人教版（2019）物理必修三同步学习笔记：13.1 磁场 磁感线（有解析）

人教版（2019）物理必修三同步学习笔记：13.1　磁场　磁感线


一、磁场　磁感线
1．磁场
(1)磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．
(2)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、通电导体、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的．
2．磁感线
(1)定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致．
(2)特点：①在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．
②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向与过该点的磁感线的切线方向一致．
③磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．
④磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在．
(3)几种特殊磁体外部的磁感线分布(如图所示)：

3．地磁场及其磁感线
(1)地磁场
地球在地面附近空间产生的磁场，叫作地磁场，如图所示，地球实际上就是一个巨大的磁体，它也有两个磁极，分别是地磁南极和地磁北极．

(2)对地磁场的理解
虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大，因此，一般我们认为：
①地磁的北极在地理南极附近，地磁的南极在地理北极附近，地球的地理两极和地磁两极不重合，形成了磁偏角．
②地磁场在水平方向总是从地磁南极指向北极，而竖直方向则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．
③在赤道平面上，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向均与地面平行．
二、安培定则
用安培定则判断电流磁场的方向
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的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流




环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺
线管




内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极

三、安培分子电流假说
1.法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．(如图所示)

2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．



考点一　磁场和磁感线
1．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（　　）
A．磁感线只能形象地描述各点磁场的方向
B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁感线是磁场中客观存在的线
D．磁感线总是从磁体的北极出发、到南极终止
【详解】A．磁场线上任意一点的切线方向表示该点的磁场方向，但除了表示磁场的方向外，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，A错误；
B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，B正确；
C．磁感线是一种假想的线，可以描述磁场，不是客观存在的，C错误；
D．磁感线时闭合曲线，磁体外部是从磁体的北极出发、到南极终止，而在磁体内部则是从南极到北极，D错误。
故选B。
考点二　电流的磁场
2．下列各图中，电流方向与其产生的磁场方向关系不正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【详解】A．根据右手定则可知，右手紧握直导线，大拇指方向为电流方向（图中向下），四指环绕方向为磁场方向，图中电流左侧磁场应垂直纸面向里，右侧应垂直纸面向外，故A错误，符合题意；
B．右手紧握螺线管，四指方向为电流方向，大拇指方向为螺线管内部磁场方向，B图符合安培定则，故B正确，不符合题意；
C．右手紧握环形电流，四指方向为电流方向，大拇指方向为螺线管内部磁场方向，C图符合安培定则，故C正确，不符合题意；
D．右手紧握螺线管，四指方向为电流方向，大拇指方向为螺线管内部磁场方向，两个螺线管相当于两个磁极相同并列的条形磁铁，上端为N极下端为S极，在O点的合磁场方向向下，故D正确，不符合题意。
故选A。
考点三　安培分子电流假说
3．如图所示，系在细线下端的回形针被磁铁吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了。对回形针失去磁性所作的解释正确的是（　　）

A．回形针加热后，内部的磁分子电流消失了
B．回形针加热后，内部的磁分子电流反向了
C．回形针加热后，内部的磁分子电流排列整齐了
D．回形针加热后，内部的磁分子电流排列无序了
【详解】当用火对回形针加热时，回形针内部的分子电流虽然仍然存在但变得杂乱无章，每个分子电流产生的磁场相互抵消，从而对外不显磁性。
故选D。



4．地球也是个磁体，周围磁感线分布如图所示。地磁的南、北极与地理北、南极并不重合，存在磁偏角。结合上述材料，下列说法正确的是（ ）

A．地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近
B．地磁场的磁感线不闭合、不相交
C．地球表面各处的地磁场方向与地面平行
D．由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线相对水平地面东西放置时实验现象最明显
5．关于磁感线和电场线的说法中正确的是（　　）
A．磁感线是人们为了研究问题的方便而假想的曲线，而电场线是真实存在的
B．磁感线是封闭曲线，电场线不是封闭曲线
C．磁感线是从N极出发S极终止，电场线是从正电荷出发负电荷终止
D．磁感线是磁场中铁屑排列成的曲线，而电场线是点电荷在电场中运动的轨迹
6．某个磁场的磁感线如图所示，如果把一个小磁针放入磁场中，小磁针将（　　）

A．顺时针转动 B．逆时针转动
C．向右移动 D．向左移动
7．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。这一现象（　　）

A．最早是法拉第发现的 B．表明利用磁场可以生电
C．表明电流有磁效应 D．磁针N极一定垂直纸面向外转
8．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流，设带电荷量为e的电子以角速度 绕氢原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，其电流的等效电流强度Ⅰ和方向为（　　）
A． ，顺时针 B． ，顺时针
C． 逆时针 D． ，逆时针
9．在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未爆炸的炸药若残留在爆破孔内，则很容易发生人员伤亡事故.为此科学家制造了一种磁性炸药，即在炸药中掺入了10%的磁性材料——钡铁氧体，然后放入磁化机磁化.磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不爆炸的情况可使用磁性探测器测出未爆炸的炸药，从而降低事故发生的概率.已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400 ℃，炸药的爆炸温度为2240~3100 ℃，一般炸药引爆温度最高为140 ℃左右.以上材料表明（　　）
A．磁性材料在低温下容易被磁化，在高温下容易被消磁
B．磁性材料在高温下容易被磁化，在低温下容易被消磁
C．磁性材料在低温下容易被磁化，也容易被消磁
D．磁性材料在高温下容易被磁化，也容易被消磁
10．下列选项中通电直导线周围磁感线分布正确的是（　　）
A． B．

C． D．
11．关于磁感线，下列说法正确的是（ ）
A．磁感线总是从N极到S极
B．两条磁感线的空隙处同样可能存在磁场
C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D．两个磁场叠加的区域，磁感线有可能相交
12．北京某校物理兴趣小组做研究螺线管附近磁感应强度的实验时，他们将一小磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示。由于地磁场的作用，小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向。则下列说法正确的是（ ）

A．电源的左端为正极
B．电源的左端为负极
C．螺线管在小磁针处产生的磁场方向为沿x轴正方向
D．螺线管在小磁针处产生的磁场方向为沿x轴负方向
13．磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，如图分别描述的是条形磁铁蹄形磁铁通电直导线、环形电流周围的磁感线分布情况，其中不正确的有（ ）
A． B． C． D．
14．如图所示，两根平行长直导线 、 相距 ，通有大小相等、方向相反的电流。 、 、 是导线所在平面内的三个点，它们到导线 的距离分别为 、 、 。关于这三个点的磁感应强度，下列说法正确的是（　　）

A． 处的磁感应强度最小 B． 处的磁感应强度最大
C． 、 处的磁感应强度大小相等，方向相反 D． 、 处的磁感应强度大小相等，方向相同
15．图为通电螺线管，A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，B点在螺线管内，C点在螺线管外，B、D两点均在螺线管内部且位于螺线管的轴线上。下列说法正确的是（　　）

A．在A处放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向左方
B．在D处放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向右方
C．B、C两点的磁感应强度相同
D．B、D两点的磁感应强度相同



4．A
【详解】A．地球内部也存在磁场，且地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。故A正确；
B．地磁场的磁感线是闭合的曲线、但不相交，故B错误；
C．只有地球赤道附近上方的地磁场才与地面平行，故C错误；
D．由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线相对水平地面南北放置时实验现象最明显，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】A．电场线和磁感线都是为了形象的描述电场和磁场而引入的曲线，是假想的，并不是实际存在的线，故A错误；
B．电场线是一条不闭合曲线，有起点和终点，而磁感线是一条闭合曲线，故B正确；
C．磁感线是闭合曲线，在磁铁的外部，从N极出发进入S极，磁铁内部从S极指向N极。电场线是从正电荷出发负电荷终止。故C错误；
D．磁感线可以用磁场中铁屑排列成的曲线模拟，但此曲线并不是磁感线，因为磁感线是不存在的。电场线与点电荷在电场中运动的轨迹是两回事，不一定重合，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】小磁针被放入磁场中，由于小磁针N极所受力的方向就是磁场方向，根据磁场方向水平向右，则小磁针受到磁场力的方向水平向右，所以小磁针会顺时针转动。
故选A。
7．C
【详解】ABC．当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，最早是奥斯特发现的，AB错误，C正确；
D．根据右手螺旋定则，可知通电直导线下方的磁场垂直纸面向里，所以磁针N极垂直纸面向内偏转，D错误。
故选C。
8．C
【详解】电子绕核转动，可等效为一环形电流，电子运动的周期为

根据电流的定义式可得

因为电子带负电，所以电流的方向与电子定向移动的方向相反，即沿逆时针方向，故C正确，ABD错误。
故选C。
9．A
【详解】由安培分子电流假说可知，低温情况下，分子运动不剧烈，在外磁场的作用下，分子环形电流的磁极趋向基本一致，因而易被磁化，而高温时，分子剧烈运动，导致分子环形电流的磁极趋向重新变得杂乱无章，进而达到消磁目的。
故选A。
10．A
【详解】根据安培定则可知，通电指导线周围磁感线是以导线为圆心的同心圆，俯视看，当电流向上时，磁感线为逆时针方向，当电流向下时，磁感线为顺时针方向。
故选A。
11．BC
【详解】A．磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线，在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，A错误；
B．两条磁感线的空隙处同样可能存在磁场，B正确；
C．引入磁感线时规定，磁感线上每一点的切线方向与该点的磁场方向一致，C正确；
D．空间中任意一点磁场方向只有一个，即磁感线不可能相交，D错误。
故选BC。
12．AC
【详解】接通电源后小磁针N极指向合磁场的方向，由平行四边形定则结合通电螺线管附近的磁场分布可知，通电螺线管在轴线上的磁场方向为x轴正方向，由安培定则可知，电源的左端为正极，故AC正确，BD错误。
故选AC。
13．ABC
【详解】AB．根据磁体外部的磁感线N极指向S极，AB错误，符合题意；
C．根据安培定则可知，直导线中电流方向向下，则磁感线方向（俯视）沿顺时针方向，C错误，符合题意；
D．根据安培定则，环形导线的电流方向与磁感线的方向关系如题图D所示，D正确，不符合题意。
故选ABC。
14．BD
【详解】根据安培定则判断知：导线M在a点产生的磁场方向向里，在b、c点产生的磁场方向向外，导线N在a、b点产生的磁场方向向外，在c点产生的磁场方向向里。根据对称性可知，导线M在a点和导线N在c点产生的磁感应强度大小相等，导线M在b点和导线N在b点产生的磁感应强度大小相等，导线M在c点和导线N在a点产生的磁感应强度大小相等，且离导线越近磁感应强度越大。
AB．根据对称性和磁场矢量叠加可知，b处的磁感应强度最大，故A错误，B正确；
CD．根据对称性和磁场矢量叠加可知， 、 处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C错误，D正确。
故选BD。
15．AD
【详解】AB．根据安培定则，通电螺线管左端相当于磁体的N级，右端相当于磁体的S级，磁体外部磁感线从N级到S级，而内部是由S级到N级，因此在A、D处的小针静止后的N极都指向左方，A正确，B错误；
CD．根据磁感线的疏密程度可知，螺线管B、D处的磁感线分布相同，也是最密的，C处磁感线分布最疏，C错误，D正确。
故选AD。