13.1 磁場(chǎng) 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(cè)）（原卷版）

13.1磁場(chǎng)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(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)。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。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)磁感線的空間分布情況。了解安培分子電流假說(shuō)?？茖W(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)行類比。會(huì)應(yīng)用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向?？茖W(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深磁感線分布的認(rèn)識(shí)?？茖W(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。002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003知識(shí)梳理課前研讀課本，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)．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)是磁體或電流周圍一種看不見(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．直線電流周圍的磁感線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．004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．c D．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，地球周圍地磁場(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00501強(qiáng)化訓(xùn)練【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)線周圍存在磁場(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，則可表明月球周圍存在磁場(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.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B．雖然只有一個(gè)電子定向運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)D．在原子核處存在方向垂直紙面向外的磁場(chǎng)17.北宋《武經(jīng)總要》記載，讓鐵魚(yú)的頭尾指向南北，先把鐵魚(yú)燒紅，再將鐵魚(yú)放入水中冷卻，依靠地磁場(chǎng)獲得磁性，后讓其在水中漂浮，制成指南魚(yú)（魚(yú)頭指南），如圖是指南魚(yú)靜止時(shí)的指向。下列判斷正確的是（）A．指南魚(yú)的魚(yú)頭應(yīng)標(biāo)注“S” B．指南魚(yú)周圍存在磁感線 C．指南魚(yú)不能吸引小鐵針 D．指南魚(yú)的魚(yú)頭磁性最弱18.為解釋地球的磁性，