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第一节
磁场
磁感线
一、电和磁的联系
1.对磁现象的认识
2.对电与磁现象的认识
奥斯特实验：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示，说明通电导体周围能产生磁场，对磁体有力的作用，即电流的磁效应。电流磁效应的发现，揭开了人类对磁现象研究的新纪元。
二、磁场
1.定义：存在于磁极和电流周围的物质
2.意义：①
在磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，通电导体之间产生相互作用
②
传递能量，使不同能量之间发生转化，例如磁生电。
三、应用磁感线描述磁场
1.典型磁体的磁场分布
磁感线特点：
①
在磁体外部，磁感线由N极指向S极，在磁体内部，磁感线由S极指向N极
②
磁感线是人为假象的闭合曲线
③
磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱
④
磁感线上某点的切线方向为某点磁场的方向
2.通电导线周围的磁场
①
安培定则：拇指方向为电流方向，四指弯曲方向为磁感线方向
②
安培定则：四指弯曲方向为电流方向，拇指方向为磁感线方向（即N极方向）
电流产生磁场的意义：与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要应用。电磁起重机、电动机、发电机，以及在自动控制中普遍应用的电磁继电器等，都离不开电流的磁场。
3.电磁场
地磁的N、S极不与地理的南北极重合，二者存在一定的夹角，这个角称为磁偏角，在地球的各处磁偏角也不相同。
【典例1】（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
【典例2】如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转（　　）
A.沿顺时针方向转动
B.沿逆时针方向转动
C.N极转向纸里，S极转向纸外
D.N极转向纸外，S极转向纸里
【练习1】（多选）关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
甲　　　　乙　　　　　　
丙
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用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
【练习2】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
【练习3】关于磁感线，下列说法中正确的是（　　）
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
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，磁感线就可能相交
【练习4】如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是（　　）
A.两棒均显磁性
B.两棒均不显磁性
C.甲棒不显磁性，乙棒显磁性
D.甲棒显磁性，乙棒不显磁性
【练习5】（多选）如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，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
【练习6】磁场中任一点的磁场方向，规定为小磁针在磁场中（　　）
A．受磁场力的方向
B．北极受磁场力的方向
C．南极受磁场力的方向
D．转动的方向
【练习7】如图所示，
a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（　　）
A.a、b、c均向左
B.a、b、c均向右
C.a向左，b向右，c向右
D.a向右，b向左，c向右
【练习8】如图是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是（　　）
A.a点的磁场方向为图中Ba指向
B.b点的磁场方向为图中Bb指向
C.a点的磁场比b点强
D.a点的磁场比b点弱
【练习9】（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是（　　）
A.向右飞行的正离子束
B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负离子束
D.向左飞行的负离子束
【练习10】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
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第一节
磁场
磁感线
一、电和磁的联系
1.对磁现象的认识
2.对电与磁现象的认识
奥斯特实验：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示，说明通电导体周围能产生磁场，对磁体有力的作用，即电流的磁效应。电流磁效应的发现，揭开了人类对磁现象研究的新纪元。
二、磁场
1.定义：存在于磁极和电流周围的物质
2.意义：①
在磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，通电导体之间产生相互作用
②
传递能量，使不同能量之间发生转化，例如磁生电。
三、应用磁感线描述磁场
1.典型磁体的磁场分布
磁感线特点：
①
在磁体外部，磁感线由N极指向S极，在磁体内部，磁感线由S极指向N极
②
磁感线是人为假象的闭合曲线
③
磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱
④
磁感线上某点的切线方向为某点磁场的方向
2.通电导线周围的磁场
①
安培定则：拇指方向为电流方向，四指弯曲方向为磁感线方向
②
安培定则：四指弯曲方向为电流方向，拇指方向为磁感线方向（即N极方向）
电流产生磁场的意义：与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要应用。电磁起重机、电动机、发电机，以及在自动控制中普遍应用的电磁继电器等，都离不开电流的磁场。
3.电磁场
地磁的N、S极不与地理的南北极重合，二者存在一定的夹角，这个角称为磁偏角，在地球的各处磁偏角也不相同。
【典例1】（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、摸不到，但它是一种客观存在的物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，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。
【典例2】如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转（　　）
A.沿顺时针方向转动
B.沿逆时针方向转动
C.N极转向纸里，S极转向纸外
D.N极转向纸外，S极转向纸里
【答案】C
【解析】
由安培定则知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，选项C正确。
【练习1】（多选）关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
甲　　　　乙　　　　　　
丙
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用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
【答案】BC
【解析】
甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的。综上所述，选项B、C正确。
【练习2】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D。
【练习3】关于磁感线，下列说法中正确的是（　　）
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
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，磁感线就可能相交
【答案】C
【解析】
磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误。
【练习4】如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是（　　）
A.两棒均显磁性
B.两棒均不显磁性
C.甲棒不显磁性，乙棒显磁性
D.甲棒显磁性，乙棒不显磁性
【答案】C
【解析】
根据安培的分子电流假说可知，分子电流使每个分子相当于一个小磁针，甲铁棒中各分子电流取向是杂乱无章的，磁性抵消，对外不显示磁性；乙棒内部各分子电流取向大致相同，分子电流的磁性增强，对外显示磁性，C正确。
【练习5】（多选）如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，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
【答案】BD
【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点磁场方向向右，则小磁铁在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误。
【练习6】磁场中任一点的磁场方向，规定为小磁针在磁场中（　　）
A．受磁场力的方向
B．北极受磁场力的方向
C．南极受磁场力的方向
D．转动的方向
【答案】B
【解析】
规定磁场中小磁针N极受力的方向为该点磁场方向，也就是小磁针静止时N极的指向，故A、C、D错误，B正确。
【练习7】如图所示，
a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（　　）
A.a、b、c均向左
B.a、b、c均向右
C.a向左，b向右，c向右
D.a向右，b向左，c向右
【答案】C
【解析】
小磁针静止时N极的指向与该点磁感线的方向相同，如果a、b、c三处磁感线的方向确定，那么三枚小磁针静止时N极的指向也就确定。所以，只要画出通电螺线管的磁感线(如图所示)
即可知a磁针的N极在左边，b磁针的N极在右边，c磁针的N极在右边。
【练习8】如图是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是（　　）
A.a点的磁场方向为图中Ba指向
B.b点的磁场方向为图中Bb指向
C.a点的磁场比b点强
D.a点的磁场比b点弱
【答案】C
【解析】
磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误；磁感线疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点磁场比b点强，故C正确，D错误。
【练习9】（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是（　　）
A.向右飞行的正离子束
B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负离子束
D.向左飞行的负离子束
【答案】AD
【解析】
由小磁针N极向纸面内偏转，知离子束下方磁感线垂直纸面向里，由安培定则可知，位于小磁针上方直线电流方向向右，若这束粒子带正电，则向右飞行，若带负电，则向左飞行，故A、D正确。
【练习10】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】
带负电圆环顺时针转动，形成逆时针方向的等效电流，根据安培定则，判断出环内、外磁场方向，环内向纸外，环外向纸里，可知小磁针转动方向，b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转。
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