13.1 磁场 磁感线（分层作业）人教版物理必修第三册

13.1 磁场 磁感线（解析版） 目录 1 一、 磁现象 1 二、磁场与磁感线 2 5 9 高中物理答疑解题助手AI智能体：https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true 1、 磁现象 1．“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。 二、磁场与磁感线 2．在同一磁场中，关于磁感线下列说法正确的是（　　） A．真实存在 B．不闭合 C．能相交 D．越密磁感应强度越强 【答案】D 【详解】A．磁感线是为了形象描述磁场引入的假想物理模型，并非真实存在的物质，故A错误； B．磁感线是闭合曲线，磁体外部磁感线由N极指向S极，磁体内部由S极指向N极，整体构成闭合回路，故B错误； C．磁感线的切线方向对应位置的磁场方向，若磁感线相交，同一点会存在两个磁场方向，不符合磁场的性质，因此磁感线不能相交，故C错误； D．磁感线的疏密程度表征磁感应强度的大小，磁感线越密的位置磁感应强度越强，故D正确。 故选D。 3．如图所示是条形磁体产生的磁场的磁感线，则（     ） A．磁场与磁感线都是客观存在的 B．磁场与磁感线都是假想出来的 C．靠近磁体两极的地方磁场较强 D．靠近磁体两极的地方磁场较弱 【答案】C 【详解】AB．磁场是客观存在的物质，而磁感线是人们为描述磁场而假想的，AB错误； CD．条形磁铁产生的磁场中，靠近磁体两极的地方磁场较强，中间部分磁场较弱，C正确，D错误。 故选C。 4．用安培定则分析，下列磁感线描述正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】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。 5．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 【答案】D 【详解】A．地磁场的方向定义为该点小磁针静止时N极的指向，而非S极指向，故A错误； B．据安培右手螺旋定则，结合图中电源正负极可判断，通电螺线管的右端为N极，螺线管外部磁场从N极指向S极，因此小磁针所在位置的磁场方向向右，小磁针静止时N极指向右端，故B错误； C．仅改变螺线管的电流方向，螺线管的磁极会反向，小磁针所在处的螺线管产生的磁场方向也会反向，因此该处的合磁场会发生变化，故C错误； D．磁场是通电螺线管自身产生的特殊物质，磁场的存在与否和小磁针（探测工具）无关，即使没有小磁针，通电螺线管周围的磁场仍然客观存在，故D正确。 故选D。 6．如图表示电流磁场或磁铁磁场的磁感线分布示意图，其中正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AB．通电直导线周围磁场分布由右手螺旋定则可知A正确B错误； CD．磁感线在磁铁外部由N极指向S极，可知C、D均错误。 故选A。 7．甲、乙、丙三个电路，闭合开关后，通电导线周围的磁场中小磁针a、b静止时极的指向正确的是（　　） A．外、里；里、外；上、下 B．里、外；外、里；上、下 C．里、外；里、外；上、下 D．外、里；里、外；下、上 【答案】A 【详解】根据安培定则可知，题图甲中环形电流的方向为逆时针方向，内部的磁场的方向垂直于纸面向外，所以a的极指向外，b的极指向里； 题图乙中环形电流的方向为顺时针方向，所以内部的磁场的方向垂直于纸面向里，a的极指向里，b的极指向外； 题图丙中通电螺线管面向读者的一侧的电流向左，所以螺线管内部的磁场方向向下，通电螺线管的下端是极，上端是极，所以b的极指向下，a的极指向上。 故选A。 8．（多选）图中磁体两极间磁感线的画法正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】BCD 【详解】A．图A中，磁感线画成了由S极指向N极，故A错误； B．图B中，磁感线由N极指向S极，且符合条形磁体的磁感线分布规律，故B正确； C．图C中，磁感线由N极指向S极，且符合蹄形磁体的磁感线分布规律，故C正确； D．图D中，两N极相互排斥，磁感线分布正确，故D正确。 故选BCD。 9．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。 10．（多选）如图所示，把磁铁的N极靠近铁棒时，发现小磁针的S极被铁棒吸过来，这是由于（     ） A．铁棒在磁铁的磁场中被磁化了 B．铁棒两端出现感应电荷 C．铁棒内的分子电流取向杂乱无章造成的 D．铁棒内的分子电流的取向变得大致相同造成的 【答案】AD 【详解】A．铁棒靠近磁铁的极后被磁化，靠近磁铁的一端成为极，远离磁铁的一端成为极，因此小磁针的极被铁棒远端吸引，故A正确； B．铁棒被磁化时两端出现的是磁极，并不是感应电荷，故B错误； C．未被磁化时，铁棒内分子电流的取向杂乱无章；铁棒被磁化后，分子电流的取向不再杂乱，故C错误； D．铁棒被磁化后，其内部分子电流的取向变得大致相同，从而表现出磁性，故D正确。 故选AD。 11．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。 12．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)改变直导线中电流的方向，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。 【答案】(1)铁屑被磁场磁化后，沿各处磁场方向排列，直线电流周围的磁场具有圆周对称性，所以铁屑排列成以导线为圆心的同心圆。轻敲玻璃板是为了使铁屑克服静摩擦而转动，便于沿磁场方向排列。 (2)直线电流的磁感线是在垂直于导线的平面内、以导线为圆心的同心圆。磁感线是假想的曲线，并不真实存在，但它所表示的磁场是真实存在的。 (3)直线电流的磁场具有近处强、远处弱的特点，离导线越远，磁场越弱。 (4)会改变。电流方向反向时，导线周围各点的磁场方向也反向，电流大小不变时，磁场强弱不变。 (5)右手握住直导线，使拇指指向电流方向，四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向，也就是各点磁场方向的切向方向。 (6)四指弯绕方向代表导线周围磁感线的环绕方向，即磁场方向。 (7)用右手弯曲四指，使四指弯曲方向与环形电流方向一致，拇指所指方向就是环形电流中心轴线上磁场的方向，对通电螺线管，拇指所指的一端为北极。 (8)二者都用右手建立电流方向和磁场方向的对应关系：先使手指的某一方向与电流方向一致，再由另一部分手指读出磁场方向。直线电流中拇指指电流、四指指磁场，环形电流中四指指电流、拇指指磁场。 【详解】（1）通电直导线垂直于玻璃板时，导线周围各点的磁场方向沿以导线为圆心的圆周切线方向。铁屑在磁场中被磁化，相邻铁屑会沿当地磁场方向排列，因此形成同心圆。铁屑与玻璃板之间存在静摩擦，轻敲玻璃板可使铁屑松动并转动，减小静摩擦对排列的阻碍，使其显示磁场分布。 （2）由直线电流周围磁场的对称性，在垂直导线的平面内，距导线相等的各点磁场方向沿圆周切线，故磁感线是以导线为圆心的同心圆。磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想曲线，实际不存在；真实存在的是电流周围的磁场。 （3）铁屑分布越密，表示该处磁场越强；离导线越远，铁屑越稀疏，说明直线电流的磁场随距离增大而减弱，即近处强、远处弱。 （4）在同一位置，磁场方向由电流方向决定。把电流方向反向后，按右手定则判断可知磁感线环绕方向反向，所以各点磁场方向也反向；若电流大小不变，磁场强弱不随这次换向而改变。 （5）右手握住直导线，拇指指向电流方向，四指弯曲的方向就是磁感线围绕导线的方向。某一点的磁场方向沿该点磁感线的切线方向，因此四指方向也给出了该点磁场方向。 （6）题设已规定拇指沿电流方向，因此四指的弯绕方向表示磁感线绕导线的方向，也就是导线周围磁场的方向。 （7）对环形电流，用右手弯曲四指，使四指弯曲方向与电流方向一致，拇指所指就是环形电流中心轴线上的磁场方向。通电螺线管可看成许多匝环形电流串联，按同一规则，拇指所指的一端为螺线管的北极，且指向管内磁场方向。 （8）两种安培定则都以电流方向为已知，用右手的自然弯曲关系确定磁场方向；操作时都要先让手指的指定方向与电流方向重合，再读取另一部分手指所表示的磁场方向。区别在于直线电流用拇指表示电流、四指表示磁场，环形电流用四指表示电流、拇指表示磁场。 13．（2026·北京·高考真题）如图所示实验装置中，两根平行直导线两端固定。通以电流，可演示电流间的相互作用，有助于建立电流产生磁场的认识。若可分别改变每根导线中的电流，还可以探究（     ） A．磁场强弱与距离的定性关系 B．磁场强弱与电流大小的定性关系 C．磁场是否可以叠加 D．磁场有无沿电流方向的分量 【答案】B 【详解】A．两根导线的间距不可改变，不可以定性得到磁场强弱和距离的关系，A错误； B．保持两根导线的间距不变，改变其中一根产生磁场的电流大小，通过另一根导线的受力形变程度变化，可以定性得到磁场强弱和电流大小的关系，B正确； C．该装置中只有两根平行通电直导线的磁场，没有额外的磁场叠加对照场景，无法验证磁场是否可以叠加，C错误； D．电流方向沿导线轴向，而安培力的方向始终垂直于电流方向，无法通过该装置检测是否存在沿电流方向的磁场分量，D错误。 故选B。 14．（2023·福建·高考真题）（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．地表电荷为负电荷 B．环形电流方向与地球自转方向相同 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 【答案】AC 【详解】A．根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A正确； 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错误； 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AC。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.1 磁场 磁感线（答案版） 目录 1 一、 磁现象 1 二、磁场与磁感线 1 1 2 高中物理答疑解题助手AI智能体：https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true 1、 磁现象 1．【答案】D 二、磁场与磁感线 2．【答案】D 3．【答案】C 4．【答案】A 5．【答案】D 6．【答案】A 7．【答案】A 8．【答案】BCD 9．【答案】C 10．【答案】AD 11．【答案】 12．【答案】(1)铁屑被磁场磁化后，沿各处磁场方向排列，直线电流周围的磁场具有圆周对称性，所以铁屑排列成以导线为圆心的同心圆。轻敲玻璃板是为了使铁屑克服静摩擦而转动，便于沿磁场方向排列。 (2)直线电流的磁感线是在垂直于导线的平面内、以导线为圆心的同心圆。磁感线是假想的曲线，并不真实存在，但它所表示的磁场是真实存在的。 (3)直线电流的磁场具有近处强、远处弱的特点，离导线越远，磁场越弱。 (4)会改变。电流方向反向时，导线周围各点的磁场方向也反向，电流大小不变时，磁场强弱不变。 (5)右手握住直导线，使拇指指向电流方向，四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向，也就是各点磁场方向的切向方向。 (6)四指弯绕方向代表导线周围磁感线的环绕方向，即磁场方向。 (7)用右手弯曲四指，使四指弯曲方向与环形电流方向一致，拇指所指方向就是环形电流中心轴线上磁场的方向，对通电螺线管，拇指所指的一端为北极。 (8)二者都用右手建立电流方向和磁场方向的对应关系：先使手指的某一方向与电流方向一致，再由另一部分手指读出磁场方向。直线电流中拇指指电流、四指指磁场，环形电流中四指指电流、拇指指磁场。 13．【答案】B 14．【答案】AC 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.1 磁场 磁感线（原卷版） 目录 1 一、 磁现象 1 二、磁场与磁感线 1 3 6 高中物理答疑解题助手AI智能体：https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true 1、 磁现象 1．“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 二、磁场与磁感线 2．在同一磁场中，关于磁感线下列说法正确的是（　　） A．真实存在 B．不闭合 C．能相交 D．越密磁感应强度越强 3．如图所示是条形磁体产生的磁场的磁感线，则（     ） A．磁场与磁感线都是客观存在的 B．磁场与磁感线都是假想出来的 C．靠近磁体两极的地方磁场较强 D．靠近磁体两极的地方磁场较弱 4．用安培定则分析，下列磁感线描述正确的是（　　） A． B． C． D． 5．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 6．如图表示电流磁场或磁铁磁场的磁感线分布示意图，其中正确的是（     ） A． B． C． D． 7．甲、乙、丙三个电路，闭合开关后，通电导线周围的磁场中小磁针a、b静止时极的指向正确的是（　　） A．外、里；里、外；上、下 B．里、外；外、里；上、下 C．里、外；里、外；上、下 D．外、里；里、外；下、上 8．（多选）图中磁体两极间磁感线的画法正确的是（    ） A． B． C． D． 9．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 10．（多选）如图所示，把磁铁的N极靠近铁棒时，发现小磁针的S极被铁棒吸过来，这是由于（     ） A．铁棒在磁铁的磁场中被磁化了 B．铁棒两端出现感应电荷 C．铁棒内的分子电流取向杂乱无章造成的 D．铁棒内的分子电流的取向变得大致相同造成的 11．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。 12．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)改变直导线中电流的方向，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。 13．（2026·北京·高考真题）如图所示实验装置中，两根平行直导线两端固定。通以电流，可演示电流间的相互作用，有助于建立电流产生磁场的认识。若可分别改变每根导线中的电流，还可以探究（     ） A．磁场强弱与距离的定性关系 B．磁场强弱与电流大小的定性关系 C．磁场是否可以叠加 D．磁场有无沿电流方向的分量 14．（2023·福建·高考真题）（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．地表电荷为负电荷 B．环形电流方向与地球自转方向相同 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 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $