13-1-磁场-磁感线-(2019人教版必修第三册)(解析版)

13.1磁场磁感线考点精讲考点1：对磁场的理解1．对磁场性质的理解基本性质对放入其中的磁体或电流产生力的作用客观性质磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质特殊性质磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，它是以一种场的形式存在的形象性(比喻)磁体与磁体之间、磁体与电流间、电流与电流间通过磁场发生作用方向性自由小磁针静止时，N极的指向即为该处的磁场方向，或小磁针N极的受力方向即为该处磁场方向2.电场与磁场的比较比较项目电场磁场不同点产生电荷磁体、电流、运动电荷基本性质对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的磁极、电流、运动电荷有磁场力的作用作用特点对放入其中的磁体无力的作用对放入其中的静止电荷无力的作用相同点磁场和电场都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，具有能量【例1】（多选）指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说明正确的是（）A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转【答案】BC【解析】指南针不可以仅具有一个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误．【技巧与方法】作为一种特殊的物质——场，电场与磁场有相同点也有不同点，不要认为电场与磁场是同一种物质。不要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用。【针对训练】【变式1】（对电流磁效应的认识）奥斯特实验说明了()A．磁场的存在 B．磁场的方向性C．电流可以产生磁场 D．磁体间有相互作用【答案】C【解析】奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场。故C正确。【变式2】（对磁场的理解）下列关于磁现象的电本质的说法中，错误的是()A．一切磁现象都源于电流或运动电荷B．静止的电荷也能产生磁场C．永磁体的磁场也可以归结为由运动电荷产生的D．在外磁场作用下物体内分子电流取向大致相同时物体就被磁化了【答案】B【解析】磁体的磁场是由于磁体内部的分子电流形成的，而电流的磁场由运动电荷产生。故A、C、D正确，B错误。【变式3】如图所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（）A.甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B.乙图中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的C.丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D.丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的【答案】BC【解析】A．甲图中，电流产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；故A项错误；B．乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；故B项正确；CD．丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的；故C项正确，D项错误．考点2：常见磁场及安培定则的应用1．磁感线的特点（1）为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。（2）磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。（3）磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。（4）磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。（5）磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。2．常见永磁体的磁场条形磁铁蹄形磁铁异名磁极同名磁极3．三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极4.磁感线与电场线的比较比较项目磁感线电场线相同点意义为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的线为了形象地描述电场的方向和强弱而假想的线方向线上各点的切线方向就是该点的磁场方向线上各点的切线方向就是该点的电场方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不相切、不中断除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断不同点闭合曲线始于正电荷或无限远处，止于负电荷或无限远处。不闭合的曲线【例2】如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将（）A.沿顺时针方向转动B.沿逆时针方向转动C.N极转向纸内，S极转向纸外D.N极转向纸外，S极转向纸内【答案】C【解析】由安培定则知,，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸内，C选项正确．故选C。【技巧与方法】环形电流的等效磁场（1）环形电流的磁场与小磁针的相同，应用安培定则时，拇指所指的方向应该是环内磁场的方向，也是等效小磁针N极的方向。（2）通电螺线管的磁场相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极。【针对训练】【变式1】下面各图中，电流及其产生的磁场方向均正确的是（）A.B.C. D.【答案】C【解析】A．伸开右手，弯曲的四指所指电流方向，即顺时针方向，大拇指所指圆环内部磁场的方向，则磁感线应是向里，故A错误；B．伸开右手，弯曲的四指则指电流方向，即逆时针（从右向左看），大拇指则指螺线管内部磁场的方向，即水平向右，故B错误；C．伸开右手，大拇指所指电流的方向，即垂直纸面向外，弯曲的四指则指磁场方向，即逆时针方向（俯视），故C正确；D．伸开右手，大拇指所指电流的方向，即竖直向下，弯曲的四指则指磁场方向，即顺时针方向（从上向下看），那么直导线右边的磁场垂直纸面出来，左边的磁场垂直纸面进入，故D错误。故选C。【变式2】（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是（）A.向右飞行的正离子束 B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束 D.向左飞行的负离子束【答案】AD【解析】由小磁针N极向纸面内偏转知，粒子束下方磁感线垂直纸面向里，由安培定则可知，位于小磁针上方直线电流方向向右，则带电粒子可能是向右飞行的正离子束，也可能是向左飞行的负离子束。故选AD。【变式3】如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a，b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是（）A.a，b、c的N极都向纸里转B.b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C.b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转【答案】B【解析】圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场方向垂直于纸面向里，b处磁场方向垂直于纸面向外，则a、c处的小磁针的N极朝纸里转动，S极朝纸外转动，b处小磁针的N极朝纸外转动S极朝纸里转动，故B正确，A、C、D错误。故选B。◎考点一对磁场的理解1．下列关于磁场的说法，正确的是()A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C．磁体与磁体之间是直接发生作用的D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场【解析】A磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错；电流也能产生磁场，D错。2．以下说法中正确的是()A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D．磁场和电场是同一种物质【解析】A电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场的存在。不论是磁极与磁极间、电流与电流间还是磁极与电流间，都有相互作用的磁场力；磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用，但它不会对放入电场中的磁极产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点；综上所述，A正确，B、C、D错误。3．小华同学在探究磁极间的相互作用时，不小心将条形磁铁掉在了地上，当小华把条形磁铁拾起来再次进行实验时，发现该条形磁铁失去了磁性。则下列说法正确的是()A．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流消失了B．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得一致了C．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得杂乱无章了D．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流强度减弱了【解析】C由安培的分子电流假说可知，原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动等作用后分子电流的排布重新变得杂乱无章，分子电流仍然存在且强度也没有发生变化，但分子电流产生的磁场相互抵消，这样就会失去磁性，C正确。4．举世瞩目的上海磁悬浮列车线是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车线，其全程共30km，列车最高速度可达552km/h，单向运行约8min。磁悬浮列车底部装有电磁铁，轨道地面上则安装有线圈。通过地面线圈与列车上的电磁铁之间的排斥力使列车悬浮起来。地面线圈的上端磁极极性与列车上的电磁铁下端极性总保持()A．相同 B．相反C．不能确定 D．以上均不对【解析】A磁悬浮列车采用磁场力使列车与轨道分离并悬浮起来，减小摩擦阻力，地面线圈与列车上的电磁铁间存在斥力，相对的磁极极性应相同，A正确。5．指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示。它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转动。由于受地磁场作用，司南的磁勺尾静止时指向南方。下列说法中正确的是()A．磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用B．磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰C．磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰D．磁勺的N极位于司南的磁勺尾部【解析】A司南能够指示南北，是由于地球具有磁性，地磁场是南北指向，故A正确；司南的指向会受到附近磁铁和铁块的干扰，故B、C错误；由于司南的磁勺尾静止时指向南方，所以磁勺的S极位于司南的磁勺尾部，故D错误。6．(多选)为了判断一根钢锯条是否有磁性，某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针，下面给出了几种可能产生的现象及相应的结论，其中正确的是()A．若小磁针的一端被推开，则锯条一定有磁性B．若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定有磁性C．若小磁针的一端被吸引过来，不能确定锯条是否有磁性D．若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否有磁性【解析】AC若发生排斥现象，只有一种可能，小磁针靠近锯条的同名磁极。若发生吸引现象，则锯条可能有磁性，也可能无磁性，故A、C正确。◎考点二常见磁场及安培定则的应用7．一小磁针放置在某磁场(未标出方向)中，静止时的指向如图所示，下列分析正确的是()A．N极指向该点磁场方向B．S极指向该点磁场方向C．该磁场是匀强磁场D．a点的磁场方向水平向右【解析】A小磁针静止时的N极指向为该点的磁场方向，也为磁感线上某点的切线方向，故A正确，B、D错误；匀强磁场中的磁感线为等间距的平行线，故C错误。8．M1与M2为两根未被磁化的铁棒，现将它们分别放置于如图所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后()A．M1的左端为N极，M2的右端为N极B．M1和M2的右端均为N极C．M1的右端为N极，M2的左端为N极D．M1和M2的左端均为N极【解析】A根据安培定则先画出通电螺线管的磁感线，M1和M2被磁化后的N极和所在位置磁感线方向一致，故M1的左端为N极，M2的右端为N极，A正确。9．如图，一束电子沿z轴正方向运动，则在图中y轴上A点的磁场方向是()A．＋x方向B．－x方向C．＋y方向D．－y方向【解析】A电子沿z轴正向运动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场产生的磁感线是以z轴上各点为圆心的同心圆，方向沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，则可知y轴A点磁场方向沿x轴正向，选项A正确。10．如图所示为磁铁旁边静止的小磁针所处的位置，试判断各图中磁铁的南、北极。【解析】在磁铁内部磁感线由S极到N极，在磁铁外部，磁感线由N极到S极，根据小磁针静止时N极指向，即可确定各磁铁的南、北极。【答案】(a)右端为S极，左端为N极(b)左端为N极，右端为S极(c)左端为N极，右端为S极(d)左端为S极，右端为N极(e)两端同为S极巩固提升11.如图所示，圆环带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()A．a、b、c的N极都向纸内转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转【解析】B圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场垂直于纸面向里，b处磁场垂直于纸面向外，故a、c处的小磁针的N极向纸内转，b处小磁针的N极向纸外转，B正确。12．如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环B对底座C的压力FN的大小为()A．FN