第5章 初识电磁场与电磁波
第1节 磁场及其描述
[教材链接] 1.(1)磁场 力 (2)静止 北极 (3)排斥 吸引 2.(1)垂直 B=
[科学探究] (1)通电导线应垂直放入磁场中.只有通电导线与磁场方向垂直时,它所受的磁场力才最大,此时磁场力F与电流I和导线长度L的乘积IL的关系最简单.
(2)磁感应强度由磁场本身的性质决定,与放入磁场的导线所受的力无关.
例1 AC [解析] 磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用,它是一种看不见、摸不着、实实在在存在的物质,A、C符合题意.
例2 D [解析] 磁场中某点的磁感应强度B与F、I、L无关,故B错误;定义式B=中要求通电导线垂直于磁场放置,若平行于磁场放置,则力F=0,故A、C错误;磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,也就是放在该点的小磁针北极所受磁场力的方向,故D正确.
变式1 D [解析] 此时导线与磁场方向垂直,由B=解得B=10 T,磁感应强度与导线是否在磁场内无关,故选D.
[教材链接] 1.(1)切线 (2)疏密 密 疏 (3)闭合 不会 N S S N
2.(1)大小和方向 (2)平行且等距
例3 D [解析] 磁感线的疏密表述磁场的强弱,磁感线的切线方向表示磁场的方向,故A正确.磁感线是闭合的曲线,故B正确.磁感线不会相交,假若相交,则在交点处有两个切线方向,由此得出磁场的方向有两个,这与磁场方向唯一性相矛盾,故C正确.在磁体外部,磁感线是从N极到S极,而在磁体内部,磁感线是从S极到N极,形成闭合曲线,故D错误.
例4 B [解析] 由图可知,b处的磁感线较密,a处的磁感线较疏,所以Ba[教材链接] 1.电流 2.(1)左手 四指弯曲的 (2)弯曲四指的方向 (3)弯曲四指的方向
例5 C [解析] A图中通电直导线中电流从左向右,根据右手螺旋定则可判断,小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向里,所以小磁针静止时北极背离读者,故A错误;B图中通电直导线中电流竖直向上,根据右手螺旋定则可判断,磁场的方向为逆时针(从上向下看),因此小磁针静止时北极背离读者,故B错误;环形导线的电流方向为逆时针,根据右手螺旋定则可判断,小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向外,所以小磁针静止时北极指向读者,故C正确;根据右手螺旋定则可判断,通电螺线管的内部磁场方向由右向左,所以小磁针静止时北极指向左方,故D错误.
变式2 CD [解析] 当开关S闭合后,直导线电流从B流向A,根据右手螺旋定则可知磁场方向为逆时针方向,所以a处的磁场方向刚好相反了,则A错误;当开关S闭合后,根据右手螺旋定则可知螺线管的右边是N极,所以c处磁场方向正确,b处的磁场方向刚好相反,则B错误,C正确;当开关S闭合后,根据右手螺旋定则可知电磁铁D的左边是N极,右边为S极,所以d点的磁场方向正确,则D正确.
素养提升
示例 D [解析] 根据安培定则,可知B1、B3大小相等、方向相反,B2、B4为0,所以D正确,A、B、C错误.
变式3 C [解析] 图中,b、d导线中的直线电流在a点的磁感应强度大小相等、方向相反,互相抵消,故a点的磁场方向取决于导线c中的电流方向.由安培定则可知a点的磁场方向为由a到b,故选项C正确.
变式4 A [解析] 根据安培定则可判断出,a导线在O点产生的磁感应强度方向为b→d,大小为B;c导线在O点产生的磁感应强度方向为b→d,大小为B;b导线在O点产生的磁感应强度方向为c→a,大小为B;d导线在O点产生的磁感应强度方向为c→a,大小为B.根据平行四边形定则进行合成,四根导线同时存在时,O点的磁感应强度大小为2B,方向向左,故A正确.
随堂巩固
1.AB [解析] 地磁场的分布类似于条形磁铁周围的磁场分布,所以在地球表面赤道上的磁场最弱,选项D错误;在地球上不同位置,磁偏角的数值是不同的,选项C错误.
2.CD [解析] 电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线,实际不存在,A错误;两种场线的切线方向均表示相应的场方向,两种场线都不会相交,B错误;静电场的电场线起始于正电荷或无限远、终止于负电荷或无限远,而磁感线在磁体外部由N极指向S极,在磁体内部由S极指向N极,组成闭合曲线,C正确;电场线越密,表示该处电场越强,磁感线越密,表示该处磁场越强,D正确.
3.BC [解析] 磁感应强度不随F或IL的变化而变化,选项B正确,选项D错误.由于导线垂直于磁场,故有B=,即F=ILB,可见F与IL成正比,选项A错误,选项C正确.
4.C [解析] 由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向,①正确,②错误.③和④为环形电流,注意让弯曲的四指指向电流的方向,可判断出③错误,④正确.
5.A [解析] 由右手螺旋定则可知,通电导线b、d在O点产生的磁场沿Oa方向,导线a在O点产生的磁场沿Od方向,导线c在O点产生的磁场沿Ob方向,相互抵消,故O处磁感应强度方向沿Oa方向,故选A.第5章 初识电磁场与电磁波
第1节 磁场及其描述
1.A [解析] 磁场和电场都是客观存在的特殊物质,选项A正确;磁场是客观存在的,而不是人为规定的,选项B错误;磁体间的相互作用是通过磁场发生的,而不是直接发生的,选项C错误;磁场存在于磁体与电流的周围,与是否有磁场力无关,选项D错误.
2.B [解析] 军舰被地磁场磁化后变成了磁体,当军舰靠近水雷时,对控制引爆电路的小磁针有力的作用,使小磁针转动引爆水雷,故B正确.
3.AC [解析] 因为磁感应强度B=是用比值法定义的物理量,因此B不与F成正比,不与IL成反比,故A正确;磁场中某一点的磁场方向为小磁针静止时N极的指向,与电流元在该点所受安培力的方向垂直,故B错误;若电流元在某点所受安培力为零,有可能磁感应强度与电流元方向平行,所以该点的磁感应强度可能不为零,故C正确;只有在磁感应强度B与电流I垂直时,才能使用表达式F=BIL进行定量计算,故D错误.
4.AC [解析] 磁感应强度B==1 T,磁感应强度由磁场自身决定,与是否放置导线、导线长度、电流大小无关,选项A、C正确.
5.BC [解析] 磁感线是闭合的曲线,A错误;磁感线的切线方向就是磁场的方向,C正确;磁感线的疏密表示磁场的强弱,D错误;由通电螺线管的磁场特点可知,B正确.
6.C [解析] 匀强磁场的磁感线是一些平行且等间距的直线,故A错误;磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱,故a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度,故B错误,C正确;磁感线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同,故a、b的磁场方向相同,故D错误.
7.D [解析] 磁感应是闭合的曲线,不能交于一点,A错误;在磁铁外部,磁感线是从N极到S极,所以软磁条内部a位置应为S极,B错误;磁感线与电场线一样都是假想的曲线,C错误;软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为a指向b,D正确.
8.C [解析] 根据安培定则,直线电流左侧磁场方向应垂直纸面向外,右侧磁场方向应垂直纸面向里,故A错误;根据安培定则,磁场方向应为逆时针,故B错误;根据安培定则,从上往下看,磁场方向应为逆时针,故C正确;根据安培定则,通电螺线管内部磁场方向应由左指向右,故D错误.
9.C [解析] 金属环旋转相当于产生了环形电流,由安培定则可判断,金属环中心轴线上的磁感线方向水平向右,小磁针稳定后,N极指向磁感线方向,故C正确.
10.AC [解析] 分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化,关键在于确定通电螺线管与地磁场之间的作用情况.一方面,可以将地球等效处理为一个大磁铁,地理南极相当于磁铁的N极,因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上.另一方面,可利用安培定则判定通电螺线管在其周围产生的磁场方向,再根据“同名磁极相斥,异名磁极相吸”原理可判定通电螺线管与地磁场之间的作用情况.综上所述,A、C正确,B、D错误.
11.D [解析] 首先,地理上的北极是地磁场的S极,地理上的南极是地磁场的N极,因此环形电流产生的地磁场的N极应该指向地理上的南极附近,根据安培定则,D正确.
12.B B
[解析] 根据右手螺旋定则,放置在FE边的电流在C点产生的磁感应强度大小为B、方向沿C→M,放置在ND边的电流在C点产生的磁感应强度大小为B、方向沿F→C,故C点处的磁感应强度大小为B;放置在FE边的电流在O点产生的磁感应强度大小为B、方向沿N→O,放置在ND边的电流在O点产生的磁感应强度大小为B、方向沿O→P,故O点处的磁感应强度大小为B.
13.BC [解析] 正电荷在O点处的电场强度方向水平向右,负电荷在O点处的电场强度方向水平向右,根据场强叠加可知,O点处的总电场强度不为零,A错误;根据等量异种电荷电场的对称性可知,a、b处的电场强度大小相等,方向相同,均水平向右,B正确;根据右手螺旋定则,M、N两点处的长直导线在c、d、O'点处的磁感应强度方向均竖直向下,根据对称性以及磁感应强度的叠加可知,c、d处的磁感应强度大小相等,方向相同,O'点处的磁感应强度不为零,C正确,D错误.
14.C [解析] 如图甲所示, P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等,设为B1,由几何关系可知,B1=B0.如果让P中的电流反向,其他条件不变,如图乙所示,由几何关系可知,a点处磁感应强度的大小B==B0,故选项C正确.第5章 初识电磁场与电磁波
第1节 磁场及其描述
学习任务一 磁场 磁感应强度
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
1.磁场
(1)定义:磁体和电流周围的空间存在一种特殊的物质. 能够对磁体产生 的作用.
(2)方向:人们把磁场中某点小磁针 时 的指向规定为该点磁场的方向.
(3)磁极间的相互作用:同名磁极相互 ,异名磁极相互 .
2.磁感应强度
(1)定义:把 于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比,称为磁感应强度,用B表示.
(2)定义式: .
(3)单位:在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特,符号为T.1 T=1 N/(A·m).
(3)方向: 磁感应强度B是矢量,磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即放在该点的小磁针静止时N极的指向.
(4)物理意义:反映磁场的强弱和方向的物理量.
[科学探究] 观察如图所示的“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置,思考以下几个问题:
(1)实验装置中,通电导线应如何放入磁场中 为什么
(2)通过实验发现,通电导线受力与电流I和磁场中导线长度L有关,能否说明磁感应强度与导线受力存在什么关系
例1 (多选)关于磁场,下列说法正确的是 ( )
A.磁场的基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用
B.磁场是看不见摸不着、实际不存在的,是人们假想出来的一种物质
C.磁场是客观存在的一种特殊物质形态
D.磁场的存在与否决定于人的思想,想其有则有,想其无则无
[反思感悟]
例2 关于磁感应强度,下列说法中正确的是 ( )
A.若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度一定为
B.由B=知,B与F成正比,与IL成反比
C.由B=知,一小段通电导线在某处不受磁场力,说明该处一定无磁场
D.某处磁感应强度的方向就是放在此处小磁针北极所受磁场力的方向
[反思感悟]
变式1 [2024·南安一中月考] 在匀强磁场中某处P放一个长度l=20 cm、通电电流I=0.5 A的直导线,测得它受到的最大磁场力F=1.0 N,其方向竖直向上.现将该通电导线从磁场中撤走,则P处的磁感应强度为( )
A.零 B.1 T
C.0.1 T D.10 T
[反思感悟]
【要点总结】
对磁感应强度的认识
(1)磁感应强度的大小:磁感应强度的大小反映该处磁场的强弱,它的大小取决于场源以及在磁场中的位置.
(2)磁感应强度是用比值法定义的,即B=,但B的大小由磁场本身决定,与F、I、L的大小没有关系.
(3)磁感应强度的方向:磁感应强度的方向就是该处磁场的方向,规定为小磁针静止时N极的指向,也可以表示为磁感线在该点的切线方向.
学习任务二 磁感线
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
1.磁感线
(1)定义:在磁场中画出的一些有方向的曲线,曲线上每一点的 方向都跟该点的磁感应强度的方向一致.
(2)磁感线的 表示磁场的强弱.磁感线分布越 的地方,磁感应强度越大;磁感线分布越 的地方,磁感应强度越小.
(3)磁感线是 曲线, 相交;在磁体外部,从 极指向 极,在磁体内部,由 极指向 极.
2.匀强磁场:
(1)定义:如果各点的磁感应强度 都相同,则这个区域的磁场称为匀强磁场.
(2)匀强磁场的磁感线是一组 的直线.
例3 下列关于磁感线的描述错误的是 ( )
A.磁感线是表示磁场强弱和方向的曲线
B.磁感线是闭合的曲线
C.任意两条磁感线都不能相交
D.磁感线从磁体的N极发出指向S极,并在S极终止
[反思感悟]
例4 [2024·厦门实验中学月考] 磁场中某区域的磁感线如图所示,则( )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不相等,Ba>Bb
B.a、b两处的磁感应强度的大小不相等,BaC.a、b两处的磁场方向一定相同
D.a处没有磁感线,所以磁感应强度为零
[反思感悟]
【要点总结】
比较内容 磁感线 电场线
相似点 引入目的 形象描述场而引入的假想曲线,实际上不存在
疏密程度 表示场的强弱
切线方向 场的方向
能否相交 不能相交
不同点 闭合曲线 起始于正电荷或无限远处,终止于无限远处或负电荷
学习任务三 电流的磁场
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
1.安培定则是用来确定 周围磁场方向的定则.
2.安培定则应用方法
(1)直线电流周围的磁场方向
如图所示,用 握住导线,让伸直拇指所指的方向与电流方向一致,则 方向就是电流周围磁感线的环绕方向.直线电流周围的磁感线环绕情况如图所示.
(2)环形电流的磁场方向
如图所示,让右手 与环形电流的方向一致,则伸直拇指所指的方向就是环形电流中心轴线处的磁感线的方向.
(3)通电螺线管周围的磁场方向
如图所示,用右手握住螺线管,让 与电流的方向一致,则伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向.
例5 当导线中分别通以如图所示方向的电流时,小磁针静止时北极指向读者的是 ( )
[反思感悟]
变式2 (多选)[2024·泉州一中期末] 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(黑色端)指示磁场方向正确的是 ( )
A.a B.b
C.c D.d
[反思感悟]
【要点总结】
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
磁感线是以导线上任意点为圆心的多组同心圆,磁感线越向外越稀疏,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铁的磁场,方向由N极指向S极
磁场叠加原理
如果有几个磁场同时存在,它们的磁场就互相叠加,这时某点的磁感应强度就等于各个磁场单独存在时在该点磁感应强度的矢量和.
示例 [2024·福清一中月考] 如图所示,两根互相垂直的绝缘长直导线紧挨放置,导线中分别通有向上和向右的大小相等的
电流.正方形abcd分别关于两导线对称,a、b、c、d四点的磁感应强度分别为B1、B2、B3、B4.下列说法正确的是 ( )
A.B1、B4大小相等 B.B1、B2大小相等
C.B3、B4大小相等 D.B1、B3大小相等
变式3 如图所示,三根长直通电导线中电流大小相同,通电电流方向为:b导线和d导线中电流向纸内,c导线中电流向纸外,已知a点为b、d两点的连线的中点,ac垂直于bd,且ab=ad=ac,则a点的磁场方向为 ( )
A.垂直于纸面指向纸外
B.垂直于纸面指向纸内
C.沿纸面由a指向b
D.沿纸面由a指向d
变式4 [2024·三明一中月考] 四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d中的电流均为I,如图所示放在正方形的四个顶点上,每根通电直导线单独存在时,四边形中心O点的磁感应强度都是B,则四根通电直导线同时存在时,O点的磁感应强度的大小和方向为 ( )
A.2B,方向向左 B.2B,方向向下
C.2B,方向向右 D.2B,方向向上
1.(地磁场的理解)(多选)下列说法正确的是( )
A.地球是一个巨大的磁体,其N极在地理南极附近,S极在地理北极附近
B.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
C.在地球的周围存在着磁场,但地磁的两极与地理的两极并不重合,其间有一个夹角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的
D.在地球表面各点磁场强弱相同
2.(电场线和磁感线)(多选)下列关于静电场的电场线和磁感线的说法正确的是 ( )
A.电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B.磁场中两条磁感线一定不相交,但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C.电场线是一条不闭合曲线,而磁感线是一条闭合曲线
D.电场线越密的地方,电场越强,磁感线越密的地方,磁场也越强
3.(磁感应强度的理解)(多选)将一小段长为L、电流为I的通电直导线垂直于磁场方向放入一个磁感应强度为B的匀强磁场中,其所受磁场力为F,图中能正确反映各量间关系的是( )
4.(电流周围的磁场分布)图为电流产生磁场的分布图,正确的分布图是 ( )
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
5.(磁感应强度的叠加)[2024·贵州六盘水期末] 如图所示,在相互垂直的两条直径的端点处,分别固定着四根相互平行且垂直于圆周平面的长直导线a、b、c、d,通入大小相同的电流,其中导线a、b、c中的电流方向向里,导线d中的电流方向向外,
则圆心O处磁感应强度方向沿( )
A.Oa方向
B.Ob方向
C.Oc方向
D.Od方向第5章 初识电磁场与电磁波
第1节 磁场及其描述建议用时:40分钟
◆ 知识点一 磁场
1.下列关于磁场的说法中正确的是 ( )
A.磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质
B.磁场是为了解释磁体间相互作用而人为规定的
C.磁体与磁体间是直接发生作用的
D.磁场只有在磁体与磁体、磁体与通电导线发生作用时才产生
2.磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的,军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,其依据是 ( )
A.磁体的吸铁性
B.磁极间的相互作用规律
C.电荷间的相互作用规律
D.磁场对电流的作用原理
◆ 知识点二 磁感应强度
3.(多选)[2024·厦门二中期末] 关于磁感应强度,下列说法正确的是 ( )
A.磁感应强度B=是用比值法定义的物理量,因此B不与F成正比,不与IL成反比
B.电流元在某点所受安培力的方向就是该点的磁场方向
C.若电流元在某点所受安培力为零,该点的磁感应强度可能不为零
D.放置在匀强磁场中1 m长的通电导线,通过1 A的电流,受到的安培力为1 N,则该位置的磁感应强度大小就是1 T
4.(多选)在匀强磁场中,垂直于磁场方向放置一根长度为20 cm、电流为1 A的直导线,导线受到的安培力大小为0.2 N,则 ( )
A.匀强磁场的磁感应强度大小为1 T
B.匀强磁场的磁感应强度大小为0.01 T
C.将通电导线从磁场中撤走,磁感应强度大小仍为1 T
D.将通电导线从磁场中撤走,磁感应强度大小变为0
◆ 知识点三 磁感线
5.(多选)关于磁场和磁感线的描述,下列说法正确的是 ( )
A.磁感线从磁体的N极出发,到磁体的S极终止
B.自由转动的小磁针放在通电螺线管内部,其N极指向螺线管的北极
C.磁感线的切线方向就是磁场的方向
D.两条磁感线的空隙处不存在磁场
6.[2024·福州一中期中] 如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线.下列说法正确的是 ( )
A.该磁场是匀强磁场
B.a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小
C.a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大
D.a、b两点的磁场方向相反
7.[2024·厦门一中期末] 磁贴纱窗的软磁条的外部磁感线正面图如图所示,以下说法正确的是 ( )
A.磁感线不是封闭的曲线,可以相交于一点
B.软磁条内部a位置应为N极
C.磁感线与电场线一样真实存在于空间之中
D.软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为a指向b
◆ 知识点四 安培定则
8.[2024·同安一中月考] 关于电流周围磁场的磁感线分布情况,符合安培定则的是 ( )
9.如图所示,带正电的金属环绕轴OO'以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的指向是
( )
A.N极竖直向上
B.N极竖直向下
C.N极沿轴线向右
D.N极沿轴线向左
10.(多选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小
B.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
C.若将b端接电源正极,a端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变
11.[2024·三明二中月考] 地球磁场最大的作用是形成一道屏障,减弱了宇宙射线对人及其他生物的影响.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.如图所示能正确表示安培假设中环形电流方向的是 ( )
12.[2024·泉州一中月考] 如图所示为一边长为d的正方体,在FE、ND两边放置足够长的直导线,通有相等的电流I,电流方向如图所示.若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中C点处的磁感应强度大小为 ,O点处的磁感应强度大小为 .
13.(多选)[2024·陕西西安期末] 如图甲所示,a、b位于两个等量异种电荷的连线上,且a、b到O点的距离相等;如图乙所示,两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点,O'为MN连线的中点,c、d位于M、N的连线上,且c、d到O'点的距离相等,两导线中通有等大反向的恒定电流,下列说法正确的是( )
A.O点处的电场强度为零
B.a、b处的电场强度大小相等,方向相同
C.c、d处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.O'点处的磁感应强度为零
14.如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l.当两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零;如果让P中的电流反向,其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为 ( )
A.0
B.B0
C.B0
D.2B0(共60张PPT)
第1节 磁场及其描述
学习任务一 磁场 磁感应强度
学习任务二 磁感线
学习任务三 电流的磁场
素养提升
随堂巩固
备用习题
学习任务一 磁场 磁感应强度
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
1.磁场
(1) 定义：磁体和电流周围的空间存在一种特殊的物质.______能够对磁体产生____的作用.
(2) 方向：人们把磁场中某点小磁针______时______的指向规定为该点磁场的方向.
(3) 磁极间的相互作用：同名磁极相互______，异名磁极相互______.
磁场
力
静止
北极
排斥
吸引
2.磁感应强度
(1)定义:把______于磁场方向的一小段通电直导线受到的力与电流和直导线的长度的乘积之比，称为磁感应强度，用表示.
(2)定义式：_______.
(3)单位:在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号为..
(3)方向: 磁感应强度是矢量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即放在该点的小磁针静止时极的指向.
(4)物理意义:反映磁场的强弱和方向的物理量.
垂直
［科学探究］ 观察如图所示的“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置，思考以下几个问题：
(1) 实验装置中，通电导线应如何放入磁场中 为什么
[答案] 通电导线应垂直放入磁场中.只有通电导线与磁场方向垂直时，它所受的磁场力才最大，此时磁场力与电流和导线长度的乘积的关系最简单.
(2) 通过实验发现，通电导线受力与电流和磁场中导线长度有关，能否说明磁感应强度与导线受力存在什么关系？
[答案] 磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放入磁场的导线所受的力无关.
例1 (多选)关于磁场，下列说法正确的是( )
A.磁场的基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用
B.磁场是看不见摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C.磁场是客观存在的一种特殊物质形态
D.磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
[解析] 磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用，它是一种看不见、摸不着、实实在在存在的物质，A、C符合题意.
√
√
例2 关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )
A.若长为、电流为的导线在某处受到的磁场力为，则该处的磁感应强度一定为
B.由知，与成正比，与成反比
C.由知，一小段通电导线在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场
D.某处磁感应强度的方向就是放在此处小磁针北极所受磁场力的方向
√
[解析] 磁场中某点的磁感应强度B与、、无关，故B错误；定义式中要求通电导线垂直于磁场放置，若平行于磁场放置，则力，故A、C错误；磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针北极所受磁场力的方向，故D正确.
变式1 [2024·南安一中月考] 在匀强磁场中某处放一个长度、通电电流的直导线，测得它受到的最大磁场力，其方向竖直向上.现将该通电导线从磁场中撤走，则处的磁感应强度为( )
A.零 B. C. D.
[解析] 此时导线与磁场方向垂直，由解得，磁感应强度与导线是否在磁场内无关，故选D.
√
【要点总结】
对磁感应强度的认识
(1)磁感应强度的大小：磁感应强度的大小反映该处磁场的强弱，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置.
(2)磁感应强度是用比值法定义的，即，但的大小由磁场本身决定，与、、的大小没有关系.
(3)磁感应强度的方向：磁感应强度的方向就是该处磁场的方向，规定为小磁针静止时极的指向，也可以表示为磁感线在该点的切线方向.
学习任务二 磁感线
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
1.磁感线
(1) 定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的_______方向都跟该点的磁感应强度的方向一致.
(2) 磁感线的______表示磁场的强弱.磁感线分布越____的地方，磁感应强度越大；磁感线分布越____的地方，磁感应强度越小.
(3) 磁感线是______曲线，______相交;在磁体外部，从___极指向__极，在磁体内部，由__极指向___极.
切线
疏密
密
疏
闭合
不会
2.匀强磁场：
(1) 定义：如果各点的磁感应强度____________都相同，则这个区域的磁场称为匀强磁场.
(2) 匀强磁场的磁感线是一组____________的直线.
大小和方向
平行且等距
例3 下列关于磁感线的描述错误的是( )
A.磁感线是表示磁场强弱和方向的曲线
B.磁感线是闭合的曲线
C.任意两条磁感线都不能相交
D.磁感线从磁体的极发出指向极，并在极终止
√
[解析] 磁感线的疏密表述磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向，故A正确.磁感线是闭合的曲线，故B正确.磁感线不会相交，假若相交，则在交点处有两个切线方向，由此得出磁场的方向有两个，这与磁场方向唯一性相矛盾，故C正确.在磁体外部，磁感线是从极到极，而在磁体内部，磁感线是从极到极，形成闭合曲线，故D错误.
例4 [2024·厦门实验中学月考] 磁场中某区域的磁感线如图所示，则( )
A.、两处的磁感应强度的大小不相等，
B.、两处的磁感应强度的大小不相等，
C.、两处的磁场方向一定相同
D.处没有磁感线，所以磁感应强度为零
√
[解析] 由图可知，处的磁感线较密，处的磁感线较疏，所以，A错误，B正确.磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，、两处的磁场方向不同，C错误.磁感线是
用来描述磁场的，不可能在存在磁场的区域内全部画出磁感线，D错误.
【要点总结】
比较内容 磁感线 电场线
相似点 引入目的 形象描述场而引入的假想曲线，实际上不存在 疏密程度 表示场的强弱 切线方向 场的方向 能否相交 不能相交 不同点 闭合曲线 起始于正电荷或无限远处，终止于无限远处或负电荷
学习任务三 电流的磁场
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
1.安培定则是用来确定______周围磁场方向的定则.
电流
2.安培定则应用方法
(1) 直线电流周围的磁场方向
如图所示，用______握住导线，让伸直拇指所指的方向与电流方向一致，则____________方向就是电流周围磁感线的环绕方向.直线电流周围的磁感线环绕情况如图所示.
左手
四指弯曲的
(2) 环形电流的磁场方向
如图所示，让右手________________与环形电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是环形电流中心轴线处的磁感线的方向.
弯曲四指的方向
(3) 通电螺线管周围的磁场方向
如图所示，用右手握住螺线管，让________________与电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向.
弯曲四指的方向
例5 当导线中分别通以如图所示方向的电流时，小磁针静止时北极指向读者的是( )
A.&1& B.&2&
C.&3& D.&4&
√
[解析] A图中通电直导线中电流从左向右，根据右手螺旋定则可判断，小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；B图中通电直导线中电流竖直向上，根据右手螺旋定则可判断，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向为逆时针，根据右手螺旋定则可判断，小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则可判断，通电螺线管的内部磁场方向由右向左，所以小磁针静止时北极指向左方，故D错误.
变式2 (多选)[2024·泉州一中期末] 如图所示，直导线、螺线管、电磁铁三者相距较远，其磁场互不影响，当开关闭合后，则小磁针北极(黑色端)指示磁场方向正确的是( )
A. B. C. D.
√
√
[解析] 当开关闭合后，直导线电流从B流向A，根据右手螺旋定则可知磁场方向为逆时针方向，所以处的磁场方向刚好相反了，则A错误；当开关闭合后，根据右手螺旋定则可知螺线管的右边是极，所以处磁场方
向正确，处的磁场方向刚好相反，则B错误，C正确；当开关闭合后，根据右手螺旋定则可知电磁铁D的左边是极，右边为极，所以点的磁场方向正确，则D正确.
【要点总结】
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 ___________________________ ______________________________________ _________________________________ _______________________
磁感线是以导线上任意点为圆心的多组同心圆，磁感线越向外越稀疏，磁场越弱 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
环形电流 ______________________________ ______________________________________ _________________________________ __________________________________
环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 续表
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
通电螺线管 ____________________________________ _____________________________________ _____________________________ _________________________________________
续表
磁场叠加原理
如果有几个磁场同时存在，它们的磁场就互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场单独存在时在该点磁感应强度的矢量和.
示例 [2024·福清一中月考] 如图所示，两根互相垂直的绝缘长直导线紧挨放置，导线中分别通有向上和向右的大小相等的电流.正方形分别关于两导线对称，、、、四点的磁感应强度分别为、、、.下列说法正确的是( )
A.、大小相等 B.、大小相等
C.、大小相等 D.、大小相等
√
[解析] 根据安培定则，可知、大小相等、方向相反，、为0，所以D正确，A、B、C错误.
变式3 如图所示，三根长直通电导线中电流大小相同，通电电流方向为:导线和导线中电流向纸内，导线中电流向纸外，已知点为、两点的连线的中点，垂直于，且，则点的磁场方向为( )
A.垂直于纸面指向纸外 B.垂直于纸面指向纸内
C.沿纸面由指向 D.沿纸面由指向
√
[解析] 图中,、导线中的直线电流在点的磁感应强度大小相等、方向相反,互相抵消,故点的磁场方向取决于导线中的电流方向.由安培定则可知点的磁场方向为由到,故选项C正确.
变式4 [2024·三明一中月考] 四根相互平行的通电长直导线、、、中的电流均为，如图所示放在正方形的四个顶点上，每根通电直导线单独存在时，四边形中心点的磁感应强度都是，则四根通电直导线同时存在时，点的磁感应强度的大小和方向为( )
A.，方向向左 B.，方向向下
C.，方向向右 D.，方向向上
√
[解析] 根据安培定则可判断出，导线在点产生的磁感应强度方向为，大小为B；导线在点产生的磁感应强度方向为，大小为B；导线在点产生的磁感应强度方向为，大小为B；导线在点产生的磁感应强度方向为，大小为B.根据平行四边
形定则进行合成，四根导线同时存在时，点的磁感应强度大小为，方向向左，故A正确.
1.下列说法中正确的是 ( )
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共同产生的
D.磁场和电场完全相同
√
[解析] 电流能产生磁场,在电流的周围有磁场存在,不论是磁极与磁极间,还是电流与电流间、磁极与电流间,都有相互作用的磁场力,故A正确,B、C错误.
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,其最基本的特点是对放入电场中的电荷有静电力的作用,而不会对放入静电场中的磁极产生力的作用.因此,磁场和电场是不同的,各具有自己的特点,D错误.
2.下列情况中不可能的是 ( )
A.一环形电流产生的磁场中,环内的磁感线与环外的磁感线数目相等
B.电流产生的磁场比磁铁产生的磁场强
C.磁感线在空间某处中断
D.某区域各处的磁感线疏密一样
√
[解析] 环内的磁感线与环外的磁感线构成完整的闭合曲线,因此数目相等,
A正确;
电流磁场和磁铁磁场有强有弱,B正确;
匀强磁场的磁感线疏密一样,D正确;
磁感线在空间不相交、不相切、不中断,C错误.
3. (多选)根据图判断,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,电流对小磁针的力
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
√
√
[解析] 甲图中,电流对小磁针的力是通过电流的磁场发生的;乙图中,磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的;丙图中,电流对另一个电流的力是通过该电流的磁场发生的,选项A、D错误,选项B、C正确.
4. (多选)如图所示,螺线管中通有电流,如果在图中的a、b、c三个位置上各放一枚小磁针,其中a在螺线管内部,则 ( )
A.放在a处的小磁针的N极向左
B.放在b处的小磁针的N极向右
C.放在c处的小磁针的S极向右
D.放在a处的小磁针的N极向右
[解析] 由安培定则,通电螺线管的磁场如图所示,右端为N极,左端为S极,在a点的磁场方向向右,则小磁针在a点时,N极向右,A错误,D正确;
√
√
在b点的磁场方向向右,则小磁针在b点时,N极向右,B正确;
在c点的磁场方向向右,则小磁针在c点时,N极向右,S极向左,C错误.
5. 如图所示,两根相互平行的长直导线分别过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流,a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A.O点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、c两点处的磁感应强度的方向不同
√
[解析] 根据安培定则可知,两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点处的磁感应强度不为零,故选项A错误;
a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故选项B错误;
根据对称性可知,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故选项C正确;
a、c两点处的磁感应强度方向相同,故选项D错误.
6.如图所示,在空间某点A周围存在大小、方向恒定且垂直的两个磁场,B1=3 T,B2=4 T,则A点的磁感应强度大小为 ( )
A.7 T
B.1 T
C.5 T
D.大于3 T而小于4 T
√
[解析] 磁感应强度B是矢量,所以其合成应利用平行四边形定则,
B== T=5 T.
7. 如图所示,直角三角形MPQ的∠P=90°,直角边MP=2a、QP=3a.在M点固定一条长直导线,电流方向为垂直纸面向里.在Q点固定一条长直导线,电流方向为垂直纸面向外.两导线中的电流大小均为I,已知无限长的通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小可用公式B=(k是常数、I是导线中的电流、r是该点到直导线的距离)表示,则P点的磁感应强度的大小为( )
A. B. C. D.
√
[解析] 根据安培定则可知,固定在M点和Q点的通电直导线在P点的磁场如图所示,两通电直导线在P点的磁感应强度大小分别为B1、B2,B1=,
B2=,则P点的磁感应强度大小为B==,故选D.
8. 已知通电圆环中心处磁感应强度的大小与电流成正比,与半径成反比.两个载流线圈(小半圆关于虚线ab对称)中的电流相同,关于O1、O2处的磁感应强度的说法正确的是( )
A.O1处垂直纸面向外、O2处垂直纸面向里,且<
B.O1、O2处均垂直纸面向里,且<
C.O1处垂直纸面向外、O2处垂直纸面向里,且=
D.O1、O2处均垂直纸面向里,且=
√
[解析] 设大半圆在O点的磁感应强度大小为B大,小半圆在O点的磁感应强度大小为B小,根据叠加原理和安培定可得=B小-B大,O1处的磁感应强度方向垂直纸面向外,=B小+B大,O2处的磁感应强度方向垂直纸面向里,所以<,综上所述,A正确,B、C、D错误.
9. 如图,在以O点为圆心的圆周上固定着三根互相平行的长直导线A、B、C,三根导线中通入的电流大小相同,其中导线A中的电流垂直于圆周平面向外,导线B、C中的电流垂直于圆周平面向里,三根导线在圆周上的点与圆心O的连线互成120°角,圆周平面内还存在一个方向与该平面平行、磁感应强度大小为B0的匀强磁场(未画出),O点处的磁感应强度为零.如果撤去匀强磁场和导线A,则O点处的磁感应强度的大小和方向分别为 ( )
A.,垂直于AO方向向左
B.,沿AO方向向下
C.,垂直于AO方向向左
D.,沿AO方向向下
√
[解析] 三根导线内的电流大小都相同,与O点间的距离也相同,则三根导线在O点产生的磁感应强度大小相等,设为B1,根据安培定则和平行四边形定则,可知B、C两导线在O点产生的合磁感应强度大小为B1,方向垂直于AO向左,A导线在O点产生的磁感应强度大小也为B1,方向与B、C两导线在O点产生的合磁感应强度方向相同,则三根导线在O点产生的合磁感应强度大小为2B1,加上磁感应强度为B0的匀强磁场后O点的合磁感应强度为零,则2B1=B0,解得B1=,撤去匀强磁场和导线A,则B、C两导线在O点产生的合磁感应强度大小
为,方向垂直于AO向左,A正确,B、C、D错误.
10. 如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图,其工作原理类似于打点计时器.当电磁铁通入电流时,可吸引或排斥上部的小磁铁,从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用,达到对外充气的效果.回答下列问题:
(1)当电流从电磁铁的接线柱a流入时,电磁铁的上端为 (填“N”或“S”)极.
[解析] 当电流从电磁铁的接线柱a流入时,从上向下看电流是顺时针方向,根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为N极,上端为S极.
S
(2)为增强磁场,电磁铁的铁芯绕在磁性材料上,而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料,这种电磁铁的铁芯应该采用 (填“硬”或“软”)磁性材料.注意:硬磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场,仍保留剩磁.软磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场,基本不保留剩磁.
[解析] 根据电磁铁的工作要求,当没有电流时,要让铁芯失去磁性,当通电时,要有磁性,因此这种铁芯最好用软磁性材料制作.
软
11.如图所示,ab、cd为相距2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,质量为3.6 kg、长为2 m的金属棒MN垂直于导轨放置.当金属棒中通以8 A的电流时,金属棒受到水平方向的磁场力作用沿着导轨做匀加速运动,加速度为2 m/s2;当棒中通以同方向的5 A的电流时,棒恰好沿着导轨做匀速运动,求此匀强磁场的磁感应强度的大小.
[答案] 1.2 T
[解析] 设磁感应强度为B,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒的质量为m,金属棒在磁场中的有效长度为L=2 m.当棒中的电流为I1=5 A时,金属棒所受到的磁场力与导轨对棒的滑动摩擦力平衡,金属棒做匀速直线运动.由平衡条件可得BI1L=μmg
当金属棒中的电流为I2=8 A时,金属棒做匀加速运动,加速度大小为a,根据牛顿第二定律得BI2L-μmg=ma
联立解得B== T=1.2 T.
1. (地磁场的理解)(多选)下列说法正确的是( )
A.地球是一个巨大的磁体，其极在地理南极附近，极在地理北极附近
B.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
C.在地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的
D.在地球表面各点磁场强弱相同
√
√
[解析] 地磁场的分布类似于条形磁铁周围的磁场分布，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，选项D错误；在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，选项C错误.
2. (电场线和磁感线)(多选)下列关于静电场的电场线和磁感线的说法正确的是( )
A.电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B.磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C.电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D.电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
√
√
[解析] 电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误；两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错误；静电场的电场线起始于正电荷或无限远、终止于负电荷或无限远，而磁感线在磁体外部由极指向极，在磁体内部由极指向极，组成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强，磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确.
3. (磁感应强度的理解)(多选)将一小段长为、电流为的通电直导线垂直于磁场方向放入一个磁感应强度为的匀强磁场中，其所受磁场力为，图中能正确反映各量间关系的是( )
A.&5& B.&6& C.&7& D.&8&
[解析] 磁感应强度不随或的变化而变化，选项B正确，选项D错误.由于导线垂直于磁场，故有，即，可见与成正比，选项A错误，选项C正确.
√
√
4. (电流周围的磁场分布)图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
[解析] 由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，①正确，②错误.③和④为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出③错误，④正确.
√
5. (磁感应强度的叠加)[2024·贵州六盘水期末] 如图所示，在相互垂直的两条直径的端点处，分别固定着四根相互平行且垂直于圆周平面的长直导线、、、，通入大小相同的电流，其中导线、、中的电流方向向里，导线中的电流方向向外，则圆心处磁感应强度方向沿( )
A.方向 B.方向 C.方向 D.方向
√
[解析] 由右手螺旋定则可知，通电导线、在点产生的磁场沿方向，导线在点产生的磁场沿方向，导线在点产生的磁场沿方向，相互抵消，故处磁感应强度方向沿方向，故选A.
