2024-2025學(xué)年高二物理 同步學(xué)與練（ 人教版2019必修第三冊(cè)）13.1 磁場(chǎng) 磁感線 （原卷版）

13.1磁場(chǎng)磁感線

學(xué)習(xí)目標(biāo)

課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

3.3.1能列舉磁現(xiàn)象在生物理觀念：了解磁現(xiàn)象，了解電和磁的聯(lián)系，了解電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。

活生產(chǎn)中的應(yīng)用。了解我知道磁場(chǎng)的基本特性。知道磁感線，知道幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)磁感線的空間

國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研分布情況。了解安培分子電流假說(shuō)。

究成果及其對(duì)人類(lèi)文明的科學(xué)思維：歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解磁場(chǎng)的概念。將電場(chǎng)與磁場(chǎng)進(jìn)行類(lèi)比。會(huì)應(yīng)

影響。關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向。

代技術(shù)發(fā)展?？茖W(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深磁感線分布的認(rèn)識(shí)。

3.3.2通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)磁科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：體會(huì)奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義，體會(huì)探索自然界奧秘的艱難

場(chǎng)。與克服困難帶來(lái)的成就感。體會(huì)如何使用形象化的手段描述物理現(xiàn)象。

02思維導(dǎo)圖

電和磁的聯(lián)系

磁場(chǎng)

磁感線

幾種特殊磁體外部的磁感線分布

安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖

直線電流

以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場(chǎng)越弱

環(huán)形電流

環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏

通電螺

線管

內(nèi)部磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場(chǎng)類(lèi)似條形

磁體的磁場(chǎng)，方向由N極指向S極

地磁場(chǎng)及其磁感線

03知識(shí)梳理

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：

一、電和磁的聯(lián)系

1．磁極之間的相互作用：同名磁極相互，異名磁極相互．

2．奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線放置在小磁針的，通電時(shí)磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)．

實(shí)驗(yàn)意義：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，首次揭示了的聯(lián)系．

二、磁場(chǎng)

1．磁場(chǎng)：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是

通過(guò)發(fā)生的，磁場(chǎng)是磁體或電流周?chē)环N看不見(jiàn)、摸不著的客觀存在的

2．磁場(chǎng)的方向：物理學(xué)規(guī)定，在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)所指方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向．

三、磁感線

1.定義：磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而人為假想的曲線，曲線上每一點(diǎn)的方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方

向一致．

2.特點(diǎn)：①在磁體外部，磁感線從極發(fā)出，進(jìn)入極；在磁體內(nèi)部由極回到極．

②磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的，磁感線越密的地方磁場(chǎng)越；磁場(chǎng)方向與過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線

方向一致．

③磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．

④磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)而假想的線，并不真實(shí)存在．

3.幾種特殊磁體外部的磁感線分布(如圖所示)：

四、安培定則

1．直線電流的磁場(chǎng)

安培定則：如圖甲所示，用握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，所指

的方向就是磁感線環(huán)繞的方向．

直線電流周?chē)拇鸥芯€分布情況如圖乙所示．

2．環(huán)形電流的磁場(chǎng)

安培定則：如圖甲所示，讓右手與環(huán)形電流的方向一致，就是環(huán)形導(dǎo)線

軸線上磁場(chǎng)的方向．

3．通電螺線管的磁場(chǎng)

安培定則：如圖所示，用右手握住螺線管，讓彎曲的四指與一致，伸直的拇指所指的方向

就是上磁場(chǎng)的方向．

安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖

直線電流

以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場(chǎng)越弱

環(huán)形電流

環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏

通電螺

線管

內(nèi)部磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場(chǎng)類(lèi)似條形

磁體的磁場(chǎng)，方向由N極指向S極

五、地磁場(chǎng)及其磁感線

1.地磁場(chǎng)

地球在地面附近空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)，叫作地磁場(chǎng)，如圖所示，地球?qū)嶋H上就是一個(gè)巨大的磁體，它也有兩個(gè)

磁極，分別是地磁南極和地磁北極．

2.對(duì)地磁場(chǎng)的理解

雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大，因此，一般我們認(rèn)為：

①地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地理北極附近，地球的地理兩極和地磁兩極不重合，形成

了．

②地磁場(chǎng)在水平方向總是從地磁南極指向北極，而豎直方向則南北相反，在南半球垂直地面，在北

半球垂直地面．

③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向均與地面平行．

04題型精講

【題型一】電和磁的聯(lián)系及磁場(chǎng)的性質(zhì)

【典型例題1】以下說(shuō)法中，正確的是（）

A、磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的

B、電流與電流的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的

C、磁極與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)與磁場(chǎng)而共同產(chǎn)生的

D、磁場(chǎng)和電場(chǎng)是同一種物質(zhì)

【典型例題2】如果你看過(guò)中央電視臺(tái)體育頻道的圍棋講座就會(huì)發(fā)現(xiàn)，棋子在豎直放置的棋盤(pán)上可以移動(dòng)，

但不會(huì)掉下來(lái)．原來(lái)，棋盤(pán)和棋子都是由磁性材料制成的．棋子不會(huì)掉落是因?yàn)?)

A．質(zhì)量小，重力可以忽略不計(jì)

B．受到棋盤(pán)對(duì)它向上的摩擦力

C．棋盤(pán)對(duì)它的吸引力與重力平衡

D．它一方面受到棋盤(pán)的吸引，另一方面受到空氣的浮力

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】在1731年，一名英國(guó)商人發(fā)現(xiàn)，雷電過(guò)后，他的一箱新刀叉竟顯示出磁性．請(qǐng)應(yīng)用奧斯特

的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解釋這種現(xiàn)象．

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】電工師傅能夠用螺絲刀將狹小空間內(nèi)的小螺絲吸引上來(lái)，關(guān)于該現(xiàn)象的解釋正確的是()

A．是因?yàn)槁萁z刀帶電把小螺絲吸引上來(lái)的

B．是因?yàn)槁萁z帶電和螺絲刀相互吸引發(fā)生的

C．是因?yàn)槁萁z刀帶有磁性，把小螺絲吸引上來(lái)的

D．是因?yàn)樾÷萁z帶有磁性，去吸引螺絲刀的

【題型二】磁感線及安培定則

【典型例題3】宇宙中“破壞力”最強(qiáng)的天體“磁星”，危險(xiǎn)強(qiáng)度不亞于黑洞，其磁感應(yīng)強(qiáng)度相當(dāng)于地球磁

場(chǎng)的1000萬(wàn)億倍，下列有關(guān)磁星的磁場(chǎng)說(shuō)法正確的是（）

A．“磁星”表面磁場(chǎng)太過(guò)強(qiáng)大，故在磁星表面會(huì)出現(xiàn)以實(shí)物形式存在的磁感線

B．“磁星”表面的磁場(chǎng)如此強(qiáng)大，故而磁感線非常密集，導(dǎo)致磁感線可能相交

C．磁場(chǎng)只存在于“磁星”外部，而“磁星”內(nèi)部不存在磁場(chǎng)

D．“磁星”表面各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向可以用磁感線在該點(diǎn)的切線方向表示

【典型例題4】如圖所示，直導(dǎo)線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，其磁場(chǎng)互不影響，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉

合后，則小磁針北極N(灰色一端)指示磁場(chǎng)方向正確的是()

A．a(chǎn)B．bC．cD．d

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖所示是通有恒定電流的環(huán)形線圈和螺線管的磁感線分布圖。若通電螺線管是密繞的，下

列說(shuō)法正確的是()

A．電流越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

B．螺線管越長(zhǎng)，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

C．螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

D．磁感線畫(huà)得越密，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖，兩根平行通電長(zhǎng)直導(dǎo)線固定，左邊導(dǎo)線中通有垂直紙面向外、大小為I1的恒定電流，

兩導(dǎo)線連線(水平)的中點(diǎn)處，一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)N極指向平行于紙面向下。忽略地磁場(chǎng)的影響。

關(guān)于右邊導(dǎo)線中的電流I2，下列判斷正確的是()

A.I2＜I1，方向垂直紙面向外

B.I2＞I1，方向垂直紙面向外

C.I2＜I1，方向垂直紙面向里

D.I2＞I1，方向垂直紙面向里

【題型三】電磁場(chǎng)問(wèn)題及聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題

【典型例題5】中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針?shù)h，則能指南，

然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周?chē)卮艌?chǎng)的磁感線分布示意如圖結(jié)合上述材料，下列

說(shuō)法不正確的是()

A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合

B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近

C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行

D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用

【典型例題6】一個(gè)地質(zhì)工作者在野外進(jìn)行地質(zhì)考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)在某一山腳附近隨身攜帶的指南針指向發(fā)生異

常，他經(jīng)過(guò)改換位置，指南針仍然出現(xiàn)異常，由此他斷定該山峰處存在鐵礦藏．你認(rèn)為他是根據(jù)什么下的

結(jié)論？

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】物理實(shí)驗(yàn)都需要有一定的控制條件．奧斯特做電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)排除地磁場(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影

響．關(guān)于奧斯特的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是()

A．該實(shí)驗(yàn)必須在地球赤道上進(jìn)行

B．通電直導(dǎo)線應(yīng)該豎直放置

C．通電直導(dǎo)線應(yīng)該水平東西方向放置

D．通電直導(dǎo)線應(yīng)該水平南北方向放置

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】磁性水雷是用一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來(lái)控制起爆電路的，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后，就變成

了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，就會(huì)引起水雷的爆炸，其依據(jù)是（）

A、磁體的吸鐵性

B、磁極間相互作用的規(guī)律

C、電荷作用間的相互作用規(guī)律

D、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用原理

05強(qiáng)化訓(xùn)練

01

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1．磁帶、磁盤(pán)、存折、信用卡等都是利用磁性材料制成的生活用具，為了保護(hù)這些用具上的信息，你認(rèn)為

應(yīng)該怎樣做？

2.關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法正確的是()

A．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力越大，該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大

B．因地磁場(chǎng)影響，在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電導(dǎo)線南北放置時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯

C．垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線受力的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

D．地球表面上任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行

3.如圖所示，把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方附近，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．發(fā)現(xiàn)這個(gè)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家是()

4.首先發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周?chē)嬖诖艌?chǎng)的物理學(xué)家是()

A．安培B．法拉第C．奧斯特D．特斯拉

5.關(guān)于月球上的物理現(xiàn)象和規(guī)律，同學(xué)們提出了很多問(wèn)題和猜想，有關(guān)月球有無(wú)磁場(chǎng)，同學(xué)們提出了自己的

猜想和檢驗(yàn)猜想的實(shí)驗(yàn)方案：

(1)取一小磁針用細(xì)線懸掛在月球表面附近，如果它靜止時(shí)指向某一方向，則可表明月球周?chē)嬖诖艌?chǎng)．

(2)小磁針靜止時(shí)，它的N極指向就是“月磁”的北極．

你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中有沒(méi)有需要改進(jìn)或改正的地方，如有請(qǐng)改進(jìn)或改正．

6.（多選）關(guān)于磁感線，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．磁感線的疏密程度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱

B．磁感線是磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線

C．兩條磁感線不可能相交

D．磁感線總是不閉合的

【素養(yǎng)提升】

7.磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（）

A．a(chǎn)處磁場(chǎng)比b處磁場(chǎng)強(qiáng)

B．b處磁場(chǎng)和a處磁場(chǎng)強(qiáng)度一樣

C．小磁針N極在a處受力比b處受力大

D．小磁針N極在a處受力比b處受力小

8．如圖所示，甲、乙是直線電流的磁場(chǎng)，丙、丁是環(huán)形電流的磁場(chǎng)，戊、己是通電螺線管的磁場(chǎng)，試在各

圖中補(bǔ)畫(huà)出電流方向或磁感線方向。

9.如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，

以下說(shuō)法正確的是()

A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)

B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)

C．b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)

D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)

10．指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一，東漢學(xué)者王充在《論衡》一書(shū)中描述的“司南”是人們公認(rèn)的最早

的磁性定向工具，關(guān)于指南針能指示南北方向是由于()

A．指南針的兩個(gè)磁極相互吸引

B．指南針的兩個(gè)磁極相互排斥

C．指南針能吸引鐵、鋁、鎳等物質(zhì)

D．地磁場(chǎng)對(duì)指南針的作用

11．如圖所示，假如將一個(gè)小磁針?lè)旁诘厍虻谋睒O點(diǎn)上，那么小磁針的N極將()

A．指北

B．指南

C．豎直向上

D．豎直向下

12.指南針是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時(shí)，其N(xiāo)極指向如圖中虛線(南北向)所示，若某一條

件下該指南針靜止時(shí)N極指向如圖實(shí)線(N極指向北偏東)所示。則以下判斷正確的是()

A．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通由東向西的電流

B．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通由西向東的電流

C．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通由北向南的電流

D．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通由南向北的電流

13.實(shí)驗(yàn)表明：磁體能吸引一元硬幣，對(duì)這種現(xiàn)象解釋正確的是()

A．硬幣一定是鐵做的，因?yàn)榇朋w能吸引鐵

B．硬幣一定是鋁做的，因?yàn)榇朋w能吸引鋁

C．磁體的磁性越強(qiáng)，能吸引的物質(zhì)種類(lèi)越多

D．硬幣中含有磁性材料，磁化后能被吸引

14.一小磁針?lè)胖迷谀炒艌?chǎng)（未標(biāo)出方向）中，靜止時(shí)的指向如圖所示。下列分析正確的是()

A.S極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向B.N極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向

C.該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D.a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向水平向右

【能力培優(yōu)】

15.如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針的上方，此時(shí)小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這一束帶電粒

子可能是()

A.向右飛行的正離子束B(niǎo).向左飛行的負(fù)離子束

C.向右飛行的電子束D.向左飛行的電子束

16．電子繞氫原子核順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，如圖所示，角速度為，下列說(shuō)法正確的是（）

A．由于只有一個(gè)電子定向運(yùn)動(dòng)，不能形成電流