第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步Chapter13第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步1磁場磁感線[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知道磁場的概念及磁場的作用理解磁感線的概念，知道磁感線的特點(diǎn)理解安培定則，會用安培定則判斷電流的磁場方向．知識點(diǎn)一、電和磁的聯(lián)系磁場磁極之間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線放置在小磁針的，通電時磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動．系．磁場：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是通過磁場發(fā)生的，磁場是磁體或電流周圍一種看不見、摸不著的客觀存在的．知識點(diǎn)二、磁感線磁場的方向：物理學(xué)規(guī)定，在磁場中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時極所指方向就是該點(diǎn)磁場的方向．磁感線定義：在磁場中畫出一些有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的都跟這點(diǎn)磁場的方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線．特點(diǎn)：1）磁感線的表示磁場的強(qiáng)弱．磁場強(qiáng)的地方，磁感線較密；磁場弱的地方，磁感線較疏．2）磁感線某點(diǎn)的表示該點(diǎn)磁場的方向．知識點(diǎn)三、安培定則直線電流的磁場的安培定則：如圖1甲所示，用握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向．圖1環(huán)形電流的磁場的安培定則：如圖2甲所示，讓右手與環(huán)形電流的方向一致，就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場的方向．圖2通電螺線管的磁場的安培定則：如圖3所示，用右手握住螺線管，讓彎曲的四指與一致，伸直的拇指所指的方向就是磁場的方向或者說拇指所指的方向是它的的方向．磁體周圍的空間存在看不見、摸不著的磁場()在磁場中的某點(diǎn)，小磁針南極所受磁場力的方向與該點(diǎn)的磁場方向相同()磁感線上各點(diǎn)的切線方向與各點(diǎn)的磁場方向一致()鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線()磁感線總是從磁體的N極指向S極()磁場中任意兩條磁感線均不相交()生()根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵在高溫條件下磁性會減弱()磁場最基本的性質(zhì)是對處于其中的磁體或電流有力的作用()磁場是看不見、摸不著、實(shí)際不存在的，是人們假想出來的一種物質(zhì)()磁場是客觀存在的一種特殊的物質(zhì)()磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無()知識點(diǎn)一：磁場與磁感線如圖所示，通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵附近，懸掛導(dǎo)線的細(xì)線偏離豎直方向，說明通電導(dǎo)線受到力的作用，磁鐵對通電導(dǎo)線的作用力是如何產(chǎn)生的？【探究重點(diǎn)】磁場的客觀性：磁場與電場一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見而又客觀存在的特殊物質(zhì)．存在于磁體、通電導(dǎo)線、運(yùn)動電荷、變化電場、地球的周圍．磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁極、電流、運(yùn)動的電荷有力的作用，而且磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的．在磁體外部，磁感線從N極發(fā)出，進(jìn)入S極；在磁體內(nèi)部由S極回到N極．磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場越強(qiáng)；磁場方向與過該點(diǎn)的磁感線的切線方向一致．磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．磁場不僅有大小而且有方向．磁場的方向規(guī)定為小磁針N極受力方向或者小磁針靜止時N極所指的方向或者磁感線的切線方向．要正確地理解磁感線，并且可以和電場線作類比：比如都是人為引入的帶有方向的曲線，可以通過疏密程度反映場的強(qiáng)弱，不能相交等；也有不同點(diǎn)，比如磁感線是閉合的曲線而電場線不閉合.電場、磁場具有非常接近的性質(zhì)：看不見，摸不著，但卻是客觀存在的特殊物質(zhì)．【例題精講】（2023·廣東·陽西縣第二中學(xué)高二學(xué)業(yè)考試）（多選）地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁場，該磁場可以使從太陽發(fā)出的高能帶電粒子流射向地球時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)了生命。地磁場的示意圖如圖所示，下列說法正確的是（）A．地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的北極 B．地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的南極C．兩極比赤道的磁場弱 D．赤道比兩極的磁場弱【鞏固訓(xùn)練】（2022·四川·茂縣中學(xué)高二階段練習(xí)）（多選）關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是（

）A．磁感線的疏密程度反映磁場的強(qiáng)弱B．磁感線是磁場中實(shí)際存在的線C．兩條磁感線不可能相交D．磁感線總是不閉合的知識點(diǎn)二：安培定則1．演示實(shí)驗(yàn)：將一根與電源、開關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置．將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方或下方，請觀察直導(dǎo)線通、斷電時小磁針的偏轉(zhuǎn)情況．觀察到什么現(xiàn)象？通過這種現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？2．重做上面的實(shí)驗(yàn)，請觀察當(dāng)電流的方向改變時，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化．觀察到什么現(xiàn)象？這說明什么？【探究重點(diǎn)】用安培定則判斷電流磁場的方向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)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流環(huán)內(nèi)磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部磁場為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場類似條形磁鐵的磁場，方向由N極指向S極利用安培定則判定電流的磁場方向需注意的問題：利用安培定則判斷通電直導(dǎo)線的磁場方向時，大拇指指的是電流方向，四指指的方向?yàn)榇鸥芯€的環(huán)繞方向.利用安培定則判斷通電螺線管和環(huán)形電流的磁場方向時，四指指的是電流方向，大拇指指的方向是磁場方向.【例題精講】（2022·江蘇徐州·高二學(xué)業(yè)考試）用安培定則判斷電流的磁感線方向，下列各圖正確的是（）A． B． C． D．【鞏固訓(xùn)練】（2022·江蘇·阜寧實(shí)驗(yàn)高中高二階段練習(xí)）奧斯特實(shí)驗(yàn)是科學(xué)歷史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，它的價值在于直接證實(shí)了（）A．磁場的存在B．地磁場的存在C．電流周圍有磁場D．地磁場的方向知識點(diǎn)三：安培分子電流假說法國學(xué)者安培提出：在物質(zhì)內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極．(如圖所示)=當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時，鐵棒對外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時，鐵棒對外不顯磁性．【探究重點(diǎn)】【例題精講】（2022·江蘇·立人高中高二學(xué)業(yè)考試）以下關(guān)于小磁針靜止時N極指向描述正確的是（）A．甲圖中N極垂直紙面向里 B．乙圖中N極垂直紙面向外C．丙圖中N極水平向右（線圈內(nèi)部） D．丁圖中N極指向地理南極【鞏固訓(xùn)練】關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法中正確的是（）A．磁與電緊密聯(lián)系，有磁必有電，有電必有磁B．永久磁鐵的磁性不是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的C．不管是磁體產(chǎn)生的磁場還是電流產(chǎn)生的磁場都起源于電荷的運(yùn)動D．根據(jù)安培分子電流假說可知，磁體內(nèi)分子電流總是存在的，因此任何磁體都不會失去磁性下列關(guān)于磁場的說法中，正確的是()A．只有磁鐵周圍才存在磁場B．磁場是為了解釋磁極間的相互作用而人為規(guī)定的C．磁場只有在磁極與磁極、磁極與通電導(dǎo)線發(fā)生作用時才產(chǎn)生D．磁極與磁極之間、磁極與通電導(dǎo)線之間、通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的（2022·廣西·高二學(xué)業(yè)考試）關(guān)于磁場，下列說法正確的是（）A．磁場是一種為研究物理問題而假想的物質(zhì)B．所有磁場都是電流產(chǎn)生的C．磁場只有強(qiáng)弱沒有方向D．地球是一個磁體下列說法中正確的是()A．磁體在空間中能產(chǎn)生磁場，磁場使磁體間不必接觸便有相互作用B．在磁場中的某一點(diǎn)，小磁針僅在磁場力作用下靜止時北極所指的方向，就是這一點(diǎn)的磁場方向C．當(dāng)兩個磁體的同名磁極相互靠近時，兩條磁感線有可能相交D．磁體周圍的磁感線都是閉合的曲線（2022·浙江·寧波市鄞州高級中學(xué)高三開學(xué)考試）電場和磁場看不見摸不著，但是我們可以設(shè)法來觀察它們。如圖甲和圖乙把頭發(fā)碎屑懸浮在蓖麻油里可模擬電場線形狀；圖丙和圖丁在板上均勻地撒一層細(xì)鐵屑可模擬磁感線形狀。下列說法正確的是（

）A．圖甲在中心和邊緣分別接高壓起電裝置的兩極，越靠近中心電勢越高B．圖乙兩平行金屬板分別接高壓起電裝置的兩極，它們之間的電場都可以看作勻強(qiáng)電場C．圖丙是豎直通電直導(dǎo)線，如果增大電流，鐵屑將排布得更加有序D．圖丁是水平放置的條形磁場，通過圖可以知道，磁感線可以不閉合兩根非?？拷一ハ啻怪辈⒒ハ嘟^緣的長直導(dǎo)線，當(dāng)通以如圖9所示方向的電流時，電流所產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線所在平面內(nèi)的哪個區(qū)域內(nèi)方向是一致且向里的()圖9A．區(qū)域Ⅰ B．區(qū)域ⅡC．區(qū)域Ⅲ D．區(qū)域Ⅳ（2022·山東省桓臺第二中學(xué)高二期中）磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（）A．a(chǎn)處磁場比b處磁場強(qiáng)B．b處磁場和a處磁場強(qiáng)度一樣C．小磁針N極在a處受力比b處受力大D．小磁針N極在a處受力比b處受力小(多選)如圖6所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針上方．若帶電粒子飛過小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則帶電粒子可能是()圖6A．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（2022春·山東青島·高二山東省青島第十六中學(xué)期末）某校物理興趣小組用圖示裝置估測磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度。他們將一小羅盤磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上，如圖甲所示．小磁針靜止時N極指向處于水平面內(nèi)xOy坐標(biāo)系中的y軸正方向，當(dāng)接通電源后，發(fā)現(xiàn)小磁針N極指向與y軸正方向成30°角的方向，其俯視圖如圖乙所示，已知該實(shí)驗(yàn)所在地面處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量為3×10-5T。（1）請在圖上標(biāo)明螺線管導(dǎo)線的繞向；（2）求該通電螺線管在小磁針處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小（畫出必要的矢量示意圖；計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（2022·廣東·廣州六中高二期末）司南是我國著名科技史學(xué)家王振鐸根據(jù)春秋戰(zhàn)國時期的《韓非子》書中和東漢時期思想家王充寫的《論衡》書中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的記載，考證并復(fù)原勺形的指南器具。書中的“柢”指的是司南的長柄，如圖所示。司南是用天然磁鐵礦石琢成一個勺形的東西，放在一個刻著方位的光滑盤上，當(dāng)它靜止時，其長柄（）A．將指向北方 B．將指向東方C．頂端相當(dāng)于磁體的S極 D．頂端相當(dāng)于磁體的N極如圖1所示，關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說法正確的是()圖1A．圖甲中，電流不產(chǎn)生磁場，電流對小磁針的作用力是通過小磁針的磁場產(chǎn)生的B．圖乙中，磁體對通電導(dǎo)線的力是通過磁體的磁場產(chǎn)生的C．圖丙中電流間的相互作用是通過電流的磁場產(chǎn)生的D．圖丙中電流間的相互作用是通過電荷的電場產(chǎn)生的（2022·湖南·寧鄉(xiāng)市教育研究中心高二期末）宇宙中“破壞力”最強(qiáng)的天體“磁星”，磁感應(yīng)強(qiáng)度相當(dāng)于地磁場的1000萬億倍，磁感線分布類似于地磁場，下列有關(guān)“磁星”的磁場說法正確的是（）A．“磁星”內(nèi)部不存在磁場B．“磁星”表面可以找到磁通量為零的閉合區(qū)域C．“磁星”表面任意位置的磁場方向都與星體表面平行D．“磁星”附近磁感線非常密集，導(dǎo)致部分磁感線可能相交(多選)導(dǎo)線中分別通入圖示方向的電流，小磁針靜止時N極垂直紙面向里的是()（2022·江蘇·徐州華頓學(xué)校高二階段練習(xí)）下列四幅圖中，小磁針靜止時，其指向正確的是（

）A． B．C． D．安培觀察到通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場很相似，提出了分子電流假說．他認(rèn)為，在物質(zhì)內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子繞核運(yùn)動形成的)，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極，如圖3所示．下列將分子電流(箭頭表示電子運(yùn)動方向)等效為小磁體的圖示中正確的是()圖3（2022·山東·安丘市普通教育教學(xué)研究室高二期中）濰坊某校實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)物理學(xué)史上的“羅蘭實(shí)驗(yàn)”，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了驗(yàn)證。如圖所示，把大量的負(fù)電荷加在一個有水平固定轉(zhuǎn)軸的橡膠圓盤上，然后在圓盤中軸線左側(cè)附近懸掛了一個小磁針，小磁針靜止時N極垂直指向紙里，圓盤所在平面與小磁針靜止時的指向平行?，F(xiàn)將圓盤繞中軸線按如圖所示方向（從左向右看順時針）高速旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）A．垂直指向紙里的方向?yàn)槟戏紹．小磁針的N極向左側(cè)偏轉(zhuǎn)C．小磁針的N極向右側(cè)偏轉(zhuǎn)D．小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是橡膠圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電流（2022春·陜西咸陽·高二階段練習(xí)）如圖1所示，金屬框架AOC處于與框架垂直的勻強(qiáng)磁場中，，導(dǎo)體棒PQ與框架接觸良好構(gòu)成回路，且。導(dǎo)體棒從零時刻由O位置以勻速向右運(yùn)動，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的圖像如圖2所示直線。求：（1）t=1.5s時刻，回路的磁通量；（2）從零時刻到t=3.5s的過程中，回路中磁通量的變化量。(2020·江蘇淮安期中)1876年美國物理學(xué)家羅蘭完成了著名的“羅蘭實(shí)驗(yàn)”．此實(shí)驗(yàn)可簡化為將大量的負(fù)電荷加在一個橡膠圓盤邊緣上，然后在圓盤附近懸掛一個小磁針，將圓盤繞中心軸按如圖7所示方向高速旋轉(zhuǎn)時，就會發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，忽略地磁場對小磁針的影響．下列說法錯誤的是()A．小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電流會產(chǎn)生磁場B．圓盤中心軸處的磁場方向向下C．當(dāng)小磁針位于圓盤的左上方時，它的N極向左側(cè)偏轉(zhuǎn)D．當(dāng)小磁針位于圓盤的左下方時，它的N極向右側(cè)偏轉(zhuǎn)如圖1所示為通電螺線管的縱剖面圖，“?”和“⊙”分別表示導(dǎo)線中的電流垂直紙面流進(jìn)和流出，圖中四個小磁針(涂黑的一端為N極)靜止時指向錯誤的是()圖1A．a(chǎn) B．bC．c D．d小華同學(xué)在探究磁極間的相互作用時，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再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)該條形磁鐵失去了磁性．則下列說法正確的是()A．由安培分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流消失了B．由安培分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得一致了C．由安培分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得雜亂無章了D．由安培分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流強(qiáng)度減弱了如圖是鐵棒被磁化前、后內(nèi)部各分子電流取向分布情況，根據(jù)所學(xué)的磁化知識判斷下面說法正確的是（）A．甲圖是磁化前的分子電流取向分布B．乙圖是磁化前的分子電流取向分布C．鐵棒被磁化后將無法消除磁性D．任何材料的物體都很容易被磁化（多選）奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁