13-1-磁場-磁感線-(2019人教版必修第三冊)(解析版)

13.1磁場磁感線考點精講考點1：對磁場的理解1．對磁場性質的理解基本性質對放入其中的磁體或電流產生力的作用客觀性質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特殊性質磁場和常見的由分子、原子組成的物質不同，它是以一種場的形式存在的形象性(比喻)磁體與磁體之間、磁體與電流間、電流與電流間通過磁場發(fā)生作用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2.電場與磁場的比較比較項目電場磁場不同點產生電荷磁體、電流、運動電荷基本性質對放入其中的電荷有電場力的作用對放入其中的磁極、電流、運動電荷有磁場力的作用作用特點對放入其中的磁體無力的作用對放入其中的靜止電荷無力的作用相同點磁場和電場都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質，具有能量【例1】（多選）指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關于指南針，下列說明正確的是（）A.指南針可以僅具有一個磁極B.指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線，導線通電時指南針不偏轉【答案】BC【解析】指南針不可以僅具有一個磁極，故A錯誤；指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場，故B正確；當附近的鐵塊磁化時，指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾，故C正確；根據安培定則，在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線，導線通電時會產生磁場，指南針會偏轉與導線垂直，故D錯誤．【技巧與方法】作為一種特殊的物質——場，電場與磁場有相同點也有不同點，不要認為電場與磁場是同一種物質。不要把電流與電流之間的相互作用誤理解為電荷與電荷之間的相互作用?！踞槍τ柧殹俊咀兪?】（對電流磁效應的認識）奧斯特實驗說明了()A．磁場的存在 B．磁場的方向性C．電流可以產生磁場 D．磁體間有相互作用【答案】C【解析】奧斯特實驗中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉，說明電流周圍存在磁場，即電流產生了磁場。故C正確?！咀兪?】（對磁場的理解）下列關于磁現(xiàn)象的電本質的說法中，錯誤的是()A．一切磁現(xiàn)象都源于電流或運動電荷B．靜止的電荷也能產生磁場C．永磁體的磁場也可以歸結為由運動電荷產生的D．在外磁場作用下物體內分子電流取向大致相同時物體就被磁化了【答案】B【解析】磁體的磁場是由于磁體內部的分子電流形成的，而電流的磁場由運動電荷產生。故A、C、D正確，B錯誤?！咀兪?】如圖所示，關于磁鐵、電流間的相互作用，下列說法正確的是（）A.甲圖中，電流不產生磁場，電流對小磁針力的作用是通過小磁針的磁場發(fā)生的B.乙圖中，磁體對通電導線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】A．甲圖中，電流產生磁場，電流對小磁針力的作用是通過電流的磁場發(fā)生的；故A項錯誤；B．乙圖中，磁體對通電導線力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的；故B項正確；CD．丙圖中，電流對另一個電流力的作用是通過該電流的磁場發(fā)生的；故C項正確，D項錯誤．考點2：常見磁場及安培定則的應用1．磁感線的特點（1）為形象描述磁場而引入的假想曲線，實際并不存在。（2）磁感線的疏密表示磁場的強弱，密集的地方磁場強，稀疏的地方磁場弱。（3）磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內部從S極指向N極。（4）磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷。（5）磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。2．常見永磁體的磁場條形磁鐵蹄形磁鐵異名磁極同名磁極3．三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線上任意點為圓心垂直于導線的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流內部磁場比環(huán)外強，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內部為勻強磁場且比外部強，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極4.磁感線與電場線的比較比較項目磁感線電場線相同點意義為了形象地描述磁場的方向和強弱而假想的線為了形象地描述電場的方向和強弱而假想的線方向線上各點的切線方向就是該點的磁場方向線上各點的切線方向就是該點的電場方向疏密表示磁場強弱表示電場強弱特點在空間不相交、不相切、不中斷除電荷處外，在空間不相交、不相切、不中斷不同點閉合曲線始于正電荷或無限遠處，止于負電荷或無限遠處。不閉合的曲線【例2】如圖所示，一枚小磁針放在半圓形導線環(huán)的環(huán)心O處，當導線中通以如圖所示方向的電流時，小磁針將（）A.沿順時針方向轉動B.沿逆時針方向轉動C.N極轉向紙內，S極轉向紙外D.N極轉向紙外，S極轉向紙內【答案】C【解析】由安培定則知,，環(huán)形電流內部磁場方向垂直紙面向里，故N極轉向紙內，C選項正確．故選C?！炯记膳c方法】環(huán)形電流的等效磁場（1）環(huán)形電流的磁場與小磁針的相同，應用安培定則時，拇指所指的方向應該是環(huán)內磁場的方向，也是等效小磁針N極的方向。（2）通電螺線管的磁場相當于條形磁鐵，其外部的磁感線是由N極指向S極；內部是由S極指向N極?！踞槍τ柧殹俊咀兪?】下面各圖中，電流及其產生的磁場方向均正確的是（）A.B.C. D.【答案】C【解析】A．伸開右手，彎曲的四指所指電流方向，即順時針方向，大拇指所指圓環(huán)內部磁場的方向，則磁感線應是向里，故A錯誤；B．伸開右手，彎曲的四指則指電流方向，即逆時針（從右向左看），大拇指則指螺線管內部磁場的方向，即水平向右，故B錯誤；C．伸開右手，大拇指所指電流的方向，即垂直紙面向外，彎曲的四指則指磁場方向，即逆時針方向（俯視），故C正確；D．伸開右手，大拇指所指電流的方向，即豎直向下，彎曲的四指則指磁場方向，即順時針方向（從上向下看），那么直導線右邊的磁場垂直紙面出來，左邊的磁場垂直紙面進入，故D錯誤。故選C?！咀兪?】（多選）如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針上方．若帶電粒子飛過小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內偏轉，則帶電粒子可能是（）A.向右飛行的正離子束 B.向左飛行的正離子束C.向右飛行的負離子束 D.向左飛行的負離子束【答案】AD【解析】由小磁針N極向紙面內偏轉知，粒子束下方磁感線垂直紙面向里，由安培定則可知，位于小磁針上方直線電流方向向右，則帶電粒子可能是向右飛行的正離子束，也可能是向左飛行的負離子束。故選AD?！咀兪?】如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負電荷，當圓環(huán)沿順時針方向轉動時，a，b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉動，以下說法正確的是（）A.a，b、c的N極都向紙里轉B.b的N極向紙外轉，而a、c的N極向紙里轉C.b、c的N極都向紙里轉，而a的N極向紙外轉D.b的N極向紙里轉，而a、c的N極向紙外轉【答案】B【解析】圓環(huán)帶有負電荷，圓環(huán)順時針轉動時，產生的等效電流方向沿逆時針方向；由安培定則可知，a、c所在處磁場方向垂直于紙面向里，b處磁場方向垂直于紙面向外，則a、c處的小磁針的N極朝紙里轉動，S極朝紙外轉動，b處小磁針的N極朝紙外轉動S極朝紙里轉動，故B正確，A、C、D錯誤。故選B?！蚩键c一對磁場的理解1．下列關于磁場的說法，正確的是()A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質B．磁場是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的C．磁體與磁體之間是直接發(fā)生作用的D．磁場只能由磁體產生，電流不能產生磁場【解析】A磁場和電場都是客觀存在的特殊物質，不是人為規(guī)定的，A對，B錯；磁體與磁體之間是通過磁場發(fā)生相互作用的，C錯；電流也能產生磁場，D錯。2．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生的B．電流與電流間的相互作用是通過電場產生的C．磁極與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產生的D．磁場和電場是同一種物質【解析】A電流能產生磁場，在電流的周圍就有磁場的存在。不論是磁極與磁極間、電流與電流間還是磁極與電流間，都有相互作用的磁場力；磁場是一種特殊物質，它的基本特點是對放入磁場中的磁極、電流有磁場力的作用；而電場是電荷周圍存在的一種特殊物質，其最基本的性質是對放入電場中的電荷有靜電力的作用，但它不會對放入電場中的磁極產生力的作用，因此，磁場和電場是兩種不同的物質，各自具有其本身的特點；綜上所述，A正確，B、C、D錯誤。3．小華同學在探究磁極間的相互作用時，不小心將條形磁鐵掉在了地上，當小華把條形磁鐵拾起來再次進行實驗時，發(fā)現(xiàn)該條形磁鐵失去了磁性。則下列說法正確的是()A．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流消失了B．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得一致了C．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得雜亂無章了D．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流強度減弱了【解析】C由安培的分子電流假說可知，原來有磁性的物體，經過高溫、劇烈震動等作用后分子電流的排布重新變得雜亂無章，分子電流仍然存在且強度也沒有發(fā)生變化，但分子電流產生的磁場相互抵消，這樣就會失去磁性，C正確。4．舉世矚目的上海磁懸浮列車線是世界上第一條投入商業(yè)運營的磁懸浮列車線，其全程共30km，列車最高速度可達552km/h，單向運行約8min。磁懸浮列車底部裝有電磁鐵，軌道地面上則安裝有線圈。通過地面線圈與列車上的電磁鐵之間的排斥力使列車懸浮起來。地面線圈的上端磁極極性與列車上的電磁鐵下端極性總保持()A．相同 B．相反C．不能確定 D．以上均不對【解析】A磁懸浮列車采用磁場力使列車與軌道分離并懸浮起來，減小摩擦阻力，地面線圈與列車上的電磁鐵間存在斥力，相對的磁極極性應相同，A正確。5．指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。司南是春秋戰(zhàn)國時期發(fā)明的一種指南針，如圖所示。它由青銅盤和磁勺組成，磁勺放置在青銅盤的中心，可以自由轉動。由于受地磁場作用，司南的磁勺尾靜止時指向南方。下列說法中正確的是()A．磁勺能夠指示方向，是利用了地磁場對磁勺的作用B．磁勺的指向不會受到附近磁鐵的干擾C．磁勺的指向不會受到附近鐵塊的干擾D．磁勺的N極位于司南的磁勺尾部【解析】A司南能夠指示南北，是由于地球具有磁性，地磁場是南北指向，故A正確；司南的指向會受到附近磁鐵和鐵塊的干擾，故B、C錯誤；由于司南的磁勺尾靜止時指向南方，所以磁勺的S極位于司南的磁勺尾部，故D錯誤。6．(多選)為了判斷一根鋼鋸條是否有磁性，某同學用它的一端靠近一個能自由轉動的小磁針，下面給出了幾種可能產生的現(xiàn)象及相應的結論，其中正確的是()A．若小磁針的一端被推開，則鋸條一定有磁性B．若小磁針的一端被吸引過來，則鋸條一定有磁性C．若小磁針的一端被吸引過來，不能確定鋸條是否有磁性D．若小磁針的一端被推開，不能確定鋸條是否有磁性【解析】AC若發(fā)生排斥現(xiàn)象，只有一種可能，小磁針靠近鋸條的同名磁極。若發(fā)生吸引現(xiàn)象，則鋸條可能有磁性，也可能無磁性，故A、C正確。◎考點二常見磁場及安培定則的應用7．一小磁針放置在某磁場(未標出方向)中，靜止時的指向如圖所示，下列分析正確的是()A．N極指向該點磁場方向B．S極指向該點磁場方向C．該磁場是勻強磁場D．a點的磁場方向水平向右【解析】A小磁針靜止時的N極指向為該點的磁場方向，也為磁感線上某點的切線方向，故A正確，B、D錯誤；勻強磁場中的磁感線為等間距的平行線，故C錯誤。8．M1與M2為兩根未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它們分別放置于如圖所示的位置，則被通電螺線管產生的磁場磁化后()A．M1的左端為N極，M2的右端為N極B．M1和M2的右端均為N極C．M1的右端為N極，M2的左端為N極D．M1和M2的左端均為N極【解析】A根據安培定則先畫出通電螺線管的磁感線，M1和M2被磁化后的N極和所在位置磁感線方向一致，故M1的左端為N極，M2的右端為N極，A正確。9．如圖，一束電子沿z軸正方向運動，則在圖中y軸上A點的磁場方向是()A．＋x方向B．－x方向C．＋y方向D．－y方向【解析】A電子沿z軸正向運動，電流方向沿z軸負向，由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場產生的磁感線是以z軸上各點為圓心的同心圓，方向沿順時針方向(沿z軸負方向看)，則可知y軸A點磁場方向沿x軸正向，選項A正確。10．如圖所示為磁鐵旁邊靜止的小磁針所處的位置，試判斷各圖中磁鐵的南、北極?！窘馕觥吭诖盆F內部磁感線由S極到N極，在磁鐵外部，磁感線由N極到S極，根據小磁針靜止時N極指向，即可確定各磁鐵的南、北極?！敬鸢浮?a)右端為S極，左端為N極(b)左端為N極，右端為S極(c)左端為N極，右端為S極(d)左端為S極，右端為N極(e)兩端同為S極鞏固提升11.如圖所示，圓環(huán)帶有大量的負電荷，當圓環(huán)沿順時針方向轉動時，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉動，以下說法正確的是()A．a、b、c的N極都向紙內轉B．b的N極向紙外轉，而a、c的N極向紙內轉C．b、c的N極都向紙內轉，而a的N極向紙外轉D．b的N極向紙內轉，而a、c的N極向紙外轉【解析】B圓環(huán)帶有負電荷，圓環(huán)順時針轉動時，產生的等效電流方向沿逆時針方向；由安培定則可知，a、c所在處磁場垂直于紙面向里，b處磁場垂直于紙面向外，故a、c處的小磁針的N極向紙內轉，b處小磁針的N極向紙外轉，B正確。12．如圖所示，將一根刨光的圓木柱固定在一個木制的圓盤底座C上，將兩個內徑略大于圓木柱直徑、質量均為m的磁環(huán)A、B套在圓木柱上，且同名磁極相對，結果磁環(huán)A懸浮后靜止。已知重力加速度為g。這時磁環(huán)B對底座C的壓力FN的大小為()A．FN