1 磁场 磁感线
[定位·学习目标] 1.理解磁场、磁感线的概念,培养物理观念。2.体会用磁感线描述磁场的方法,培养科学思维能力,掌握探究问题的科学方法。3.通过利用安培定则分析解决实际问题,形成正确的科学态度。4.了解安培分子电流假说。
知识点一 电和磁的联系
探究新知
1.电现象和磁现象的相似性
电现象 磁现象
自然界中存在两种电荷 自然界中的磁体存在两个磁极
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引
2.奥斯特实验:把导线放置在一个指南针的上方,通电时磁针发生了转动。
实验意义:奥斯特实验发现了电流的磁效应,即电流可以产生磁场,首次揭示了电与磁的联系。
新知检测
奥斯特偶然地把导线放置在一个指南针的上方,通电时指南针发生转动,而将导线放在延长线上却未引起指南针转动。说明放在延长线上的通电导线不能产生磁场吗 为什么
提示:放在指南针延长线上的通电导线也产生磁场,电流的磁效应与放置的位置无关。
知识点二 磁场 磁感线
探究新知
1.磁场: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,是通过磁场发生的。
2.物质性:磁场是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。
3.磁场方向:物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。
4.磁感线:用来形象地描述磁场的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。
5.磁感线的特点
(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱。在磁体的两极,磁感线较密,表示磁场较强。
(2)磁感线是闭合的曲线。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质。( √ )
(2)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷),同时磁体也可以只有N极或S极。( × )
(3)磁感线总是从磁体的N极出发,到S极终止。( × )
知识点三 安培定则
探究新知
1.直线电流的磁场: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,如图甲所示。
2.环形电流的磁场:让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向,如图乙、丙所示。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)用右手判断直线电流的磁场方向时,拇指指向电流的方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线方向。( √ )
(2)在通电螺线管内部磁感线方向仍然由N极指向S极。( × )
知识点四 安培分子电流假说
探究新知
1.分子电流假说:安培认为,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。
2.分子电流假说意义:能够解释磁化以及去磁现象,解释磁现象的电本质。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)分子电流假说揭示了静止的电荷也可以产生磁场。( × )
(2)分子电流假说无法解释加热去磁现象。( × )
(3)磁体的磁场是由电荷的运动形成的分子电流产生的。( √ )
要点一 磁场 磁感线
要点归纳
1.电场和磁场的区别
项目 电场 磁场
不同点 产生 电荷周围 磁体、电流、运动电荷周围
基本 性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁体、电流有磁场力的作用
相同点 都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质,具有能量
2.磁感线与电场线的比较
两种线 磁感线 电场线
不同点 闭合曲线。在磁体外部,磁感线从N极指向S极;在磁体内部,磁感线从S极指向N极 不闭合,起始于正电荷或无限远处,终止于负电荷或无限远处
相似点 引入目的 形象描述场而引入的假想线,实际不存在
疏密 场的强弱
切线方向 场的方向
是否相交 不相交
3.常见永磁体的磁场
典例研习
[例1] (磁场和磁感线的理解) (多选)(2025·河南许昌期中)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]C点磁场比D点磁场强
[D]A点的磁场方向与图中小磁针N极所指一致
【答案】 AC
【解析】 小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向,故A正确,B错误;C处磁感线比D处密,C点磁场比D点磁场强,故C正确;A点的磁场方向沿磁感线的切线方向,与小磁针指向不同,故D错误。
[例2] (磁体间的作用) (2025·黑龙江大庆期中)将A、B两个磁环先后套在光滑的木支架上,并使两磁环相对的磁极极性相同,此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中,如图所示,设两磁环受到的重力相等且都为G,则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是( )
[A]F[C]G【答案】 D
【解析】 由A、B两磁环相对的磁极极性相同,可知它们之间相互作用力是斥力,A“悬浮”在空中,说明A受力平衡,因此,A受到的重力和B对A的斥力大小相等,根据牛顿第三定律,B受到A的斥力大小等于G,对B受力分析可知,B受到重力、向下的斥力和底座对B向上的支持力,B静止,所以FN=2G,所以B对底座的压力F=2G,故D正确。
要点二 安培定则 分子电流假说
要点归纳
1.三种常见的电流的磁场
项目 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
内部磁场比外部强,方向由S极指向N极,外部类似条形磁体,方向由N极指向S极
2.对安培定则的理解
判断电流产生的磁场方向需用安培定则,在使用安培定则时,手指指向有区别,一是直线电流拇指指向电流方向,二是环形电流拇指指向环形导线轴线上的磁场方向。其实它们的本质是一样的,环形电流磁场方向的判定方法是直线电流磁场方向判定方法的延伸和归纳,环形电流磁场方向完全可以用直线电流磁场方向的判定方法作出判定,只需把环形电流等分为无数段直线电流。同理,通电螺线管的磁场亦是如此。
3.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)一根铁棒未被磁化的时候,内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性。当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外界显示出较强的磁性,形成磁极。
典例研习
[例3] (安培定则的应用)当导线中分别通以图示方向的电流,小磁针静止时N极垂直于纸面向外的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 C
【解析】 已知通电直导线中电流的方向,根据安培定则,可知A、B选项的图中小磁针所处的位置磁场方向垂直于纸面向里,所以小磁针静止时N极垂直于纸面向里,故A、B错误;C项根据安培定则,可知小磁针所处的位置磁场方向垂直于纸面向外,所以小磁针静止时N极垂直于纸面向外,故C正确;D项根据安培定则可知,通电螺线管内部的磁场方向由右向左,则小磁针静止时N极指向左,故D错误。
[例4] (分子电流假说)(多选)依据安培分子电流假说理论,关于磁场的说法正确的是 ( )
[A]磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的
[B]电流的磁场是由电荷的运动产生的,永磁体的磁场不是由电荷的运动产生的
[C]电荷的运动不一定能产生磁场
[D]不同的物体产生磁场的原因是相同的
【答案】 AD
【解析】 磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的,故A正确,B错误;电荷定向移动时形成电流,电流周围存在磁场,电荷的运动一定能产生磁场,故C错误;根据安培分子电流假说可知,所有的磁场都是由电荷的运动产生的,故D正确。
1.(多选)下列说法正确的是( )
[A]任何磁体都具有N极和S极两个磁极
[B]奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场
[C]通电导体之间也存在相互作用,它们是通过电场发生作用的
[D]地磁场的N极与地理的北极重合,地磁场的S极与地理的南极重合
【答案】 AB
【解析】 一个磁体有两个磁极,分别叫作N极和S极,故A正确;奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场,故B正确;通电导体之间的相互作用是通过磁场发生作用的,故C错误;地磁场的N极在地理的南极附近,地磁场的S极在地理的北极附近,且它们并没有完全重合,有个磁偏角,故D错误。
2.某磁场的磁感线分布如图所示,M、N是磁场中的两点,则M、N两点的磁感应强度( )
[A]大小相同,方向不同
[B]大小不同,方向不同
[C]大小相同,方向相同
[D]大小不同,方向相同
【答案】 B
【解析】 根据磁感线的切线方向表示磁场方向和磁感线的疏密程度可知,M、N两点的磁感应强度大小不同,方向不同。故选B。
3.(2025·安徽芜湖期末)如图所示是一种利用电磁原理制造的充气泵的结构示意图,其工作原理类似打点计时器,当电流从电磁铁的a端流入,吸引小磁体向下运动时,下列选项正确的是( )
[A]电磁铁的上端为N极,小磁体的下端为N极
[B]电磁铁的上端为S极,小磁体的下端为S极
[C]电磁铁的上端为N极,小磁体的下端为S极
[D]电磁铁的上端为S极,小磁体的下端为N极
【答案】 D
【解析】 当电流从a端流入电磁铁时,根据安培定则判断出电磁铁的上端为S极,此时它能吸引小磁体向下运动,说明小磁体的下端为N极,故D正确。
4.安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情境来表示,那么( )
[A]图甲代表了被磁化的铁棒的内部情况
[B]图乙代表了被磁化的铁棒的内部情况
[C]磁体在高温环境下磁性不会改变
[D]磁体在高温环境下磁性会加强
【答案】 B
【解析】 根据安培分子电流假说,未被磁化的物体,分子电流的方向非常杂乱,对外不显磁性,则题图甲代表了未被磁化的铁棒的内部情况,被磁化的物体,分子电流的方向大致相同,对外显示出磁性,则题图乙代表了被磁化的铁棒的内部情况,故A错误,B正确;根据磁化与去磁的特性可知,磁体在高温环境下磁性会减弱,故C、D错误。
课时作业
(分值:60分)
基础巩固练
考点一 磁场和磁感线
1.(4分)关于磁现象和磁场,下列说法正确的是( )
[A]地磁场能使小磁针的两极分别指向正南、正北
[B]将一条形磁体从中间截开后,一部分为N极,另一部分为S极
[C]做奥斯特实验时通电导线应该水平并沿东西方向放置
[D]磁场的基本性质是对处在磁场中的磁体或电流有力的作用
【答案】 D
【解析】 地理南、北极与地磁北、南极不重合,存在地磁偏角,因此小磁针静止时并不指向正南、正北,A错误;磁体从中间分开后,成为两个小磁体,任何一磁体均有两个磁极,B错误;由于地磁场大致沿南北方向,为了让小磁针发生明显偏转,进行奥斯特实验时,通电导线应水平并沿南北方向放置,C错误;磁场的基本性质是对处在磁场中的磁体或电流有力的作用,D正确。
2.(4分)下列四幅图中,小磁针静止时,其指向正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 A
【解析】 磁体外部磁感线是从N极到S极,且小磁针静止时N极的指向为磁场的方向。A项在小磁针处磁感线的方向向上,小磁针N极应向上;B项在小磁针处磁感线的方向向右,小磁针N极应向右;C项在小磁针处磁感线的方向向上,小磁针N极应指向上;D项在小磁针处磁感线的方向向左,小磁针N极应指向左。故选A。
3.(6分)(多选)(2025·山东菏泽月考)磁贴纱窗的水平软磁条的外部磁感线正面图如图所示,下列说法正确的是( )
[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、b之间的磁感线方向应由a指向b
[C]软磁条的a位置应为S极
[D]磁感线是用来形象地描述磁场的曲线,它与磁场一样真实存在
【答案】 BC
【解析】 磁感线是封闭的曲线,彼此不相交,故A错误;磁感线是封闭的曲线,根据题图中软磁条的外部a、b之间的磁感线方向可知,软磁条内部a、b之间的磁感线方向应由 a指向 b,故B正确;软磁条的a位置应为S极,故C正确;磁场是真实存在的,但磁感线是理想模型,不是真实存在的,故D错误。
考点二 安培定则 分子电流假说
4.(4分)如图所示,直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。下列说法正确的是( )
[A]直线电流的磁场强弱相同
[B]直线电流的磁感线越密处磁场越弱
[C]直线电流的方向改变时,其周围各点的磁场方向都会改变
[D]直线电流的方向改变时,其周围各点的磁场方向都不改变
【答案】 C
【解析】 根据电流的磁效应得知,直线电流周围存在磁场且离导线越远磁场越弱,A错误;磁感线的疏密反映磁场的强弱,直线电流的磁感线越密处磁场越强,B错误;由安培定则可知,直线电流的方向改变时,其周围各点的磁场方向都会改变,C正确,D错误。
5.(4分)(2025·吉林四平期中)中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置创造新纪录。其核心部件示意图如图所示,通过一簇线圈(类似于通电螺线管)产生磁场,使高温等离子体(含有带正、负电的粒子)在磁场中发生可控核聚变反应。取某处线圈截面,其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 通电螺线管产生磁场,则根据安培定则可知,只有D图中其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确,故A、B、C错误,D正确。
6.(4分)如图所示,在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁体,开关闭合瞬间,出现的现象是( )
[A]螺线管上方是S极,弹簧长度变短
[B]螺线管上方是S极,弹簧长度变长
[C]螺线管上方是N极,弹簧长度变长
[D]螺线管上方是N极,弹簧长度变短
【答案】 D
【解析】 根据电路的接法,可知电流从螺线管下边流入,从上端流出,根据安培定则可知螺线管的上端为N极,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可知磁体受到斥力,弹簧长度会变短,A、B、C错误,D正确。
7.(4分)(2025·湖北孝感月考)在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态,突然发现小磁针N极向西偏转,则下列解释正确的是( )
[A]可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过
[B]可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过
[C]可能是小磁针正上方有电子流自东向西水平通过
[D]一定是小磁针正东方向有一条形磁体的N极靠近小磁针
【答案】 A
【解析】 若小磁针正上方有电子流自北向南水平通过,等效电流方向即为自南向北,由安培定则可知小磁针的N极向西偏转,同理可知,若是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过,小磁针的N极向东偏转,故A正确,B错误;小磁针正上方有电子流自东向西水平通过,等效电流方向即为自西向东,在小磁针处产生的磁场向北,小磁针N极不会向西偏转,故C错误;若小磁针正东方向有一条形磁体的N极靠近小磁针,由于异名磁极相互吸引,同名磁极相互排斥,所以小磁针的N极向西偏转,但这只是一种使小磁针N极向西偏转的原因,故D错误。
8.(4分)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。在下列图中,正确表示安培分子电流假说中环形电流方向的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 地理上的北极附近是地磁场的S极,地理上的南极附近是地磁场的N极,根据安培定则,故D正确。
能力提升练
9.(4分)(2025·湖北武汉检测)如图所示,环形导线周围有三个小磁针a、b、c,闭合开关S后,三个小磁针N极的偏转方向是( )
[A]全向里
[B]全向外
[C]a、c向里,b向外
[D]a、c向外,b向里
【答案】 C
【解析】 闭合开关S后,环形导线中通有逆时针方向的电流,根据安培定则判断环形导线内部磁场垂直于纸面向外,外部磁场垂直于纸面向里,则小磁针b的N极向外偏转,a、c两个小磁针N极向里偏转,故C正确。
10.(6分)(多选)(2025·河南平顶山月考)法拉第为描述场的性质而提出场线的假设。如图所示是场线中的一部分,点A、P、Q处于中央同一直线上,P、Q关于中垂线对称,下列判断正确的是( )
[A]可能是两个同种点电荷产生的电场线
[B]可能是两个异种点电荷产生的电场线
[C]无论是电场还是磁场,A、P处场的方向相反
[D]无论是电场还是磁场,P、Q处场强的大小相等、方向相同
【答案】 BD
【解析】 由题意和题图可看出,可能是两个等量异种点电荷产生的电场线,左边为正点电荷,右边为负点电荷;也可能是条形磁体或通电螺线管产生的磁感线,左边为N极,右边为S极,A错误,B正确。若是电场,A、P处场的方向相反;若是磁场,A、P处场的方向相同,C错误。由于P、Q关于中垂线对称,因此无论是电场还是磁场,P、Q处场强的大小相等、方向相同,D正确。
11.(6分) (多选)一半径为r的带负电细橡胶圆环水平放置,其单位长度所带净电荷数目为n,单个电荷的电荷量大小为e。当圆环以角速度ω绕中心轴线顺时针(从上往下看)匀速转动时,下列说法正确的是( )
[A]该圆环形成的等效电流为nerω
[B]该圆环形成的等效电流为
[C]等效电流在中心轴线上产生的磁场方向竖直向上
[D]等效电流在中心轴线上产生的磁场方向竖直向下
【答案】 AC
【解析】 负电荷运动的周期T=,则电流I===nerω,故A正确,B错误;等效电流方向是逆时针,故在中心轴线上产生的磁场方向竖直向上,故C正确,D错误。
12.(10分)如图所示,图a、b是直线电流的磁场截面图,图c、d是环形电流的磁场截面图,图e、f是螺线管电流的磁场立体的截面图。试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
【答案】 图见解析
【解析】 根据安培定则,可以确定题图a中电流方向垂直于纸面向里,题图b中电流方向从下向上,题图c中电流方向是逆时针方向,题图d中磁感线方向向下,题图e中磁感线方向向左,题图f中磁感线方向向右。如图所示。(共38张PPT)
1 磁场
磁感线
第十三章 电磁感应与电磁波初步
1.理解磁场、磁感线的概念,培养物理观念。2.体会用磁感线描述磁场的方法,培养科学思维能力,掌握探究问题的科学方法。3.通过利用安培定则分析解决实际问题,形成正确的科学态度。4.了解安培分子电流假说。
[定位·学习目标]
探究·必备知识
知识点一 电和磁的联系
「探究新知」
1.电现象和磁现象的相似性
电现象 磁现象
自然界中存在 电荷 自然界中的磁体存在 磁极
同种电荷相互 ,异种电荷相互 同名磁极相互 ,异名磁极相互
两种
两个
排斥
吸引
排斥
吸引
2.奥斯特实验:把导线放置在一个指南针的 ,通电时磁针发生了转动。
实验意义:奥斯特实验发现了电流的 ,即电流可以产生磁场,首次揭示了 的联系。
上方
磁效应
电与磁
「新知检测」
奥斯特偶然地把导线放置在一个指南针的上方,通电时指南针发生转动,而将导线放在延长线上却未引起指南针转动。说明放在延长线上的通电导线不能产生磁场吗 为什么
提示:放在指南针延长线上的通电导线也产生磁场,电流的磁效应与放置的位置无关。
知识点二 磁场 磁感线
「探究新知」
1.磁场:磁体与磁体之间、磁体与 之间,以及通电导体与
之间的相互作用,是通过 发生的。
2.物质性:磁场是不依赖于我们的感觉而客观存在的 。
3.磁场方向:物理学中把小磁针静止时 所指的方向规定为该点磁场的方向。
通电导体
通电导体
磁场
物质
N极
4.磁感线:用来形象地描述 的曲线,曲线上每一点的 方向都跟这点磁场的方向一致。
5.磁感线的特点
(1)磁感线的 表示磁场的强弱。在磁体的两极,磁感线较密,表示磁场较 。
(2)磁感线是闭合的曲线。
磁场
切线
疏密
强
「新知检测」
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质。( )
(2)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷),同时磁体也可以只有N极或S极。( )
(3)磁感线总是从磁体的N极出发,到S极终止。( )
√
×
×
知识点三 安培定则
「探究新知」
1.直线电流的磁场:用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与 方向一致,弯曲的四指所指的方向就是 环绕的方向,如图甲所示。
电流
磁感线
2.环形电流的磁场:让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向 ,伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上 的方向,如图乙、丙所示。
一致
磁场
「新知检测」
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)用右手判断直线电流的磁场方向时,拇指指向电流的方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线方向。( )
(2)在通电螺线管内部磁感线方向仍然由N极指向S极。( )
√
×
知识点四 安培分子电流假说
「探究新知」
1.分子电流假说:安培认为,在物质内部,存在着一种 ——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为 ,它的两侧相当于两个 。
2.分子电流假说意义:能够解释 以及 现象,解释磁现象的电本质。
环形电流
微小的磁体
磁极
磁化
去磁
「新知检测」
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)分子电流假说揭示了静止的电荷也可以产生磁场。( )
(2)分子电流假说无法解释加热去磁现象。( )
(3)磁体的磁场是由电荷的运动形成的分子电流产生的。( )
√
×
×
突破·关键能力
要点一 磁场 磁感线
「要点归纳」
1.电场和磁场的区别
项目 电场 磁场
不同点 产生 电荷周围 磁体、电流、运动电荷周围
基本 性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁体、电流有磁场力的作用
相同点 都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质,具有能量 2.磁感线与电场线的比较
两种线 磁感线 电场线
不同点 闭合曲线。在磁体外部,磁感线从N极指向S极;在磁体内部,磁感线从S极指向N极 不闭合,起始于正电荷或无限远处,终止于负电荷或无限远处
相似点 引入目的 形象描述场而引入的假想线,实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 是否相交 不相交 3.常见永磁体的磁场
[例1] (磁场和磁感线的理解) (多选)(2025·河南许昌期中)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]C点磁场比D点磁场强
[D]A点的磁场方向与图中小磁针N极所指一致
AC
「典例研习」
【解析】 小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向,故A正确,B错误;C处磁感线比D处密,C点磁场比D点磁场强,故C正确;A点的磁场方向沿磁感线的切线方向,与小磁针指向不同,故D错误。
[例2] (磁体间的作用) (2025·黑龙江大庆期中)将A、B两个磁环先后套在光滑的木支架上,并使两磁环相对的磁极极性相同,此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中,如图所示,设两磁环受到的重力相等且都为G,则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是( )
[A]F[C]GD
【解析】 由A、B两磁环相对的磁极极性相同,可知它们之间相互作用力是斥力,A“悬浮”在空中,说明A受力平衡,因此,A受到的重力和B对A的斥力大小相等,根据牛顿第三定律,B受到A的斥力大小等于G,对B受力分析可知,B受到重力、向下的斥力和底座对B向上的支持力,B静止,所以FN=2G,所以B对底座的压力F=2G,故D正确。
要点二 安培定则 分子电流假说
1.三种常见的电流的磁场
项目 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 「要点归纳」
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
内部磁场比外部强,方向由S极指向N极,外部类似条形磁体,方向由N极指向S极 2.对安培定则的理解
判断电流产生的磁场方向需用安培定则,在使用安培定则时,手指指向有区别,一是直线电流拇指指向电流方向,二是环形电流拇指指向环形导线轴线上的磁场方向。其实它们的本质是一样的,环形电流磁场方向的判定方法是直线电流磁场方向判定方法的延伸和归纳,环形电流磁场方向完全可以用直线电流磁场方向的判定方法作出判定,只需把环形电流等分为无数段直线电流。同理,通电螺线管的磁场亦是如此。
3.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)一根铁棒未被磁化的时候,内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性。当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外界显示出较强的磁性,形成磁极。
[例3] (安培定则的应用)当导线中分别通以图示方向的电流,小磁针静止时N极垂直于纸面向外的是( )
C
「典例研习」
[A] [B] [C] [D]
【解析】 已知通电直导线中电流的方向,根据安培定则,可知A、B选项的图中小磁针所处的位置磁场方向垂直于纸面向里,所以小磁针静止时N极垂直于纸面向里,故A、B错误;C项根据安培定则,可知小磁针所处的位置磁场方向垂直于纸面向外,所以小磁针静止时N极垂直于纸面向外,故C正确;D项根据安培定则可知,通电螺线管内部的磁场方向由右向左,则小磁针静止时N极指向左,故D错误。
[例4] (分子电流假说)(多选)依据安培分子电流假说理论,关于磁场的说法正确的是 ( )
[A]磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的
[B]电流的磁场是由电荷的运动产生的,永磁体的磁场不是由电荷的运动产生的
[C]电荷的运动不一定能产生磁场
[D]不同的物体产生磁场的原因是相同的
AD
【解析】 磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的,故A正确,B错误;电荷定向移动时形成电流,电流周围存在磁场,电荷的运动一定能产生磁场,故C错误;根据安培分子电流假说可知,所有的磁场都是由电荷的运动产生的,故D正确。
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1.(多选)下列说法正确的是( )
[A]任何磁体都具有N极和S极两个磁极
[B]奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场
[C]通电导体之间也存在相互作用,它们是通过电场发生作用的
[D]地磁场的N极与地理的北极重合,地磁场的S极与地理的南极重合
AB
【解析】 一个磁体有两个磁极,分别叫作N极和S极,故A正确;奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场,故B正确;通电导体之间的相互作用是通过磁场发生作用的,故C错误;地磁场的N极在地理的南极附近,地磁场的S极在地理的北极附近,且它们并没有完全重合,有个磁偏角,故D错误。
2.某磁场的磁感线分布如图所示,M、N是磁场中的两点,则M、N两点的磁感应强度( )
[A]大小相同,方向不同
[B]大小不同,方向不同
[C]大小相同,方向相同
[D]大小不同,方向相同
B
【解析】 根据磁感线的切线方向表示磁场方向和磁感线的疏密程度可知,
M、N两点的磁感应强度大小不同,方向不同。故选B。
3.(2025·安徽芜湖期末)如图所示是一种利用电磁原理制造的充气泵的结构示意图,其工作原理类似打点计时器,当电流从电磁铁的a端流入,吸引小磁体向下运动时,下列选项正确的是( )
[A]电磁铁的上端为N极,小磁体的下端为N极
[B]电磁铁的上端为S极,小磁体的下端为S极
[C]电磁铁的上端为N极,小磁体的下端为S极
[D]电磁铁的上端为S极,小磁体的下端为N极
D
【解析】 当电流从a端流入电磁铁时,根据安培定则判断出电磁铁的上端为S极,此时它能吸引小磁体向下运动,说明小磁体的下端为N极,故D正确。
4.安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情境来表示,那么( )
[A]图甲代表了被磁化的铁棒的内部情况
[B]图乙代表了被磁化的铁棒的内部情况
[C]磁体在高温环境下磁性不会改变
[D]磁体在高温环境下磁性会加强
B
【解析】 根据安培分子电流假说,未被磁化的物体,分子电流的方向非常杂乱,对外不显磁性,则题图甲代表了未被磁化的铁棒的内部情况,被磁化的物体,分子电流的方向大致相同,对外显示出磁性,则题图乙代表了被磁化的铁棒的内部情况,故A错误,B正确;根据磁化与去磁的特性可知,磁体在高温环境下磁性会减弱,故C、D错误。
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