13-1-磁場(chǎng)-磁感線-(2019人教版必修第三冊(cè))(解析版)

13.1磁場(chǎng)磁感線考點(diǎn)精講考點(diǎn)1：對(duì)磁場(chǎng)的理解1．對(duì)磁場(chǎng)性質(zhì)的理解基本性質(zhì)對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用客觀性質(zhì)磁場(chǎng)雖然不是由分子、原子組成的，但是它和常見(jiàn)的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)特殊性質(zhì)磁場(chǎng)和常見(jiàn)的由分子、原子組成的物質(zhì)不同，它是以一種場(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)發(fā)生作用方向性自由小磁針靜止時(shí)，N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向，或小磁針N極的受力方向即為該處磁場(chǎng)方向2.電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比較比較項(xiàng)目電場(chǎng)磁場(chǎng)不同點(diǎn)產(chǎn)生電荷磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷基本性質(zhì)對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用對(duì)放入其中的磁極、電流、運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用作用特點(diǎn)對(duì)放入其中的磁體無(wú)力的作用對(duì)放入其中的靜止電荷無(wú)力的作用相同點(diǎn)磁場(chǎng)和電場(chǎng)都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質(zhì)，具有能量【例1】（多選）指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說(shuō)明正確的是（）A.指南針可以僅具有一個(gè)磁極B.指南針能夠指向南北，說(shuō)明地球具有磁場(chǎng)C.指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)【答案】BC【解析】指南針不可以僅具有一個(gè)磁極，故A錯(cuò)誤；指南針能夠指向南北，說(shuō)明地球具有磁場(chǎng)，故B正確；當(dāng)附近的鐵塊磁化時(shí)，指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾，故C正確；根據(jù)安培定則，在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，指南針會(huì)偏轉(zhuǎn)與導(dǎo)線垂直，故D錯(cuò)誤．【技巧與方法】作為一種特殊的物質(zhì)——場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn)，不要認(rèn)為電場(chǎng)與磁場(chǎng)是同一種物質(zhì)。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。【針對(duì)訓(xùn)練】【變式1】（對(duì)電流磁效應(yīng)的認(rèn)識(shí)）奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了()A．磁場(chǎng)的存在 B．磁場(chǎng)的方向性C．電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng) D．磁體間有相互作用【答案】C【解析】奧斯特實(shí)驗(yàn)中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)，即電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)。故C正確?！咀兪?】（對(duì)磁場(chǎng)的理解）下列關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．一切磁現(xiàn)象都源于電流或運(yùn)動(dòng)電荷B．靜止的電荷也能產(chǎn)生磁場(chǎng)C．永磁體的磁場(chǎng)也可以歸結(jié)為由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的D．在外磁場(chǎng)作用下物體內(nèi)分子電流取向大致相同時(shí)物體就被磁化了【答案】B【解析】磁體的磁場(chǎng)是由于磁體內(nèi)部的分子電流形成的，而電流的磁場(chǎng)由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生。故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。【變式3】如圖所示，關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是（）A.甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)小磁針的磁場(chǎng)發(fā)生的B.乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的C.丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的D.丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電荷的電場(chǎng)發(fā)生的【答案】BC【解析】A．甲圖中，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的；故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的；故B項(xiàng)正確；CD．丙圖中，電流對(duì)另一個(gè)電流力的作用是通過(guò)該電流的磁場(chǎng)發(fā)生的；故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．考點(diǎn)2：常見(jiàn)磁場(chǎng)及安培定則的應(yīng)用1．磁感線的特點(diǎn)（1）為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在。（2）磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏的地方磁場(chǎng)弱。（3）磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)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(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2．常見(jiàn)永磁體的磁場(chǎng)條形磁鐵蹄形磁鐵異名磁極同名磁極3．三種常見(jiàn)的電流的磁場(chǎng)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(chǎng)越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類(lèi)似條形磁鐵，由N極指向S極4.磁感線與電場(chǎng)線的比較比較項(xiàng)目磁感線電場(chǎng)線相同點(diǎn)意義為了形象地描述磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱而假想的線為了形象地描述電場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱而假想的線方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)方向疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)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(diǎn)閉合曲線始于正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處。不閉合的曲線【例2】如圖所示，一枚小磁針?lè)旁诎雸A形導(dǎo)線環(huán)的環(huán)心O處，當(dāng)導(dǎo)線中通以如圖所示方向的電流時(shí)，小磁針將（）A.沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)B.沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)C.N極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，S極轉(zhuǎn)向紙外D.N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)【答案】C【解析】由安培定則知,，環(huán)形電流內(nèi)部磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，故N極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)，C選項(xiàng)正確．故選C?！炯记膳c方法】環(huán)形電流的等效磁場(chǎng)（1）環(huán)形電流的磁場(chǎng)與小磁針的相同，應(yīng)用安培定則時(shí)，拇指所指的方向應(yīng)該是環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)的方向，也是等效小磁針N極的方向。（2）通電螺線管的磁場(chǎng)相當(dāng)于條形磁鐵，其外部的磁感線是由N極指向S極；內(nèi)部是由S極指向N極?！踞槍?duì)訓(xùn)練】【變式1】下面各圖中，電流及其產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均正確的是（）A.B.C. D.【答案】C【解析】A．伸開(kāi)右手，彎曲的四指所指電流方向，即順時(shí)針?lè)较?，大拇指所指圓環(huán)內(nèi)部磁場(chǎng)的方向，則磁感線應(yīng)是向里，故A錯(cuò)誤；B．伸開(kāi)右手，彎曲的四指則指電流方向，即逆時(shí)針（從右向左看），大拇指則指螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)的方向，即水平向右，故B錯(cuò)誤；C．伸開(kāi)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(chǎng)方向，即逆時(shí)針?lè)较颍ǜ┮暎?，故C正確；D．伸開(kāi)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(chǎng)方向，即順時(shí)針?lè)较颍◤纳舷蛳驴矗敲粗睂?dǎo)線右邊的磁場(chǎng)垂直紙面出來(lái)，左邊的磁場(chǎng)垂直紙面進(jìn)入，故D錯(cuò)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(guò)小磁針上方．若帶電粒子飛過(guò)小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，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(fù)離子束 D.向左飛行的負(fù)離子束【答案】AD【解析】由小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)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(fù)離子束。故選AD?！咀兪?】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，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)【答案】B【解析】圓環(huán)帶有負(fù)電荷，圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的等效電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?；由安培定則可知，a、c所在處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，則a、c處的小磁針的N極朝紙里轉(zhuǎn)動(dòng)，S極朝紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，b處小磁針的N極朝紙外轉(zhuǎn)動(dòng)S極朝紙里轉(zhuǎn)動(dòng)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選B。◎考點(diǎn)一對(duì)磁場(chǎng)的理解1．下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法，正確的是()A．磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)B．磁場(chǎng)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(chǎng)只能由磁體產(chǎn)生，電流不能產(chǎn)生磁場(chǎng)【解析】A磁場(chǎng)和電場(chǎng)都是客觀存在的特殊物質(zhì)，不是人為規(guī)定的，A對(duì)，B錯(cuò)；磁體與磁體之間是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的，C錯(cuò)；電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，D錯(cuò)。2．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．電流與電流間的相互作用是通過(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)【解析】A電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，在電流的周?chē)陀写艌?chǎng)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(chǎng)力；磁場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，它的基本特點(diǎn)是對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁極、電流有磁場(chǎng)力的作用；而電場(chǎng)是電荷周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)，其最基本的性質(zhì)是對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有靜電力的作用，但它不會(huì)對(duì)放入電場(chǎng)中的磁極產(chǎn)生力的作用，因此，磁場(chǎng)和電場(chǎng)是兩種不同的物質(zhì)，各自具有其本身的特點(diǎn)；綜上所述，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。3．小華同學(xué)在探究磁極間的相互作用時(shí)，不小心將條形磁鐵掉在了地上，當(dāng)小華把條形磁鐵拾起來(lái)再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該條形磁鐵失去了磁性。則下列說(shuō)法正確的是()A．由安培的分子電流假說(shuō)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(shuō)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(shuō)可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得雜亂無(wú)章了D．由安培的分子電流假說(shuō)可知，條形磁鐵中的分子電流強(qiáng)度減弱了【解析】C由安培的分子電流假說(shuō)可知，原來(lái)有磁性的物體，經(jīng)過(guò)高溫、劇烈震動(dòng)等作用后分子電流的排布重新變得雜亂無(wú)章，分子電流仍然存在且強(qiáng)度也沒(méi)有發(fā)生變化，但分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，這樣就會(huì)失去磁性，C正確。4．舉世矚目的上海磁懸浮列車(chē)線是世界上第一條投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁懸浮列車(chē)線，其全程共30km，列車(chē)最高速度可達(dá)552km/h，單向運(yùn)行約8min。磁懸浮列車(chē)底部裝有電磁鐵，軌道地面上則安裝有線圈。通過(guò)地面線圈與列車(chē)上的電磁鐵之間的排斥力使列車(chē)懸浮起來(lái)。地面線圈的上端磁極極性與列車(chē)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(duì)【解析】A磁懸浮列車(chē)采用磁場(chǎng)力使列車(chē)與軌道分離并懸浮起來(lái)，減小摩擦阻力，地面線圈與列車(chē)上的電磁鐵間存在斥力，相對(duì)的磁極極性應(yīng)相同，A正確。5．指南針是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一。司南是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期發(fā)明的一種指南針，如圖所示。它由青銅盤(pán)和磁勺組成，磁勺放置在青銅盤(pán)的中心，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。由于受地磁場(chǎng)作用，司南的磁勺尾靜止時(shí)指向南方。下列說(shuō)法中正確的是()A．磁勺能夠指示方向，是利用了地磁場(chǎng)對(duì)磁勺的作用B．磁勺的指向不會(huì)受到附近磁鐵的干擾C．磁勺的指向不會(huì)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(chǎng)是南北指向，故A正確；司南的指向會(huì)受到附近磁鐵和鐵塊的干擾，故B、C錯(cuò)誤；由于司南的磁勺尾靜止時(shí)指向南方，所以磁勺的S極位于司南的磁勺尾部，故D錯(cuò)誤。6．(多選)為了判斷一根鋼鋸條是否有磁性，某同學(xué)用它的一端靠近一個(gè)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，下面給出了幾種可能產(chǎn)生的現(xiàn)象及相應(yīng)的結(jié)論，其中正確的是()A．若小磁針的一端被推開(kāi)，則鋸條一定有磁性B．若小磁針的一端被吸引過(guò)來(lái)，則鋸條一定有磁性C．若小磁針的一端被吸引過(guò)來(lái)，不能確定鋸條是否有磁性D．若小磁針的一端被推開(kāi)，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(wú)磁性，故A、C正確?！蚩键c(diǎn)二常見(jiàn)磁場(chǎng)及安培定則的應(yīng)用7．一小磁針?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．N極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向B．S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(chǎn)點(diǎn)的磁場(chǎng)方向水平向右【解析】A小磁針靜止時(shí)的N極指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向，也為磁感線上某點(diǎn)的切線方向，故A正確，B、D錯(cuò)誤；勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線為等間距的平行線，故C錯(cuò)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(chǎn)生的磁場(chǎng)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(jù)安培定則先畫(huà)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(yùn)動(dòng)，則在圖中y軸上A點(diǎn)的磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，電流方向沿z軸負(fù)向，由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁感線是以z軸上各點(diǎn)為圓心的同心圓，方向沿順時(shí)針?lè)较?沿z軸負(fù)方向看)，則可知y軸A點(diǎn)磁場(chǎng)方向沿x軸正向，選項(xiàng)A正確。10．如圖所示為磁鐵旁邊靜止的小磁針?biāo)幍奈恢?，試判斷各圖中磁鐵的南、北極?！窘馕觥吭诖盆F內(nèi)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(jù)小磁針靜止時(shí)N極指向，即可確定各磁鐵的南、北極。【答案】(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(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極都向紙內(nèi)轉(zhuǎn)B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)C．b、c的N極都向紙內(nèi)轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D．b的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)【解析】B圓環(huán)帶有負(fù)電荷，圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的等效電流方向沿逆時(shí)針?lè)较颍挥砂才喽▌t可知，a、c所在處磁場(chǎng)垂直于紙面向里，b處磁場(chǎng)垂直于紙面向外，故a、c處的小磁針的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)，b處小磁針的N極向紙外轉(zhuǎn)，B正確。12．如圖所示，將一根刨光的圓木柱固定在一個(gè)木制的圓盤(pán)底座C上，將兩個(gè)內(nèi)徑略大于圓木柱直徑、質(zhì)量均為m的磁環(huán)A、B套在圓木柱上，且同名磁極相對(duì)，結(jié)果磁環(huán)A懸浮后靜止。已知重力加速度為g。這時(shí)磁環(huán)B對(duì)底座C的壓力FN的大小為()A．FN