高中物理 1 磁场 磁感线 （原卷版）

第十三章电磁感应与电磁波初步Chapter13第十三章电磁感应与电磁波初步1磁场磁感线[学习目标]知道磁场的概念及磁场的作用理解磁感线的概念，知道磁感线的特点理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向．知识点一、电和磁的联系磁场磁极之间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．奥斯特实验：把导线放置在小磁针的，通电时磁针发生了转动．系．磁场：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，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的客观存在的．知识点二、磁感线磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时极所指方向就是该点磁场的方向．磁感线定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线．特点：1）磁感线的表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏．2）磁感线某点的表示该点磁场的方向．知识点三、安培定则直线电流的磁场的安培定则：如图1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．图1环形电流的磁场的安培定则：如图2甲所示，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．图2通电螺线管的磁场的安培定则：如图3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方向是它的的方向．磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场()在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同()磁感线上各点的切线方向与各点的磁场方向一致()铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线()磁感线总是从磁体的N极指向S极()磁场中任意两条磁感线均不相交()生()根据“分子电流”假说，磁铁在高温条件下磁性会减弱()磁场最基本的性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用()磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质()磁场是客观存在的一种特殊的物质()磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无()知识点一：磁场与磁感线如图所示，通电导线放在蹄形磁铁附近，悬挂导线的细线偏离竖直方向，说明通电导线受到力的作用，磁铁对通电导线的作用力是如何产生的？【探究重点】磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向与过该点的磁感线的切线方向一致．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．磁场不仅有大小而且有方向．磁场的方向规定为小磁针N极受力方向或者小磁针静止时N极所指的方向或者磁感线的切线方向．要正确地理解磁感线，并且可以和电场线作类比：比如都是人为引入的带有方向的曲线，可以通过疏密程度反映场的强弱，不能相交等；也有不同点，比如磁感线是闭合的曲线而电场线不闭合.电场、磁场具有非常接近的性质：看不见，摸不着，但却是客观存在的特殊物质．【例题精讲】（2023·广东·阳西县第二中学高二学业考试）（多选）地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁场，该磁场可以使从太阳发出的高能带电粒子流射向地球时发生偏转，保护了生命。地磁场的示意图如图所示，下列说法正确的是（）A．地球北极相当于条形磁铁的北极 B．地球北极相当于条形磁铁的南极C．两极比赤道的磁场弱 D．赤道比两极的磁场弱【巩固训练】（2022·四川·茂县中学高二阶段练习）（多选）关于磁感线，下列说法中正确的是（

）A．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱B．磁感线是磁场中实际存在的线C．两条磁感线不可能相交D．磁感线总是不闭合的知识点二：安培定则1．演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置．将小磁针平行地放在直导线的上方或下方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况．观察到什么现象？通过这种现象可以得出什么结论呢？2．重做上面的实验，请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化．观察到什么现象？这说明什么？【探究重点】用安培定则判断电流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铁的磁场，方向由N极指向S极利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题：利用安培定则判断通电直导线的磁场方向时，大拇指指的是电流方向，四指指的方向为磁感线的环绕方向.利用安培定则判断通电螺线管和环形电流的磁场方向时，四指指的是电流方向，大拇指指的方向是磁场方向.【例题精讲】（2022·江苏徐州·高二学业考试）用安培定则判断电流的磁感线方向，下列各图正确的是（）A． B． C． D．【巩固训练】（2022·江苏·阜宁实验高中高二阶段练习）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．磁场的存在B．地磁场的存在C．电流周围有磁场D．地磁场的方向知识点三：安培分子电流假说法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，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．(如图所示)=当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．【探究重点】【例题精讲】（2022·江苏·立人高中高二学业考试）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极垂直纸面向里 B．乙图中N极垂直纸面向外C．丙图中N极水平向右（线圈内部） D．丁图中N极指向地理南极【巩固训练】关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是（）A．磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B．永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的C．不管是磁体产生的磁场还是电流产生的磁场都起源于电荷的运动D．根据安培分子电流假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性下列关于磁场的说法中，正确的是()A．只有磁铁周围才存在磁场B．磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的C．磁场只有在磁极与磁极、磁极与通电导线发生作用时才产生D．磁极与磁极之间、磁极与通电导线之间、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的（2022·广西·高二学业考试）关于磁场，下列说法正确的是（）A．磁场是一种为研究物理问题而假想的物质B．所有磁场都是电流产生的C．磁场只有强弱没有方向D．地球是一个磁体下列说法中正确的是()A．磁体在空间中能产生磁场，磁场使磁体间不必接触便有相互作用B．在磁场中的某一点，小磁针仅在磁场力作用下静止时北极所指的方向，就是这一点的磁场方向C．当两个磁体的同名磁极相互靠近时，两条磁感线有可能相交D．磁体周围的磁感线都是闭合的曲线（2022·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）电场和磁场看不见摸不着，但是我们可以设法来观察它们。如图甲和图乙把头发碎屑悬浮在蓖麻油里可模拟电场线形状；图丙和图丁在板上均匀地撒一层细铁屑可模拟磁感线形状。下列说法正确的是（

）A．图甲在中心和边缘分别接高压起电装置的两极，越靠近中心电势越高B．图乙两平行金属板分别接高压起电装置的两极，它们之间的电场都可以看作匀强电场C．图丙是竖直通电直导线，如果增大电流，铁屑将排布得更加有序D．图丁是水平放置的条形磁场，通过图可以知道，磁感线可以不闭合两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图9所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的()图9A．区域Ⅰ B．区域ⅡC．区域Ⅲ D．区域Ⅳ（2022·山东省桓台第二中学高二期中）磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A．a处磁场比b处磁场强B．b处磁场和a处磁场强度一样C．小磁针N极在a处受力比b处受力大D．小磁针N极在a处受力比b处受力小(多选)如图6所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是()图6A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束（2022春·山东青岛·高二山东省青岛第十六中学期末）某校物理兴趣小组用图示装置估测磁体附近的磁感应强度。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图甲所示．小磁针静止时N极指向处于水平面内xOy坐标系中的y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成30°角的方向，其俯视图如图乙所示，已知该实验所在地面处地磁场的磁感应强度的水平分量为3×10-5T。（1）请在图上标明螺线管导线的绕向；（2）求该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小（画出必要的矢量示意图；计算结果保留三位有效数字）。（2022·广东·广州六中高二期末）司南是我国著名科技史学家王振铎根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的记载，考证并复原勺形的指南器具。书中的“柢”指的是司南的长柄，如图所示。司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上，当它静止时，其长柄（）A．将指向北方 B．将指向东方C．顶端相当于磁体的S极 D．顶端相当于磁体的N极如图1所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()图1A．图甲中，电流不产生磁场，电流对小磁针的作用力是通过小磁针的磁场产生的B．图乙中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场产生的C．图丙中电流间的相互作用是通过电流的磁场产生的D．图丙中电流间的相互作用是通过电荷的电场产生的（2022·湖南·宁乡市教育研究中心高二期末）宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，磁感应强度相当于地磁场的1000万亿倍，磁感线分布类似于地磁场，下列有关“磁星”的磁场说法正确的是（）A．“磁星”内部不存在磁场B．“磁星”表面可以找到磁通量为零的闭合区域C．“磁星”表面任意位置的磁场方向都与星体表面平行D．“磁星”附近磁感线非常密集，导致部分磁感线可能相交(多选)导线中分别通入图示方向的电流，小磁针静止时N极垂直纸面向里的是()（2022·江苏·徐州华顿学校高二阶段练习）下列四幅图中，小磁针静止时，其指向正确的是（

）A． B．C． D．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)，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，如图3所示．下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的图示中正确的是()图3（2022·山东·安丘市普通教育教学研究室高二期中）潍坊某校实验小组根据物理学史上的“罗兰实验”，在学校实验室进行了验证。如图所示，把大量的负电荷加在一个有水平固定转轴的橡胶圆盘上，然后在圆盘中轴线左侧附近悬挂了一个小磁针，小磁针静止时N极垂直指向纸里，圆盘所在平面与小磁针静止时的指向平行。现将圆盘绕中轴线按如图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，下列说法正确的是（）A．垂直指向纸里的方向为南方B．小磁针的N极向左侧偏转C．小磁针的N极向右侧偏转D．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流（2022春·陕西咸阳·高二阶段练习）如图1所示，金属框架AOC处于与框架垂直的匀强磁场中，，导体棒PQ与框架接触良好构成回路，且。导体棒从零时刻由O位置以匀速向右运动，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图2所示直线。求：（1）t=1.5s时刻，回路的磁通量；（2）从零时刻到t=3.5s的过程中，回路中磁通量的变化量。(2020·江苏淮安期中)1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”．此实验可简化为将大量的负电荷加在一个橡胶圆盘边缘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按如图7所示方向高速旋转时，就会发现小磁针发生偏转，忽略地磁场对小磁针的影响．下列说法错误的是()A．小磁针发生偏转说明电流会产生磁场B．圆盘中心轴处的磁场方向向下C．当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转D．当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转如图1所示为通电螺线管的纵剖面图，“⊗”和“⊙”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针(涂黑的一端为N极)静止时指向错误的是()图1A．a B．bC．c D．d小华同学在探究磁极间的相互作用时，不小心将条形磁铁掉在了地上，当小华把条形磁铁拾起来再次进行实验时，发现该条形磁铁失去了磁性．则下列说法正确的是()A．由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流消失了B．由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得一致了C．由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得杂乱无章了D．由安培分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流强度减弱了如图是铁棒被磁化前、后内部各分子电流取向分布情况，根据所学的磁化知识判断下面说法正确的是（）A．甲图是磁化前的分子电流取向分布B．乙图是磁化前的分子电流取向分布C．铁棒被磁化后将无法消除磁性D．任何材料的物体都很容易被磁化（多选）奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁