（浙江專用）2022-2023學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3-1 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、（浙江專用）2022-2023學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 3-1 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)學(xué)案 新人教版選修3-1 [研究學(xué)考·明確要求] 知識(shí)內(nèi)容 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng) 考試要求 學(xué)考b 選考b 基本要求 1.了解磁性、磁極概念。 2．了解電流的磁效應(yīng)，領(lǐng)會(huì)發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)現(xiàn)象的意義。 3．知道磁體和通電導(dǎo)體周圍都有磁場(chǎng)，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)發(fā)生的。 發(fā)展要求 1.大致了解地磁場(chǎng)的分布。 2．初步了解磁偏角的概念。 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．磁性和磁體 物體具有的吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體。 2

2、．磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。 (1)磁體有兩個(gè)磁極，一個(gè)叫N極(又叫北極)，另一個(gè)叫S極(又叫南極)。 (2)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。 [典 例 精 析] 【例1】 磁鐵吸引小鐵釘與摩擦過(guò)的塑料尺吸引毛發(fā)碎紙屑兩現(xiàn)象比較，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．兩者都是電現(xiàn)象 B．兩者都是磁現(xiàn)象 C．前者是電現(xiàn)象，后者是磁現(xiàn)象 D．前者是磁現(xiàn)象，后者是電現(xiàn)象 解析　磁鐵吸引小鐵釘是靠磁鐵的磁場(chǎng)把鐵釘磁化而作用的，是磁現(xiàn)象；摩擦過(guò)的塑料上帶電荷使周圍產(chǎn)生電場(chǎng)而吸引毛發(fā)碎紙屑的，是電現(xiàn)象。 答案　D 由于磁場(chǎng)而產(chǎn)生的現(xiàn)象是磁現(xiàn)象；由于電

3、場(chǎng)而產(chǎn)生的現(xiàn)象是電現(xiàn)象。 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．丹麥物理學(xué)家奧斯特相信，就像電和熱、電和光之間存在聯(lián)系一樣，電和磁之間也應(yīng)該存在著聯(lián)系。1820年他發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電和磁的關(guān)系。 2．奧斯特實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：導(dǎo)線通入電流后，小磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明小磁針受到了磁場(chǎng)力的作用，可見電可以生磁。通入不同方向的電流時(shí)小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同，說(shuō)明通入電流的方向不同，產(chǎn)生的磁現(xiàn)象也不一樣。 3．奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義：發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的。 [典 例 精 析] 【例2】 物理實(shí)驗(yàn)都需要有一定的控制條件。奧斯特做電流的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)排除地磁場(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

4、關(guān)于奧斯特的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)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　小磁針靜止時(shí)指向南北，說(shuō)明地磁場(chǎng)的方向?yàn)槟媳狈较颍?dāng)通電直導(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。 答案　D 南北放置的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)為東西方向，與磁針垂直，作用力最大。 [即 學(xué) 即 練] 1．如圖1所示，關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 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(guò)小磁針的磁場(chǎng)

5、發(fā)生的 B．乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的力是通過(guò)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(guò)電流的電場(chǎng)發(fā)生的 D．丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電荷的電場(chǎng)發(fā)生的 解析　甲圖中，電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的；乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的；丙圖中，電流對(duì)另一個(gè)電流力的作用是通過(guò)該電流的磁場(chǎng)發(fā)生的。綜上所述，選項(xiàng)B正確。 答案　B [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．磁場(chǎng)：存在于磁體周圍或電流周圍的一種客觀存在的特殊物質(zhì)。磁體與磁體之間、磁體和通電導(dǎo)體之間、通電導(dǎo)體和通電導(dǎo)體間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。 2．基本性質(zhì)： 圖2 對(duì)放入其中的磁體

6、或通電導(dǎo)體有力的作用(如圖2所示)。 3．磁場(chǎng)的產(chǎn)生 (1)磁體周圍有磁場(chǎng)。 (2)電流周圍有磁場(chǎng)。 (3)運(yùn)動(dòng)電荷周圍有磁場(chǎng)。 特別提醒　磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，都是一種物質(zhì)，是客觀真實(shí)存在的。 [典 例 精 析] 【例3】 關(guān)于磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．其基本性質(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、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)不是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài) D．磁場(chǎng)的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無(wú)則無(wú) 解析　磁場(chǎng)的基本性質(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)雖然看不見摸不著，但是它是客觀存在的，

7、B、C、D錯(cuò)誤。 答案　A 磁場(chǎng)是客觀存在的一種物質(zhì)，并對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．地磁場(chǎng)：地球是一個(gè)大磁體，地球周圍存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)。如圖3所示，地球磁場(chǎng)的N極(地磁北極)位于地理南極附近，地球磁場(chǎng)的S極(地磁南極)位于地理北極附近。 圖3 2．雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大。因此，一般我們認(rèn)為： (1)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。 (2)在南半球，地磁場(chǎng)方向指向北上方；在北半球，地磁場(chǎng)方向指向北下方。 [典 例 精 析] 【例4】 如圖4所示，假

8、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(　　) 圖4 A．指北 　　　 B．指南 C．豎直向上 　　　 D．豎直向下 解析　地磁場(chǎng)的分布規(guī)律與條形磁鐵類似，在地理北極附近，地磁場(chǎng)豎直向下，此處小磁針的N極應(yīng)豎直向下，D正確。 答案　D [即 學(xué) 即 練] 2．地球是一個(gè)大磁體，它的磁場(chǎng)分布情況與一個(gè)條形磁體的磁場(chǎng)分布情況相似，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．地磁場(chǎng)的方向沿地球上經(jīng)線方向 B．地磁場(chǎng)的方向是與地面平行的 C．地磁場(chǎng)的方向是從北向南的 D．在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向是豎直向下的 解析　每一點(diǎn)地磁場(chǎng)的方向并不是沿經(jīng)線方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；地磁

9、場(chǎng)的方向只有在赤道附近和地面平行，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；地球內(nèi)部的磁場(chǎng)方向才是從北向南，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，只有選項(xiàng)D正確。 答案　D 1．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時(shí)，下述說(shuō)法中正確的是(　　) A．A、B一定相互吸引 B．A、B一定相互排斥 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　磁體相互吸引可以是原來(lái)沒有磁性的鐵棒磁化而吸引磁體，也可以是因?yàn)閮蓚€(gè)磁體的異名磁極相互吸引。這是吸引的兩種情況。而排斥只能在兩個(gè)磁體的同名磁極間才可能發(fā)生。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。鐵棒B能排

10、斥小磁針，說(shuō)明鐵棒B一定有磁性。若A無(wú)磁性，當(dāng)A靠近B時(shí)，在B的磁場(chǎng)作用下A會(huì)被磁化而發(fā)生相互吸引作用；若A有磁性，則A、B兩磁體都分別有北極和南極，當(dāng)它們的同名磁極靠近時(shí)，相互排斥；當(dāng)異名磁極靠近時(shí)，相互吸引，這說(shuō)明不論A有無(wú)磁性，它們之間總有磁場(chǎng)的作用，故選項(xiàng)D正確。 答案　D 2．以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的 B．電流與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的 C．磁極與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)與磁場(chǎng)而共同產(chǎn)生的 D．磁場(chǎng)和電場(chǎng)是同一種物質(zhì) 解析　電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，在電流的周圍就有磁場(chǎng)的存在，不論是磁極與磁極間、電流與電流間還是磁極與電流間

11、，都有相互作用的磁場(chǎng)力。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)。 答案　A 3．磁體與磁體、磁體與通電導(dǎo)體、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用，以下示意圖不正確的是(　　) A．磁體磁體 B．磁體通電導(dǎo)體 C．通電導(dǎo)體通電導(dǎo)體 D．通電導(dǎo)體通電導(dǎo)體 解析　磁體與磁體、磁體與通電導(dǎo)體、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。 答案

12、　C 4．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力 B．奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了磁體對(duì)通電導(dǎo)線有作用力 C．奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了任意兩條通電導(dǎo)線之間有作用力 D．奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了任意兩個(gè)磁體之間有作用力 解析　奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力，所以選項(xiàng)A正確。 答案　A 5．我國(guó)古代四大發(fā)明中，涉及到磁現(xiàn)象應(yīng)用的發(fā)明是(　　) 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)古代四大發(fā)明中，造紙術(shù)、印刷術(shù)、火藥不涉及磁現(xiàn)象，故A正確。 答案　A 1．如圖1所示，一根條形磁鐵

13、，左端為S極，右端為N極。下列表示從S極到N極磁性強(qiáng)弱變化情況的圖象中正確的是(　　) 圖1 解析　條形磁鐵兩極磁性最強(qiáng)，中間磁性最弱，故磁性強(qiáng)弱變化曲線如C所示。 答案　C 2．磁性水雷是用一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來(lái)控制起爆電路的，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后變成了一個(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)對(duì)電流的作用原理 解析　軍艦被地磁場(chǎng)磁化后變成了磁體，當(dāng)軍艦靠近水雷時(shí)，對(duì)控制引爆電路的小磁針有力的作用，使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)引爆水雷。B項(xiàng)正確。 答案　B 3．如圖

14、2所示，把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方附近，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家是(　　) 圖2 答案　C 4．奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)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　本題考查了電流的磁效應(yīng)及奧斯特實(shí)驗(yàn)。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(shuō)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。 答案　C 5．(2017·嘉興教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))指南針靜止時(shí)，其位置如圖3中虛線所示。若在其上方放置一水平方向的導(dǎo)線，并通以恒定電流，則指南針轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線所示位置。據(jù)此可能是(　　)

15、 圖3 A．導(dǎo)線南北放置，通有向北的電流 B．導(dǎo)線南北放置，通有向南的電流 C．導(dǎo)線東西放置，通有向西的電流 D．導(dǎo)線東西放置，通有向東的電流 解析　若導(dǎo)線南北放置，通有向北的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將由北向西偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線南北放置，通過(guò)向南的電流時(shí)，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將由北向東偏轉(zhuǎn)，可轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線所示位置，B正確；導(dǎo)線東西放置，通過(guò)向西的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將向南偏轉(zhuǎn)或不偏轉(zhuǎn)，C錯(cuò)誤；導(dǎo)線東西放置，通過(guò)向東的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極不偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤。 答案　B 6．下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀

16、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．磁極與磁極之間是直接發(fā)生作用的 D．磁場(chǎng)只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生 解析　磁場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，磁體間的相互作用是靠磁場(chǎng)發(fā)生的。 答案　A 7．關(guān)于地球的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．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 B．地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近 C．地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的 D．地球磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點(diǎn)是相同的 解析　小磁針S極指南是因?yàn)榈卮诺腘極在地理的南極附近，故A錯(cuò)誤；地磁場(chǎng)的兩極和地理兩極是相反的，所以B正確；依據(jù)地磁場(chǎng)

17、的空間分布，只有赤道上的磁場(chǎng)方向和地面平行，故C錯(cuò)誤；地球的磁偏角是變化的，地磁兩極的位置也是變化的，所以D錯(cuò)誤。 答案　B 8．在地球赤道上放置一個(gè)小磁針，靜止時(shí)小磁針N極指向(　　) A．地理南極 B．地理北極 C．東方 D．西方 解析　地球是一個(gè)巨大的磁體，地磁場(chǎng)的南極和北極分別位于地理的北極和南極附近，在赤道處，地磁場(chǎng)方向由地理南極指向地理北極，小磁針靜止時(shí)N極指向地理北極。指南針就是利用上述原理制成的。 答案　B 9．將A、B兩個(gè)磁環(huán)先后套在光滑的木支架上，并使兩磁環(huán)相對(duì)的磁極極性相同，此時(shí)可以看到上方的磁環(huán)A“懸浮”在空中，如圖4所示，設(shè)兩磁環(huán)受到的重力相等且

18、都為G，則磁環(huán)B對(duì)木支架底座的壓力F與重力G的大小關(guān)系是(　　) 圖4 A．F＜G B．F＝G C．G＜F＜2G D．F＝2G 解析　由A、B兩磁環(huán)相對(duì)的磁極極性相同，可知它們之間相互作用力是斥力。A“懸浮”在空中，說(shuō)明A受力平衡，因此，A受到的重力和B對(duì)A的排斥力大小相等。根據(jù)牛頓第三定律，B受到A的斥力大小等于G。對(duì)B受力分析可知，B受到重力、向下的斥力和底座對(duì)B向上的支持力，B靜止，所以F支＝2G，所以B對(duì)底座的壓力F也為2G。 答案　D 10．下列說(shuō)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(chǎng)的北極在地理位置的北極附近 C．除了地

19、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)先使用指南針 解析　磁偏角隨地理位置變化而變化，A錯(cuò)誤；地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近，B錯(cuò)誤；其他星球上也有磁場(chǎng)存在，C錯(cuò)誤；我國(guó)是最早利用指南針航海的國(guó)家，D正確。 答案　D 11．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(bào)警器馬上會(huì)鳴響報(bào)警，你知道這是為什么嗎？ 解析　在超市中的每一件商品上都有一小片帶磁性的商標(biāo)，當(dāng)經(jīng)過(guò)出口時(shí)，那里的磁性探測(cè)器便檢測(cè)出來(lái)并發(fā)出報(bào)警，只有當(dāng)你付款后，售貨員用一種特別的“消磁”裝置將商標(biāo)上的磁性消除，探測(cè)器才會(huì)讓你把

20、商品帶出超市。 答案　見解析 12．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(wèn)題和猜想，有關(guān)月球有無(wú)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。 答案　(1)小磁針靜止時(shí)指向某一方向，說(shuō)明月球周圍存在磁場(chǎng)。 (2)小磁針靜止時(shí)，它的N極指向“月磁”的南極。有需改進(jìn)的地方，即應(yīng)做多次實(shí)驗(yàn)，觀察小磁針是否總是指向某一個(gè)方向。 13．如圖5所示是醫(yī)生用來(lái)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(shuō)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(lái)？(　　) 圖5 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(lái)。 答案　見解析