磁场磁感线（学生版）

13.1磁场磁感线题型1电和磁的联系磁场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)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。(2)基本性质：磁场对磁体或通电导体有力的作用。(3)磁场尽管看不见、摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。【例题精讲】1．下列关于磁场的说法，正确的是（）A．只有磁铁周围才存在磁场 B．磁场是假想的，不是客观存在的 C．磁场是在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生的 D．磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用的2．图中与磁现象有关的四个实验，其对应判断正确的是（）A．甲图中小磁针的偏转情况形象描述了磁体周围磁场的分布 B．乙图说明磁场对电流有力的作用，根据该原理制成了电动机 C．丙图表明通电导线周围存在着磁场，这一物理现象是法拉第发现的 D．丁图中左边铁钉吸引大头针较多，表明左侧线圈内电流大，电磁铁磁性强3．奥斯特实验是科学历史上的经典实验，它的价值在于直接证实了（）A．任何导线周围均存在磁场 B．电流周围有磁场 C．地磁场的存在 D．地磁场的方向4．如图是电磁起重机的工作原理介绍，其中电磁铁的工作原理主要利用了电流的一种效应，此效应的发现者是（）A．库仑 B．奥斯特 C．牛顿 D．法拉第（多选）5．为了证明超导体电阻为零，昂尼斯实验室的工程师GerritFlim设计了一个非常精巧的实验，实验装置示意图如图所示。Q为超导材料绕制的线圈，已感应出0.6A的电流，其对称位置放置了一个相同尺寸的线圈P，外接稳定电流也为0.6A，此时两个线圈中间放置的小磁针沿轴线严格指向东西方向。超导材料若电阻为零，则电流永不衰减，小磁针方向就不会发生偏转。不考虑其它磁场的影响，以下说法正确的是（）A．超导线圈中电流方向为A→Q→B B．超导线圈中电流方向为B→Q→A C．若超导体存在一定电阻，电流衰减，小磁针将顺时针偏转 D．若超导体存在一定电阻，电流衰减，小磁针将逆时针偏转（多选）6．有a、b、c、d四个小磁针，分别放置在通电螺线管的附近和内部，如图所示．小磁针的指向错误的是（）A．a B．b C．c D．d题型2磁感线和地磁场1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向。2．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。3．磁感线的特点(1)磁感线是假想出来的有方向的曲线，实际并不存在。(2)磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱。(3)磁感线不相交，不相切，也不中断。(4)磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。4．磁体的磁感线(1)条形磁体和蹄形磁体的磁感线(2)同名磁极和异名磁极的磁感线5．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。【例题精讲】1．下列常见磁场的磁感线分布图，正确的是（）A． B． C． D．2．关于电场、磁场，下列说法正确的是（）A．电场线和磁感线是看不见的曲线，却客观存在 B．电势有正负之分，因此电势是矢量 C．一小段通电直导线在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度一定为零 D．电场线一定不闭合且一定垂直于等势面3．把水平直导线放置在一小磁针的正上方，导线未通电时，导线和小磁针方向如图所示。当导线中通以由南向北方向的电流时，则小磁针静止时N极指向（）A．西偏北方向 B．东偏北方向 C．西偏南方向 D．东偏南方向（多选）4．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（多选）5．磁场中某区域的磁感线如图所示，下列论述正确的是（）A．a、b两处的磁感应强度大小Ba＜Bb B．a、b两处的磁感应强度大小Ba＞Bb C．两条磁感线的空隙处不存在磁场 D．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向题型3安培定则1．直线电流的磁场安培定则：如表格中甲图所示，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感线环绕的方向。2．环形电流的磁场安培定则：如表格中乙图所示，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。3．通电螺线管的磁场安培定则：如表格中丙图所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极【例题精讲】1．闭合开关S后，小磁针静止时的位置如图所示，则下列说法正确的是（）A．电源右端是负极 B．向右移动滑片，通电螺线管磁性增强 C．调换电源正、负极，小磁针N极指向不变 D．A点磁场方向和小磁针N极指向相同2．某小组用如图所示装置验证著名的“罗兰实验”：让橡胶圆盘带上大量的负电荷，在圆盘附近a点处悬挂一枚可以任意转动的小磁针，当圆盘绕中心轴按图示方向在水平面内高速旋转时，小磁针会发生偏转。b、c分别为圆盘正上方和正右方的两点，下列说法错误的是（）A．小磁针发生偏转，说明了运动电荷能产生磁场 B．小磁针发生偏转，说明了圆盘产生了感应电流 C．若将小磁针悬挂在b点，则N极的指向竖直向上 D．若将小磁针悬挂在c点，则N极的指向竖直向下3．亥姆霍兹线圈由一对完全相同的正对平行放置的圆形导线圈组成，如图所示，虚线为过两线圈圆心的轴线，a、b为关于轴线对称的两点，O点为两线圈圆心连线的中点。当两个线圈通入如图所示大小相等、方向相同的电流时，下列说法正确的是（）A．两个线圈之间存在互相排斥的力 B．O点处磁感应强度方向水平向左 C．a点和b点处的磁感应强度大小不同 D．若带电粒子以一定初速度飞入该磁场中，可能做直线运动（多选）4．下列图中所示的通电直导线周围磁场分布正确的是（）A． B． C． D．（多选）5．把轻质导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心且与线圈在同一平面内，如图所示，当线圈通以图示电流时，线圈将（）A．发生转动同时远离磁铁 B．发生转动同时靠近磁铁 C．从上往下看逆时针转动 D．从上往下看顺时针转动（多选）6．如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（）A．通电后电磁铁a端为S极 B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 C．条形磁体在滑动过程中受到向右的摩擦力 D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小课时精练一．选择题（共8小题）1．下列关于磁场的说法错误的是（）A．磁感线是客观存在的曲线 B．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 C．奥斯特首先发现了电流的磁效应 D．磁体与磁体之间是通过磁场发生作用的2．丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应的实验示意图如图所示。他将导线沿水平方向放置在小磁针的正上方，通电后发现小磁针的N极向纸面里转动。则导线中电流的方向为（）A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里 C．水平向右 D．水平向左3．如图所示，在水平桌面上放置一条形磁铁，其左侧正上方有一通以恒定电流的长直导线，导线与磁铁互相垂直。现将长直导线自左向右平移经过条形磁铁的正上方，磁铁始终保持静止，此过程中磁铁对桌面的（）A．压力始终大于磁铁重力 B．摩擦力的方向始终向右 C．摩擦力的大小始终不变 D．摩擦力的大小先减小后增大4．来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不会到达地面。下列说法中正确的是（）A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用与宇宙射线射向地球的纬度及速度方向无关 B．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极附近最强，赤道附近最弱 C．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极附近最弱，赤道附近最强 D．地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转5．如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，A、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向均垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零。下列说法正确的是（）A．两通电直导线相互排斥 B．A处直导线在O处产生的磁感应强度大小为12C．若将A处直导线中的电流反向、大小不变，则O处的磁感应强度大小变为2B D．若将A处直导线移走，则O处的磁感应强度大小变为26．一质子在平行于纸面的平面内绕O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，轨迹如虚线所示，一正方形线框放置在如图所示的位置，则下列说法中正确的是（）A．O点磁感应强度方向垂直于纸面向里 B．增加质子速度，通过线圈的磁通量不变化 C．增加线圈匝数，通过线圈的磁通量不变化 D．将正方形线框放置在虚线外，磁通量不变化7．如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时（）A．小磁针S极向里转 B．小磁针S极向外转 C．小磁针在纸面内向左摆动 D．小磁针在纸面内向右摆动8．如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是（）A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb B．a、b两处的磁感应强度的方向相同 C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极 D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零二．多选题（共3小题）（多选）9．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l，在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。则（）A．导线P中电流在a点处磁感应强度的大小为33B0B．导线Q中电流在a点处磁感应强度的大小为3B0 C．仅让P中的电流反向，则a点处磁感应强度的大小为233BD．仅让Q中的电流反向，则a点处磁感应强度的大小为2B0（多选）10．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．小磁针B的N极向纸里转 C．小磁针B的N极向纸外转 D．小磁针B不转动（多选）11．1820年，安培在法国科学院的例会上做了一个有趣的实验。如图所示，将螺线管沿东西方向水平悬挂起来，给螺线管通电，下列说法正确的是（）A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管外部磁场分布与蹄形磁体相似 C．螺线管通电会转动，是因为受到了地磁场的作用 D．螺线管通电会转动，最后停在南北方向上三．解答题（共2小题）12．在物理学中，我们常常采用类比的方法来研究问题。电场和磁场虽然性质不同，但它们在许多方面具有相似性，可以进行类比分析。（1）真空中静止的点电荷，电荷量为Q，静电力常量为k。请利用电场强度的定义和库仑定律，推导与点电荷Q相距为r处电场强度的大小E。（2）电流可以产生磁场。如图甲所示，通有电流I1、I2的两根导线平行放置且电流均向上。设I1l1和I2l2分