高中物理人教版選修3-1學案3-1磁現(xiàn)象和磁場

第三章磁場1磁現(xiàn)象和磁場1．磁現(xiàn)象(1)磁性：天然磁石和人造磁體都叫作永磁體，它們都能吸引鐵質物體，我們把這種性質叫作磁性．(2)磁極：磁體的各部分磁性強弱不同，磁性最強的區(qū)域叫作磁極．懸吊的小磁針靜止時，指南的磁極叫作南極，又叫作S極；指北的磁極叫作北極，又叫作N極．在超市里，顧客可以自己在貨架上挑選商品，十分方便，但如果有人想拿了東西不付錢而偷偷溜走，那么出口處的報警器馬上會報警，你知道這是什么原因引起報警器發(fā)聲的嗎？提示：那是因為超市中的每一件商品上都有一小片帶磁性的標簽，當經(jīng)過出口時，那里的磁性探測器便檢測出來并發(fā)出警報，只有當你付款后，售貨員用一種特別的“消磁”裝置將標簽上的磁性消除，探測器才會讓你把商品帶出超市．2．電流的磁效應(1)磁極間的相互作用：自然界中的磁體總存在著兩個磁極，磁極間的相互作用規(guī)律是同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．(2)電流的磁效應：電流與磁體間相互作用的現(xiàn)象稱為電流的磁效應，電流的磁效應是丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)的．3．磁場(1)正像電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的，磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，以及通電導體與通電導體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的．(2)磁極周圍和通電導體周圍存在著磁場．4．地球的磁場(1)地球是一個大磁體：地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，地磁的北極位于地理的南極附近，地磁的南極位于地理的北極附近．(2)地球的兩極和地磁兩極并不重合，因此，磁針并非準確地指向南北，其間有一個夾角，這就是地磁偏角，簡稱磁偏角．磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點是不同的．(3)宇宙中許多天體都有磁場，太陽表面的黑子、耀斑和太陽風等活動都與太陽磁場有關．而火星上不像地球那樣有一個全球性的磁場，因此指南針不能在火星上工作．在做電流磁效應的實驗時，通電直導線為什么要沿南北方向放置？提示：地球本身就是一個大磁體，而地球的磁場方向大致是由地理的南極指向地理的北極．為了避免地磁場的影響，在做實驗時，通電直導線必須沿南北方向放置．考點一對磁場的理解1．磁場的產(chǎn)生磁場與電場一樣，都是場物質，磁場是磁體、電流和運動電荷周圍存在的一種特殊物質．磁體之間、磁體與電流之間以及電流與電流之間的作用都是通過這種特殊的物質而發(fā)生的．2．對磁場性質的理解基本性質對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生磁力作用客觀性質磁場雖然不是由分子、原子組成，但是它和常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質特殊性質磁場和常見的由分子、原子組成的物質不同，不是以微粒形式存在，而是以一種場的形式存在形象性(比喻)磁體之間、磁體與電流間、電流與電流間通過磁場發(fā)生作用，如同物體受到地球的引力，通過重力場相互作用一樣(1)磁場與電場都具有物質性，兩者有很多相似之處，學習時可加以類比理解、識記．(2)磁體在磁場中一定受力，而電流在磁場中不一定受力，電荷在電場中一定受力，而電荷在磁場中不一定受力．【例1】實驗表明：磁體能吸引一元硬幣，對這種現(xiàn)象解釋正確的是()A．硬幣一定是鐵做的，因為磁體能吸引鐵B．硬幣一定是鋁做的，因為磁體能吸引鋁C．磁體的磁性越強，能吸引的物質種類越多D．硬幣中含有磁性材料，磁化后能被吸引解答本題時應把握以下兩點：(1)磁體只能吸引幾種有限的金屬材料．(2)磁體能吸引的物質種類與磁性強弱無關．【答案】D【解析】磁體能吸引鐵、鈷、鎳等物質，并不是僅吸引鐵，故A錯．磁體不能吸引銅、鋁等物質，故B錯．磁體能吸引物質的種類與磁性強弱無關，故C錯．一元硬幣為鋼芯鍍鎳，鋼和鎳都是磁性材料，磁化后能被吸引，故D對．總結提能磁體能吸引鐵、鈷、鎳等磁性材料物質，不能吸引銅、鋁等非磁性材料物質．(多選)為了判斷一根鐵鋸條是否具有磁性，某同學用它靠近一個能自由轉動的小磁針，下列給出的幾種可能產(chǎn)生的現(xiàn)象和相應的結論，其中正確的是(AC)A．若小磁針的一端被推開，則鋸條一定具有磁性B．若小磁針的一端被吸引過來，則鋸條一定具有磁性C．若小磁針的一端被吸引過來，不能確定鋸條是否具有磁性D．若小磁針的一端被推開，不能確定鋸條是否具有磁性解析：若發(fā)現(xiàn)小磁針被推開，只有一種可能，鋸條具有磁性，而且小磁針靠近的是同名磁極；若發(fā)生吸引現(xiàn)象，則鋸條可能具有磁性也可能沒有磁性，故A、C選項正確．考點二對地磁場的理解1．雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大．因此，一般我們認為：(1)地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下．(2)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點，磁場的強弱相同，且方向水平向北．(3)在南半球，地磁場方向指向北上方；在北半球，地磁場方向指向北下方．2．影響：由于磁場對運動電荷有力的作用，故射向地球的帶電粒子，其運動方向會發(fā)生變化，不能直接到達地球，因此地磁場對地球生命有保護作用．地球上不同的地點地磁場的方向不同，水平分量由南指向北，豎直分量在南半球豎直向上，在北半球豎直向下，因此當涉及到地磁場的問題時，要注意明確在地球上的位置.【例2】(多選)關于地磁場，下列敘述正確的是()A．地球的地磁兩極與地理兩極重合B．我們用指南針確定方向，指南的一極是指南針的南極C．地磁的北極與地理南極重合D．地磁的北極在地理南極附近地磁場與條形磁鐵產(chǎn)生的磁場相似，地磁場的南極和北極與地理的南、北極相反，并且存在一個地磁偏角．【答案】BD【解析】地球是一個大磁體，地磁北極(N極)在地理南極附近，地磁南極(S極)在地理北極附近，并不重合．指南針指南的一端應該是指南針的南極(S極)．選項B、D正確．總結提能理解地磁場的兩極與地理兩極之間的區(qū)別與聯(lián)系，明確地磁場的分布是解決此類問題的關鍵．地球是一個大磁體，關于地磁場有以下幾種說法：①在地面上放置一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；②地磁場的北極在地理南極附近；③赤道附近地磁場的方向和地面平行；④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的．以上描述正確的是(D)A．①②④ B．②③④C．①⑤ D．②③解析：在地面上放一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的北極．地球的地磁兩極與地理兩極不重合且相反分布，北半球地磁場方向指向北斜向下，南半球地磁場方向指向北斜向上，只有赤道附近的地磁場方向是水平向北的，綜上可得，選D.1．如圖所示，把一條導線平行地放在磁針的上方附近，當導線中有電流通過時，磁針會發(fā)生偏轉．發(fā)現(xiàn)這個實驗現(xiàn)象的物理學家是(C)A．牛頓B．愛因斯坦C．奧斯特D．居里夫人解析：牛頓是經(jīng)典力學的奠基人，愛因斯坦創(chuàng)立了狹義和廣義相對論，居里夫人在天然放射性的研究領域有杰出的貢獻，奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，正確答案為C.2．中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖．結合上述材料，下列說法不正確的是(C)A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用解析：由題意可知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，存在磁偏角，A正確．磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場，地磁南極在地理北極附近，故B正確．只有赤道上方的磁場與地面平行，故C錯誤．射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運動方向與地磁場方向不平行，故地磁場對其有力的作用，這是磁場的基本性質，故D正確．選C.3．如圖所示，假如將一個小磁針放在地球的北極點上，那么小磁針的N極將(D)A．指北 B．指南C．豎直向上 D．豎直向下解析：北極點上磁場方向豎直向下，指南針的N、S兩極受力分別豎直向下和豎直向上，即指南針的N極指向正下方．4．目前許多國家都在研制磁懸浮列車，我國擁有全部自主知識產(chǎn)權的第一條磁懸浮列車試驗線已建成通車(如圖)．一種磁懸浮列車的車廂和鐵軌上分別安放著磁體，車廂用的磁體大多是通過強大電流的電磁鐵，現(xiàn)有下列說法：①磁懸浮列車利用了磁極間的相互作用；②磁懸浮列車利用了異名磁極互相排斥；③磁懸浮列車消除了車體與軌道之間的摩擦；④磁懸浮列車增大了車體與軌道之間的摩擦．正確的組合是(A)A．①③B．①④C．②③D．②④解析：磁懸浮列車利用磁極間的相互作用的特性而與鐵軌分離，這樣它在前進過程中不再受到與鐵軌之間的摩擦阻力，而只會受到空氣的阻力．故A正確．5．一塊沒有標明南、北極的小磁針，你能想辦法判斷它的磁極嗎？(1)A同學用一個已知磁性的小磁針，立刻得出了結果．你知道他是怎樣得出的嗎？