13.1 磁场 磁感线 同步分层作业-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十三章 第13.1节 磁场 磁感线 同步分层作业 2026—2027学年上学期 · 人教版高中物理必修第三册 · 建议用时 60 分钟 班级　　　　　　　姓名　　　　　　学号　　　　　　　得分　　　　　　　 基础巩固 本部分立足第13.1节的基础知能，围绕磁现象与磁场、磁感线、地磁场、安培分子电流假说等核心概念进行辨析，多为直接应用与概念判断，难度较低，面向全体同学，要求全部过关；建议用时 15 分钟，做完后即可对照答案速查表自行批改。 一、判断题（本题共 15 小问，每小题 1 分，共 15 分） 1．判断下列说法的正误。 (1)磁场是客观存在的一种特殊物质。（ ） (2)磁感线是磁场中真实存在的曲线，可以用铁屑直接看到。（ ） (3)磁感线上某点的切线方向，就是该点磁场的方向。（ ） (4)磁感线越密集的地方，磁场越强；磁感线越稀疏的地方，磁场越弱。（ ） (5)磁感线有可能在磁场中相交。（ ） (6)条形磁铁外部的磁感线，是从S极出发，回到N极。（ ） (7)条形磁铁内部的磁感线由S极指向N极，磁感线是闭合曲线。（ ） (8)奥斯特实验说明了电流周围可以产生磁场。（ ） (9)通电直导线周围的磁感线是以导线上点为圆心的同心圆。（ ） (10)用安培定则判断直线电流磁场时，大拇指指向磁感线环绕方向。（ ） (11)细铁屑在磁场中排列出的轮廓可以用来模拟磁感线。（ ） (12)没有磁感线的区域，就不存在磁场。（ ） (13)磁场对放入其中的磁体、通电导线都可以产生力的作用。（ ） (14)环形电流的磁感线同样是闭合的曲线。（ ） (15)改变通电直导线中的电流方向，导线周围磁场方向也随之改变。（ ） 二、单项选择题（本题共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分） 2．下列关于磁场的说法正确的是（ ） A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的 B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 C．把磁体放在真空中，磁场就消失了 D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失 3．关于磁感线，下列说法中正确的是（　　） A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 B．磁感线不可能从S极到N极 C．磁场不一定都是由磁铁产生的 D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交 4．东汉时期思想家王充在《论衡》中写道“司南之杓，投之于地，其柢指南”。如图所示，书中的“柢”指的是司南的长柄，司南是用天然磁铁矿石琢成勺形放在一个刻着方位的光滑盘上，当它静止时，下列说法正确的是（　　） A．“柢”相当于磁体的N极 B．司南可以用铜为材料制作 C．司南周围客观存在一条条磁感线 D．司南能“司南”是因为地球存在磁场，地磁南极在地理北极附近 5．如图，关于磁体、电流间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的 B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的 C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的 D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的 6．地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，下列说法正确的是（ ） A．地磁场的磁感线不闭合 B．地理南、北极与地磁场的南、北极重合 C．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 7．蹄形磁体周围的磁场分布如图所示，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是（　　） A．a、b两处的磁场强弱不相等，a处磁场强 B．a、b两处的磁场强弱不相等，b处磁场强 C．蹄形磁体的磁感线起始于蹄形磁体的N极，终止于蹄形磁体的S极 D．a处没有磁感线，所以a处没有磁场 8．如图所示，系在细线下端的回形针被磁铁吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了。对回形针失去磁性所作的解释正确的是（　　） A．回形针加热后，内部的磁分子电流消失了 B．回形针加热后，内部的磁分子电流反向了 C．回形针加热后，内部的磁分子电流排列整齐了 D．回形针加热后，内部的磁分子电流排列无序了 三、填空题（本题共 3 小题，每空 1 分，共 22 分） 9．地磁场 (1)概念：地磁场是地球由于本身具有________而在周围空间形成的磁场。 (2)地球磁体的极位于地理____附近，地球磁体的极位于地理______附近。 (3)磁偏角：水平面内_______极方向与地理极方向之间的夹角。 10．磁感线 (1)概念 在磁场中人为画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的________都与该点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。 (2)特点 ①磁感线的______表示磁场的强弱。磁场越强的地方，磁感线______；磁场越弱的地方，磁感线________。 ②磁感线某点的____________表示该点磁场的方向。 ③磁感线是________（填"闭合"或"不闭合"）的曲线。 ④磁感线不是真实存在的，是________的一种曲线。 (3)电流周围的磁场 ①直线电流的磁场 安培定则：如图甲所示，用__________握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，______________所指的方向就是磁感线环绕的方向。直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示。 ②环形电流的磁场 安培定则：如图所示，让右手____________与环形电流的方向一致，______________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：如图所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与________________一致，伸直的拇指所指的方向就是______________磁场的方向，或者说拇指所指的那一端是螺线管的________。 11．安培分子电流假说 (1)内容：在原子、分子等物质微粒的内部都存在一种________电流——分子电流，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的________。 (2)应用：解释一些磁现象，如铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向______，对外不显磁性，被磁化后，各分子电流的取向________，对外显磁性。 能力提升 本部分以安培定则的具体应用为主线，覆盖直线电流、环形电流与通电螺线管周围磁场方向的判断、磁体与电流间的相互作用等问题，需要结合图示进行空间想象和一步到两步推理；建议用时 20 分钟，作答时请务必画出关键的安培定则判断过程。 一、单项选择题（本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分） 12．判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有几组器材，其中最为可用的是(　　) A．被磁化的缝衣针及细棉线 B．带电的小纸球及细棉线 C．小灯泡及导线 D．蹄形磁铁及细棉线 13．磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是(　　) A．这5个位置中，e点的磁感应强度最大 B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁感应强度方向相同 14．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，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强 15．如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管Q端。下列判断正确的是（ ） A．F为蓄电池正极 B．螺线管P端为S极 C．流过电阻R的电流方向向下 D．管内磁场方向由Q指向P 16．如图所示为探究通电螺线管外部磁场分布的实验装置，下列说法中正确的是（ ） A．闭合开关前，小磁针S极的指向为该点地磁场方向 B．闭合开关后，小磁针静止时N极指向左端 C．仅改变螺线管电流方向，小磁针所在处磁场不发生变化 D．若没有小磁针，则通电螺线管周围仍然存在磁场 二、多项选择题（本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分） 17．如图所示，小磁针的指向不正确的是（ ） A． B． C． D． 18．下列各图中，电流方向与其产生的磁场方向关系不正确的是（ ） A． B． C． D． 19．有一束连续电子流沿着三维直角坐标系的轴正方向运动，如图所示，电子流在轴上的点处产生的磁场方向（ ） A．沿轴正方向 B．沿轴负方向 C．沿轴正方向 D．沿轴负方向 拓展挑战 本部分为本节综合拔高题，涉及分子电流与小磁体的等效分析、磁感线作图和铁屑实验探究，综合性强、表达要求高，重在建模与规范作答；建议用时 25 分钟，实在无法推进再看详解，并请务必对照详解复盘每一步的逻辑起点。 一、单项选择题（本题共 1 小题，共 4 分） 20．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正确的是（　　） A． B． C． D． 二、填空题（本题共 1 小题，每空 2 分，共 6 分） 21．当甲、乙、丙中的导线通以如图所示方向的电流，小磁针静止时，N极垂直纸面向外的是________（填“甲”“乙”或“丙”）；如图丁所示的通电螺线管，通电后形成图示方向的磁场，则电源正极为________（填“A”或“B”），小磁针静止后的左端为________（填“N”或“S”）极。 三、作图题（本题共 1 小题，共 6 分） 22．如图所示，a和b是直线电流的磁场，c和d是环形电流的磁场，e和f是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。 四、实验探究与综合题（本题共 3 小题，共 22 分） 23．将通电直导线垂直穿过一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，玻璃板上的细铁屑就会有规则地排列起来，分布情况如图所示。 (1)细铁屑为什么会排列成同心圆形状？轻敲玻璃板的目的是什么？ (2)直线电流的磁感线是什么形状？磁感线是真实存在的吗？ (3)观察铁屑分布，离导线越远，铁屑排列越稀疏，说明直线电流的磁场强弱有什么特点？ (4)改变直导线中的电流方向，导线周围各点的磁场方向是否改变？ (5)写出判断直线电流磁场方向的安培定则（右手螺旋定则）内容。 (6)如果右手握住导线，大拇指指向电流方向，那么四指环绕方向代表什么？ (7)通电螺线管可以看成很多匝环形电流串联而成，写出判断环形电流磁场方向的安培定则。 (8)比较直线电流和环形电流的安培定则，说一说二者操作上的共同点。 24．观察下列各图，回答问题： (1)图甲实验中，导线通电前后小磁针发生了怎样的变化？该实验叫什么实验，是谁首先发现的？ (2)由图甲的实验现象，可以得到什么结论？ (3)图乙中，条形磁铁与小磁针没有相互接触，却存在相互作用力。磁铁之间的相互作用是依靠什么物质发生的？这种物质的基本性质是什么？ (4)结合甲、乙两图对比分析：通电导线周围存在磁场，条形磁铁周围也存在磁场。请说明磁场的产生来源有哪两类？ (5)图丙中，放在蹄形磁铁磁场里的导体，接通电路后导体受到安培力而运动。请解释：通电导体在磁场中为什么会受到力的作用？这个力说明了磁场具有什么性质？ (6)图丁中两根平行通电导线，彼此没有接触，也会发生相互吸引或者排斥。请从磁场的角度解释该现象。 (7)综合甲、丙、丁三图，概括电和磁之间的相互联系。 25．实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布。如图所示，在条形磁铁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，细铁屑就会有规则地排列起来。 (1)细铁屑本身没有磁性，为什么细铁屑会有规则地排列起来？轻敲玻璃板的目的是什么？ (2)细铁屑的排列轮廓可以用来模拟磁感线，磁感线是真实存在的曲线吗？引入磁感线采用了什么物理研究方法？ (3)条形磁铁外部磁感线的走向是怎样的？磁感线会在磁体外部相交吗，请说明理由。 (4)如何确定磁场中某一点的磁场方向？磁场方向和放在该点小磁针N极受力方向是什么关系？ (5)观察铁屑疏密分布，如何利用磁感线比较磁场中两点磁场强弱？条形磁铁哪里磁场最强？ (6)磁感线是闭合的曲线，请完整描述条形磁铁磁感线的闭合特点（区分磁体内部、外部）。 (7)综合本实验，说一说磁感线可以反映磁场的哪两个性质？ 参考答案 一、客观题答案速查表 基础巩固（第 1 ～ 8 题） 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 √×√√××√√√×√×√√√ B C D C C B 题号 8 答案 D 能力提升（第 12 ～ 19 题） 题号 12 13 14 15 16 17 18 答案 A AD CD AD D C C 题号 19 答案 A 拓展挑战（第 20 题） 题号 20 答案 A 二、填空题详解 第 9 题 【答案】磁性；南；北；N（磁北） 地球本身具有磁性，故其周围空间存在地磁场； 地磁体的N极（地磁北极）位于地理南极附近，地磁体的S极（地磁南极）位于地理北极附近； 磁偏角是水平面内磁北极（N极）方向与地理北极方向之间的夹角。 第 10 题 【答案】切线方向；疏密；越密；越疏；切线方向；闭合；假想；右手；四指；四指；拇指；电流方向；管内（内部）；N极 磁感线是描述磁场的人为模型：曲线上每一点的切线方向与该点磁场方向一致；疏密表示强弱（越密越强、越疏越弱）；磁感线是闭合曲线。 直线电流的安培定则：右手握住导线，拇指指电流方向，四指所指即磁感线环绕方向； 环形电流的安培定则：右手四指与环形电流方向一致，拇指即轴线上磁场方向； 通电螺线管的安培定则：右手四指与电流方向一致，拇指即管内磁场方向，拇指所指端为N极。 三种情形的共同点：右手握住“导线（螺线管）”，四指追随电流方向，大拇指指向磁场（N极）方向。 第 11 题 【答案】环形；磁体；杂乱无章；大致相同 安培分子电流假说：原子、分子内部存在环形电流——分子电流，使每个物质分子成为一个微小磁体； 未被磁化时各分子电流取向杂乱无章，对外不显磁性；被磁化后取向大致相同，对外显出磁性。 第 21 题 【答案】乙；A；S 甲图直导线电流向右，由右手螺旋定则知导线下方磁场垂直纸面向里，小磁针N极应向里； 乙图导线中电流沿图示方向（逆时针）流动，弧线包围区域的磁场垂直纸面向外，小磁针N极垂直纸面向外，故第一空填“乙”； 丙图直导线电流向上，周围磁场为水平面内的同心圆，小磁针在纸面内偏转。 丁图磁感线从螺线管右端发出、左端进入，故右端为N极、左端为S极；电流从左端流入、右端流出，电源左侧接线柱A为电流流入端，故电源正极为A； 小磁针位于螺线管右侧，该处磁场方向向右（背离N极），小磁针N极向右，其左端为S极。 三、作图题详解 第 22 题 【答案】按安培定则补画：直线电流——大拇指指向电流方向，四指环绕方向即磁感线方向；环形电流——四指沿电流方向，大拇指指向轴线磁场方向；通电螺线管——四指沿电流环绕方向，大拇指指向管内磁场方向（N极） 作图依据安培定则（右手螺旋定则）： a、b（直线电流）：已知电流方向时，以导线上各点为圆心画同心圆，四指环绕方向即磁感线方向（已知磁感线时则由大拇指反推电流方向）； c、d（环形电流）：右手四指与环形电流方向一致，大拇指所指即环形导线轴线上磁场方向； e、f（通电螺线管）：右手四指与电流环绕方向一致，大拇指所指即管内磁场方向（N极）。 作图要点：磁感线为闭合曲线，不相交、不中断，某点切线方向表示该点磁场方向，疏密表示强弱。 四、实验探究与综合题详解 第 23 题 (1)通电直导线周围存在磁场，铁屑被磁化后相当于小磁针，受到磁场力作用而沿磁场方向排列，直线电流的磁感线是同心圆，故铁屑排成同心圆；轻敲玻璃板是为了减小铁屑与玻璃板间的摩擦，使铁屑能自由转动到磁场方向。 (2)直线电流的磁感线是在垂直于导线的平面内、以导线上各点为圆心的同心圆；磁感线不是真实存在的，而是为了描述磁场人为引入的模型。 (3)离导线越远，磁感线越稀疏，说明磁场越弱，即直线电流的磁场随距离增大而减弱。 (4)改变电流方向，导线周围各点的磁场方向随之反向。 (5)直线电流的安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指指向电流方向，弯曲的四指所指方向就是磁感线的环绕方向。 (6)四指环绕方向代表该点磁感线的方向，即该点的磁场方向。 (7)环形电流的安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 (8)共同点：都是右手握住“导线（或螺线管）”，四指指向电流（环绕）方向，大拇指指向磁场（轴线磁场、N极）方向，可概括为“四指电流、大拇指磁场”。 第 24 题 (1)导线通电后小磁针发生偏转（转动），断电后回到原位；该实验叫奥斯特实验，是丹麦物理学家奥斯特首先发现的。 (2)结论：通电导线（电流）周围存在磁场，即电流能产生磁场（电流的磁效应）。 (3)磁铁与磁铁（或磁体与小磁针）之间的相互作用是通过磁场发生的；磁场的基本性质是对放入其中的磁体、通电导线（运动电荷）产生力的作用。 (4)磁场的产生来源有两类：一是电流（运动电荷）产生的磁场，二是磁体（永磁体）产生的磁场。 (5)通电导体处在磁场之中，磁场对电流产生安培力，故导体运动；这说明磁场具有力的性质（对电流有力的作用）。 (6)两根导线中的电流各自产生磁场，一根导线处在另一根导线的磁场中而受到安培力；同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 (7)电与磁相互联系、相互作用：电能生磁（电流的磁效应），磁能生电（电磁感应），电与磁之间的相互作用通过磁场发生。 第 25 题 (1)细铁屑被磁化后相当于小磁针，在条形磁铁的磁场中受到磁场力作用，从而沿磁场方向有规则地排列；轻敲玻璃板是为了减小铁屑与板间的摩擦，使铁屑能自由转动到磁场方向。 (2)磁感线不是真实存在的曲线；引入磁感线采用了理想模型法（建立理想物理模型）。 (3)条形磁铁外部磁感线从N极出发，回到S极；磁感线在磁体外部不相交，因为空间每一点磁场方向唯一，若相交则该点将有两个磁场方向。 (4)将小磁针置于该点，静止时N极的指向即为该点磁场方向；磁场方向与放在该点的小磁针N极受力方向相同，与S极受力方向相反。 (5)磁感线越密处磁场越强、越疏处磁场越弱；条形磁铁两端（磁极）处磁场最强。 (6)条形磁铁的磁感线是闭合曲线：在磁体外部由N极出发回到S极，在磁体内部由S极指向N极，内外衔接成闭合曲线。 (7)磁感线可以反映磁场的两个性质：方向（某点切线方向即磁场方向）和强弱（疏密程度）。 第 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