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第十三章
电磁感应与电磁波初步
课时1　磁场　磁感线
核心 目标 1．了解磁现象，了解电和磁的联系，了解安培分子电流假说，了解电流磁效应的发现过程及重要意义．
2．知道磁场的基本特性，知道磁感线，知道几种常见磁场、磁感线的空间分布情况．
3．会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．
目标导学 各个击破
对磁场、磁感线的理解
1．磁场
考向
1
基本性质 对放入其中的磁体或通电导线有力的作用
客观性质 磁场不是由分子、原子、离子组成的，但它是一种客观存在的物质
特殊性质 磁场不是以微粒形式存在的，而是以场的形式存在
方向特性 磁场是具有方向的，磁场的方向就是小磁针N极在磁场中受力的方向，或能自由转动的小磁针静止时N极的指向
2．磁感线特点
(1) 磁感线是假想的，不是真实存在的线，实际并不存在．
(2) 磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向．
(3) 磁感线是闭合曲线．
(4) 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．
(5) 磁感线不能相交或相切．
3．常见永磁体的磁场
　　　(多选)关于磁场，下列说法中正确的是 (　　)
A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用
B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，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的物质形态
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
1
解析：磁场的定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对其中的磁体和电流有力的作用，这种特殊物质称为磁场，A、C正确．
AC
　　　北宋《武经总要》记载，让铁鱼的头尾指向南北，先把铁鱼烧红，再将铁鱼放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，后让其在水中漂浮，制成指南鱼(鱼头指南)，如图所示是指南鱼静止时的指向．下列说法中正确的是 (　　)
A．指南鱼的鱼头应标注“S”
B．指南鱼周围存在磁感线
C．指南鱼不能吸引小铁针
D．指南鱼的鱼头磁性最弱
解析：指南鱼的鱼头指向南极，鱼头的磁极应标注“S”，A正确；磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，不是客观存在，B错误；鱼形铁已经被磁化，是个磁体，磁体可以吸引小铁针，C错误；指南鱼是个磁体，类似条形磁铁，两极位置磁性最强，中间最弱，D错误．
A
2
安培定则的理解及应用
1．常见电流的磁场方向的判断——安培定则
考向
2
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
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
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
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
2．利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题：
(1) 利用安培定则判断通电直导线的磁场方向时，大拇指指的是电流方向，四指指的方向为磁感线的环绕方向．
(2) 利用安培定则判断通电螺线管和环形电流的磁场方向时，四指指的是电流方向，大拇指指的方向是磁场方向．
3．安培定则的运用
(1) 几个方向的一致性：磁感线方向、磁场方向和能自由转动的小磁针静止时N极所指的方向，三者是一致的．
(2) 安培定则应用时注意的几点
①分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极．
②优先采用整体法：一个任意形状的闭合电流(如三角形、矩形)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场．
　　　一个电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，放于圆心处的小磁针最后静止时N极的指向 (　　)
A．垂直纸面向里
B．垂直纸面向外
C．平行纸面向左
D．平行纸面向右
3
解析：因为电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，所以得到电流方向应为顺时针方向，根据安培定则可知平面内电流在小磁针处产生的磁场方向为垂直纸面向里，所以小磁针最后静止时N极的指向应为垂直纸面向里，故A正确．
A
　　　下列各图中，已标出电流I及其产生的磁场的磁感应强度B的方向，其中正确的是 (　　)
4
解析：图A，由安培定则可知，直线电流I的方向向上，则电流产生的磁场的磁感应强度B的方向，右侧向里，左侧向外，A错误；图B，由安培定则可知，直线电流I的方向向外，则电流产生的磁场的磁感应强度B的方向，应是逆时针方向的同心圆，B错误；图C，由安培定则可知，环形电流I中心产生磁场的磁感应强度B的方向向上，C正确；图D，由安培定则可知，通电螺线管电流I从右向左，在内部产生磁场的磁感应强度B的方向应是向右，D错误．
C
安培分子电流假说
1．安培分子电流假说的内容
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．磁现象的电本质
安培的分子电流假说揭示了磁场的起源，使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的．
考向
3
　　　(2025·茂名期末)(多选)安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，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会减弱
D．磁体在高温环境下磁性会加强
5
BC
解析：根据“分子电流”的假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，A错误；根据“分子电流”的假说，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性，B正确；根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，C正确，D错误．
随堂内化 即时巩固
1．地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示．学术界对于地磁场的形成机制尚无共识．一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流．基于此理论，下列说法中正确的是 (　　)
A．地表电荷为正电荷
B．环形电流方向与地球自转方向相同
C．若地表电荷的电荷量增加，则地磁场强度增大
D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
C
解析：根据右手螺旋定则可知地表的电荷为负电荷，故A错误；由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B错误；若地表电荷的电荷量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误．
2．(多选)小刘同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁，当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即指向左侧，如图所示．则此时 (　　　)
A．漆包线A端接电池负极
B．铁钉内磁场方向向右
C．铁钉左端为电磁铁的N极
D．漆包线内电流由B流向A
解析：当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即指向左侧，所以小磁针处的磁场的方向向左，通电螺线管内部产生的磁场的方向向右，铁钉右端为电磁铁的N极，所以漆包线内电流由B流向A，漆包线B端接电池正极，故A、B、D正确，C错误．
ABD课时1　磁场　磁感线
1. (多选)用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是(　　)
A. 永久磁铁的磁场
B. 直线电流的磁场
C. 环形电流的磁场
D. 软铁棒被磁化的现象
2. 关于磁感线与电场线的描述，下列说法中正确的是(　　)
A. 电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B. 电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的
C. 磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D. 电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到
3. 如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是(　　)
A. 全向里 B. 全向外
C. a向里，b、c向外 D. a、c向外，b向里
4. (多选)如图所示，一束带电粒子沿水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的N极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是(　　)
A. 向右飞行的正粒子束
B. 向左飞行的正粒子束
C. 向右飞行的负粒子束
D. 向左飞行的负粒子束
5. 当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是(　　)
A B
C D
6. 如图所示是铁棒被磁化前、后内部各分子电流取向分布情况，根据所学的磁化知识判断，下列说法中正确的是(　　)
甲
乙
A. 图甲是磁化后的分子电流取向分布
B. 图乙是磁化前的分子电流取向分布
C. 铁棒被磁化后通过一定途径可以消除磁性
D. 任何材料的物体都很容易被磁化
7. 如图所示，圆环带有大量的负电荷，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，下列说法中正确的是(　　)
A. a、b、c的N极都向纸内转
B. b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转
C. b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转
D. b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转
8. (多选)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.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，达到充气的目的.下列说法中正确的是(　　)
A. 电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B. 电磁铁用的铁芯应选用不易退磁的材料
C. 工作时AB接线柱应接入稳恒电流
D. 当电流从B接线柱流入时，电磁铁吸引小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为S极
9. (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，则下列说法中正确的是(　　)
甲
乙
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
10. 如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止.已知重力加速度为g.这时磁环B对底座C的压力大小为FN，则(　　)
A. FN＝mg B. FN＝2mg
C. FN>2mg D. mg11. 如图所示，(a)(b)是直线电流的磁场，(c)(d)是环形电流的磁场，(e)(f)是通电螺线管的磁场.试在图中补画出电流的方向或磁感线方向.
课时1　磁场　磁感线
1. AD　2. B
3. D　解析：由图可知，线圈中的电流方向为顺时针方向.根据安培定则分析可知，环形导线内部磁感线方向向里，由于磁感线是闭合的，所以环形导线外部磁感线方向向外.所以可知a、c向外，b向里，选D正确.
4. AD　解析：向右飞行的正粒子形成的电流方向向右，根据安培定则可知，粒子在下方产生的磁场方向向里，则N极转向里，A正确；向左飞行的正粒子形成的电流方向向左，根据安培定则可知，粒子在下方产生的磁场方向向外，则N极转向外，B错误；向右飞行的负粒子形成的电流方向向左，根据安培定则可知，粒子在下方产生的磁场方向向外，则N极转向外，C错误；向左飞行的负粒子形成的电流方向向右，根据安培定则可知，粒子在下方产生的磁场方向向里，则N极转向里，D正确.
5. C　解析：小磁针的指向与磁感线的方向一致，由右手螺旋定则可知C正确.
6. C　解析：铁棒被磁化前内部各分子电流取向是杂乱的，当铁棒被磁化后内部各分子电流取向相同，A、B错误；铁棒属于软磁体，磁化后其磁性很容易消失，比如：强震动，C正确；铁、钴、镍及由它们组成的材料能被磁化，并不是任何材料的物体都容易被磁化，D错误.
7. B　解析：圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场垂直于纸面向里，b处磁场垂直于纸面向外，故a、c处的小磁针的N极向纸内转，b处小磁针的N极向纸外转，B正确.
8. AD　解析：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，故电磁铁的工作原理是电流的磁效应；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，因此铁芯应选用易磁化和退磁的软磁性材料，故A正确，B错误；当A、B间接入恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁铁将只能被吸引或排斥，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而可以使小磁铁不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故A、B间应接入交流电，故C错误；当电流从电磁铁的接线柱B流入时，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为S极，上端为N极；吸引小磁铁向下运动，根据磁铁同名相斥，异名相吸的特性可知，小磁铁的下端为S极，故D正确.
9. 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，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，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，D错误.
10. B　解析：以A、B整体为研究对象，由平衡条件可知，C对B的支持力为2mg，再由牛顿第三定律知，B对C的压力大小也是2mg，B正确.
11. 如图所示
解析：图(a)，已知磁场沿顺时针方向，则电流垂直纸面向里.
图(b)，电流右侧的磁场方向向里，左侧的磁场方向向外，则电流的方向向上.
图(c)，已知环形电流内部磁场方向垂直纸面向外，则电流沿逆时针方向.
图(d)，环形电流从右侧流出，从左侧流入，由右手螺旋定则可知磁场方向向下.
图(e)，根据螺线管中电流方向外侧向上，利用右手螺旋定则可以确定螺线管的磁场方向向左.
图(f)，根据螺线管中上边的电流方向向外，下边的电流方向向里，利用右手螺旋定则可以确定螺线管中磁场方向向右.课时1　磁场　磁感线
核心 目标 1．了解磁现象，了解电和磁的联系，了解安培分子电流假说，了解电流磁效应的发现过程及重要意义．
2．知道磁场的基本特性，知道磁感线，知道几种常见磁场、磁感线的空间分布情况．
3．会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．
考向1　对磁场、磁感线的理解
1．磁场
基本性质 对放入其中的磁体或通电导线有力的作用
客观性质 磁场不是由分子、原子、离子组成的，但它是一种客观存在的物质
特殊性质 磁场不是以微粒形式存在的，而是以场的形式存在
方向特性 磁场是具有方向的，磁场的方向就是小磁针N极在磁场中受力的方向，或能自由转动的小磁针静止时N极的指向
2．磁感线特点
(1) 磁感线是假想的，不是真实存在的线，实际并不存在．
(2) 磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向．
(3) 磁感线是闭合曲线．
(4) 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．
(5) 磁感线不能相交或相切．
3．常见永磁体的磁场
　(多选)关于磁场，下列说法中正确的是(　AC　)
A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用
B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，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的物质形态
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
解析：磁场的定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对其中的磁体和电流有力的作用，这种特殊物质称为磁场，A、C正确．
　北宋《武经总要》记载，让铁鱼的头尾指向南北，先把铁鱼烧红，再将铁鱼放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，后让其在水中漂浮，制成指南鱼(鱼头指南)，如图所示是指南鱼静止时的指向．下列说法中正确的是(　A　)
A．指南鱼的鱼头应标注“S”
B．指南鱼周围存在磁感线
C．指南鱼不能吸引小铁针
D．指南鱼的鱼头磁性最弱
解析：指南鱼的鱼头指向南极，鱼头的磁极应标注“S”，A正确；磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，不是客观存在，B错误；鱼形铁已经被磁化，是个磁体，磁体可以吸引小铁针，C错误；指南鱼是个磁体，类似条形磁铁，两极位置磁性最强，中间最弱，D错误．
考向2　安培定则的理解及应用
1．常见电流的磁场方向的判断——安培定则
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
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
2．利用安培定则判定电流的磁场方向需注意的问题：
(1) 利用安培定则判断通电直导线的磁场方向时，大拇指指的是电流方向，四指指的方向为磁感线的环绕方向．
(2) 利用安培定则判断通电螺线管和环形电流的磁场方向时，四指指的是电流方向，大拇指指的方向是磁场方向．
3．安培定则的运用
(1) 几个方向的一致性：磁感线方向、磁场方向和能自由转动的小磁针静止时N极所指的方向，三者是一致的．
(2) 安培定则应用时注意的几点
①分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指N极．
②优先采用整体法：一个任意形状的闭合电流(如三角形、矩形)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场．
　一个电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，放于圆心处的小磁针最后静止时N极的指向(　A　)
A．垂直纸面向里
B．垂直纸面向外
C．平行纸面向左
D．平行纸面向右
解析：因为电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，所以得到电流方向应为顺时针方向，根据安培定则可知平面内电流在小磁针处产生的磁场方向为垂直纸面向里，所以小磁针最后静止时N极的指向应为垂直纸面向里，故A正确．
　下列各图中，已标出电流I及其产生的磁场的磁感应强度B的方向，其中正确的是(　C　)
A B
C D
解析：图A，由安培定则可知，直线电流I的方向向上，则电流产生的磁场的磁感应强度B的方向，右侧向里，左侧向外，A错误；图B，由安培定则可知，直线电流I的方向向外，则电流产生的磁场的磁感应强度B的方向，应是逆时针方向的同心圆，B错误；图C，由安培定则可知，环形电流I中心产生磁场的磁感应强度B的方向向上，C正确；图D，由安培定则可知，通电螺线管电流I从右向左，在内部产生磁场的磁感应强度B的方向应是向右，D错误．
考向3　安培分子电流假说
1．安培分子电流假说的内容
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．磁现象的电本质
安培的分子电流假说揭示了磁场的起源，使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的．
　(2025·茂名期末)(多选)安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么(　BC　)
甲 乙
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会减弱
D．磁体在高温环境下磁性会加强
解析：根据“分子电流”的假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，A错误；根据“分子电流”的假说，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性，B正确；根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，C正确，D错误．
1．地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示．学术界对于地磁场的形成机制尚无共识．一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流．基于此理论，下列说法中正确的是(　C　)
A．地表电荷为正电荷
B．环形电流方向与地球自转方向相同
C．若地表电荷的电荷量增加，则地磁场强度增大
D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
解析：根据右手螺旋定则可知地表的电荷为负电荷，故A错误；由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B错误；若地表电荷的电荷量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误．
2．(多选)小刘同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁，当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即指向左侧，如图所示．则此时(　ABD　)
A．漆包线A端接电池负极
B．铁钉内磁场方向向右
C．铁钉左端为电磁铁的N极
D．漆包线内电流由B流向A
解析：当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即指向左侧，所以小磁针处的磁场的方向向左，通电螺线管内部产生的磁场的方向向右，铁钉右端为电磁铁的N极，所以漆包线内电流由B流向A，漆包线B端接电池正极，故A、B、D正确，C错误．

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