13.1 磁場 磁感線 【練習(xí)】2024-2025學(xué)年高二物理 同步練（ 人教版2019必修第三冊）（原卷版）

13.1磁場磁感線學(xué)習(xí)目標(biāo)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)象在生活生產(chǎn)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。3.3.2通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識磁場。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)過程。知道磁場的基本特性。知道磁感線，知道幾種常見磁場的磁場磁感線的空間分布情況。了解安培分子電流假說?？茖W(xué)思維：歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解磁場的概念。將電場與磁場進(jìn)行類比。會應(yīng)用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向?？茖W(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)加深磁感線分布的認(rèn)識。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：體會奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義，體會探索自然界奧秘的艱難與克服困難帶來的成就感。體會如何使用形象化的手段描述物理現(xiàn)象。002思維導(dǎo)圖電和磁的聯(lián)系磁場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，磁場越弱環(huán)形電流環(huán)內(nèi)磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部磁場為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場類似條形磁體的磁場，方向由N極指向S極地磁場及其磁感線003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：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，通電時磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動．二、磁場1．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2．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．三、磁感線1.定義：磁感線是為了形象地描述磁場而人為假想的曲線，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的，磁感線越密的地方磁場越；磁場方向與過該點(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)榱诵蜗竺枋龃艌龆傧氲木€，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．直線電流周圍的磁感線分布情況如圖乙所示．2．環(huán)形電流的磁場安培定則：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)線軸線上磁場的方向．3．通電螺線管的磁場安培定則：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，磁場越弱環(huán)形電流環(huán)內(nèi)磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部磁場為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場類似條形磁體的磁場，方向由N極指向S極五、地磁場及其磁感線1.地磁場地球在地面附近空間產(chǎn)生的磁場，叫作地磁場，如圖所示，地球?qū)嶋H上就是一個巨大的磁體，它也有兩個磁極，分別是地磁南極和地磁北極．2.對地磁場的理解雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大，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)，磁場的強(qiáng)弱相同，且方向均與地面平行．004題型精講【題型一】電和磁的聯(lián)系及磁場的性質(zhì)【典型例題1】以下說法中，正確的是（）A、磁極與磁極間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的B、電流與電流的相互作用是通過電場產(chǎn)生的C、磁極與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產(chǎn)生的D、磁場和電場是同一種物質(zhì) 【典型例題2】如果你看過中央電視臺體育頻道的圍棋講座就會發(fā)現(xiàn)，棋子在豎直放置的棋盤上可以移動，但不會掉下來．原來，棋盤和棋子都是由磁性材料制成的．棋子不會掉落是因?yàn)?)A．質(zhì)量小，重力可以忽略不計(jì)B．受到棋盤對它向上的摩擦力C．棋盤對它的吸引力與重力平衡D．它一方面受到棋盤的吸引，另一方面受到空氣的浮力【對點(diǎn)訓(xùn)練1】在1731年，一名英國商人發(fā)現(xiàn)，雷電過后，他的一箱新刀叉竟顯示出磁性．請應(yīng)用奧斯特的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解釋這種現(xiàn)象．【對點(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，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”，危險強(qiáng)度不亞于黑洞，其磁感應(yīng)強(qiáng)度相當(dāng)于地球磁場的1000萬億倍，下列有關(guān)磁星的磁場說法正確的是（）A．“磁星”表面磁場太過強(qiáng)大，故在磁星表面會出現(xiàn)以實(shí)物形式存在的磁感線 B．“磁星”表面的磁場如此強(qiáng)大，故而磁感線非常密集，導(dǎo)致磁感線可能相交 C．磁場只存在于“磁星”外部，而“磁星”內(nèi)部不存在磁場 D．“磁星”表面各點(diǎn)的磁場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)，其磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針北極N(灰色一端)指示磁場方向正確的是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d【對點(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，下列說法正確的是()A．電流越大，內(nèi)部的磁場越接近勻強(qiáng)磁場B．螺線管越長，內(nèi)部的磁場越接近勻強(qiáng)磁場C．螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場越接近勻強(qiáng)磁場D．磁感線畫得越密，內(nèi)部的磁場越接近勻強(qiáng)磁場【對點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖，兩根平行通電長直導(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)動的小磁針靜止時N極指向平行于紙面向下。忽略地磁場的影響。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】電磁場問題及聯(lián)系實(shí)際問題 【典型例題5】中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對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】一個地質(zhì)工作者在野外進(jìn)行地質(zhì)考察時，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，應(yīng)排除地磁場對實(shí)驗(yàn)的影響．關(guān)于奧斯特的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()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【對點(diǎn)訓(xùn)練6】磁性水雷是用一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的小磁針來控制起爆電路的，軍艦被地磁場磁化后，就變成了一個浮動的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時，就會引起水雷的爆炸，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、磁場對電流的作用原理00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．磁帶、磁盤、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)于磁場的說法正確的是()A．通電導(dǎo)線在磁場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．垂直磁場放置的通電導(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)線中有電流通過時，磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)．發(fā)現(xiàn)這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家是()4.首先發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍存在磁場的物理學(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)們提出了很多問題和猜想，有關(guān)月球有無磁場，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，如果它靜止時指向某一方向，則可表明月球周圍存在磁場．(2)小磁針靜止時，它的N極指向就是“月磁”的北極．你認(rèn)為這個實(shí)驗(yàn)方案中有沒有需要改進(jìn)或改正的地方，如有請改進(jìn)或改正．6.（多選）關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是（

）A．磁感線的疏密程度反映磁場的強(qiáng)弱B．磁感線是磁場中實(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.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（）A．a(chǎn)處磁場比b處磁場強(qiáng)B．b處磁場和a處磁場強(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，丙、丁是環(huán)形電流的磁場，戊、己是通電螺線管的磁場，試在各圖中補(bǔ)畫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)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動，以下說法正確的是()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．指南針是我國古代四大發(fā)明之一，東漢學(xué)者王充在《論衡》一書中描述的“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．指南針的兩個磁極相互吸引B．指南針的兩個磁極相互排斥C．指南針能吸引鐵、鋁、鎳等物質(zhì)D．地磁場對指南針的作用11．如圖所示，假如將一個小磁針放在地球的北極點(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.指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時，其N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)種類越多D．硬幣中含有磁性材料，磁化后能被吸引14.一小磁針放置在某磁場（未標(biāo)出方向）中，靜止時的指向如圖所示。下列分析正確的是()A.S極指向該點(diǎn)磁場方向 B.N極指向該點(diǎn)磁場方向C.該磁場是勻強(qiáng)磁場 D.a點(diǎn)的磁場方向水平向右【能力培優(yōu)】15.如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，此時小磁針的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.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針高速旋轉(zhuǎn)，如圖所示，角速度為，下列說法正確的是（）A．由于只有一個電子定向運(yùn)動，不能形成電流B．雖然只有一個電子定向運(yùn)動，能形成大小為恒定電流C．在原子核處存在方向垂直紙面向里的磁場D．在原子核處存在方向垂直紙面向外的磁場17.北宋《武經(jīng)總要》記載，讓鐵魚的頭尾指向南北，先把鐵魚燒紅，再將鐵魚放入水中冷卻，依靠地磁場獲得磁性，后讓其在水中漂浮，制成指南魚（魚頭指南），如圖是指南魚靜止時的指向。下列判斷正確的是（）A．指南魚的魚頭應(yīng)標(biāo)注“S” B．指南魚周圍存在磁感線 C．指南魚不能吸引小鐵針 D．指南魚的魚頭磁性最弱18.為解釋地球的磁性，