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1.磁场 磁感线
核 心 素 养 学 习 目 标
物理观念 (1)知道磁场的基本性质，知道磁感线．
(2)知道磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间都是通过磁场相互作用的．
科学思维 (1)知道几种常见磁场中磁感线的空间分布情况，体会如何使用形象化的手段描述物理现象．
(2)会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．
科学探究 (1)通过实验探究通电导线周围磁感线的方向与电流方向的关系．
(2)了解安培分子电流假说．
科学态度与责任 (1)体会奥斯特发现的重要意义，体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感．
(2)认识磁场的应用对生产、生活和科技发展的作用，培养学生的科学精神．
探究点一 磁场 磁感线
1．电和磁的联系
电生磁实验
(1)奥斯特实验：把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针____了．
(2)意义：发现了电流的______，首次揭示了______的联系．
转动
磁效应
电与磁
2．磁场和磁感线
(1)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过_____发生的．
磁场
(2)磁感线
①磁感线及其作用
在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的____方向都跟这点____的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线．利用磁感线可以形象地描述磁场．
可类比电场线 实际上不存在②实验模拟
在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，可以模拟出磁感线的形状，原因是细铁屑在磁场里____成了“小磁针”．轻敲玻璃板，细铁屑就会有_____地排列起来．
切线
磁场
磁化
规则
3．安培定则
安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．(也叫右手螺旋定则)
【情境思考】
如图甲、乙、丙三种情况，它们是通电导体与磁体、通电导体与通电导体间相互作用的情境．
(1)图甲中的小磁针为什么会发生偏转？
(2)图乙中的通电导线为什么会运动？
(3)图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？
提示：(1)(2)小磁针发生偏转、通电导线运动、通电导线之间吸引或者排斥一定都是受到了力的作用．
(3)磁体对磁体有力的作用、通电导体对磁体有力的作用、磁体对通电导体也有力的作用、通电导体对通电导体也有力的作用，这些作用都是通过磁场发生的．
【思维提升】
1．磁场
(1)磁场的客观性：磁场与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质．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：对放入其中的磁体、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．磁感线的特点
(1)磁感线是假想的曲线；
(2)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极；
(3)磁感线不相交、不相切；
(4)磁感线的疏密表示磁场的强弱；
(5)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向．
3．地球的磁场
(1)地球是一个巨大的磁体．
(2)地球周围空间存在的磁场叫地磁场．
(3)地磁场的两大特点
①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近．
②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行．
例1 为了形象地描述磁场，人们引入了磁感线，关于磁场和磁感线的描述，下列说法错误的是( )
A．磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的
B．任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切
C．磁感线与电场线不同，磁感线一定是闭合曲线，而电场线不一定闭合
D．磁场和磁感线是真实存在的，可以通过用细铁屑来模拟
答案：D
解析：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的，故A正确；磁场中某点的磁场方向是唯一的，且磁场方向沿磁感线切线的方向，所以任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切，故B正确；磁感线与电场线不同，磁感线一定是闭合曲线，而电场线不一定闭合，故C正确；磁场是真实存在的，磁感线是为了形象描述磁场而假想的线，不是真实存在的，故D错误．
练1 (多选)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场分布示意图如图，结合上述材料，下列说法正确的是( )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下
答案：AD
解析：地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，故A正确；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B错误；只有赤道上空磁场的方向才与地面平行，故C错误；地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下，故D正确．
练2 (多选)奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应．一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连．接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转．奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响．他能得到的实验结果有( )
A．减小白金丝直径，小磁针仍能偏转
B．用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转
C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转
D．小磁针的偏转情况与其放置位置无关
答案：AB
解析：减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项A正确；白金导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项B正确；减小伏打电池电动势，只要导线中有电流，小磁针还是会发生偏转，选项C错误；通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，选项D错误．
探究点二 安培定则及应用
1．直线电流的磁场
安培定则：如图所示，用_____握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，____________所指的方向就是磁感线环绕的方向．
右手
弯曲的四指
2．环形电流的磁场
安培定则：如图所示，让右手__________与环形电流的方向一致，_____________的方向就是环形导线轴线上磁场的方向．
弯曲的四指
伸直的拇指所指
3．通电螺线管的磁场
安培定则：如图所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指与_________一致，伸直的拇指所指的方向就是_____________磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的_____的方向．
螺线管电流方向
螺线管轴线上
北极
例2 用安培定则分析下列现象，正确的是( )
A．图甲中小磁针静止时位置如图，则通电直导线的电流方向从下往上
B．图乙中金属圆环通以逆时针电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向内
C．图丙中小磁针静止时的位置如图所示，则电源左侧为正极
D．图丁中在解释地磁场时，安培假设绕地轴的环形电流如图所示
答案：D
解析：图甲中小磁针静止时位置如图，磁场为顺时针方向，根据安培定则可知，通电直导线的电流方向从上往下，故A错误；图乙中金属圆环通以逆时针电流时，根据安培定则可知，磁场垂直纸面向外，小磁针静止时N极垂直纸面向外，故B错误；图丙中小磁针静止时的位置如图所示，右侧为S极，根据安培定则可知，则电源左侧为负极，故C错误；地理北极附近是地磁南极，根据安培定则可知，安培假设绕地轴的环形电流与图示相同，故D正确．
例3 (多选)如图，电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器．它的工作原理为线圈中通入交流电时，线圈中的钢制弹簧片被周期性的磁化，并受到永久磁铁作用使弹簧片带动振针周期性的上下振动．当某时刻线圈中通入图示电流时，下列说法正确的是( )
A．线圈右端为N极
B．线圈右端为S极
C．弹簧片被磁化后受到向上的作用力
D．弹簧片被磁化后受到向下的作用力
答案：AD
解析：由右手螺旋定则可知线圈右端为N极，弹簧片被磁化后右端为N极，故A正确，B错误；由磁场对磁极的作用可知，弹簧片右端受向下的磁场力，故C错误，D正确．
练3 如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(灰色一端)指示磁场方向正确的是( )
A．a B．b C．c D．d
答案：C
解析：根据安培定则可判断出电流的磁场方向，再根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向可知C正确．
练4 如图所示，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极指向平行于纸面向下．忽略地磁场的影响．关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是( )
A．I2＜I1，方向垂直纸面向外
B．I2＞I1，方向垂直纸面向外
C．I2＜I1，方向垂直纸面向里
D．I2＞I1，方向垂直纸面向里
答案：B
解析：小磁针静止时N极指向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处产生的磁场方向向上，则I2在该处产生的磁场方向向下，且大于I1在该处产生的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外，且I2＞I1.
1.下列关于磁感线的说法中正确的是( )
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
答案：A
解析：磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；在磁铁外部，磁感线从磁铁的N极发出，从磁铁的S极进入，在磁铁内部磁感线由S极回到N极，构成闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误．
2．电流的磁效应揭示了电与磁的关系．下面四幅图中描述磁场方向与电流方向之间的关系，其中磁感线分布正确的是( )
答案：A
解析：根据安培定则可知，电流方向向上，导线右侧磁场方向垂直纸面向里，左侧则是垂直纸面向外，故A正确；根据安培定则可知，螺线管内部磁场方向由左向右，故左端是S极，右端是N极，故B错误；根据安培定则可知，环形导线内部磁场方向从右向左，故C错误；根据安培定则可知，电流方向向下，从上往下看，磁场方向应该是顺时针方向，故D错误．
3．安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了“分子电流”假说．他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的，如图所示)，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．下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的选项图中正确的是( )
答案：B
解析：绕核运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知其左侧为N极，B正确．
4．为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在如图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )
答案：B
解析：地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则，拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故电流的方向应该向西，故B正确，A、C、D错误．
5．受奥斯特发现电流磁效应实验的启发，某兴趣小组用铁钉与漆包线绕制成电磁铁，电磁铁正上方的小磁针稳定后如图所示，下列说法正确的是( )
A．导线B端接电源正极
B．铁钉内磁场方向向右
C．电磁铁右端为电磁铁的N极
D．小磁针所在位置的磁场方向水平向左
答案：A
解析：根据小磁针稳定时N极所指的方向可知电磁铁右端为S极，左端为N极，根据右手螺旋定则可知电流从B到A，所以B端接电源正极，铁钉内部磁感线从S极指向N极，即内磁场方向向左，故A正确，B、C错误；小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，所以小磁针所在位置的磁场方向水平向右，故D错误．故选A.
1．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．发现这个实验现象的物理学家是( )
答案：C
解析：牛顿是经典力学的奠基人，爱因斯坦创立了狭义和广义相对论，居里夫人在天然放射性的研究领域有杰出的贡献，奥斯特首先发现了电流的磁效应，正确答案为C.
2．(多选)下列有关磁场的说法中，正确的是( )
A．磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场
B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同
D．在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同
答案：ABC
解析：磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种客观存在的特殊物质，它的基本性质是对放入其中的磁体、通电导线或运动电荷产生力的作用；磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针静止时，北极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反(磁场方向的另一种描述方法)，故A、B、C正确，D错误．
3．物理实验都需要有一定的控制条件．奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响．关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是( )
A．该实验必须在地球赤道上进行
B．通电直导线应该竖直放置
C．通电直导线应该水平东西方向放置
D．通电直导线应该水平南北方向放置
答案：D
解析：小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选项D正确．
4．关于磁感线，下列说法正确的是( )
A．磁感线是磁场中实际存在的曲线
B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱
C．沿磁感线的方向磁感应强度一定减弱
D．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
答案：B
解析：磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不实际存在，故A错误；磁感线可以表示磁场的方向和强弱，磁感线的疏密可以表示磁场的强弱，磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁场的方向相同，故B正确；沿磁感线的方向磁感应强度不一定减弱，如匀强磁场，故C错误；磁感线是为描述磁场而假想的，其疏密程度反映磁场的强弱，其空隙处并不是不存在磁场，故D错误．
5．指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，关于指南针能指示南北方向是由于( )
A．指南针的两个磁极相互吸引
B．指南针的两个磁极相互排斥
C．指南针能吸引铁、铝、镍等物质
D．地磁场对指南针的作用
答案：D
解析：用指南针指示方向，是由于地球本身是一个大磁体，地球的磁场对磁体产生力的作用，地球的南极是地磁的N极，地球的北极是地磁的S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故指南针指示南北方向，因此选项D正确，A、B、C错误．
6．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：由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转．
7．如图所示，地球是一个磁体，相当于一个大条形磁铁，为了解释地球的磁性，安培在19世纪用分子电流假说进行了说明，认为地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的，
下列说法正确的是( )
A．用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的正南北方向
B．地球磁体的N极位于地理的南极，地球磁体的S极与地理的北极重合
C．在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极
D．从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿逆时针方向
答案：C
解析：地磁场的南北极并不与地理的南北极重合，存在一定的偏角，所以用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向，看到它的磁极一般指向地理的南北方向附近，不是正南北方向，故A错误；地球磁体的N极位于地理的南极附近，地球磁体的S极在地理的北极附近，并不重合，故B错误；在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极，故C正确；根据安培定则可知，从地理北极向地理南极看，环形电流的方向沿顺时针方向，故D错误．
8．下列关于图中的相关判断和描述正确的是( )
A．甲图中地球赤道表面磁场方向指向南方
B．乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，再从负电荷回到正电荷形成闭合回路
C．丙图中条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
D．丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，其轴心位置小磁针的N极向纸外旋转
答案：D
解析：根据地磁场的分布特点可知，地理南极附近是地磁N极，故甲图中地球赤道表面磁场方向指向北方，故A错误；乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，但电场线不会形成闭合的回路，故B错误；丙图中条形磁铁的磁感线在磁铁外部从N极出发，到S极，从磁铁内部由S极回到N极，故C错误；丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，根据安培定则可知，其轴心磁场方向向外，则其轴心位置小磁针的N极向纸外旋转，故D正确．
9．如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则( )
A．电源左侧为正极
B．小磁针B的N极向纸里转
C．小磁针B会不断的转动
D．小磁针B不转动
答案：A
解析：由图可知通电螺线管的左边为S极，根据安培定则可知电路中有顺时针方向的电流，所以电源的左端为正极，故A正确；根据安培定则判断出磁感线方向，即可知小磁针B的N极向外转动，故B、C、D错误．
10．宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，危险强度不亚于黑洞，其磁感应强度相当于地球磁场的1 000万亿倍，
下列有关磁星的磁场说法正确的是( )
A．“磁星”表面磁场太过强大，故在磁星表面会出现以实物形式存在的磁感线
B．“磁星”表面的磁场如此强大，故而磁感线非常密集，导致磁感线可能相交
C．磁场只存在于“磁星”外部，而“磁星”内部不存在磁场
D．“磁星”表面各点的磁场方向可以用磁感线在该点的切线方向表示
答案：D
解析：磁感线实际上不存在，故A错误；磁感线不会相交也不会相切，故B错误；磁感线为闭合曲线，故而在“磁星”内部仍然存在磁场，故C错误；“磁星”表面各点的磁场方向可以用磁感线在该点的切线方向表示，故D正确．
11．如图所示，对其中包含的物理知识说法正确的是( )
A．图甲，导体棒A端因感应带负电，B端因感应带正电
B．图乙，A、B两点与中心电荷的距离相等，故A、B两点的电场强度相同
C．图丙，停在高压线上的小鸟没电死，是因为小鸟的安全电压很高
D．图丁，能自由转动的小磁针如图静止，则通电导线中电流方向向下
答案：D
解析：图甲，根据静电感应原理可知，导体棒A端因感应带负电，由于导体棒A端接地，所以B端不带电，故A错误；图乙，A、B两点与中心电荷的距离相等，故A、B两点的电场强度大小相等，方向不同，故B错误；图丙，停在高压线上的小鸟没电死，是因为小鸟双脚落在同一条导线上，两脚间的距离很小，电压很低，几乎没有电流流过小鸟的身体，故C错误；图丁，能自由转动的小磁针如图静止，根据安培定则可知，通电导线中电流方向向下，故D正确．
12.(多选)如图所示，某同学在实验室模拟奥斯特的电流磁效应实验时，发现小磁针在水平方向上不发生偏转，
可能的原因是( )
A．通电直导线中电流方向自西向东，小磁针放在通电直导线附近等高的水平位置
B．通电直导线中电流方向自东向西，小磁针放在通电直导线附近正上方
C．通电直导线中电流方向自南向北，小磁针放在通电直导线附近正下方
D．通电直导线中电流方向自北向南，小磁针放在通电直导线附近正上方
答案：AB
解析：通电直导线中电流方向自西向东，根据安培定则，放在通电直导线附近等高的水平位置的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场竖直向上或竖直向下，所以小磁针不发生偏转，故A正确；通电直导线中电流方向自东向西，根据安培定则，放在通电直导线附近正上方的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场水平向北，小磁针N极受力方向向北，所以小磁针不发生偏转，故B正确；
通电直导线中电流方向自南向北，根据安培定则，放在通电直导线附近正下方的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场水平向西，小磁针N极受力方向向西，所以小磁针N极向西偏转，故C错误；通电直导线中电流方向自北向南，根据安培定则，放在通电直导线附近正上方的小磁针所在位置，通电直导线产生的磁场水平向西，小磁针N极受力方向向西，所以小磁针N极向西偏转，故D错误．
13．(多选)如图甲所示，市面上有一种有趣的磁悬浮玩具，接通电源后，磁性玩偶会稳定地漂浮起来．其内部构造如图乙所示，其中滑动变阻器的阻值可改变，则下列说法正确的是( )
A.b端应接电源正极
B．软铁内的磁感线方向朝向上方
C．a端应接电源正极
D．滑动变阻器的滑片P向上滑动，玩偶的高度会下降
答案：AB
解析：根据题意可知，通电线圈的上方为N极，由安培定则可知，电流由线圈下端流入，上端流出，则b端应接电源正极，故A正确，C错误；软铁内部磁场由S→N，则软铁内的磁感线方向朝向上方，故B正确；若滑动变阻器的滑片向上滑动，可变电阻的电阻值调小，则线圈中的电流增大，玩偶的高度会上升，故D错误．
14.弹簧测力计下端挂一条形磁铁，其N极一端位于一通电螺线管的正上方，如图所示，下列说法正确的是( )
A．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数不变
B．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数减小
C．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数不变
D．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数减小
答案：B
解析：当螺线管将a接电源正极，b接负极时，线圈中产生磁场，由右手螺旋定则判断得知，螺线管内部磁场方向向上，对磁铁产生向上的斥力，所以弹簧秤示数减小，故A错误，B正确；当螺线管将a接电源负极，b接正极时，线圈中产生磁场，由右手螺旋定则判断得知，螺线管内部磁场方向向下，对磁铁产生向下的引力，所以弹簧秤示数增大，故C、D错误．1.磁场 磁感线
探究点一 磁场 磁感线
1．电和磁的联系
电生磁实验
(1)奥斯特实验：把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针________了．
(2)意义：发现了电流的________，首次揭示了________的联系．
2．磁场和磁感线
(1)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过________发生的．
(2)磁感线
①磁感线及其作用
在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的________方向都跟这点________的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线．利用磁感线可以形象地描述磁场．
可类比电场线 实际上不存在②实验模拟
在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，可以模拟出磁感线的形状，原因是细铁屑在磁场里________成了“小磁针”．轻敲玻璃板，细铁屑就会有________地排列起来．
3．安培定则
安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．(也叫右手螺旋定则)
【情境思考】
如图甲、乙、丙三种情况，它们是通电导体与磁体、通电导体与通电导体间相互作用的情境．
(1)图甲中的小磁针为什么会发生偏转？
(2)图乙中的通电导线为什么会运动？
(3)图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？
【思维提升】
1．磁场
(1)磁场的客观性：磁场与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质．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：对放入其中的磁体、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．磁感线的特点
(1)磁感线是假想的曲线；
(2)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极；
(3)磁感线不相交、不相切；
(4)磁感线的疏密表示磁场的强弱；
(5)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向．
3．地球的磁场
(1)地球是一个巨大的磁体．
(2)地球周围空间存在的磁场叫地磁场．
(3)地磁场的两大特点
①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近．
②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行．
例1 为了形象地描述磁场，人们引入了磁感线，关于磁场和磁感线的描述，下列说法错误的是( )
A．磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的
B．任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切
C．磁感线与电场线不同，磁感线一定是闭合曲线，而电场线不一定闭合
D．磁场和磁感线是真实存在的，可以通过用细铁屑来模拟
[解题心得]
练1 (多选)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场分布示意图如图，结合上述材料，下列说法正确的是( )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下
练2 (多选)奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应．一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连．接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转．奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响．他能得到的实验结果有( )
A．减小白金丝直径，小磁针仍能偏转
B．用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转
C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转
D．小磁针的偏转情况与其放置位置无关
探究点二 安培定则及应用
1．直线电流的磁场
安培定则：如图所示，用________握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，____________所指的方向就是磁感线环绕的方向．
2．环形电流的磁场
安培定则：如图所示，让右手____________与环形电流的方向一致，________________的方向就是环形导线轴线上磁场的方向．
3．通电螺线管的磁场
安培定则：如图所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指与________________一致，伸直的拇指所指的方向就是________________磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的________的方向．
例2 用安培定则分析下列现象，正确的是( )
A．图甲中小磁针静止时位置如图，则通电直导线的电流方向从下往上
B．图乙中金属圆环通以逆时针电流时，小磁针静止时N极垂直纸面向内
C．图丙中小磁针静止时的位置如图所示，则电源左侧为正极
D．图丁中在解释地磁场时，安培假设绕地轴的环形电流如图所示
[解题心得]
例3 (多选)如图，电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器．它的工作原理为线圈中通入交流电时，线圈中的钢制弹簧片被周期性的磁化，并受到永久磁铁作用使弹簧片带动振针周期性的上下振动．当某时刻线圈中通入图示电流时，下列说法正确的是( )
A．线圈右端为N极
B．线圈右端为S极
C．弹簧片被磁化后受到向上的作用力
D．弹簧片被磁化后受到向下的作用力
[解题心得]
练3 如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(灰色一端)指示磁场方向正确的是( )
A．a B．b C．c D．d
练4 如图所示，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极指向平行于纸面向下．忽略地磁场的影响．关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是( )
A．I2＜I1，方向垂直纸面向外
B．I2＞I1，方向垂直纸面向外
C．I2＜I1，方向垂直纸面向里
D．I2＞I1，方向垂直纸面向里
1.下列关于磁感线的说法中正确的是( )
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
2．电流的磁效应揭示了电与磁的关系．下面四幅图中描述磁场方向与电流方向之间的关系，其中磁感线分布正确的是( )
3．安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了“分子电流”假说．他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的，如图所示)，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．下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的选项图中正确的是( )
4．为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在如图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )
5．受奥斯特发现电流磁效应实验的启发，某兴趣小组用铁钉与漆包线绕制成电磁铁，电磁铁正上方的小磁针稳定后如图所示，下列说法正确的是( )
A．导线B端接电源正极
B．铁钉内磁场方向向右
C．电磁铁右端为电磁铁的N极
D．小磁针所在位置的磁场方向水平向左
1．磁场 磁感线
导学 掌握必备知识 强化关键能力
探究点一
1．(1)转动 (2)磁效应 电与磁
2．(1)磁场 (2)①切线 磁场 ②磁化 规则
情境思考
提示：(1)(2)小磁针发生偏转、通电导线运动、通电导线之间吸引或者排斥一定都是受到了力的作用．
(3)磁体对磁体有力的作用、通电导体对磁体有力的作用、磁体对通电导体也有力的作用、通电导体对通电导体也有力的作用，这些作用都是通过磁场发生的．
[例1] 解析：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的，故A正确；磁场中某点的磁场方向是唯一的，且磁场方向沿磁感线切线的方向，所以任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切，故B正确；磁感线与电场线不同，磁感线一定是闭合曲线，而电场线不一定闭合，故C正确；磁场是真实存在的，磁感线是为了形象描述磁场而假想的线，不是真实存在的，故D错误．
答案：D
练1 解析：地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，故A正确；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B错误；只有赤道上空磁场的方向才与地面平行，故C错误；地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下，故D正确．
答案：AD
练2 解析：减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项A正确；白金导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项B正确；减小伏打电池电动势，只要导线中有电流，小磁针还是会发生偏转，选项C错误；通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，选项D错误．
答案：AB
探究点二
1．右手 弯曲的四指
2．弯曲的四指 伸直的拇指所指
3．螺线管电流方向 螺线管轴线上 北极
[例2] 解析：图甲中小磁针静止时位置如图，磁场为顺时针方向，根据安培定则可知，通电直导线的电流方向从上往下，故A错误；图乙中金属圆环通以逆时针电流时，根据安培定则可知，磁场垂直纸面向外，小磁针静止时N极垂直纸面向外，故B错误；图丙中小磁针静止时的位置如图所示，右侧为S极，根据安培定则可知，则电源左侧为负极，故C错误；地理北极附近是地磁南极，根据安培定则可知，安培假设绕地轴的环形电流与图示相同，故D正确．
答案：D
[例3] 解析：由右手螺旋定则可知线圈右端为N极，弹簧片被磁化后右端为N极，故A正确，B错误；由磁场对磁极的作用可知，弹簧片右端受向下的磁场力，故C错误，D正确．
答案：AD
练3 解析：根据安培定则可判断出电流的磁场方向，再根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向可知C正确．
答案：C
练4 解析：小磁针静止时N极指向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处产生的磁场方向向上，则I2在该处产生的磁场方向向下，且大于I1在该处产生的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外，且I2＞I1.
答案：B
导练 落实创新应用 提升学科素养
1．解析：磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；在磁铁外部，磁感线从磁铁的N极发出，从磁铁的S极进入，在磁铁内部磁感线由S极回到N极，构成闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误．
答案：A
2．解析：根据安培定则可知，电流方向向上，导线右侧磁场方向垂直纸面向里，左侧则是垂直纸面向外，故A正确；根据安培定则可知，螺线管内部磁场方向由左向右，故左端是S极，右端是N极，故B错误；根据安培定则可知，环形导线内部磁场方向从右向左，故C错误；根据安培定则可知，电流方向向下，从上往下看，磁场方向应该是顺时针方向，故D错误．
答案：A
3．解析：绕核运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知其左侧为N极，B正确．
答案：B
4．解析：地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则，拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故电流的方向应该向西，故B正确，A、C、D错误．
答案：B
5．解析：根据小磁针稳定时N极所指的方向可知电磁铁右端为S极，左端为N极，根据右手螺旋定则可知电流从B到A，所以B端接电源正极，铁钉内部磁感线从S极指向N极，即内磁场方向向左，故A正确，B、C错误；小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，所以小磁针所在位置的磁场方向水平向右，故D错误．故选A.
答案：A
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