高中物理 第5章 磁場 第1節(jié) 磁場學(xué)案 魯科版選修3-1

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1、 第1節(jié) 磁場 1.同名磁極相斥，異名磁極相吸。 2．磁場是一種看不見、摸不著、存在于電流或磁體周圍的物質(zhì)，它傳遞磁相互作用。 3．小磁針的指向與正南北方向之間的夾角叫做磁偏角。 4．地磁場是地球的“保護(hù)傘”，利用地磁場可以勘探礦床。 古代磁應(yīng)用及磁場 1.古人對磁的應(yīng)用 指南針是我國古代四大發(fā)明之一，由原來的“司南”發(fā)展而來，它的發(fā)明對促進(jìn)人類航海事業(yè)起了重大作用。 2．磁場 (1)定義：磁體或電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)。 (2)基本性質(zhì)：對放入其中的磁極或電流產(chǎn)生力的作用。 (3)磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相

2、互吸引。 1．對磁現(xiàn)象的理解 (1)磁極與磁體之間、磁極與電流之間、電流與電流之間都會發(fā)生相互作用，這些相互作用都是通過磁場發(fā)生的，這是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，圖示如下： (2)任何一個(gè)磁體都有N、S兩個(gè)磁極，不存在單極磁體。 2．電場和磁場的比較 項(xiàng)目 電場 磁場 不同點(diǎn) 產(chǎn)生 電荷周圍 磁體、電流、運(yùn)動電荷周圍 基本性質(zhì) 對放入其中的電荷有電場力的作用 對放入其中的磁極、電流有力的作用 作用特點(diǎn) 對放入其中的磁極不產(chǎn)生力的作用 對放入其中的靜止電荷無力的作用 相同點(diǎn) 都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質(zhì)，具有質(zhì)量和能量 1．下列關(guān)于磁場的

3、說法中，正確的是(　　) A．磁場和電場一樣，都是同一種物質(zhì) B．磁場是為了解釋磁極間的相互作用而人為規(guī)定的 C．磁極與電流之間不能發(fā)生相互作用 D．磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都能通過磁場發(fā)生相互作用 解析：磁場和電場，都是自然界客觀存在的特殊物質(zhì)，電場傳遞電荷間的相互作用，磁場除了傳遞磁極與磁極之間的相互作用，還可以傳遞磁極與電流之間、電流與電流之間的相互作用，故D正確。 答案：D 地球的磁場 1．地磁場 地球本身是一個(gè)大磁體，它的N極位于地理南極附近，S極位于地理北極附近。 2．磁偏角 地磁場的兩極與地理的兩極并不重合。因此水平放在地面

4、上的可以 自由轉(zhuǎn)動的小磁針的指向與正南正北方向之間有一個(gè)夾角，這個(gè)夾角叫磁偏角。圖5－1－1 3．地磁場的特點(diǎn) 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似，其主要特點(diǎn)有： (1)地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。 (2)地磁南極正上方磁場方向豎直向下，地磁北極正上方磁場方向豎直向上。 (3)在赤道正上方，地磁場方向水平向北。 (4)在南半球，地磁場方向相對地面指向北上方；在北半球，地磁場方向相對地面指向北下方。 4．地磁場作用 (1)行軍、航海需要利用地磁場對指南針的作用來定向。 (2)地磁的變化可以用來勘探礦床。 (3)地磁場稱為地球的“保護(hù)傘”。

5、 2．關(guān)于地磁場，下列說法正確的是(　　) A．地磁的南極在地球北極附近 B．地磁的北極與地球北極重合 C．地球的周圍存在著磁場，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)磁場強(qiáng)弱相同 解析：地磁兩極與地理兩極位置并不重合，地磁N極在地理南極附近，地磁S極在地理北極附近，故A對，B錯(cuò)，磁偏角是能自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止時(shí)的指向與正南北方向的夾角，在地球上的不同地點(diǎn)，磁偏角一般不同，故C錯(cuò)，地磁場類似于條形磁鐵的磁場，南、北兩極附近磁場最強(qiáng)，赤道周圍磁場最弱，故D錯(cuò)。 答案：A 對磁場的認(rèn)識 [例1

6、]　以下說法中正確的是(　　) A．磁極與磁極間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的 B．電流與電流間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的 C．磁極與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產(chǎn)生的 D．磁場和電場都是根據(jù)人們的想象確定的 [審題指導(dǎo)]　解題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)注意磁場與電場的區(qū)別； (2)理解磁極與磁極、電流與電流、磁極與電流之間的相互作用都是通過磁場來傳遞的。 [解析]　電流能產(chǎn)生磁場，在電流的周圍就有磁場存在，不論是磁極與磁極間、電流與電流間還是磁極與電流間，都有相互作用的磁場力。磁場是一種特殊物質(zhì)，它的基本特點(diǎn)是對放入其中的磁體、電流有磁場力的作用；而電場是電荷周圍存在的

7、一種特殊物質(zhì)，其最基本的性質(zhì)是對放入電場中的電荷有電場力的作用，因此，磁場和電場是兩種不同的物質(zhì)，各自具有其自身的特點(diǎn)。所以只有A正確。 [答案]　A 借題發(fā)揮 對于磁場，應(yīng)該理解磁場的客觀存在性，磁體或電流周圍都存在著磁場，雖然看不見摸不著，但實(shí)際存在。同時(shí)，磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁極或電流產(chǎn)生力的作用。 地磁場的描述 [例2]　地球是一個(gè)大磁體，以下說法錯(cuò)誤的是(　　) A．地磁場的北極在地理南極附近 B．赤道附近地磁場的方向和地面平行 C．北半球地磁場方向相對地面是斜向下的 D．地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的 [解析]　地面上小磁針靜止

8、時(shí)，磁針的南極應(yīng)指向地磁場的北極，地磁場的南極在地理北極附近，地磁場的北極在地理南極附近，因此地磁場的方向只有在赤道附近和地面平行，在北半球斜向下方，在南半球斜向上方。故選D。 [答案]　D [隨堂基礎(chǔ)鞏固] 1．下列說法正確的是(　　) A．把一根條形磁鐵從中間折斷，則被分開的兩部分只有N極或S極 B．永久磁鐵的磁場與電流周圍的磁場的性質(zhì)不同 C．人們代步的電動自行車中應(yīng)存在磁體 D．只有電流周圍才有磁場 解析：任何磁體都有兩個(gè)磁極(N極、S極)。一根條形磁鐵從中間折斷，則變成兩根磁鐵，每根仍會有兩個(gè)磁極，故A錯(cuò)；磁體周圍和電流周圍都存在磁場，并且磁場的性質(zhì)相同，故B、D

9、錯(cuò)；電動自行車的電動機(jī)等部件有磁體，故C對。 答案：C 2．地球是一個(gè)大磁體，它的磁場分布情況與一個(gè)條形磁鐵的磁場分布的情況相似，下列說法正確的是(　　) A．地磁場的方向是沿地球上的經(jīng)線方向 B．地磁場的方向是與地面平行的 C．地磁場的方向是從北向南的方向 D．在地磁南極上空，地磁場的方向是豎直向下的 解析：地理南北極與地磁南北極不重合，所以地磁場方向與經(jīng)線有夾角，即磁偏角，地磁場方向不與地面平行，它們之間的夾角稱為磁傾角，在地磁南北極附近，磁場方向是與地面垂直的。 答案：D 3．鐵棒a能吸引小磁針，鐵棒b能排斥小磁針，若將鐵棒a靠近鐵棒b，則(　　) A．a(chǎn)、b一定互相

10、吸引 B．a(chǎn)、b一定互相排斥 C．a(chǎn)、b之間有可能無磁場力作用 D．a(chǎn)、b可能互相吸引，也可能互相排斥 解析：小磁針本身有磁性，能夠吸引沒有磁性的鐵棒，故鐵棒a可能有磁性，也可能沒有磁性，只是在小磁針磁場作用下暫時(shí)被磁化的結(jié)果。鐵棒b能排斥小磁針，說明鐵棒b一定有磁性，若a無磁性，當(dāng)a靠近b時(shí)，在b的磁場作用下也會被磁化而發(fā)生相互的吸引作用；若a有磁性，則a、b兩磁體都分別有北極和南極，當(dāng)它們的同名磁極互相靠近時(shí)，互相排斥；當(dāng)異名磁極互相靠近時(shí)，互相吸引。這說明不論a有無磁性，它們之間總有磁場力的作用。所以a、b間可能互相吸引，也可能互相排斥，故A、B、C錯(cuò)，D對。 答案：D [課

11、時(shí)跟蹤訓(xùn)練] (滿分50分　時(shí)間30分鐘) 一、選擇題(本題共8小題，每小題5分，共45分) 1．下列物體中，周圍一定存在磁場的有(　　) A．地球　　　　　　　　 B．通電直導(dǎo)線 C．鋼條 D．帶電金屬球 解析：磁場存在于磁極和電流周圍。地球周圍存在地磁場，故選項(xiàng)A、B正確。 答案：AB 2．下列說法中正確的是(　　) A．只有磁鐵周圍才有磁場 B．電荷的周圍一定有電場和磁場 C．永久磁鐵的磁場與電流周圍的磁場是兩種不同的磁場 D．電流能產(chǎn)生磁場說明電和磁是有聯(lián)系的 解析：磁鐵和電流周圍都有磁場且性質(zhì)相同，而電流是電荷定向移動形成的。所以，運(yùn)動電荷周圍既有電場

12、又有磁場，靜止電荷周圍只有電場，A、B、C不對，電流產(chǎn)生磁場就是電和磁有關(guān)的證明，所以D對。 答案：D 3．關(guān)于磁場，下列說法正確的是(　　) A．其基本性質(zhì)是對處于其中的磁極或電流有力的作用 B．磁場是看不見摸不著、實(shí)際不存在而由人們假想出來的一種物質(zhì) C．磁場是客觀存在的一種特殊物質(zhì) D．磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無 解析：磁體或電流周圍存在一種特殊物質(zhì)，能夠傳遞磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間的相互作用，這種特殊的物質(zhì)叫做磁場。磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁極或電流產(chǎn)生力的作用，它的存在是不以人的主觀思想而改變的，是一種客觀物質(zhì)的存在。

13、 答案：AC 4．關(guān)于地磁場的下列說法中正確的是(　　) A．地理位置的南北極即為地磁場的南北極 B．在赤道上的磁針的N極在靜止時(shí)指向地理南極 C．在赤道上的磁針的N極在靜止時(shí)指向地理北極 D．在北半球上方的磁針靜止時(shí)與地面平行且N極指向地理北極 解析：地理兩極與地磁兩極位置不重合，且地磁N極在地理南極附近，地磁S極在地理北極附近，故A錯(cuò)。不管在地球周圍的任何地方，能自由轉(zhuǎn)動的磁針靜止時(shí)，都出現(xiàn)N極指向地理北極，S極指向地理南極的現(xiàn)象，故B錯(cuò)，除在赤道上空外，小磁針不與地球表面平行，在南半球N極斜向上，在北半球N極斜向下，故C對D錯(cuò)。 答案：C 5．關(guān)于宇宙中的天體的磁場，下

14、列說法正確的是(　　) A．宇宙中的許多天體都有與地球相似的磁場 B．宇宙中的所有天體都有與地球相似的磁場 C．指南針在任何天體上都能像在地球上一樣正常工作 D．指南針只能在磁場類似于地球磁場的天體上正常工作 解析：地球是全球性的磁場天體，宇宙中有許多天體都有類似于地球的磁場，但也有部分天體(例如火星)不是全球性的磁體，故A對B錯(cuò)；只有在全球性的磁場天體上，指南針才能正常工作；火星就不是一個(gè)全球性的磁體，指南針就無法正常工作。故D對C錯(cuò)。 答案：AD 6．一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(qiáng)大電流的電磁鐵，現(xiàn)有下列說法正確的是(　　) A．磁懸浮

15、列車?yán)昧舜艠O間的相互作用 B．磁懸浮列車?yán)昧水惷艠O互相排斥 C．磁懸浮列車消除了車體與軌道之間的摩擦 D．磁懸浮列車增大了車體與軌道之間的摩擦 解析：磁懸浮列車?yán)么艠O間的相互作用的特性而與鐵軌分離，這樣它在前進(jìn)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、C正確。 答案：AC 7．磁性是物質(zhì)的一種普遍屬性，大到宇宙星體，小到電子、質(zhì)子等微觀粒子，幾乎都會有磁性。地球就是一個(gè)巨大的磁體，其表面的磁性很強(qiáng)。甚至在一些生物體內(nèi)也會含有微量強(qiáng)磁性物質(zhì)，如Fe3O4，鴿子正是利用這種體內(nèi)外磁性的相互作用來辨別方向的。若在鴿子身上縛一塊永久磁鐵，且其附近的磁場比地磁場

16、強(qiáng)，則(　　) A．鴿子仍能辨別方向 B．鴿子更容易辨別方向 C．鴿子會迷失方向 D．不能確定鴿子是否會迷失方向 解析：鴿子“認(rèn)家”的本領(lǐng)是通過體內(nèi)磁性與外部地磁場的相互作用來辨別方向的。若鴿子身上縛上一塊磁鐵后，由于磁鐵的磁場和地磁場共同與鴿子體內(nèi)磁性發(fā)生相互作用，不能正確地區(qū)分地磁場的作用，也就不能辨別正確的方向。故選C。 答案：C 8．下列說法中與實(shí)際情況相符的是(　　) A．地球的磁偏角是一個(gè)定值 B．地磁場的北極在地理位置的北極附近 C．除了地球外，到目前為止其他星球上還沒有發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象 D．鄭和出海遠(yuǎn)航比哥倫布的遠(yuǎn)洋探險(xiǎn)早 解析：磁偏角隨地理位置的變化而變化，

17、A錯(cuò)。地磁場的北極在地理南極附近，B錯(cuò)。其他星球也有存在磁場的，C錯(cuò)。我國是最早利用指南針的國家，D對。 答案：D 9．在做“奧斯特實(shí)驗(yàn)”時(shí)，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是(　　) A．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長線上 B．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方 C．導(dǎo)線沿南北方向放置在磁針的正上方 D．導(dǎo)線沿東西方向放置在磁針的正上方 解析：把導(dǎo)線沿南北方向放置在地磁場中處于靜止?fàn)顟B(tài) 的磁針的正上方，通電時(shí)磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)，是由于南北方向放置的電流的正下方的磁場恰好是東西方向。 答案：C 二、非選擇題(本題共1小題，共5分) 10.(5分)你能設(shè)法驗(yàn)證地球存在磁場嗎？與你的同學(xué)試試看。 解析：地球本身是一個(gè)巨大的磁體，地球周圍存在著磁場，這個(gè)磁場叫做地磁場。指南針在地磁場的作用下根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸的原理發(fā)生偏轉(zhuǎn)而指示方向。當(dāng)你改變小磁針的方向再放手后，小磁針總是指向南北方向，這就說明地球的周圍存在著磁場。 答案：見“解析” 7