高考物理双基突破（二）专题19磁场磁感应强度磁感线精讲

2019年高考物理双基突破（二）专题19磁场磁感应强度磁感线精讲本文简介：专题19磁场磁感应强度磁感线一、磁场1．定义：是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质。2．基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。3．方向：小磁针N极所受磁场力的方向，即小磁针静止时N极的指向就是那一点磁场的方向。4．安培分子电流假说（1）内容：在原子、分子等

2019年高考物理双基突破（二）专题19磁场磁感应强度磁感线精讲本文内容：

专题19

磁场

磁感应强度

磁感线

一、磁场

1．定义：是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质。

2．基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。

3．方向：小磁针N极所受磁场力的方向，即小磁针静止时N极的指向就是那一点磁场的方向。

4．安培分子电流假说

（1）内容：在原子、分子等物质微粒的内部，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）该假说能够解释磁化、去磁等现象。

（3）分子电流的实质是原子内部带电粒子在不停地运动。

磁场的电本质：一切磁现象都是起源于电荷的运动。

【题1】（多选）指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是

A．指南针可以仅具有一个磁极

B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场

C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰

D．在指针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转

【答案】AC

二、磁感应强度

1．磁感应强度

（1）物理意义：表示磁场强弱的物理量。是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的

（2）定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流强度和导线长度乘积比值。

（3）定义式：（通电导线垂直于磁场）。

（4）矢量性：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向。小磁针的N极所受磁场力的方向，即小磁针静止时N极的指向就是那一点磁场的方向。

【题2】如图，一束电子沿某坐标轴运动，在x轴上的A点处产生的磁场方向沿z轴正方向，则该束电子的运动方向

A．z轴正方向

B．z轴负方向

C．y轴正方向

D．y轴负方向

【答案】C

（6）单位：特斯拉T

1

T＝1

N/（A·m）＝1

kg/（A·s2）

2．匀强磁场

（1）定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。

（2）特点：

①匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线（平行且等间距）。

②距离很近的两个异名磁极之间的磁场和通电螺线管内部的磁场（边缘部分除外），都可以认为是匀强磁场。

3．对磁感应强度的认识

（1）磁感应强度是由比值法定义的，磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流I的大小、导线的长度L的大小无关，与通电导线受到的力也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在．因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比。与此类似的物理量还有电场强度，不能说E与F成正比，与q成反比。

（2）磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解、合成的平行四边形定则。注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是该处通电导线的受力方向。

4．磁感应强度B和电场强度E的比较

磁感应强度B

电场强度E

方向

磁感线的切线方向小磁针N极

受力方向小磁针静止时N极指向

电场线的切线方向正电荷在电场中的

受力方向负电荷在电场中受力的反方向

物理意义

描述磁场的性质

描述电场的性质

场的叠加

合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和

合场强E等于各个电场的场强的矢量和

单位

1

T＝1

N（A·m）

1

V/m＝1

N/C

【题3】（多选）下列说法中正确的是

A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零

B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值

D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值

【答案】AC

5．求解有关磁感应强度问题的关键

（1）磁感应强度―→由磁场本身决定。

（2）合磁感应强度―→等于各磁场的磁感应强度的矢量和（满足平行四边形定则）。

（3）磁场的矢量性及合成：

①根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。

②磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。

③磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。

（3）牢记判断电流的磁场的方法―→安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型。

（4）磁场叠加问题的一般解题思路

①确定磁场场源，如通电导线。

②定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场。

③应用平行四边形定则进行合成。

（5）磁场的叠加类问题的分析方法

①根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向。

②磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。

③磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。

【题4】如图，一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向等大电流，在两线圈圆心连线上取A、B、C三点，使得AO1＝O1B＝BO2＝O2C，A、B两点的磁感应强度分别为BA和BB，若仅将线圈O2中电流反向（大小不变），则C点的磁感应强度大小变为BC，下列说法正确的是

A．BC＝BB－BA，开始时A与C磁场同向，后来A与C磁场反向

B．BC＝BB－BA，开始时A与C磁场反向，后来A与C磁场同向

C．BC＝2BA－BB，开始时A与C磁场同向，后来A与C磁场反向

D．BC＝2BA－BB，开始时A与C磁场反向，后来A与C磁场同向

【答案】A

【题5】如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的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两点处磁感应强度的方向不同

【答案】C

【题6】（多选）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1

T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点。已知a点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是

A．直导线中的电流方向垂直纸面向里

B．b点的磁感应强度为

T，方向斜向右上方，与B的夹角为45°

C．c点的实际磁感应强度也为0

D．d点的实际磁感应强度与b点相同

【答案】AB

三、磁感线

1．定义：为了形象描述磁场，在磁场中画出一系列有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的曲线方向亦即该点的切线方向，都跟该点的磁场方向相同，用其疏密表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线。

2．特点

（1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。

（2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场相对较强；在磁感线较疏的地方磁场相对较弱。

（3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。

（4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。

（5）磁感线客观上是不存在的。

3．分类

（1）条形磁铁的磁感线：在磁铁外部两极最密，中间稀疏；在磁铁内部最密。如图。

（2）蹄形磁铁的磁感线：在磁铁外部两极最密，中间稀疏；在磁铁内部最密。如图。

（3）地磁场的磁感线：地球的磁场与条形磁体的磁场相似，其主要特点有三个：

a．地磁场的N极在地球南极附近、S极在地球北极附近；

b．在地理南极竖直向上，在南半球斜向上；在地理北极竖直向下，在北半球斜向下；

c．在赤道平面内（即地磁场的中性面上），距离地球表面相等的各点，磁场强弱相同，且方向水平。如图。

（4）直线电流的磁感线：遵循安培定则，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。如图所示。

特点：无磁极、非匀强磁场且距导线越远处磁场越弱。

（5）环形电流磁感线：遵循安培定则，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。如图所示。

特点：环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场越弱。

（6）通电螺线管磁感线：遵循安培定则，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极。

特点：与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场。

通电直导线

通电螺线管

环形电流

安培

定则

立体

图

横截

面图

纵截

面图

【题7】在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等Ba>Bb

B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba

C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大

D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小

【答案】B

4．磁感线与电场线的联系与区别

（1）电场线是用于形象描述静电场的分布的；磁感线是用于形象描述磁场的分布的。

（2）静电场的电场线是不闭合的；磁场的磁感线是闭合的。

（3）静电场电场线上某点切向（沿电场线向）既表示该点场强方向，又表示正电荷在该点所受电场力的方向；磁场磁感线上某点切向既表示该点磁场方向，又表示小磁针N极在该点所受磁场力的方向，但不表示该点放置通电导线或运动电荷所受磁场力的方向。

【题8】（多选）下列说法中正确的是

A．磁感线可以表示磁场的方向和强弱

B．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极

C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场

D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极

【答案】AC

【解析】指南针有N、S两个磁极，受到地磁场的作用静止时N极指向北方，选项A错误，B正确。指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，选项C正确。由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放置位置合适的情况下，会发生偏转，选项D错误。

四、安培定则

1．安培定则的应用

在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。

原因（电流方向）

结果（磁场绕向）

直线电流的磁场

大拇指

四指

环形电流的磁场

四指

大拇指

2．不同情况下安培定则的应用

牢记判断电流的磁场的方法——安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型

安培定则（右手螺旋定则）

作用

判断电流的磁场方向

具体情况

直线电流

环形电流或通电螺线管

条件（电流方向）

大拇指指向电流的方向

四根手指弯曲方向指向

电流的环绕方向

结果（磁场方向）

四根手指弯曲方向表示磁感线的方向

大拇指指向表示轴线上

的磁感线方向

【题11】如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1。若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为

A.︰1

B．︰2

C．1︰1

D．1︰2

【答案】B

【解析】如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则可知，二者在圆心O处产生的磁感应强度的大小都为B1/2；当将M长直导线移到P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度的大小也为B1/2，作平行四边形，由图中的几何关系，可得cos30°＝＝＝，故选项B正确，选项A、C、D错误。

3．注意

（1）在应用安培（右手）定则，判定直线电流和通电螺线管（环形电流可视为单匝螺线管）的磁场方向时，应注意分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指向“原因－电流方向”，四指指向“结果—磁场绕向”，在判定通电螺线管磁场方向时，四指指向“原因—电流绕向”，大拇指指向“结果—螺线管内部沿中心轴线的磁感线方向，即指向螺线管的N极”。

（2）.通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，由S极指向N极。

【题12】（多选）三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为I，电流方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、

b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3。下列说法正确的是

A．B1＝B2＜B3

B．B1＝B2＝B3

C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里

D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里

【答案】AC