《山东省专用2018_2019学年高中物理第三章磁场第1节磁现象和磁场讲义含解析新人教版选修3_1.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省专用2018_2019学年高中物理第三章磁场第1节磁现象和磁场讲义含解析新人教版选修3_1.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 1 节磁现象和磁场第 1 节磁现象和磁场 1.磁体是具有磁性的物体，磁体有 N、S 两个极，同 名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁 的联系。 3磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、 电流有力的作用。 4地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁 针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是 地磁偏角，简称磁偏角。 5火星上没有一个全球性的磁场，所以指南针在火 星上不能工作。 一、磁现象及电流的磁效应 1磁现象 (1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。 (2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。 (3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，
2、磁性最强的区域叫磁极。能够自由转动的磁体， 静止时指南的磁极叫做南极(S 极)，指北的磁极叫做北极(N 极)。 (4)磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名 磁极相互吸引。 2电流的磁效应 (1)奥斯特实验 ： 把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转动。 (2)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，首先揭示了电与磁的 联系。 二、磁场 1磁体、电流间的相互作用 (1)磁体与磁体间存在相互作用。 (2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 (3)两条通电导线之间也有作用力。 2磁场 (1)定义：磁体与磁体之
3、间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互 作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。 (2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。 三、地球的磁场 1地磁场 地球本身是一个磁体，N 极位于地理南极附近，S 极位于地理北极 附近。自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原 理。 2磁偏角 小磁针的指向与正南方向之间的夹角。 3太阳、月亮、其他行星等许多天体都有磁场。 1自主思考判一判 (1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。() (2)天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体。() (3)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同
4、样磁体也可以只有 N 极或 S 极。() (4)地磁场能使小磁针的两极指向正南正北。() (5)地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近。() (6)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。() 2合作探究议一议 (1)若将一条形磁体从中间截开后，是不是一部分为北极，另一部分为南极？ 提示：不是，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。 (2)指南针是我国古代四大发明之一，现在你知道指南针为什么指南吗？ 提示：地磁场方向由南指向北 ，水平放置的小磁针处于地磁场中，在地磁场作用下，静 止时 N 极指北，S 极指南。 对磁场和奥斯特实验的理解 1电
5、场与磁场的比较 电场磁场 场源电荷磁体、电流、运动电荷 基本性质对放入其中的电荷有电场力的作用 对放入其中的磁体、通电导线有磁场力 的作用 相同点磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量 2奥斯特实验 (1)实验时，通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或 正上方。以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动。 (2)由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围 产生了磁场，即电流周围产生磁场，也就是电流的磁效应。 1奥斯特实验说明了( ) A磁场的存在 B磁场的方向性 C电流可以产生磁场D磁体间有相互作用 解析：选 C 奥斯特
6、实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即 电流产生了磁场。故正确答案为 C。 2多选关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( ) 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 解析：选 BC 导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用 都是通过磁场发生的，故 B、C 均正确。 3以下说法中正确的是( ) A磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B磁场是为了解释磁极间相互作用而
7、人为规定的 C磁极与磁极间是直接发生作用的 D磁场和电场是同一种物质 解析 ： 选 A 磁场是客观存在于磁极或电流周围的一种物质， 是不以人的意志为转移的， A 对，B 错；磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的作用都是通过磁场发生的， 并不需要物体之间直接接触，C 错；磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁 极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放 入电场中的电荷有电场力的作用，但它不会对放入电场中的磁极产生力的作用，因此，磁场 和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点，D 错。 对地磁场的理解 1地磁场的方向 地磁 N 极位
8、于地理南极附近，地磁 S 极位于地理北极附近，但它们位置的差别不是很大， 因此我们一般认为： (1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下。 (2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北。 (3)在南半球，地磁场方向向北偏向上方；在北半球，地磁场方向向北偏向下方。 2磁偏角的形成 磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角，磁偏角的存在是因为地球的地理两 极与地磁两极并不重合，小磁针静止时，它的两极分别指向地磁两极而不是地理两极，所以 产生了磁偏角。 3地磁场的作用 由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变
9、化，不 能到达地球。因此，地磁场对地球生命有保护作用。 典例 地球是一个大磁体，在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的 南极；地磁场的北极在地理南极附近；赤道附近地磁场的方向和地面平行；北半球地 磁场方向相对地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关 于地磁场的描述正确的是( ) A B CD 解析 求解该题应先明确地磁场的特点及地球表面各处地磁场的方向。地面上的小磁 针静止时，磁针南极应指向地磁场的北极。地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在 地理南极附近，因此地磁场的方向在赤道附近和地面平行，北半球地磁场方向相对地面是斜 向下的，南半球斜向上方。 答案
10、 D 对地磁场理解的三大误区 (1)将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当作地磁场的南极(或 北极)。 (2)误认为地理两极与地磁场的两极位置重合。事实上，两者位置并不重合，地磁场的两 极在地理两极的附近。 (3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的。事实上，除赤道外，南北半球的磁 场都有竖直分量。 1如图所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁 针的 N 极将( ) A指北 B指南 C竖直向上D竖直向下 解析：选 D 我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极，根据磁体 的同性相斥，异性相吸，所以小磁针的 N 极将竖直向下，故选 D。 2多选
11、下列说法正确的是( ) A地球是一个巨大的磁体，其 N 极在地球南极附近，S 极在地球北极附近 B地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下 C地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这 就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的 D在地球表面各点磁场强弱相同 解析 ： 选 AB 地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，选项 D 不正确。在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，因此 C 不正确。故选 A、B。 1实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象的解释正确的是( ) A硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁
12、 B硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝 C磁体的磁性越强，能够吸引的物质种类越多 D硬币中含有磁性材料，磁化后能够被吸引 解析：选 D 一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，放在磁体的磁场中能够被磁化 获得磁性，因而能够被磁体吸引，故选项 D 正确。 2为了判断一根钢锯条是否有磁性，某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针， 下列给出了几种可能产生的现象及相应的结论，其中正确的是( ) A若小磁针的一端被推开，则锯条一定有磁性 B若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定有磁性 C若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定没有磁性 D若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否有磁性 解析：A 若小磁针的一
13、端被推开，根据同名磁极相互排斥，则锯条一定有磁性，故 A 正 确，D 错误 ； 若小磁针的一端被吸引，则锯条可能没有磁性，也可能是异名磁极间的相互吸引， 故不能确定锯条有没有磁性，故 B、C 错误。 3多选如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生偏转，以下 说法正确的是( ) A这个力F是通过磁场产生的 B这个力F没有反作用力 C这个力F的反作用力作用在通电导线上 D这个力F的反作用力作用在蹄形磁铁上 解析：选 AD 这个力是通过磁场产生的，故 A 正确；产生磁场的物体就是施力物体，蹄 形磁铁是产生这个磁场的物体，力F的反作用力作用在施力物体上，即作用在蹄形磁铁上， 故 B、
14、C 错误，D 正确。 4如果你看过中央电视台体育频道的象棋讲座，就会发现棋子都 是由磁性材料制成的。棋子不会掉下来是因为( ) A质量小，重力可以忽略不计 B受到棋盘对它向上的摩擦力 C棋盘对它的吸引力与重力平衡 D它一方面受到棋盘的吸引力，另一方面还受到空气的浮力 解析：选 B 磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力，棋盘对棋子有弹力，重力使 棋子有向下滑动的趋势，因此棋子受到棋盘对它向上的静摩擦力，此力和重力平衡，使棋子 不会掉下来(由于空气浮力远小于重力，故可以忽略不计)。选项 B 正确。 5.举世瞩目的上海磁悬浮列车线是世界上第一条投入商业运营 的磁悬浮列车线，其全程共 30 km，
15、 列车最高速度可达 552 km/h， 单 向运行约 8 min。 磁悬浮列车底部装有电磁铁， 轨道地面上则安装有 线圈。通过地面线圈与列车上的电磁铁之间的排斥力使列车悬浮起 来。地面线圈的上端磁极极性与列车上的电磁铁下端极性总保持( ) A相同 B相反 C不能确定D以上均不对 解析：选 A 磁悬浮列车采用磁场力使列车与轨道分离并悬浮起来，减小摩擦阻力，地面 线圈与列车上的电磁铁间存在斥力，相对的磁极极性应相同。 6指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明 的一种指南针， 如图所示。 它由青铜盘和磁勺组成， 磁勺放置在青铜盘的 中心， 可以自由转动。 由于受地磁场作用， 司南的磁
16、勺尾静止时指向南 方。下列说法中正确的是( ) A磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用 B磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰 C磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰 D磁勺的 N 极位于司南的磁勺尾部 解析：选 A 司南能够指示南北，是由于地球具有磁场，地磁场是南北指向，故 A 正确； 司南的指向会受到附近磁铁和铁块的干扰，故 B、C 错误 ； 由于司南的磁勺尾静止时指向南方， 所以磁勺的 S 极位于司南的磁勺尾部，故 D 错误。 7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
17、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 解析：选 D 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。 8下列关于磁场的说法中正确的是( ) A磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的 B将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 C把磁体放在真空中，磁场就消失了 D当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失 解析：选 B 理解磁场的物质性时应与电场类比，磁场看不见、摸不着，但不会因主观意 志而存在或消失，
18、磁场与电场一样，都是场物质。磁场是磁体、电流或运动电荷周围存在的 一种特殊物质。说它“特殊” ，是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同， 它不是以微粒形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质” ，是因为它和我们常 见的实物一样，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。因此我们说磁场是和我 们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质。虽然它看不见、摸不着，但 可以通过它的基本性质反映出来。 9磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就 变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是( ) A磁体的
19、吸铁性 B磁极间的相互作用规律 C电荷间的相互作用规律 D磁场具有方向性 解析：选 B 磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被 地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用(同名 磁极相互排斥，异名磁极相互吸引)知，就会使水雷中的小磁针发生转动，而触发水雷发生爆 炸，故 B 正确。 10在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，发现小磁针的 N 极突然向东偏转， 由此可知( ) A一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的 N 极靠近小磁针 B一定是小磁针正北方向有一条形磁铁的 S 极靠近小磁针 C可能是小磁针正上方有电子流自东向西水平通过
20、D可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过 解析：选 D 正常情况下，由于地磁场的作用，小磁针的 N 极应指向北方，而小磁针的 N 极向东偏转，说明小磁针受到外加磁场的作用，可能在小磁针的东方有一条形磁铁的 S 极靠 近小磁针，也可能是在小磁针正上方有电子流自南向北水平通过，产生了由北向南的电流， 使小磁针的 N 极向东偏转。所以选项 D 正确。 11关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场， 同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案： (1)取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球 周围存在磁场。 (2)小磁针静止时，它的
21、 N 极指向就是“月磁”的北极。你认为这个实验方案中有没有需 要改进或改正的地方，如有请改进或改正。 解析：(1)小磁针静止时指向某一方向，说明月球周围存在磁场。 (2)小磁针静止时，它的 N 极指向就是“月磁”的南极。有需改进的地方，即应在不同的 地点多做几次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向。 答案：见解析 12.如图所示是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器。当仪 器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管，你 能说出这种仪器的原理吗？如果小孩不慎吞下的是易拉罐环或一个回 形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？ 解析：当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，仪器 内的活动永久磁铁向前接触金属物品，能将铁制物品吸引，然后拉出 塑料管并将物体取出。回形针是铁制的，能被磁铁吸引，而易拉罐环一般是铝制品，不能被 吸引，所以回形针可以用这种仪器取出来。 答案： 见解析