（山東省專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 第1節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)講義（含解析）新人教版選修3-1.doc

第1節(jié)磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)1.磁體是具有磁性的物體，磁體有N、S兩個(gè)極，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。2奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁的聯(lián)系。3磁場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)，它對(duì)放入其中的磁體、電流有力的作用。4地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，因此，磁針并非準(zhǔn)確地指向南北，其間有一個(gè)夾角，這就是地磁偏角，簡(jiǎn)稱磁偏角。5火星上沒有一個(gè)全球性的磁場(chǎng)，所以指南針在火星上不能工作。一、磁現(xiàn)象及電流的磁效應(yīng)1磁現(xiàn)象(1)磁性：物質(zhì)具有吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。(2)磁體：天然磁石和人造磁鐵都叫做磁體。(3)磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，靜止時(shí)指南的磁極叫做南極(S極)，指北的磁極叫做北極(N極)。(4)磁極間相互作用規(guī)律：自然界中的磁體總存在著兩個(gè)磁極，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。2電流的磁效應(yīng)(1)奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線沿南北方向放置在指向南北的磁針上方，通電時(shí)磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)意義：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，首先揭示了電與磁的聯(lián)系。二、磁場(chǎng)1磁體、電流間的相互作用(1)磁體與磁體間存在相互作用。(2)通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力，磁體對(duì)通電導(dǎo)線也有作用力。(3)兩條通電導(dǎo)線之間也有作用力。2磁場(chǎng)(1)定義：磁體與磁體之間，磁體與通電導(dǎo)線之間，以及通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的相互作用，是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)是磁體或電流周圍一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)。(2)基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)線有力的作用。三、地球的磁場(chǎng)1地磁場(chǎng)地球本身是一個(gè)磁體，N極位于地理南極附近，S極位于地理北極附近。自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針能顯示出地磁場(chǎng)的方向，這就是指南針的原理。2磁偏角小磁針的指向與正南方向之間的夾角。3太陽、月亮、其他行星等許多天體都有磁場(chǎng)。1自主思考判一判(1)奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流。()(2)天然磁體與人造磁體都能吸引鐵質(zhì)物體。()(3)單獨(dú)一個(gè)帶電體可以只帶正電荷(或負(fù)電荷)，同樣磁體也可以只有N極或S極。()(4)地磁場(chǎng)能使小磁針的兩極指向正南正北。()(5)地理的南北極與地磁的南北極并不重合，地磁的北極在地理北極附近。()(6)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)處在磁場(chǎng)中的磁極或電流有力的作用。()2合作探究議一議(1)若將一條形磁體從中間截開后，是不是一部分為北極，另一部分為南極？提示：不是，磁體從中間分開后，成為兩個(gè)小磁體，任何一磁體均有兩個(gè)磁極。(2)指南針是我國古代四大發(fā)明之一，現(xiàn)在你知道指南針為什么指南嗎？提示：地磁場(chǎng)方向由南指向北 ，水平放置的小磁針處于地磁場(chǎng)中，在地磁場(chǎng)作用下，靜止時(shí)N極指北，S極指南。對(duì)磁場(chǎng)和奧斯特實(shí)驗(yàn)的理解1電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比較電場(chǎng)磁場(chǎng)場(chǎng)源電荷磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷基本性質(zhì)對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用對(duì)放入其中的磁體、通電導(dǎo)線有磁場(chǎng)力的作用相同點(diǎn)磁場(chǎng)和電場(chǎng)都是客觀存在的特殊物質(zhì)，都具有能量2奧斯特實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電直導(dǎo)線要南北方向水平放置，磁針要與導(dǎo)線平行地放在導(dǎo)線的正下方或正上方。以保證電流的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)方向不同而使小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)由于地磁場(chǎng)使磁針指向南北方向，直導(dǎo)線通電后小磁針改變指向說明通電直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生了磁場(chǎng)，即電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，也就是電流的磁效應(yīng)。1奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了()A磁場(chǎng)的存在B磁場(chǎng)的方向性C電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)D磁體間有相互作用解析：選C奧斯特實(shí)驗(yàn)中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電流周圍存在磁場(chǎng)，即電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)。故正確答案為C。2多選關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說法正確的是()A甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流對(duì)小磁針力的作用是通過小磁針的磁場(chǎng)發(fā)生的B乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的力是通過磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的C丙圖中電流間的相互作用是通過電流的磁場(chǎng)發(fā)生的D丙圖中電流間的相互作用是通過電荷的電場(chǎng)發(fā)生的解析：選BC導(dǎo)線中的電流對(duì)小磁針的作用、磁體對(duì)電流的作用、電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，故B、C均正確。3以下說法中正確的是()A磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)B磁場(chǎng)是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的C磁極與磁極間是直接發(fā)生作用的D磁場(chǎng)和電場(chǎng)是同一種物質(zhì)解析：選A磁場(chǎng)是客觀存在于磁極或電流周圍的一種物質(zhì)，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，A對(duì)，B錯(cuò)；磁極與磁極之間、磁極與電流之間、電流與電流之間的作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，并不需要物體之間直接接觸，C錯(cuò)；磁場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，它的基本特點(diǎn)是對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁極、電流有磁場(chǎng)力的作用；而電場(chǎng)是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，其最基本的性質(zhì)是對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有電場(chǎng)力的作用，但它不會(huì)對(duì)放入電場(chǎng)中的磁極產(chǎn)生力的作用，因此，磁場(chǎng)和電場(chǎng)是兩種不同的物質(zhì)，各自具有其本身的特點(diǎn)，D錯(cuò)。對(duì)地磁場(chǎng)的理解1地磁場(chǎng)的方向地磁N極位于地理南極附近，地磁S極位于地理北極附近，但它們位置的差別不是很大，因此我們一般認(rèn)為：(1)地理南極正上方磁場(chǎng)方向豎直向上，地理北極正上方磁場(chǎng)方向豎直向下。(2)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向水平向北。(3)在南半球，地磁場(chǎng)方向向北偏向上方；在北半球，地磁場(chǎng)方向向北偏向下方。2磁偏角的形成磁偏角是小磁針的指向與正南、正北方向間的夾角，磁偏角的存在是因?yàn)榈厍虻牡乩韮蓸O與地磁兩極并不重合，小磁針靜止時(shí)，它的兩極分別指向地磁兩極而不是地理兩極，所以產(chǎn)生了磁偏角。3地磁場(chǎng)的作用由于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，故射向地球的帶電粒子，其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化，不能到達(dá)地球。因此，地磁場(chǎng)對(duì)地球生命有保護(hù)作用。典例地球是一個(gè)大磁體，在地面上放置一個(gè)小磁針，小磁針的南極指向地磁場(chǎng)的南極；地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場(chǎng)的方向和地面平行；北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的。以上關(guān)于地磁場(chǎng)的描述正確的是()ABCD解析求解該題應(yīng)先明確地磁場(chǎng)的特點(diǎn)及地球表面各處地磁場(chǎng)的方向。地面上的小磁針靜止時(shí)，磁針南極應(yīng)指向地磁場(chǎng)的北極。地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近，地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近，因此地磁場(chǎng)的方向在赤道附近和地面平行，北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向下的，南半球斜向上方。答案D對(duì)地磁場(chǎng)理解的三大誤區(qū)(1)將地理南北極與地磁場(chǎng)的南北極混淆，誤將地理南極(或北極)當(dāng)作地磁場(chǎng)的南極(或北極)。(2)誤認(rèn)為地理兩極與地磁場(chǎng)的兩極位置重合。事實(shí)上，兩者位置并不重合，地磁場(chǎng)的兩極在地理兩極的附近。(3)誤認(rèn)為地球上各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都是和地面平行的。事實(shí)上，除赤道外，南北半球的磁場(chǎng)都有豎直分量。 1如圖所示，假設(shè)將一個(gè)小磁針放在地球的北極點(diǎn)上，那么小磁針的N極將()A指北B指南C豎直向上D豎直向下解析：選D我們已經(jīng)知道地球的地理北極點(diǎn)上可以近似地認(rèn)為是地磁的南極，根據(jù)磁體的同性相斥，異性相吸，所以小磁針的N極將豎直向下，故選D。2多選下列說法正確的是()A地球是一個(gè)巨大的磁體，其N極在地球南極附近，S極在地球北極附近B地球表面的磁場(chǎng)的豎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地球的周圍存在著磁場(chǎng)，但地磁的兩極與地理的兩極并不重合，其間有一個(gè)夾角，這就是磁偏角，磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點(diǎn)是相同的D在地球表面各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同解析：選AB地磁場(chǎng)類似于條形磁鐵的磁場(chǎng)，所以在地球表面赤道上的磁場(chǎng)最弱，選項(xiàng)D不正確。在地球上不同位置，磁偏角的數(shù)值是不同的，因此C不正確。故選A、B。1實(shí)驗(yàn)表明：磁體能吸引一元硬幣，對(duì)這種現(xiàn)象的解釋正確的是()A硬幣一定是鐵做的，因?yàn)榇朋w能吸引鐵B硬幣一定是鋁做的，因?yàn)榇朋w能吸引鋁C磁體的磁性越強(qiáng)，能夠吸引的物質(zhì)種類越多D硬幣中含有磁性材料，磁化后能夠被吸引解析：選D一元硬幣為鋼芯鍍鎳，鋼和鎳都是磁性材料，放在磁體的磁場(chǎng)中能夠被磁化獲得磁性，因而能夠被磁體吸引，故選項(xiàng)D正確。2為了判斷一根鋼鋸條是否有磁性，某同學(xué)用它的一端靠近一個(gè)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，下列給出了幾種可能產(chǎn)生的現(xiàn)象及相應(yīng)的結(jié)論，其中正確的是()A若小磁針的一端被推開，則鋸條一定有磁性B若小磁針的一端被吸引過來，則鋸條一定有磁性C若小磁針的一端被吸引過來，則鋸條一定沒有磁性D若小磁針的一端被推開，不能確定鋸條是否有磁性解析：A若小磁針的一端被推開，根據(jù)同名磁極相互排斥，則鋸條一定有磁性，故A正確，D錯(cuò)誤；若小磁針的一端被吸引，則鋸條可能沒有磁性，也可能是異名磁極間的相互吸引，故不能確定鋸條有沒有磁性，故B、C錯(cuò)誤。3多選如圖所示，通電直導(dǎo)線處在蹄形磁鐵兩極間，受到力F的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是()A這個(gè)力F是通過磁場(chǎng)產(chǎn)生的B這個(gè)力F沒有反作用力C這個(gè)力F的反作用力作用在通電導(dǎo)線上D這個(gè)力F的反作用力作用在蹄形磁鐵上解析：選AD這個(gè)力是通過磁場(chǎng)產(chǎn)生的，故A正確；產(chǎn)生磁場(chǎng)的物體就是施力物體，蹄形磁鐵是產(chǎn)生這個(gè)磁場(chǎng)的物體，力F的反作用力作用在施力物體上，即作用在蹄形磁鐵上，故B、C錯(cuò)誤，D正確。4如果你看過中央電視臺(tái)體育頻道的象棋講座，就會(huì)發(fā)現(xiàn)棋子都是由磁性材料制成的。棋子不會(huì)掉下來是因?yàn)?)A質(zhì)量小，重力可以忽略不計(jì)B受到棋盤對(duì)它向上的摩擦力C棋盤對(duì)它的吸引力與重力平衡D它一方面受到棋盤的吸引力，另一方面還受到空氣的浮力解析：選B磁性棋子受到棋盤的吸引力而對(duì)棋盤產(chǎn)生壓力，棋盤對(duì)棋子有彈力，重力使棋子有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此棋子受到棋盤對(duì)它向上的靜摩擦力，此力和重力平衡，使棋子不會(huì)掉下來(由于空氣浮力遠(yuǎn)小于重力，故可以忽略不計(jì))。選項(xiàng)B正確。5.舉世矚目的上海磁懸浮列車線是世界上第一條投入商業(yè)運(yùn)營的磁懸浮列車線，其全程共30 km，列車最高速度可達(dá)552 km/h，單向運(yùn)行約8 min。磁懸浮列車底部裝有電磁鐵，軌道地面上則安裝有線圈。通過地面線圈與列車上的電磁鐵之間的排斥力使列車懸浮起來。地面線圈的上端磁極極性與列車上的電磁鐵下端極性總保持()A相同B相反C不能確定D以上均不對(duì)解析：選A磁懸浮列車采用磁場(chǎng)力使列車與軌道分離并懸浮起來，減小摩擦阻力，地面線圈與列車上的電磁鐵間存在斥力，相對(duì)的磁極極性應(yīng)相同。6指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。司南是春秋戰(zhàn)國時(shí)期發(fā)明的一種指南針，如圖所示。它由青銅盤和磁勺組成，磁勺放置在青銅盤的中心，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。由于受地磁場(chǎng)作用，司南的磁勺尾靜止時(shí)指向南方。下列說法中正確的是()A磁勺能夠指示方向，是利用了地磁場(chǎng)對(duì)磁勺的作用B磁勺的指向不會(huì)受到附近磁鐵的干擾C磁勺的指向不會(huì)受到附近鐵塊的干擾D磁勺的N極位于司南的磁勺尾部解析：選A司南能夠指示南北，是由于地球具有磁場(chǎng)，地磁場(chǎng)是南北指向，故A正確；司南的指向會(huì)受到附近磁鐵和鐵塊的干擾，故B、C錯(cuò)誤；由于司南的磁勺尾靜止時(shí)指向南方，所以磁勺的S極位于司南的磁勺尾部，故D錯(cuò)誤。7物理實(shí)驗(yàn)都需要有一定的控制條件。奧斯特做電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)排除地磁場(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。關(guān)于奧斯特的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()A該實(shí)驗(yàn)必須在地球赤道上進(jìn)行B通電直導(dǎo)線應(yīng)該豎直放置C通電直導(dǎo)線應(yīng)該水平東西方向放置D通電直導(dǎo)線應(yīng)該水平南北方向放置解析：選D小磁針靜止時(shí)指向南北，說明地磁場(chǎng)的方向?yàn)槟媳狈较颍?dāng)導(dǎo)線南北方向放置時(shí)，能產(chǎn)生東西方向的磁場(chǎng)，把小磁針放置在該處時(shí)，可有明顯的偏轉(zhuǎn)，故選D。8下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法中正確的是()A磁體周圍的磁場(chǎng)看不見、摸不著，所以磁場(chǎng)不是客觀存在的B將小磁針放在磁體附近，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因?yàn)槭艿酱艌?chǎng)力的作用C把磁體放在真空中，磁場(chǎng)就消失了D當(dāng)磁體周圍撒上鐵屑時(shí)才能形成磁場(chǎng)，不撒鐵屑磁場(chǎng)就消失解析：選B理解磁場(chǎng)的物質(zhì)性時(shí)應(yīng)與電場(chǎng)類比，磁場(chǎng)看不見、摸不著，但不會(huì)因主觀意志而存在或消失，磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是場(chǎng)物質(zhì)。磁場(chǎng)是磁體、電流或運(yùn)動(dòng)電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。說它“特殊”，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷囊苑肿?、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒形式存在，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在；說它是“物質(zhì)”，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷膶?shí)物一樣，能對(duì)放在其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。因此我們說磁場(chǎng)是和我們常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)。雖然它看不見、摸不著，但可以通過它的基本性質(zhì)反映出來。9磁性水雷是用一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來控制起爆電路的，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，就會(huì)引起水雷的爆炸，其依據(jù)是()A磁體的吸鐵性B磁極間的相互作用規(guī)律C電荷間的相互作用規(guī)律D磁場(chǎng)具有方向性解析：選B磁性水雷中的小磁針靜止時(shí)，一端指南，一端指北，水雷不會(huì)爆炸，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，由磁極間的相互作用(同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引)知，就會(huì)使水雷中的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而觸發(fā)水雷發(fā)生爆炸，故B正確。10在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極突然向東偏轉(zhuǎn)，由此可知()A一定是小磁針正東方向有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B一定是小磁針正北方向有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C可能是小磁針正上方有電子流自東向西水平通過D可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過解析：選D正常情況下，由于地磁場(chǎng)的作用，小磁針的N極應(yīng)指向北方，而小磁針的N極向東偏轉(zhuǎn)，說明小磁針受到外加磁場(chǎng)的作用，可能在小磁針的東方有一條形磁鐵的S極靠近小磁針，也可能是在小磁針正上方有電子流自南向北水平通過，產(chǎn)生了由北向南的電流，使小磁針的N極向東偏轉(zhuǎn)。所以選項(xiàng)D正確。11關(guān)于月球上的物理現(xiàn)象和規(guī)律，同學(xué)們提出了很多問題和猜想，有關(guān)月球有無磁場(chǎng)，同學(xué)們提出了自己的猜想和檢驗(yàn)猜想的實(shí)驗(yàn)方案：(1)取一小磁針用細(xì)線懸掛在月球表面附近，如果它靜止時(shí)指向某一方向，則可表明月球周圍存在磁場(chǎng)。(2)小磁針靜止時(shí)，它的N極指向就是“月磁”的北極。你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中有沒有需要改進(jìn)或改正的地方，如有請(qǐng)改進(jìn)或改正。解析：(1)小磁針靜止時(shí)指向某一方向，說明月球周圍存在磁場(chǎng)。(2)小磁針靜止時(shí)，它的N極指向就是“月磁”的南極。有需改進(jìn)的地方，即應(yīng)在不同的地點(diǎn)多做幾次實(shí)驗(yàn)，觀察小磁針是否總是指向某一個(gè)方向。答案：見解析12.如圖所示是醫(yī)生用來取出病人吞下的金屬物品的儀器。當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，醫(yī)生將手控環(huán)內(nèi)推，再拉出整條塑料管，你能說出這種儀器的原理嗎？如果小孩不慎吞下的是易拉罐環(huán)或一個(gè)回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來？解析：當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，醫(yī)生將手控環(huán)內(nèi)推，儀器內(nèi)的活動(dòng)永久磁鐵向前接觸金屬物品，能將鐵制物品吸引，然后拉出塑料管并將物體取出。回形針是鐵制的，能被磁鐵吸引，而易拉罐環(huán)一般是鋁制品，不能被吸引，所以回形針可以用這種儀器取出來。答案： 見解析