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電磁感應(yīng)與電磁波初步
第十三章
磁場　磁感線
第1節(jié)
(強(qiáng)基課—逐點(diǎn)理清物理觀念)
課標(biāo)要求 層級達(dá)標(biāo) 能列舉磁現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響。關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展。 學(xué)考 層級 1.知道磁場的概念，知道磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的作用是通過磁場發(fā)生的。
2.理解磁感線的概念，知道磁感線的特點(diǎn)。
選考 層級 理解安培定則，會用安培定則判斷電流的磁場方向。
01
02
03
目
錄
逐點(diǎn)清(一)　電和磁的聯(lián)系　磁場
逐點(diǎn)清(二) 磁感線
逐點(diǎn)清(三)　 安培定則　
04
課時跟蹤檢測
01
逐點(diǎn)清(一) 　電和磁的聯(lián)系　磁場
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______，通電時磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動。
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，首次揭示了_______的聯(lián)系。
排斥
吸引
上方
磁效應(yīng)
電與磁
[多維度理解]
3．磁場
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_____發(fā)生的。磁場是磁體或電流周圍一種看不見、摸不著的客觀存在的______。
磁場
物質(zhì)
對磁場性質(zhì)的理解
基本性質(zhì) 對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用
客觀性 磁場雖然不是由分子、原子組成的，但是它和常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)
特殊性 磁場和常見的由分子、原子組成的物質(zhì)不同，它是以一種場的形式存在的
方向性 自由小磁針靜止時，N極的指向即為該處的磁場方向，或小磁針N極的受力方向即為該處磁場方向
1．判斷下列說法是否正確。
(1)磁極與磁極之間是直接發(fā)生作用的。( )
(2)磁場是看不見、摸不著、實(shí)際不存在而由人們假想出來的一種物質(zhì)。( )
(3)磁場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)。( )
(4)磁場的存在與否取決于人的思想，想其有則有，想其無則無。( )
[全方位練明]
×
×
√
×
2．(多選)如圖所示，關(guān)于磁體、電流間的相互作用，下列說法正確的是(　 )
A．甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場，電流對小磁針的力的作用是通過小磁針的磁場發(fā)生的
B．乙圖中，磁體對通電導(dǎo)體的力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的
C．丙圖中，電流間的相互作用是通過電流的磁場發(fā)生的
D．丙圖中，電流間的相互作用是通過電荷的電場發(fā)生的
答案：BC　
解析：題圖甲中，電流對小磁針的力的作用是通過電流的磁場發(fā)生的；題圖乙中，磁體對通電導(dǎo)體的力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的；題圖丙中，電流間的相互作用是通過電流的磁場發(fā)生的。綜上所述，選項(xiàng)B、C正確。
3．奧斯特實(shí)驗(yàn)：南北方向的直導(dǎo)線放置在小磁針上方，給直導(dǎo)線通電。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
(1)導(dǎo)線通電后觀察到什么現(xiàn)象？
提示：導(dǎo)線通電后發(fā)現(xiàn)小磁針轉(zhuǎn)動了。
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么問題？
提示：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，磁場對小磁針有力的作用。奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁的聯(lián)系。
02
逐點(diǎn)清(二) 　磁感線
1．磁場的方向：物理學(xué)規(guī)定，在磁場中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時_____所指方向就是該點(diǎn)磁場的方向。
2．磁感線
(1)定義：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的_________都跟這點(diǎn)磁場的方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線。
N極
切線方向
[多維度理解]
(2)特點(diǎn)
①磁感線的_____表示磁場的強(qiáng)弱。磁場強(qiáng)的地方，磁感線_____；磁場弱的地方，磁感線______。
②磁感線某點(diǎn)的___________表示該點(diǎn)磁場的方向。
疏密
較密
較疏
切線方向
關(guān)于磁感線的兩點(diǎn)提醒
1．磁體外部的磁感線從N極指向S極，內(nèi)部從S極指向N極，磁感線是閉合曲線。
2．磁感線在空間不相交。
1．判斷下列說法是否正確。
(1)電場和磁場都是假想的，不是客觀存在的物質(zhì)。( )
(2)電場線和磁感線是可以形象描述場的強(qiáng)弱和方向的客觀存在的曲線。( )
(3)磁場中任何兩條磁感線都不相交。( )
[全方位練明]
×
√
×
2．如圖所示，表示蹄形磁體周圍的磁感線，磁場中有a、b兩點(diǎn)，下列說法正確的是(　 )
A. a、b兩點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱相等
B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱不等，b點(diǎn)較強(qiáng)
C．蹄形磁體的磁感線起始于蹄形磁鐵的N極，終止于蹄形磁鐵的S極
D．a(chǎn)點(diǎn)沒有磁感線，所以該處沒有磁場
答案：B　
解析：由于磁感線較密處磁場較強(qiáng)，由題圖可知b點(diǎn)的磁感線較密，a點(diǎn)的磁感線較疏，故b點(diǎn)磁場較強(qiáng)，A錯誤，B正確；磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)，故C錯誤；在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在，故D錯誤。
3．關(guān)于磁場的說法正確的是(　 )
A．磁感線和電場線一樣，是不閉合的
B．因地磁場影響，在進(jìn)行奧斯特實(shí)驗(yàn)時，通電導(dǎo)線南北放置時實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯
C．沿著磁感線的方向，磁場逐漸減弱
D．地球表面上任意位置的地磁場方向都與地面平行
答案：B　
解析：磁場的磁感線是閉合的，故A錯誤；通電導(dǎo)線南北放置時，地磁場影響最小，此時實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯，故B正確；磁場的強(qiáng)弱用磁感線的疏密表示，與磁感線的方向無關(guān)，故C錯誤；磁感線是閉合的曲線，不是地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行，故D錯誤。
4．某磁場的磁感線如圖所示，則下列說法中正確的是(　 )
A．過M點(diǎn)的磁感線切線方向和該點(diǎn)的磁場方向垂直
B．M點(diǎn)的磁場比N點(diǎn)的磁場弱
C．M點(diǎn)的磁場比N點(diǎn)的磁場強(qiáng)
D．M點(diǎn)的磁場方向和N點(diǎn)的磁場方向相同
答案：C　
解析：過M點(diǎn)的磁感線的切線方向和該點(diǎn)的磁場方向相同，A錯誤；磁感線越密集的地方磁場越強(qiáng)，則M點(diǎn)的磁場比N點(diǎn)的磁場強(qiáng)，B錯誤，C正確；過磁場中某點(diǎn)的磁感線的切線方向是該點(diǎn)磁場的方向，因M點(diǎn)切線方向與N點(diǎn)的切線方向不同，則M點(diǎn)的磁場方向和N點(diǎn)的磁場方向不相同，D錯誤。
03
逐點(diǎn)清(三) 　安培定則
1．直線電流的磁場
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。
右手
彎曲的四指
[多維度理解]
2．環(huán)形電流的磁場
安培定則：如圖乙所示，讓右手____________與環(huán)形電流的方向一致，_______________________就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場的方向。
3．通電螺線管的磁場
安培定則：如圖丙所示，用右手握住螺線管，讓右手彎曲的四指與___________________一致，伸直的拇指所指的方向就是_____________磁場的方向。
彎曲的四指
伸直的拇指所指的方向
螺線管電流的方向
螺線管軸線上
1．三種常見的電流的磁場
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)為圓心垂直于導(dǎo)線的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱 環(huán)形電流
內(nèi)部磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏 通電螺線管
內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類似條形磁體，由N極指向S極 續(xù)表
2．安培分子電流假說
(1)法國學(xué)者安培提出：
在物質(zhì)內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電
流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它
的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極(如圖所示)。
(2)當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時，鐵棒對外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時，鐵棒對外不顯磁性。
[典例]　 (多選)如圖所示，螺線管中通有電流，如果在圖中的a、b、c三個位置上各放一個小磁針，其中a在螺線管內(nèi)部，則(　 )
A．放在a處的小磁針的N極向左
B．放在b處的小磁針的N極向右
C．放在c處的小磁針的S極向右
D．放在a處的小磁針的N極向右
[解題指導(dǎo)]
(1)通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似。
(2)小磁針的N極受力的方向即為磁場的方向。
[解析]　 由安培定則可知，通電螺線管的磁場如圖
所示，右端為N極，左端為S極，在a點(diǎn)磁場方向向右，
則放在a處的小磁針的N極向右，A項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確；在
b點(diǎn)磁場方向向右，則放在b處的小磁針的N極向右，B項(xiàng)正確；在c點(diǎn)磁場方向向右，則放在c處的小磁針的N極向右，S極向左，C項(xiàng)錯誤。
[答案]　BD
1．判斷下列說法是否正確。
(1)通電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的磁場與圓環(huán)平面垂直。( )
(2)放置在通電螺線管中心處的小磁針穩(wěn)定時N極指向螺線管的S極。( )
(3)通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線是閉合的圓環(huán)。( )
[全方位練明]
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√
2．下列關(guān)于小磁針在磁場中靜止時的指向，正確的是(　 )
答案：C　
解析：根據(jù)同名磁極相互排斥可知，選項(xiàng)A錯誤；應(yīng)用安培定則可知環(huán)形電流中心軸線上的磁場方向由右向左，小磁針N極受到的磁場力方向向左，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)安培定則可知通電螺線管內(nèi)部磁場方向向右，內(nèi)部小磁針N極受到的磁場力方向向右，選項(xiàng)C正確；根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線右邊磁場方向垂直紙面向里，小磁針N極受到的磁場力方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D錯誤。
04
課時跟蹤檢測
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1．下列關(guān)于磁場的說法正確的是(　 )
A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)
B．磁場是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的
C．磁極與磁極間是直接發(fā)生作用的
D．磁場只有在磁極與磁極、磁極與電流之間發(fā)生作用時才產(chǎn)生
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答案：A　
解析：電場和磁場都是一種物質(zhì)，它和我們常見的由分子、原子組成的物質(zhì)不同，不是以微粒形式存在的，而是以“場”的形式客觀存在的，故A正確，B錯誤；磁極與磁極之間的相互作用，是通過磁場發(fā)生的，C錯誤；磁場是磁體或電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)，即使磁極與磁極、磁極與電流之間沒有發(fā)生相互作用，磁場仍然存在，D錯誤。
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2．(多選)下列說法正確的是(　 )
A．奧斯特提出“分子電流”假說，認(rèn)為永磁體的磁場和通電導(dǎo)線的磁場均由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生
B．安培提出“分子電流”假說，認(rèn)為永磁體的磁場和通電導(dǎo)線的磁場均由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生
C．根據(jù)“分子電流”假說，磁體受到強(qiáng)烈震動時磁性會減弱
D．根據(jù)“分子電流”假說，磁體在高溫條件下磁性會減弱
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答案：BCD　
解析：“分子電流”假說是由安培提出的，故A錯誤；根據(jù)安培的“分子電流”假說可知，永磁體及通電導(dǎo)線的磁性是由內(nèi)部運(yùn)動電荷產(chǎn)生的磁場疊加而成的，故B正確；磁體在高溫和強(qiáng)烈震動下分子電流的取向會變得雜亂，從而使磁性減弱，故C、D正確。
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3．(2023·黃岡中學(xué)期中)(多選)下列關(guān)于電場線和磁感線的說法中正確的是(　 )
A．電場線和磁感線都是電場或磁場中實(shí)際存在的線
B．磁場中兩條磁感線一定不相交，但在復(fù)雜電場中的電場線是可以相交的
C．電場線是不閉合曲線，而磁感線是閉合曲線
D．電場線越密的地方，電場越強(qiáng)，磁感線越密的地方，磁場也越強(qiáng)
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答案：CD　
解析：電場線與磁感線分別是為了形象地描述電場、磁場而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在，A錯誤；兩種場線的切線方向均表示相應(yīng)的場方向，兩種場線都不會相交，B錯誤；電場線起始于正電荷或無窮遠(yuǎn)處，終止于無窮遠(yuǎn)處或負(fù)電荷，而磁感線在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極，組成閉合曲線，C正確；電場線越密，表示該處電場越強(qiáng)，磁感線越密，表示該處磁場越強(qiáng)，所以D正確。
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4. 如圖所示，為某種用來束縛原子的磁場的磁感
線分布情況，以O(shè)點(diǎn)(圖中白點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿Z軸正
方向上各點(diǎn)的表示磁場強(qiáng)弱的物理量B大小的變化可
能為(　 )
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答案：D　
解析：磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，由題圖可看出，沿Z軸正方向磁場先變?nèi)鹾笞儚?qiáng)。由于題目中問的是磁場強(qiáng)弱的大小變化，故D正確，A、B、C錯誤。
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5．(2023·南寧期末)(多選)如圖所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端。當(dāng)閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端。下列判斷正確的是(　 )
A．F為蓄電池正極
B．螺線管P端為S極
C．流過電阻R的電流方向向下
D．螺線管內(nèi)磁場方向由Q指向P
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答案：AD　
解析：閉合開關(guān)后，小磁針N極偏向螺線管Q端，說明小磁針?biāo)谖恢么艌龇较蛳蜃螅绰菥€管的P端為N極，Q端為S極，螺旋管內(nèi)部的磁場方向由Q指向P，由安培定則可知，電流從蓄電池的右端流出、左端流入，因此，F(xiàn)為正極，E為負(fù)極，流過電阻R的電流方向向上，故B、C錯誤，A、D正確。
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6. 物理老師用圖示裝置演示奧斯特實(shí)驗(yàn)，水平直
導(dǎo)線不通電時，導(dǎo)線下方的磁針恰好與導(dǎo)線平行。當(dāng)
直導(dǎo)線通一恒定直流電時，小磁針的N極指向西北方
向，則通電直導(dǎo)線中的電流方向由(　 )
A．北→南　　　　　　 B．南→北
C．東→西 D．西→東
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答案：B　
解析：地磁場的方向是從磁場北極到磁場南極，地磁南北極與地理南北極剛好相反，故在地磁場的影響下，小磁針的N極指向北方，通恒定電流后，小磁針的N極指向西北方向，則恒定電流產(chǎn)生的磁場方向偏向西方，根據(jù)右手螺旋定則知所通的電流方向自南向北，故B正確，A、C、D錯誤。
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7．(2022·浙江1月學(xué)考)某充氣泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)電磁鐵通入電流時，可吸引或排斥上部的小磁體，從而帶動彈性金屬片對橡皮碗下面的氣室施加力的作用，達(dá)到充氣的目的。電磁鐵用的鐵芯可分為硬磁性材料和軟磁性材料，硬磁性材料在磁場撤去后還會有很強(qiáng)的磁性，而軟磁性材料在磁場撤去后就沒有明顯的磁性了。為了可以不斷充氣，下列說法正確的是(　 )
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A．小磁體的下端一定為N極
B．小磁體的下端一定為S極
C．充氣泵電磁鐵的鐵芯應(yīng)該用硬磁性材料
D．充氣泵電磁鐵的鐵芯應(yīng)該用軟磁性材料
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答案：D　
解析：小磁體的下端是N極還是S極，都可以實(shí)現(xiàn)吸引或者排斥的效果，A、B錯誤；充氣泵電磁鐵的鐵芯應(yīng)該用軟磁性材料，因?yàn)檐洿判圆牧显诖艌龀啡ズ缶蜎]有明顯的磁性，C錯誤，D正確。
本課結(jié)束

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