課堂講義系列高中物理人教版選修31（四省市）文檔21磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)

2.1磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。1種現(xiàn)象——電流的磁效應(yīng)3種磁場(chǎng)——磁鐵四周的磁場(chǎng)、電流四周的磁場(chǎng)、地磁場(chǎng)2.了解電流的磁效應(yīng)及其發(fā)覺(jué)過(guò)程。3.了解地磁場(chǎng)的分布狀況和地磁兩極的特點(diǎn)。一、磁現(xiàn)象、電流的磁效應(yīng)1.磁性：磁體吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)。2.磁極：磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域。(1)北極：自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，靜止時(shí)指北的磁極，又叫N極。(2)南極：自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，靜止時(shí)指南的磁極，又叫S極。(3)性質(zhì)：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。3.電流的磁效應(yīng)(1)奧斯特試驗(yàn)將導(dǎo)線沿南北方向放置在磁針的上方，通電時(shí)磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)奧斯特試驗(yàn)發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，首次揭示了電與磁的聯(lián)系。二、磁場(chǎng)、地磁場(chǎng)1.磁場(chǎng)(1)定義：磁體與磁體之間，磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。(2)根本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用。2.地磁場(chǎng)(1)地磁場(chǎng)：地球本身是一個(gè)磁體，N極位于地理南極四周，S極位于地理北極四周。(如圖1所示)圖1(2)磁偏角：地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，因此，磁針并非精確?????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。磁偏角的數(shù)值在地球上的不同地點(diǎn)是不同的。思索推斷(1)奧斯特試驗(yàn)說(shuō)明白磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流。(×)(2)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。(×)(3)地磁場(chǎng)能使小磁針的兩極指向正南、正北。(×)(4)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四周。(×)(5)磁場(chǎng)的根本性質(zhì)是對(duì)處在磁場(chǎng)中的磁極或電流有力的作用。(√)對(duì)磁場(chǎng)和電流磁效應(yīng)的理解[要點(diǎn)歸納]1.電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比擬電場(chǎng)磁場(chǎng)場(chǎng)源電荷磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷根本性質(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)都是客觀存在的特別物質(zhì)，都具有能量2.奧斯特試驗(yàn)(1)試驗(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)線通電后小磁針轉(zhuǎn)變指向說(shuō)明通電直導(dǎo)線四周產(chǎn)生了磁場(chǎng)，即電流四周產(chǎn)生磁場(chǎng)，也就是電流的磁效應(yīng)。[精典例如][例1]物理試驗(yàn)都需要有肯定的掌握條件。奧斯特做電流的磁效應(yīng)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)排解地磁場(chǎng)對(duì)試驗(yàn)的影響。關(guān)于奧斯特的試驗(yàn)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.該試驗(yàn)必需在地球赤道上進(jìn)行B.通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)豎直放置C.通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)水平東西方向放置D.通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)水平南北方向放置解析小磁針靜止時(shí)指向南北，說(shuō)明地磁場(chǎng)的方向?yàn)槟媳狈较?，?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?lè)胖迷谠撎帟r(shí)，可有明顯的偏轉(zhuǎn)，應(yīng)選項(xiàng)D正確。答案D[針對(duì)訓(xùn)練1](多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.磁場(chǎng)是客觀存在的一種物質(zhì)B.磁體上磁性最強(qiáng)的局部叫磁極，任何磁體都有兩個(gè)磁極C.磁極或電流在自己四周的空間會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)D.磁體與磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，而磁體與通電導(dǎo)體間以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用不是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的解析磁場(chǎng)是存在于磁體和通電導(dǎo)體四周的一種客觀存在的物質(zhì)，磁體與磁體、磁體與通電導(dǎo)體、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的。答案ABC對(duì)地磁場(chǎng)的理解[要點(diǎn)歸納]1.地磁場(chǎng)的方向地磁N極位于地理南極四周，地磁S極位于地理北極四周，但它們位置的差異不是很大，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，距離地球外表高度相等的點(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，磁偏角的存在是由于地球的地理兩極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)地球生命有愛(ài)護(hù)作用。[精典例如][例2](多項(xiàng)選擇)以下關(guān)于地磁場(chǎng)的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.地磁場(chǎng)是地球的盾牌，起著愛(ài)護(hù)地球上生命的作用B.地磁場(chǎng)的N極在地理南極四周，但不與南極重合C.地磁場(chǎng)的方向會(huì)隨時(shí)間的消逝而緩慢變化D.在行星中，只有地球有磁場(chǎng)解析宇宙中射向地球的高能粒子流假如不受阻礙地射到地球上，會(huì)殺死地球上的生命體，正是由于地磁場(chǎng)的愛(ài)護(hù)，使得大量的粒子被偏轉(zhuǎn)，人類和其他生命才得以連續(xù)，應(yīng)選項(xiàng)A正確；地磁場(chǎng)的N極在地理南極四周，但不與南極重合，有磁偏角，選項(xiàng)B正確；地磁場(chǎng)的N、S極的位置會(huì)緩慢移動(dòng)，應(yīng)選項(xiàng)C正確；在行星中，并不是只有地球有磁場(chǎng)，應(yīng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案ABC[針對(duì)訓(xùn)練2]地球是一個(gè)大磁體，①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；②地磁場(chǎng)的北極在地理南極四周；③赤道四周地磁場(chǎng)的方向和地面平行；④北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向上的；⑤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)的描述正確的選項(xiàng)是()A.①②④ B.②③④C.①⑤ D.②③解析求解該題應(yīng)先明確地磁場(chǎng)的特點(diǎn)及地球外表各處地磁場(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)的南極在地理北極四周，地磁場(chǎng)的北極在地理南極四周，因此地磁場(chǎng)的方向在赤道四周和地面平行，北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向下的，南半球是斜向上方的。答案D1.(對(duì)磁場(chǎng)的理解)(多項(xiàng)選擇)關(guān)于磁場(chǎng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.其根本性質(zhì)是對(duì)處于其中的磁體或電流有力的作用B.磁場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著、實(shí)際不存在的，是人們假想出來(lái)的一種物質(zhì)C.磁場(chǎng)是客觀存在的一種特別物質(zhì)形態(tài)D.磁場(chǎng)的存在與拒絕定于人的思想，想其有那么有，想其無(wú)那么無(wú)解析磁場(chǎng)的根本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用，A正確；磁場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著，但是它是客觀存在的，B、D錯(cuò)誤，C正確。答案AC2.(對(duì)地磁場(chǎng)的理解)(多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.地球是一個(gè)巨大的磁體，其N極在地理南極四周，S極在地理北極四周B.地球外表的磁場(chǎng)的豎直重量在南半球垂直于地面對(duì)上，在北半球垂直于地面對(duì)下C.在地球的四周存在著磁場(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.在地球外表各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同解析地磁場(chǎng)的分布類似于條形磁鐵四周的磁場(chǎng)分布，所以在地球外表赤道上的磁場(chǎng)最弱，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在地球上不同位置，磁偏角的數(shù)值是不同的，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案AB3.(對(duì)磁性的理解)鐵棒A能吸引小磁針，鐵棒B能排斥小磁針，假設(shè)將鐵棒A靠近鐵棒B時(shí)，下述說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.A、B肯定相互吸引B.A、B肯定相互排斥C.A、B間可能無(wú)磁場(chǎng)力作用D.A、B可能相互吸引，也可能相互排斥解析小磁針本身有磁性，能夠吸引沒(méi)有磁性的鐵棒，故鐵棒A可能有磁性，也可能沒(méi)有磁性，只是在小磁針磁場(chǎng)作用下臨時(shí)被磁化的結(jié)果。鐵棒B能排斥小磁針，說(shuō)明鐵棒B肯定有磁性，假設(shè)A無(wú)磁性，當(dāng)A靠近B時(shí)，在B的磁場(chǎng)作用下也會(huì)被磁化而發(fā)生相互吸引作用；假設(shè)A有磁性，那么A、B兩磁體都分別有北極和南極，當(dāng)它們的同名磁極相互靠近時(shí)，相互排斥；當(dāng)異名磁極相互靠近時(shí)，相互吸引，這說(shuō)明不管A有無(wú)磁性，它們之間總有磁場(chǎng)力的作用，應(yīng)選項(xiàng)D正確。答案D根底過(guò)關(guān)1.我國(guó)古代四大創(chuàng)造中，涉及到磁現(xiàn)象應(yīng)用的創(chuàng)造是()A.指南針 B.造紙術(shù)C.印刷術(shù) D.火藥解析指南針利用地磁場(chǎng)使小磁針偏轉(zhuǎn)來(lái)指示方向，涉及到磁現(xiàn)象，而我國(guó)古代四大創(chuàng)造中，造紙術(shù)、印刷術(shù)、火藥不涉及磁現(xiàn)象，應(yīng)選項(xiàng)A正確。答案A2.把鐵棒甲的一端靠近鐵棒乙的中部，發(fā)覺(jué)兩者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部時(shí)，兩者互不吸引，那么()A.甲有磁性，乙無(wú)磁性 B.甲無(wú)磁性，乙有磁性C.甲、乙都有磁性 D.甲、乙都無(wú)磁性解析磁體具有磁性，能夠吸引鐵質(zhì)物體，磁體各個(gè)局部的磁性強(qiáng)弱不同，條形磁體兩端的磁性最強(qiáng)，叫做磁極，中間的磁性最弱，幾乎沒(méi)有。當(dāng)鐵棒甲的一端靠近鐵棒乙的中部，兩者相互吸引，說(shuō)明甲是磁體，具有磁性；把鐵棒乙的一端靠近鐵棒甲的中部，兩者不能相互吸引，說(shuō)明乙不是磁體，沒(méi)有磁性。答案A3.(多項(xiàng)選擇)為了推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。以下給出了幾種可能產(chǎn)生的現(xiàn)象及相應(yīng)的結(jié)論，其中正確的選項(xiàng)是()A.假設(shè)小磁針的一端被推開(kāi)，那么鋸條肯定有磁性B.假設(shè)小磁針的一端被吸引過(guò)來(lái)，那么鋸條肯定有磁性C.假設(shè)小磁針的一端被吸引過(guò)來(lái)，不能確定鋸條是否有磁性D.假設(shè)小磁針的一端被推開(kāi)，不能確定鋸條是否有磁性解析假設(shè)發(fā)生排斥現(xiàn)象，只有一種可能，鋸條確定有磁性且小磁針靠近鋸條的同名磁極。假設(shè)發(fā)生吸引現(xiàn)象，那么鋸條可能有磁性，也可能無(wú)磁性，應(yīng)選項(xiàng)A、C正確。答案AC4.(多項(xiàng)選擇)如圖1是“超導(dǎo)磁懸浮〞現(xiàn)象，懸浮在空中的是一塊重力為G的永久磁鐵，下方是超導(dǎo)體，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖1A.懸浮磁體受到的懸浮力大于重力GB.懸浮磁體受到的懸浮力等于重力GC.懸浮磁體對(duì)超導(dǎo)體的力小于重力GD.懸浮磁體對(duì)超導(dǎo)體的力等于重力G答案BD5.(多項(xiàng)選擇)如圖2所示，能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針?biāo)椒胖迷谧烂嫔稀．?dāng)有一束帶電粒子沿與磁針指向平行的方向從小磁針上方水平飛過(guò)時(shí)，所能觀看到的現(xiàn)象是()圖2A.小磁針不動(dòng)B.假設(shè)是正粒子飛過(guò)，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.假設(shè)是負(fù)粒子飛過(guò)，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.假設(shè)是一根通電導(dǎo)線，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析電流是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，當(dāng)帶電粒子在小磁針上方運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)形成電流，從而形成磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)的正、負(fù)帶電粒子形成的兩種磁場(chǎng)，均會(huì)使小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，故B、C、D正確。答案BCD6.假如你看過(guò)中心電視臺(tái)體育頻道的圍棋講座就會(huì)發(fā)覺(jué)，棋子在豎直放置的棋盤(pán)上可以移動(dòng)，但不會(huì)掉下來(lái)。原來(lái)，棋盤(pán)和棋子都是由磁性材料制成的。棋子不會(huì)掉落是由于()A.質(zhì)量小，重力可以忽視不計(jì)B.受到棋盤(pán)對(duì)它向上的摩擦力C.棋盤(pán)對(duì)它的吸引力與重力平衡D.它一方面受到棋盤(pán)的吸引力，另一方面還受到空氣的浮力解析棋子的受力狀況如下圖，磁性棋子受到棋盤(pán)的吸引力而對(duì)棋盤(pán)產(chǎn)生壓力，棋盤(pán)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(pán)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(lái)；由于空氣的浮力遠(yuǎn)小于重力，故可以忽視不計(jì)，B正確。答案B力量提升7.(多項(xiàng)選擇)超導(dǎo)是當(dāng)今高科技的熱點(diǎn)之一，當(dāng)一塊磁體靠近超導(dǎo)體時(shí)，超導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，對(duì)磁體有排斥作用，這種排斥力可使磁體懸浮在空中，磁懸浮列車就采納了這項(xiàng)技術(shù)，磁體懸浮的原理是()A.超導(dǎo)體中的電流的磁場(chǎng)方向與磁體的磁場(chǎng)方向相同B.超導(dǎo)體中的電流的磁場(chǎng)方向與磁體的磁場(chǎng)方向相反C.超導(dǎo)體使磁體處于失重狀態(tài)D.超導(dǎo)體對(duì)磁體的作用力與磁體的重力相平衡解析同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以超導(dǎo)體中的電流的磁場(chǎng)方向和磁體的磁場(chǎng)方向應(yīng)相反；磁體懸浮在空中，重力和超導(dǎo)體對(duì)磁體的作用力平衡，B、D正確。答案BD8.(2018·山東棗莊滕州二中月考)如圖3所示，小鋼球m以初速度v0在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到磁極的側(cè)向作用力而做如下圖的曲線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，從圖中可知磁極的位置及極性可能是()圖3A.磁極在A位置，極性肯定是N極B.磁極在B位置，極性可能是S極C.磁極在C位置，極性肯定是N極D.磁極在B位置，極性肯定是S極解析做曲線運(yùn)動(dòng)物體的軌跡肯定處于合外力與速度方向之間且彎向合外力這一側(cè)，所以鋼球受到的吸引力指向弧內(nèi)，那么磁極在B位置，但極性無(wú)法確定，兩極對(duì)鋼球都有吸引力，B正確。答案B9.如圖4所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤(pán)，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，在鐵片被吸引上升的過(guò)程中，輕