是（　　） A．工作时AB接线柱应接入方向不变的电流 B．电磁铁的铁芯应选不易退磁的硬磁性材料 C．当电流从电磁铁接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，则小磁体的下端为N极 D．为了加快充气的速度只能加大通入AB的电流大小 二、多选题 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．电源左侧为负极 C．小磁针B的N极向纸内转 D．小磁针B的N极向纸外转 16．（多选）地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是（　　） A．地表电荷为正电荷 B．环形电流方向与地球自转方向相反 C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大 D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大 17．（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N极向纸面内偏转，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 18．（多选）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 【培优拓展练】 三、实验题 19．在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中： (1)闭合开关前，小磁针均指向南北方向，说明地球周围存在____________。 (2)闭合开关后，小磁针静止时的指向如图所示（涂黑的一端为N极），由此可知：通电螺线管的右端为____________极，电源的右端为____________极。 (3)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是：__________________________（写出一条即可）。 20．在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，磁传感器______（选填“需要”或“不需要”）调零。能描述通电螺线管内磁感应强度大小B与磁传感器插入螺线管的长度x间关系的图线可能是________（选填“a”或者“b”）。 四、解答题 21．半径为、电流为的通电圆环圆心处的磁感应强度为，在圆环下方距圆心为的地方水平放置一根电流为的无限长直导线时，圆环圆心处的磁感应强度变为零，设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内，如图所示，求： (1)根据对称性，直导线电流在导线正下方处的点产生的磁感应强度大小是多少？方向如何？ (2)如果把圆环平移到点，使圆环的圆心与点重合，则圆环电流与直线电流在点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少？方向如何？ 22．如图所示，在直角三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面的无限长通电直导线，其中A点处导线中电流强度为，方向垂直纸面向外，，已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。今测得C点的磁场沿BC方向向右，求： （1）A、B点处导线电流在C点产生的磁感应强度大小之比； （2）B点处导线中电流的方向和大小。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D C B A A D C D 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 D D C C BC BC AD BC 1．A 【详解】A．磁场和电场都具有能量等物质的基本属性，是不依赖人的意识客观存在的特殊物质，故A正确； B．磁场是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，人为规定的是用来描述磁场的磁感线模型，故B错误； C．磁极与磁极间的相互作用以磁场为媒介发生，不是直接作用，故C错误； D．磁场和电场的产生原因、基本性质均不同：电场由静止电荷产生，对所有带电粒子都有力的作用；磁场由运动电荷、电流、磁极产生，仅对运动的带电粒子可能有力的作用，二者不是同一种物质，故D错误。 故选A。 2．A 【详解】A．磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场传递的，磁场是磁力作用的媒介，符合磁场的基本性质，A正确； B．通电直导线周围的磁场由毕奥-萨伐尔定律描述，其磁感应强度大小随距离导线的距离增大而减小（公式：，其中 为距离），且磁场方向呈环形分布，因此不是匀强磁场（匀强磁场要求磁感应强度处处相同且方向一致），B错误； C．磁极间的相互作用规律是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，选项表述相反，C错误； D．洛伦兹力公式为 ，当电荷运动方向与磁场方向平行时（即 与 夹角为0°或180°），，洛伦兹力为零，因此运动的电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力，D错误。 故选A。 3．D 【详解】磁感线的密集程度反映磁感应强度的大小，磁感线越密集的地方磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方磁感应强度越小，图中点磁感线最密集，磁感应强度最大。 故选D。 4．C 【详解】AB．地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，故AB错误； CD．根据地磁场的分布特点可知，南宁上空地磁场竖直分量垂直水平面向下，故C正确，D错误。 故选C 。 5．B 【详解】A．历史上首先命名正负电荷的是美国科学家富兰克林，故A错误； B．奥斯特探索发现了电流的磁效应，故B正确； C．库仑通过扭秤实验发现了库仑定律，测定电子电荷量的是密立根的油滴实验，故C错误； D．高空建筑的避雷针利用了尖端放电的原理，故D错误。 故选B。 6．A 【详解】AB．直线电流磁感线应为同心圆，方向用右手螺旋判断，故A正确，B错误； C．根据右手螺旋定则，螺线管内部磁感线应向右，故C错误； D．条形磁铁外部磁感线应从极到极，故D错误。 故选A。 7．A 【详解】A．b、d两点在螺线管中部且关于轴线对称，按照磁场分布，则磁感应强度大小相等，方向相同，故A正确； BCD．c点位于通电螺线管内部，此时磁感线方向由S极到N极，故此时c点磁感应强度方向向右，b在通电螺线管外部，此时磁感线从N极出发回到S极，故b点磁感应强度方向向左，a点在S极附近，此时a点的磁感应强度方向向右，故d、c两点磁感应强度方向相反，a、c两点磁感应强度方向相同，b、c两点磁感应强度方向相反，故BCD错误。 故选A。 8．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 。 9．C 【详解】A．由图可知，在磁铁左侧（N极附近），磁感线的方向是向左的。根据磁场方向的定义，小磁针静止时N极的指向与该点磁感线的切线方向相同，所以小磁针的N极应指向左，故A错误； B．磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。从图中可以看出，越靠近条形磁铁两极，磁感线越密集，则磁感应强度越大，故B错误； C．磁感线是描述磁场的人为画出的线，它在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极，是闭合的曲线，故C正确； D．磁感线是永不相交的。因为磁场中任意一点的磁场方向是唯一的，如果磁感线相交，则交点处的磁场方向就不唯一了，这与事实不符，故D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．磁体间通过磁场相互作用，磁感线是为描述磁场而引入的模型，但磁感线本身并非客观存在，而是人为假想的辅助线，故A错误； B．电流的磁效应由奥斯特于1820年发现，安培则在此基础上研究了电流间相互作用并总结出安培定则（通电导线周围磁场的分布规律），但发现者并非安培，故B错误； C．分子电流假说由安培提出（1820年），用于解释磁现象的本质，故C错误； D．奥斯特实验中，因地磁场方向为南北向，当通电导线沿南北方向放置时，电流产生的磁场与地磁场方向垂直，实验现象（如磁针偏转）最明显，故D正确。 故选D。 11．D 【详解】带负电的玻璃圆盘绕轴以一定的角速度匀速转动，则等效电流与圆盘转动方向相反，根据右手螺旋定则可知，产生的磁场方向向左，因小磁针的N极指向磁场方向，可知小磁针的S极向右转动。 故选D。 12．D 【详解】AB.缝衣针在地磁场的作用下，最终会静止在磁场方向上，不会不停转动，也不会朝着水平任意方向静止，AB错误； CD.根据安培定则，电流从电源正极流出，线圈正面电流方向向下，大拇指指向右端，故电磁铁左端（钉尖）为极。由题意“静止时位置关系如图所示”可知，缝衣针针尖靠近电磁铁极，根据异名磁极相互吸引，缝衣针针尖被磁化为极。在地磁南极（地理北极）正上方，地磁场方向竖直向下，小磁针静止时极指向磁场方向（向下），极指向磁场反方向（向上），即缝衣针针尾朝上，针尖朝下，C错误，D正确 13．C 【详解】A．根据磁极的定义，磁体上磁性最强的部分叫磁极，目前尚未发现磁单极子，任何磁体都存在N、S两个磁极，故A正确，不符合题意； B．磁场是传递磁相互作用的介质，磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用都通过磁场发生，故B正确，不符合题意； C．地磁北极位于地理南极附近，地磁南极位于地理北极附近，北半球区域地磁场的竖直分量向下，福州地处我国北半球，上空的地磁场竖直分量向下，故C错误，符合题意； D．地磁场的两极与地理两极并不重合，磁针指向与地理南北方向的夹角为磁偏角，不同位置的磁偏角存在差异，故D正确，不符合题意。 故选C。 14．C 【详解】A．若工作时AB接线柱接入方向不变的电流，则小磁体与电磁铁始终断开或接触，达不到充气的目的，故A错误； B．电磁铁的特点是通电有磁性，断电时无磁性，因此电磁铁用的铁芯应选用易磁化和退磁的软磁性材料，故B错误； C．当电流从A接线柱流入时，根据安培定则可知电磁铁上端为S极，根据磁体间的相互作用规律，只有小磁体的下端为N极，小磁体与电磁铁相互吸引，才能使小磁体向下运动，故C正确； D．电磁铁实际为通电螺线管，若小磁体下方为N极，当电流从A流入电磁铁时上端为S极，由异名磁极相互排斥知金属片向下运动，从而进行充气；当电流从B流入电磁铁时上端为N极，由同名磁极相互排斥可知，金属片向上运动。综上所述，若要加快充气需要加快金属片上下运动的速率，即需要交变电流的频率变快，周期变小，故D错误。 故选C。 15．BC 【详解】AB．由小磁针A的指向可知，螺线管的左端为N极，通电螺线管内磁场方向从右向左，根据右手螺旋定则可知，电源左侧为负极，故A错误，B正确； CD．根据安培定则可知，小磁针B所在位置的磁场垂直纸面向里，可知小磁针B的N极向纸内转，故D错误，C正确。 故选BC。 16．BC 【详解】A．因地球自西向东转，地理的北极在地磁的S极附近，地理的南极在地磁的N极附近，则根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A错误； B．由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B正确； C．若地表电荷的电量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确； D．若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误。 故选BC。 17．AD 【详解】AD．小磁针极向纸面内偏转，说明小磁针处磁场方向垂直纸面向里。由安培定则，粒子束的等效电流方向应向右。正电荷定向运动方向与电流方向相同，负电荷定向运动方向与电流方向相反。因此，向右飞行的正离子和向左飞行的负离子均可使等效电流向右，故AD正确； BC．向左飞行的正离子和向右飞行的负离子使等效电流向左，由安培定则，小磁针处磁场方向将与题设相反，故BC错误。 故选AD。 18．BC 【详解】A．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； B．地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，地磁南极在地理北极附近，故B正确； 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．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。 故选BC。 19．(1)磁场 (2) 正 (3)增大通过螺线管的电流 【详解】（1）闭合开关前，螺线管中没有电流，小磁针仍沿南北方向静止，说明小磁针受到地磁场的作用，即地球周围存在磁场。 （2）[1]小磁针静止时，其极所指方向就是该处的磁场方向，螺线管右侧小磁针的极指向右方，说明右端外部的磁场方向向右，由于通电螺线管外部的磁感线从极出发，因此螺线管的右端为极。 [2]根据右手螺旋定则，使右手拇指指向螺线管右端，四指弯曲方向就是螺线管中的电流方向，结合图中线圈的绕法可知，电流从螺线管右侧导线流入，因此电源的右端为正极。 （3）通电螺线管的磁场强弱与电流大小有关，因此可增大通过螺线管的电流来增强磁场，也可增加线圈匝数或在线圈中插入铁芯。 20． 需要 b 【详解】[1]测量工具在测量之前都需要调零； [2]在螺线管管口，磁感应强度不为零，内部磁场接近匀强磁场，磁感应强度接近不变。 故选b。 21．(1)，方向垂直纸面向外 (2)，方向垂直纸面向外 【详解】（1）圆环电流在圆心处产生的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，加上直导线后，处的磁感应强度为零，说明，直导线在处产生的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。又因为、两点到直导线的距离相等，因此，直导线在点产生的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。 （2）当把圆环平移到点后，圆环在点产生的磁感应强度为，方向垂直纸面向外；和直导线在点产生的磁感应强度合成后，点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。 22．（1）2:1；（2）垂直纸面向里， 【详解】（1）C点的磁场沿BC方向向右，根据安培定则分别表示两导线在C点形成的磁感应强度如图所示 得 （2）根据安培定则，B点处导线中电流方向垂直纸面向里，根据题意 根据几何关系 又 得 答案第1页（共2页） 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