13.1 磁场 磁感线（分层作业）物理人教版必修第三册

13.1 磁场 磁感线（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、电和磁的联系与磁场 二、磁场的方向与磁感线 三、直线电流的磁场与安培定则 四、环形电流和通电螺线管周围的磁场 五、安培分子电流假说 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、电和磁的联系与磁场 1．（24-25高二上·江苏泰州兴化·期末）如图所示，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。首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　） A. 奥斯特 B. 法拉第 C. 伽利略 D. 牛顿 【答案】A 【详解】奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场，能使小磁针发生偏转，这是人类第一次发现电与磁之间的联系。 故选A。 2．（26-27高一上·四川彭州·开学考）“小磁针”很神奇，它为探究磁现象立下大功，以下说法错误的是（　　） A. 如果只受地磁场影响，小磁针静止时总是一端指南一端指北 B. 如图甲，小磁针发生偏转，是受条形磁体周围磁场的影响 C. 如图乙，小磁针发生偏转，则证明通电导线周围产生了磁场 D. 小磁针是磁体，能吸引羽毛、纸屑等轻小物体 【答案】D 【详解】ABC．地磁场方向大致南北，小磁针受地磁场作用静止时极指北极指南，磁体周围存在磁场，条形磁体靠近小磁针时小磁针受磁场力作用发生偏转，通电导线周围存在磁场，图乙中电流产生磁场使小磁针偏转，故ABC正确； D．小磁针是磁体，具有磁性，能吸引铁、钴、镍等磁性材料，但不能吸引羽毛、纸屑等轻小物体，吸引轻小物体是带电体的性质，故D错误。 本题选择错误的，故选D。 3．（2025·浙江·开学考）（多选）小明在某次物理社团活动中，用磁体将缝衣针磁化后，放在水中漂浮的一片树叶上制成“指南针”，多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法正确的是（　　） A. 树叶尖端指向地磁北极 B. “指南针”的N极应标注在树叶尖端 C. 用磁体的N极靠近树叶尖端会相互吸引 D. “指南针”周围存在磁场和磁感线 【答案】AC 【详解】A．地磁的北极在地理南极附近，地磁的南极在地理北极附近，树叶的尖端总是指向南方，即树叶尖端指向地磁北极，故A正确； B．地磁场相对于一条形磁体，在地球外部，磁感线由地磁北极，即地理南极指向地磁南极，即地理北极，结合上述，树叶的尖端总是指向南方，即树叶的尖端总是指向地磁北极，可知，“指南针”的S极应标注在树叶尖端，故B错误； C．结合上述可知，树叶尖端一侧为缝衣针的S极，则用磁体的N极靠近树叶尖端会相互吸引，故C正确； D．题中“指南针”指被磁体磁化后的缝衣针，缝衣针自身就是一小磁体，可知，“指南针”周围存在磁场，由于磁感线是为了形象描述看不见、摸不着的磁场而人为假想的线，实际上不存在，即不能够认为“指南针”周围存在磁感线，故D错误。 故选AC。 4．（24-25高一上·江西九江·期末）如图所示是我国古代四大发明之一的指南针—司南，静止时它的长柄指向地理的　　　　　　方。在11世纪，我国宋代学者　　　　　　就发现了地理两极和地磁两极并不重合，这个发现比西方早了400多年。 【答案】① 南    ② 沈括 【详解】[1]地球本身是一个大磁体，司南是用天然磁石磨制成的勺子，即其实质就是一块磁铁，在地球的磁场中受到磁力的作用，由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，故长柄所指方向是地磁北极，即地理南方； [2]中国北宋的沈括最早发现了地磁两极与地理两极并不重合的现象，比西方早了400多年。 二、磁场的方向与磁感线 5．小冬学习磁学知识后，想研究橄榄形磁体周围的磁场分布情况，做了如图所示的实验，其中图乙是小磁针（黑色为N极）静止时的指向，图丙是铁屑静止时的分布。图中能正确用磁感线描述以上实验现象的是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】C 【详解】磁极的磁性最强，因此磁极处吸引的铁屑最多，由图丙可看出，橄榄形磁体的左、右两端的铁屑最多，故橄榄形磁体的左、右两端为磁极，由图乙可看出小磁针（黑色为N极）的N极指向橄榄形磁体的右端，根据异名磁极相互吸引可知，橄榄形磁体的右端为S极。 磁体外部的磁感线是由N极出发，到S极终止，故只有C选项符合题目要求。 故选C。 6．在图中，当S接通后，画出通电电流磁场中的小磁针的偏转情况。 【答案】 【详解】小磁针静止时，极所指方向与该处磁场方向相同，垂直纸面向外记为，垂直纸面向内记为。 A．开关闭合后，电流从电源正极流出，沿矩形线框逆时针流动，根据安培定则，线框内部的磁场方向垂直纸面向外，线框下方外部的磁场方向垂直纸面向内。因此上方小磁针的极向纸面外偏转，极向纸面内偏转；下方小磁针的极向纸面内偏转，极向纸面外偏转。 B．根据电流方向和线圈绕向，由安培定则可知，U形铁芯左端为极，右端为极。两极之间的磁场方向由右向左，左端外侧的磁场方向指向极，即由左向右。因此左侧小磁针的极由上方向右偏转，中央小磁针的极由下方向左偏转，两小磁针均沿顺时针方向偏转。 C．根据电流方向和螺线管绕向，由安培定则可知，螺线管下端为极，上端为极。螺线管上方的磁场方向向下，左侧外部的磁场方向向上，因此上方小磁针的极向下偏转；左侧小磁针的极向上偏转。 D．开关闭合后，圆形线圈中的电流沿顺时针方向流动，根据安培定则，圆环内部的磁场方向垂直纸面向里。因此小磁针的极向纸面内偏转，S极向纸面外偏转。 7．（25-26高一上·山东长清区·学情检测）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 【答案】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 8．（25-26高二上·湖南邵阳邵东·期末）（多选）以下关于小磁针静止时N极指向描述正确的是（        ） A. 甲图中N极垂直纸面向外 B. 乙图中N极垂直纸面向里 C. 丙图中N极水平向左（线圈内部） D. 丁图中N极指向地理南极 【答案】AB 【详解】A．由右手螺旋定则可知甲图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外，即N极垂直纸面向外，故A正确； B．由右手螺旋定则可知乙图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向里，即N极垂直纸面向里，故B正确； C．由右手螺旋定则可知丙图中小磁针所在位置的磁场方向水平向右，即N极水平向右，故C错误； D．由于地磁场的北极在地理南极附近，故丁图中N极指向地理北极，故D错误。 故选AB。 三、直线电流的磁场与安培定则 9．“探索自然、创建未来”，在我市某校小学科技节中，二年级四班开展的是“电与磁”的体验，具体要求如下图海报所示，作为大哥哥、大姐姐你应该对小朋友做出怎样的最佳建议？闭合开关前（　　） A. 调整指南针位置，使指南针与其上方导线平行 B. 调整指南针位置，使指南针与其上方导线垂直 C. 调整导线位置，使导线与其下方指南针垂直 D. 调整导线位置，使导线与其下方指南针平行 【答案】D 【详解】地磁场是南北方向的，实验时会对实验结果造成干扰，为方便操作且使实验现象明显，闭合开关前应先放置小磁针，由安培定则可知，通电导线产生的磁场与导线方向垂直，实验需要平行于小磁针放置导线。 故选D。 10．安培定则 1. 直线电流的磁场 安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与　　　　　　　方向一致，弯曲的四指所指的方向就是　　　　　　　　　　的方向。 2. 环形电流的磁场 安培定则：让右手弯曲的　　　　　　　　与环形　　　　　　　　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感线的方向。 3. 通电螺线管的磁场 安培定则：右手握住　　　　　　　　　，让弯曲的四指与螺线管　　　　　　　　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或者说拇指所指的方向是它的　　　　　　　　　　　的方向。 【答案】1. ① 电流    ② 磁场     2. ① 方向    ② 电流     3. ① 螺线管    ② 电流    ③ 磁场方向      【详解】(1)题详解： [1][2]直线电流的磁场 安培定则：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场的方向。 (2)题详解： [1][2]环形电流的磁场 安培定则：让右手四指弯曲的方向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)题详解： [1][2][3]通电螺线管的磁场 安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管的电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的磁场的方向。 11．（25-26高一·贵州贵阳·期末）某学习小组重做奥斯特实验，在一长直导线ab的正下方放置一小磁针，当该导线通入恒定电流I后，发现下方的小磁针发生如图所示的转动，其再次静止时N极近似垂直纸面向里。则电流I的方向及其产生的磁场分布可能正确的是（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】小磁针静止时N极的指向为磁场方向，即恒定电流I在小磁针处激发的磁场方向近似为垂直纸面向里，由安培定则可知，电流方向为。 故选B。 12．请画出图1（a）中导线的电流方向，图1（b）中螺线管内部磁感线方向；请说明图2中开关S接通时小磁针N极的转向。 【答案】；N极向外转动 【详解】图1（a）中根据安培定则可知，导线的电流方向向上；图1（b）中根据安培定则可知，螺线管内部磁感线方向从右向左；如图所示 图2中可判出环形电流内部磁感线方向垂直纸面向里（用“×”表示），环的下面小磁针处磁感线方向垂直纸面向外（用“·”表示），则可知N极向外转动。 四、环形电流和通电螺线管周围的磁场 13．（25-26高二上·陕西西安高新第一中·期中）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 【答案】C 【详解】A. 当AB间接入恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁体将只能被吸引，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而可以使小磁体不断的与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹簧片上下振动，故AB间应接入交流电，故A错误； B. 根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此铁芯应选用易磁化和退磁的软磁性材料，故B错误； C. 当电流从电磁铁接线柱A流入时，电磁铁上端是S极，吸引小磁体向下运动，故小磁体的下端为N极，故C正确； D. 要加快充气的速度需要加快弹簧片上下运动的速率，故需要加快交变电流的频率，故D错误。 故选C。 14．如图所示的是直流电铃的原理图。开关断开时，弹性片的一端与螺钉接触。开关闭合，电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性，弹性片与螺钉接触，电路再次接通，如此往复。下列说法正确的是（        ） A. 电路接通时，电磁铁右侧上端为N极 B. 电路接通时，电磁铁周围产生磁感线 C. 若只更换电压较小的电源，电铃可能无法正常工作 D. 若只对调电源的正负极，电铃可能无法正常工作 【答案】C 【详解】A．电磁铁有磁性时，根据右手螺旋定则可知电磁铁右侧上端为S极，故A错误； B．磁感线是物理模型，是假想出来的曲线，实际并不真实存在。只能说通电电磁铁周围产生磁场，不能说产生磁感线，故B错误； C．更换电压较小的电源，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱。如果磁性弱到不足以吸动衔铁，电铃就无法往复敲击，不能正常工作，故C正确； D．对调电源正负极，只会改变电磁铁磁极方向，仍然有磁性，依旧可以吸引衔铁，电铃可以正常工作，故D错误。 故选C。 15．（25-26高二·广东惠州·期末）（多选）如图（a）所示，静止在水平桌面上的磁悬浮地球仪由质量分别为m和M的地球模型和底座构成，悬浮原理如图（b）所示，当底座内线圈通电时，地球模型受到磁场作用而悬浮起来，取重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 底座对桌面的压力大小为 B. 线圈电流在软铁内产生的磁场向上 C. 图中线圈的a端须连接电源的正极 D. 增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力变大 【答案】AC 【详解】A．由题知，地球模型和底座组成的整体处于静止状态，对整体受力分析，根据平衡条件有 根据牛顿第三定律可知底座对桌面的压力大小为，故A正确； BC．根据同名磁极相互排斥，线圈上端必须是S极，线圈电流在软铁内产生的磁场向下，根据安培定则，可知图中线圈的a端须连接电源的正极，故B错误，C正确； D．地球模型平衡后，受重力和磁场力作用，根据平衡条件，可得磁场力 故增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力不变，故D错误。 故选AC。 16．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知，当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则A端是磁体的　　　　　极，断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的　　　　　　　。（选填“北方”或“南方”） 【答案】① S    ② 北方 【详解】[1]当闭合电路开关S后，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极； 由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知，B端是磁体的N极，A端是磁体的S极； [2]由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，且磁体受地磁场的影响，所以磁体静止时，B端（N极）会指向地理的北方，A端会指向地理的南方。 17．（2026·河南周口项城·模拟预测）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）。 【答案】（1）磁场     （2）①     ② 正     （3）增大通过螺线管的电流      【详解】(1)小问详解： 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)小问详解： [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)小问详解： 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。 五、安培分子电流假说 18．（25-26高三上·河北邢台·月考）某款小型加磁器如图所示，当把螺丝刀放入加磁孔时，螺丝刀会被磁化从而吸引轻质铁钉，当把螺丝刀放入消磁孔时，螺丝刀会退磁（失去磁性）。关于上述现象，下列说法正确的是（       ） A. 磁化时螺丝刀内部才产生了分子电流 B. 退磁时螺丝刀内部的分子电流会减弱 C. 磁化时螺丝刀内部分子电流的取向变得杂乱无章 D. 磁化后的螺丝刀在高温条件下或者受到猛烈撞击时磁性会减弱或消失 【答案】D 【详解】ABC．由安培分子电流假说可知，任何情况下螺丝刀内部都有分子电流，磁化时螺丝刀内部的分子电流取向趋向一致，退磁时螺丝刀内部分子电流的取向变得杂乱无章但不会减弱。故ABC错误； D．在高温条件下或者受到猛烈撞击时分子电流的取向会变得杂乱无章，由安培分子电流假说可知磁化后的螺丝刀的磁性会减弱或消失。故D正确。 故选D。 19．（25-26高二上·湖北十堰·月考）（多选）如图所示，质量为的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A. 回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为 B. 回形针静止时受到的磁力方向不确定，故无法判断磁力大小 C. 现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了 D. 现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了 【答案】BC 【详解】AB．回形针静止时，受到重力、细线拉力和的磁铁对它的磁力作用，由于受到的磁力方向不确定，所以无法判断磁力大小，故A错误，B正确； CD．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了，故C正确，D错误。 故选BC。 20．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。 【答案】1. ① 环形    ② 小磁针     2. ① 杂乱无章    ② 大致相同      【详解】(1)题详解： [1][2]安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部都存在一种环形电流，称为分子电流。分子电流产生磁场，使每个物质分子都相当于一个微小的磁针。 (2)题详解： [1]铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们产生的磁场相互抵消，铁棒对外不显磁性。 [2]铁棒被磁化后，各分子电流的取向大致相同，它们产生的磁场相互增强，铁棒对外显磁性。 【B 能力提升题】 21．（25-26高二上·四川成都·期末）下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　） A. 图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 B. 图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动 C. 图丙中放置的通电线圈内部存在图示方向的磁场 D. 图丁中通有方向相同电流的两导线之间存在吸引力，两吸引力是一对平衡力 【答案】C 【详解】A．磁感线是闭合曲线，在磁体内部从S极指向N极，故A错误； B．根据安培定则可知，如图直导线下方有垂直纸面向里的磁场，N极向纸面内转动，故B错误； C．根据安培定则可知，图丙中放置的通电线圈内部存在图示方向的磁场，故C正确； D．图丁中通有方向相同电流的两导线之间存在吸引力，两吸引力是一对相互作用力，故D错误。 故选C。 22．（多选）同学们学习了奥斯特寻找电和磁的联系时做了大量的实验，引起了探究热情。图甲中的小磁针a置于通电导线环的中心，图乙中的小磁针b置于通电导线的延长线上，图丙、丁中的小磁针c和d置于平行通电导线之间的中线上，且两通电导线的电流大小相等。则小磁针最终静止时，N极指向垂直纸面向外的是（　　） A. a B. b C. c D. d 【答案】AC 【详解】A．根据右手螺旋定则，甲图线圈内产生的磁场垂直于纸面向外，故小磁针a最终静止时，N极指向磁场方向向外，故A正确； B．由于通电导线在其延长线上无磁场，故小磁针b不会动，故B错误； C．通电导线产生磁场方向可由右手螺旋定则判断可知，通电导线在小磁针c处产生的磁场垂直于纸面向外，故则小磁针c最终静止时，N极指向磁场方向向外，故C正确； D．通电产生磁场方向可由右手螺旋定则判断可知，两导线在小磁针d处产生的磁场等大反向抵消为0,故小磁d针不动，故D错误； 故选 AC。 23．奥斯特实验是一个非常著名的实验，首次揭示了电与磁的联系。如图所示，通电直导线正下方有一小磁针。 （1）当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的　　　　　　　　　　　　极附近。（填“南”或“北”）。 （2）为了更好的完成此实验，直导线应该　　　　　　　　　　　　（填“东西”或“南北”）放置。     （3）当直导线通有如图电流时，小磁针的N极将向哪个方向偏转？　　　　　　　　　　　　 【答案】① 北    ② 南北    ③ 垂直纸面向里偏转 【详解】（1）[1] 地磁场的南极在地理北极附近。因此当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的北极附近。 （2）[2] 为了更好的完成此实验，直导线应该南北放置。这样小磁针的偏转角度比较大，实验现象更加明显。 （3）[3] 由安培定则，当直导线通有如图电流时，小磁针的N极将向垂直纸面向里偏转。 24．（2026·福建福州第三中·模拟预测）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。 【答案】① 乙    ② B    ③ N 【详解】[1]如图所示，甲图中的小磁针上有一直导线通以图中所示方向的电流时，据安培定则，直线电流在电流下方磁场垂直纸面向里，小磁针静止时，N极垂直纸面向里； 乙图中环形导线接上如图所示的直流电源时，据安培定则，环形电流在其环中心处产生的磁场方向垂直纸面向外，小磁针静止时，N极垂直纸面向外； 据安培定则可知，丙图中通电直导线旁的小磁针所在位置处的磁场垂直纸面向里，小磁针静止时N极将垂直纸面向里。 故填：乙。 [2]由丁图可知，通电螺线管右边为S极，据安培定则可知电流的方向，可知电源的左端B是正极。 [3]丁图中通电螺线管旁的小磁针位置的磁场水平向左，则小磁针静止后的左端为N极。 25．根据图中通电螺线管的S极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。 【答案】 【详解】根据右手螺旋定则，通电螺线管左端为N极，则右端为S极，磁感线方向由N极指向S极；电流从右端流入，左端流出，故右边是电源正极；根据磁铁异极相吸的特性，小磁针右端为N极，故答案为 【C 拓展培优题】 26．（2022·福建·高考真题）（多选）奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有（　　） A. 减小白金丝直径，小磁针仍能偏转 B. 用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转 C. 减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D. 小磁针的偏转情况与其放置位置无关 【答案】AB 【详解】A．减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项A正确； B．白金导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项B正确； C．减小伏打电池电动势，只要导线中有电流，小磁针还是会发生偏转，选项C错误； D．通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，选项D错误。 故选AB。 27．（2020·北京·高考真题）如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（　　） A. 偏转原因是圆盘周围存在电场 B. 偏转原因是圆盘周围产生了磁场 C. 仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变 D. 仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变 【答案】B 【详解】AB．小磁针发生偏转是因为带负电荷的橡胶圆盘高速旋转形成电流，而电流周围有磁场，磁场会对放入其中的小磁针有力的作用，故A错误，B正确； C．仅改变圆盘的转动方向，形成的电流的方向与初始相反，小磁针的偏转方向也与之前相反，故C错误； D．仅改变圆盘所带电荷的电性，形成的电流的方向与初始相反，小磁针的偏转方向也与之前相反，故D错误。 故选B。 28．（25-26高二上·天津·期中）我国首条常态化运营的北极航线——中欧北极集装箱快航航线，已于2025年9月23日正式开通，该航线是我国“冰上丝绸之路”构想进入实质性运营阶段的标志。古代在海上航行主要依靠指南针，我国是最早在航海中使用指南针的国家。指南针是依靠地磁场进行工作的，地磁南极在地理北极附近。假设地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的，则能正确表示环形电流方向的是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】地磁南极在地理的北极附近、地磁北极在地理的南极附近，地球是自西向东转，根据安培环流假设，如果地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起，则环形电流的方向为自东向西。 故选B。 29．如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与小磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是什么样子的粒子？ 【答案】带正电的粒子向左运动，或者带负电的粒子向右运动。 【详解】要能使小磁针的N极转向读者，则虚线下方的磁场方向向外，则只需带正电的粒子向左运动，或者带负电的粒子向右运动。 30．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？ 【答案】（1）细铁屑在磁场中被磁化，相当于一个个小磁针，在磁场力作用下沿磁场方向有规则地排列；轻敲玻璃板是为了减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑能够自由转动     （2）磁感线不是真实存在的曲线，是为形象地描述磁场而假想的曲线；引入磁感线采用了建立理想模型的方法（理想模型法）     （3）在磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极；不会相交，因为磁场中每一点的磁场方向是唯一的     （4）在磁场中某点放一个小磁针，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向；磁场方向与放在该点的小磁针N极所受磁场力方向相同     （5）磁感线越密的地方磁场越强，越疏的地方磁场越弱，比较两点处磁感线的疏密即可比较磁场的强弱；条形磁铁两极附近磁场最强     （6）在磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极；在磁体内部，磁感线从S极指向N极；磁体内部和外部的磁感线相接，构成闭合曲线     （7）磁感线可以反映磁场的方向和强弱两个性质：磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱      【详解】(1)小问详解： 细铁屑本身虽然不具有磁性，但它在条形磁体的磁场中会被磁化，磁化后的每一粒细铁屑都相当于一个能自由转动的小磁针，这些“小磁针”在磁场力的作用下发生转动，最终沿各自所在位置的磁场方向排列，所以细铁屑会有规则地排列起来，铁屑静止在玻璃板上时，与玻璃板之间存在摩擦力，阻碍它转动到沿磁场方向的位置；轻敲玻璃板可以使铁屑被微微抖动，减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，让铁屑在磁场力的作用下能够自由转动，从而更准确地按磁场方向重新排列，较真实地显示出磁场的分布情况。 (2)小问详解： 细铁屑的排列轮廓只是形象地显示了磁场的分布情况，按照铁屑的排列画出的磁感线是为了直观、形象地描述磁场而假想的曲线，实际上并不存在这样的曲线，即磁感线不是真实存在的曲线，而磁场是真实存在的。 像磁感线这样，为了研究物理问题而建立起来的一种高度抽象的理想化模型，再借助模型来描述和研究实际现象的方法，叫做（建立）理想模型的方法，即理想模型法。 (3)小问详解： 在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极出发，经外部空间回到磁体的S极，磁感线在磁体外部不会相交，这是因为在磁场中的任一点，磁场方向都是唯一的，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，若两条磁感线在磁体外部相交，则交点处就有两个切线方向，即该点有两个磁场方向，这与磁场中某点磁场方向唯一的事实相矛盾，所以磁感线不会相交 (4)小问详解： 把一个小磁针放到磁场中的某一点，小磁针由于受磁场力的作用会发生偏转，静止后N极所指的方向就是该点的磁场方向，磁场方向与放在该点的小磁针N极所受磁场力的方向相同（与小磁针静止时N极的指向一致），与小磁针S极所受磁场力的方向相反。 (5)小问详解： 磁感线的疏密可以表示磁场的强弱：磁感线分布越密的地方磁场越强，分布越疏的地方磁场越弱。 要比较磁场中两点的磁场强弱，只需比较两点处磁感线的疏密，磁感线较密处磁场较强，较疏处磁场较弱， 从实验中铁屑的疏密分布可以看出，条形磁铁两极附近的铁屑最密集，即条形磁铁两极附近磁场最强。 (6)小问详解： 条形磁铁的磁感线是闭合的曲线：在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极；在磁体内部，磁感线由S极指向N极，磁体内部和外部的磁感线首尾相接，构成一条条闭合的曲线，磁感线在空间中不中断。 (7)小问详解： 综合本实验，磁感线可以反映磁场的两个性质：一是磁场的方向，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向；二是磁场的强弱，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密处磁场越强。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.1 磁场 磁感线（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、电和磁的联系与磁场 二、磁场的方向与磁感线 三、直线电流的磁场与安培定则 四、环形电流和通电螺线管周围的磁场 五、安培分子电流假说 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、电和磁的联系与磁场 1．（24-25高二上·江苏泰州兴化·期末）如图所示，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。首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　） A. 奥斯特 B. 法拉第 C. 伽利略 D. 牛顿 2．（26-27高一上·四川彭州·开学考）“小磁针”很神奇，它为探究磁现象立下大功，以下说法错误的是（　　） A. 如果只受地磁场影响，小磁针静止时总是一端指南一端指北 B. 如图甲，小磁针发生偏转，是受条形磁体周围磁场的影响 C. 如图乙，小磁针发生偏转，则证明通电导线周围产生了磁场 D. 小磁针是磁体，能吸引羽毛、纸屑等轻小物体 3．（2025·浙江·开学考）（多选）小明在某次物理社团活动中，用磁体将缝衣针磁化后，放在水中漂浮的一片树叶上制成“指南针”，多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法正确的是（　　） A. 树叶尖端指向地磁北极 B. “指南针”的N极应标注在树叶尖端 C. 用磁体的N极靠近树叶尖端会相互吸引 D. “指南针”周围存在磁场和磁感线 4．（24-25高一上·江西九江·期末）如图所示是我国古代四大发明之一的指南针—司南，静止时它的长柄指向地理的　　　　　　方。在11世纪，我国宋代学者　　　　　　就发现了地理两极和地磁两极并不重合，这个发现比西方早了400多年。 二、磁场的方向与磁感线 5．小冬学习磁学知识后，想研究橄榄形磁体周围的磁场分布情况，做了如图所示的实验，其中图乙是小磁针（黑色为N极）静止时的指向，图丙是铁屑静止时的分布。图中能正确用磁感线描述以上实验现象的是（　　） A.  B.  C.  D.  6．在图中，当S接通后，画出通电电流磁场中的小磁针的偏转情况。 7．（25-26高一上·山东长清区·学情检测）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 8．（25-26高二上·湖南邵阳邵东·期末）（多选）以下关于小磁针静止时N极指向描述正确的是（        ） A. 甲图中N极垂直纸面向外 B. 乙图中N极垂直纸面向里 C. 丙图中N极水平向左（线圈内部） D. 丁图中N极指向地理南极 三、直线电流的磁场与安培定则 9．“探索自然、创建未来”，在我市某校小学科技节中，二年级四班开展的是“电与磁”的体验，具体要求如下图海报所示，作为大哥哥、大姐姐你应该对小朋友做出怎样的最佳建议？闭合开关前（　　） A. 调整指南针位置，使指南针与其上方导线平行 B. 调整指南针位置，使指南针与其上方导线垂直 C. 调整导线位置，使导线与其下方指南针垂直 D. 调整导线位置，使导线与其下方指南针平行 10．安培定则 1. 直线电流的磁场 安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与　　　　　　　方向一致，弯曲的四指所指的方向就是　　　　　　　　　　的方向。 2. 环形电流的磁场 安培定则：让右手弯曲的　　　　　　　　与环形　　　　　　　　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感线的方向。 3. 通电螺线管的磁场 安培定则：右手握住　　　　　　　　　，让弯曲的四指与螺线管　　　　　　　　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或者说拇指所指的方向是它的　　　　　　　　　　　的方向。 11．（25-26高一·贵州贵阳·期末）某学习小组重做奥斯特实验，在一长直导线ab的正下方放置一小磁针，当该导线通入恒定电流I后，发现下方的小磁针发生如图所示的转动，其再次静止时N极近似垂直纸面向里。则电流I的方向及其产生的磁场分布可能正确的是（        ） A.  B.  C.  D.  12．请画出图1（a）中导线的电流方向，图1（b）中螺线管内部磁感线方向；请说明图2中开关S接通时小磁针N极的转向。 四、环形电流和通电螺线管周围的磁场 13．（25-26高二上·陕西西安高新第一中·期中）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 14．如图所示的是直流电铃的原理图。开关断开时，弹性片的一端与螺钉接触。开关闭合，电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性，弹性片与螺钉接触，电路再次接通，如此往复。下列说法正确的是（        ） A. 电路接通时，电磁铁右侧上端为N极 B. 电路接通时，电磁铁周围产生磁感线 C. 若只更换电压较小的电源，电铃可能无法正常工作 D. 若只对调电源的正负极，电铃可能无法正常工作 15．（25-26高二·广东惠州·期末）（多选）如图（a）所示，静止在水平桌面上的磁悬浮地球仪由质量分别为m和M的地球模型和底座构成，悬浮原理如图（b）所示，当底座内线圈通电时，地球模型受到磁场作用而悬浮起来，取重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 底座对桌面的压力大小为 B. 线圈电流在软铁内产生的磁场向上 C. 图中线圈的a端须连接电源的正极 D. 增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力变大 16．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知，当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则A端是磁体的　　　　　极，断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的　　　　　　　。（选填“北方”或“南方”） 17．（2026·河南周口项城·模拟预测）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）。 五、安培分子电流假说 18．（25-26高三上·河北邢台·月考）某款小型加磁器如图所示，当把螺丝刀放入加磁孔时，螺丝刀会被磁化从而吸引轻质铁钉，当把螺丝刀放入消磁孔时，螺丝刀会退磁（失去磁性）。关于上述现象，下列说法正确的是（       ） A. 磁化时螺丝刀内部才产生了分子电流 B. 退磁时螺丝刀内部的分子电流会减弱 C. 磁化时螺丝刀内部分子电流的取向变得杂乱无章 D. 磁化后的螺丝刀在高温条件下或者受到猛烈撞击时磁性会减弱或消失 19．（25-26高二上·湖北十堰·月考）（多选）如图所示，质量为的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A. 回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为 B. 回形针静止时受到的磁力方向不确定，故无法判断磁力大小 C. 现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了 D. 现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了 20．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。 【B 能力提升题】 21．（25-26高二上·四川成都·期末）下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　） A. 图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止 B. 图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动 C. 图丙中放置的通电线圈内部存在图示方向的磁场 D. 图丁中通有方向相同电流的两导线之间存在吸引力，两吸引力是一对平衡力 22．（多选）同学们学习了奥斯特寻找电和磁的联系时做了大量的实验，引起了探究热情。图甲中的小磁针a置于通电导线环的中心，图乙中的小磁针b置于通电导线的延长线上，图丙、丁中的小磁针c和d置于平行通电导线之间的中线上，且两通电导线的电流大小相等。则小磁针最终静止时，N极指向垂直纸面向外的是（　　） A. a B. b C. c D. d 23．奥斯特实验是一个非常著名的实验，首次揭示了电与磁的联系。如图所示，通电直导线正下方有一小磁针。 （1）当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的　　　　　　　　　　　　极附近。（填“南”或“北”）。 （2）为了更好的完成此实验，直导线应该　　　　　　　　　　　　（填“东西”或“南北”）放置。     （3）当直导线通有如图电流时，小磁针的N极将向哪个方向偏转？　　　　　　　　　　　　 24．（2026·福建福州第三中·模拟预测）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。 25．根据图中通电螺线管的S极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。 【C 拓展培优题】 26．（2022·福建·高考真题）（多选）奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有（　　） A. 减小白金丝直径，小磁针仍能偏转 B. 用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转 C. 减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D. 小磁针的偏转情况与其放置位置无关 27．（2020·北京·高考真题）如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（　　） A. 偏转原因是圆盘周围存在电场 B. 偏转原因是圆盘周围产生了磁场 C. 仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变 D. 仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变 28．（25-26高二上·天津·期中）我国首条常态化运营的北极航线——中欧北极集装箱快航航线，已于2025年9月23日正式开通，该航线是我国“冰上丝绸之路”构想进入实质性运营阶段的标志。古代在海上航行主要依靠指南针，我国是最早在航海中使用指南针的国家。指南针是依靠地磁场进行工作的，地磁南极在地理北极附近。假设地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的，则能正确表示环形电流方向的是（　　） A.  B.  C.  D.  29．如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与小磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是什么样子的粒子？ 30．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？ / 学科网（北京）股份有限公司 $