专题13 磁场 磁感线 磁感应强度 磁通量（讲义江苏专用）（解析版）

专题13磁场磁感线磁感应强度磁通量明目录目录学考要求速览必备知识梳理高频考点精讲考点一：磁场、磁感线考点二：安培定则考点三：磁感应强度考点四：磁通量实战能力训练必备知识梳理 1高频考点精讲 3考点一：集合的含义与表示 3考点二：集合间的基本关系 4考点三：集合的基本运算 5考点四：充分条件与必要条件 6考点五：全称量词与存在量词 7实战能力训练 1、知道电磁场的物质性；2、能说出电磁感应现象在生产生活中应用的实例；3、能利用场的性质解释有关电磁波的现象；4、能用磁感线模型分析磁场中比较简单的问题，并得出结论；5、通过对电磁学及能源相关内容的学习，能认识科学对技术的推动作用。一、磁场、磁感线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）定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。（2）基本性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用。所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比。（3）产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。（4）磁场的方向性：小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。3．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极在地球南极附近，S极在地球北极附近。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地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面并不平行。③在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。4．磁感线（1）定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。（2）意义：磁感线的疏密表示磁场的强弱。（3）磁感线的特点①为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。②磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。③磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。④磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。⑤磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。（4）常见永磁体的磁场条形磁铁蹄形磁铁异名磁极同名磁极二、安培定则1．直线电流的磁场：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，如图所示。2．环形电流的磁场：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，如图所示。3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图所示。三、磁感应强度1．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。2．定义式：B=。使用条件—通电导线必须垂直于磁场方向放置。单位：特斯拉，简称特，符号T，1T=1N/Am。3．意义：用来描述磁场强弱和方向的物理量叫做磁感应强度，用符号B表示。4．磁感应强度的方向（1）物理学中规定，小磁针静止时N极所指的方向，无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向。（2）小磁针静止时S极所指的反方向，也即S极受力的反方向。（3）磁场的方向就是磁感应强度B的方向。（4）磁感线的切线方向。四、磁通量1．定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积。2．公式：Φ＝BS。3．适用条件：（1）匀强磁场；（2）S为垂直磁场的有效面积。大小与线圈的匝数无关。4．磁通量是标量。单位：韦伯，符号：Wb。点精讲讲练考点一：磁场、磁感线例题1.（2024高二上·江苏连云港·学业考试）磁体与电流周围均有磁场，下列选项中磁感线方向表示正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】AB．条形磁铁周围的磁场在磁体外部是从N极到S极，选项A正确，B错误；CD．直导线周围的磁场由右手螺旋定则判断，由图可知C图中和D图中的磁感线方向均与图中所画的方向相反，选项CD错误。故选A。例题2．（2023高二上·江苏南通·学业考试）关于磁感线，下列说法正确的是（）A．磁感线是客观存在的 B．磁感线从N极出发到S极终止C．磁感线在空中不可能相交 D．磁感线较密的地方，表示该处磁场较弱【答案】C【详解】A．磁感线是为了更直观形象地描述磁场的强弱和方向而假象的一些有方向的曲线，不是客观存在的，故A错误；BC．在磁铁外部，磁感线由N极指向S极，在磁铁内部，磁感线由S极指向N极，磁感线是闭合的，但不相交，故B错误，C正确；D．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方，表示该处磁场较强，故D错误。故选C。例题3．（2023高二·江苏扬州·学业考试）磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c三点的磁感应强度分别为Ba、Bb、Bc，则（）

A．B．C．D．a、b两点磁场方向相同【答案】C【详解】AC．根据磁感线越密磁感应强度越大，由图可知故A错误，C正确；B．点处没有磁感线，但不代表点磁感应强度为0，故B错误；D．磁感线的切线方向表示磁场方向，a、b两点磁场方向不相同，故D错误。故选C。1．关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是（）A．与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致B．与一小段通电直导线所受磁场力的方向相反C．与小磁针N极所受磁场力的方向一致D．与小磁针S极所受磁场力的方向一致【答案】C【详解】AB．根据左手定则可知，磁场中某点磁感应强度的方向与一小段通电直导线所受磁场力的方向垂直，故AB错误；CD．磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同，故C正确，D错误。故选C。2．如图表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小的是（）A． B． C． D．【答案】B【详解】A．由A图可知，a点的磁感线比b点的密，故a点的磁感应强度比b点磁感应强度大，故A不符合题意；B．由B图可知，a点的磁感线比b点的疏，故a点的磁感应强度比b点磁感应强度小，故B符合题意；C．由C图可知，a点的磁感线比b点的密，故a点的磁感应强度比b点磁感应强度大，故C不符合题意；D．由D图可知，所示磁场为匀强磁场，故两点的磁感应强度相等，故D不符合题意。故选B。3．图中箭头表示磁感应线的方向，则小磁针静止时N极的指向应（）A．向上 B．向下 C．向左 D．向右【答案】A【详解】由图可知：磁感线的方向是向上的；根据磁感线的方向与小磁针静止时北极所指的方向一致，故小磁针静止时N极所指的方向也是向上的，A正确。故选A。考点二：安培定则例题1．（2024高二上·江苏南通·学业考试）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。下列说法正确的是（）A．a点磁感应强度最小B．c点磁感应强度最大C．b、d两点磁感应强度方向相反D．a、c两点磁感应强度方向相反【答案】B【详解】AB．a点在螺线管端面处，c点在螺线管内部，b、d点在螺线管外中部，此时c点处磁感线最密集，故c点处磁感应强度最大；a点处磁感线比b、d处磁感线密集，a点磁感应强度不是最小，故A错误，B正确；CD．根据右手螺旋定则，螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向由S极到N极，故此时c点磁感应强度方向向右，外部磁感线从N极出发回到S极，此时a点磁感应强度方向向右，因b、d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CD错误。故选B。例题2．（2024高二上·江苏淮安·学业考试）物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向．则下列选项中小磁针的指向正确的是（）A． B． C． D．【答案】B【详解】A．根据右手螺旋定则可知，螺线管中的磁场方向向右，则小磁针静止时N极向右，故A错误；B．地磁场在赤道处的磁场方向由地理南极指向地理北极，则小磁针静止时N极由地理南极指向地理北极，故B正确；C．根据右手螺旋定则可知，图中直线电流产生的磁场为顺时针方向，则小磁针静止时N极应向下，故C错误；D．图中U形磁铁在小磁针所在处的磁场方向向右，则小磁针静止时N极向右，故D错误。故选B。例题3．（2025高二上·江苏·学业考试）如图所示。长直导线中通有水平向右的恒定电流，正下方的小磁计最后静止时，N极指向（）A．水平向左 B．水平向右C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外【答案】C【详解】根据安培定则可知，长直导线下方的磁场垂直纸面向里，即N极垂直纸面向里。故选C。1．（2023高二上·江苏·学业考试）如图所示，通电直导线电流方向竖直向上，附近的小磁针静止时指向正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】根据安培定则可以判定通电直导线周围的磁场方向如图所示结合静止在磁体周围的小磁针，其北极的指向为该点的磁场方向，只有A图正确。故选A。2．（2024高二上·江苏扬州·学业考试）如图所示，一通电直导线水平放置，在其产生的磁场中，M点的磁场方向为（）A．竖直向上 B．与电流方向相同C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里【答案】D【详解】根据右手螺旋定则可知，直线电流在M点的磁场方向为垂直纸面向里。故选D。3．（2024高二上·江苏盐城·学业考试）许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，下列说法中正确的是（）A．安培发现了电流的磁效应B．伽利略以实验的方式，直接得到自由落体的规律C．开普勒首先总结了导体的电阻与其长度和横截面积的关系D．牛顿把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，建立了万有引力定律【答案】D【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误；B．伽利略通过斜面实验，通过抽象演绎推理得到自由落体的规律，选项B错误；C．开普勒总结了行星运动规律，即开普勒三定律，而不是导体的电阻与其长度和横截面积的关系，故C错误；D．牛顿把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，建立了万有引力定律，选项D正确。故选D。考点三：磁感应强度例题1．（2024高二上·江苏扬州·学业考试）在磁感应强度为B0、竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的圆周上的四点，c点的磁感应强度大小为0，则（）

A．a点的磁感应强度大小为0B．d点的磁感应强度大小为2B0C．b点的磁感应强度大小为B0D．b、d两点的磁感应强度相同【答案】C【详解】A．通电导线周围产生环形磁场，且距通电导线距离相等的位置处，由通电导线产生的磁场大小相等，则可知，a、b、c、d四点，由通电导线产生的磁场大小相等，根据安培定则可知，c点由通电导线产生的磁场方向竖直向下，而c点的磁感应强度大小为0，匀强磁场竖直向上且大小为，则可知由通电导线在a、b、c、d四点产生的磁场大小为，而a点由通电导线产生的磁场竖直向上，则可a点的磁感应强度大小为方向竖直向上，故A错误；B．由安培定则可知，d点处由通电导线产生的磁场方向水平向右，则d点处的合磁场方向与水平方向的夹角为，斜向右上方，故B错误；C．由安培定则可知，b点处由通电导线产生的磁场方向水平向左，则b点处的合磁场方向与水平方向的夹角为，斜向左上方，故C错误；D．根据以上分析可知，b、d两点的磁感应强度大小相同，方向不同，故D错误。故选C。例题2．（2023高二·江苏扬州·学业考试）在匀强磁场中，一根长0.1m的通电导线中的电流为20A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.02N，则磁感应强度的大小为（

）A．0.01T B．0.04T C．25T D．100T【答案】A【详解】由F=BIL可知，解得磁感应强度B=0.01T故选A。例题3．关于磁感应强度的定义式，下列说法正确的是（）A．B随F的增大而增大B．B随IL乘积的增大而减小C．B与F、I、L的变化无关D．B的方向与F的方向相同【答案】C【详解】ABC．磁感应强度采用比值定义法定义的，B的大小与F、I、L无关，B由磁场本身决定，故AB错误，C正确；D．根据左手定则可知，B的方向与F的方向相互垂直，故D错误。故选C。1．如图所示为条形磁铁周围的磁场，关于A、B两点的磁感应强度，下列说法正确的是(

)A．大小相等，方向相同B．大小相等，方向不同C．大小不等，方向不同D．大小不等，方向相同【答案】C【分析】由题意可知考查由磁感应线判断磁感应强度大小和方向，根据磁感应线的特点分析可得。【详解】磁感应线上某点的切线方向为该点磁场的方向，磁感应线的疏密表示磁感应强度的大小，A点磁感应线比B点密，说明A点磁感应强度比B点磁感应强大，AB两点的切线方向不同，由此可知AB两点磁感应大小不等，方向不同。故选C。【点睛】磁感应线的疏密表示磁感应强度的大小，磁感应线越密，说明该点磁感应强度越强，磁感应线越疏，说明该点的磁感应强度越弱。磁感线上某点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向。2．下列关于磁场、磁感应强度、磁通量说法正确的是（  ）A．小磁针N极在某点所受的磁力方向跟该点的磁感线方向一致B．磁感线在空中能相交，并且是客观存在的一系列曲线C．磁感线较密处，磁感应强度较小；磁感线较疏处，磁感应强度较大D．磁通量的单位是特斯拉【答案】A【详解】A．由磁场方向的规定可知，磁针北极在某点所受的磁力方向跟该点的磁感线方向一致，故A正确；B．磁体外部磁感线从磁体北极出来回到南极，任何两条磁感线都不能相交，而且磁感线不是客观存在的，故B错误；C．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，越疏的地方，磁场越弱，故C错误；D．磁通量的单位是韦伯，符号为，故D错误。故选A。3．“特斯拉”是下述哪个物理量的单位（）A．电容 B．电场强度 C．磁通量 D．磁感应强度【答案】D【详解】A．电容的单位是法拉，不是特斯拉．故A错误．B．电场强度的单位是牛/库，不是特斯拉．故B错误．C．磁通量的单位是韦伯，不是特斯拉．故C错误．D．磁感应强度的单位是特斯拉．故D正确．故选D【点评】本题考查对物理量的掌握程度．单位是物理量的组成部分，对名称和符号都要记住，可结合物理公式加强记忆．考点四：磁通量例题1．（2024高二上·江苏南通·学业考试）如图所示，在磁铁靠近闭合线圈的过程中，下列说法正确的是（）A．磁通量变小B．磁通量变大C．磁铁匀速靠近，不会产生感应电流D．磁铁加速靠近，不会产生感应电流【答案】B【详解】越靠近磁铁附近，磁场越强，通过线圈的磁通量变大，产生感应电流。故选B。例题2．（2025高二上·江苏·学业考试）在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面面积为S，则通过该平面的磁通量为（）A．BS B．B2S C．BS2 D．B2S2【答案】A【详解】根据磁通量的定义可知，通过该平面的磁通量为故选A。例题3．（2024高二上·江苏南通·学业考试）如图所示，匀强磁场方向沿x轴的正方向，且线段MN=DC，线段NC=EF=MD=NE=CF，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量分别为，则（

）A． B． C． D．最大【答案】B【详解】根据可知，故选B。1．（2023高二上·江苏·学业考试）如图所示，闭合金属线框在匀强磁场中从图示位置绕中心轴转过90°，则（）A．通过线框的磁通量不变 B．通过线框的磁通量增大C．此过程中，线框中无感应电流 D．此过程中，线框中有感应电流【答案】D【详解】AB．闭合金属线框在匀强磁场中从图示位置绕中心轴转过90°的过程中，金属线框在垂直磁感应强度B的方向上面积的投影减小，故通过线框的磁通量减小，AB错误；CD．由于闭合金属线框在旋转的过程中磁通量发生了改变，根据法拉第电磁感应定律可知，线框中有感应电流，C错误，D正确。故选D。2．（2024高二上·江苏扬州·学业考试）如图所示，空间固定一根条形磁体，一个圆环从a位置移动到b位置，穿过圆环的磁通量（）A．始终为0 B．增大C．减小 D．先增大后减小【答案】B【详解】一个圆环从a位置移动到b位置，该过程圆环靠近N极，穿过圆环的磁感线条数在增多，所以穿过圆环的磁通量增大。故选B。3．（2024高二上·江苏盐城·学业考试）如图所示，一矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，若线框的面积为S，当以线框上边为轴转过时通过线框的磁通量为（）A．0 B．BS C． D．【答案】A【详解】当以线框上边为轴转过时线框平面始终与磁场平行，可知通过线框的磁通量为零。故选A。1．（2024高二上·江苏盐城·学业考试）某磁场的磁场线如图所示，则某小磁针的某一单磁极在A和B所受磁场力的大小关系是（）A． B． C．D．小磁针NS磁极不明确，故无法判断小磁针的一磁极所受磁场力大小关系【答案】C【详解】根据磁感线的疏密程度可知A处的磁感应强度大于B处的磁感应强度，则某小磁针的一磁极在A和B所受磁场力的大小关系为。故选C。2．（2023高三上·福建·学业考试）图中能正确表示通电导线周围磁场或条形磁铁周围磁场的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】AB．由安培定则可判断，A中电流的磁场正确，故A正确，B错误；CD．条形磁铁外部磁感线从N→S，内部从S→N，故CD错误。故选A。3．下列四幅图所描述的磁场中，磁感应强度不变的是A． B．C． D．【答案】A【详解】磁感应强度是矢量，所以磁感应强度处处相等是指大小相等，方向相同，所以磁感应强度处处相等的磁场一定是匀强磁场，匀强磁场的磁感线是平行同向的均匀的直线。故A正确，BCD错误。故选A。4．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“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.结合上述材料，下列说法不正确的是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．在赤道上磁针的N极在静止时指向地理北极附近【答案】C【详解】A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合有一定的夹角，即为磁偏角，故A不符合题；B.磁场是闭合的曲线，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故B不符题意；C.由图可知，地球北半球的磁场有向下分量，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故C符合题意；D.地理北极的附近是地磁南极，地理南极的附近是地磁北极，所以在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理北极，故D不符合题意．5．（2024高二上·江苏淮安·学业考试）如图所示，一金属圆线圈处于匀强磁场中，下列选项中能够使穿过线圈的磁通量增大的是（）A．将线圈水平向右移动 B．将线圈竖直向上移动C．将线圈绕任意一条直径为轴，转动90° D．将磁感应强度B增大【答案】D【详解】A．将线圈水平向右移动，穿过线圈的磁通量保持不变，故A错误；B．将线圈竖直向上移动，穿过线圈的磁通量保持不变，故B错误；C．将线圈绕任意一条直径为轴，转动90°，穿过线圈的磁通量减小，故C错误；D．将磁感应强度B增大，根据可知，穿过线圈的磁通量增大，故D正确。故选D。6．（2024高二上·江苏·学业考试）如图所示，正方形线框abcd位于纸面内，边长为L，线框的对称轴恰好位于图示匀强磁场的右边界上，磁场磁感应强度为B。若线框由图示绕旋转，此过程中穿过线框的磁通量的变化量的绝对值为（）A．0 B． C． D．【答案】C【详解】设线框旋转前磁通量旋转后磁通量的变化量故选C。7．（2024高二上·江苏连云港·学业考试）如图所示，圆形线圈半径为R，其内部半径为r的圆形区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。则穿过线圈的磁通量为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】穿过线圈的磁通量为故选A。8．（2024高二上·江苏·学业考试）下列各图中，已标出电流及电流产生磁场的方向，其中正确的是（）A． B．C． D．【答案】D【详解】A．由于电流的方向竖直向上，根据安培定则知，磁场方向应该右边垂直纸面向里，左边垂直纸面向外，故A错误；B．直线电流的方向竖直向上，根据安培定则知，直线电流产生的磁场方向（从上向下看）为逆时针方向，故B错误；C．根据安培定则，螺线管内部的磁场方向向右，故C错误；D．从上往下看，线框的电流方向为逆时针方向，根据安培定则知，磁场的方向向上，故D正确。故选D。9．（2024高二上·江苏徐州·学业考试）在磁感应强度为、竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，、、、是以直导线为圆心的圆周上的四点，点的磁感应强度大小为0，则（）A．点的磁感应强度大小为0 B．点的磁感应强度大小为C．点的磁感应强度大小为 D．、两点的磁感应强度相同【答案】B【详解】A．点的磁感应强度大小为0，表明电流在c点的磁感应强度大小为，方向竖直向下，根据通电导线磁场分布规律可知，电流在点的磁感应强度大小也为，根据安培定则可知，电流在点的