31磁现象和磁场学案(人教版选修3-1)

第1页共9页第1节磁现象和磁场1.磁体是具有磁性的物体，磁体有N、S两个极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。2．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。3．磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有力的作用。4．地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近，地磁轴与地球自转轴间的夹角叫磁偏角。磁现象及电流的磁效应1.磁现象(1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。(2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。(3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)。(4)磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。2．电流的磁效应(1)奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转动。(2)意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁的联系。[特别提醒]奥斯特实验证明了电流周围产生磁场，本来是没有条件的，但实际实验时必须考虑地磁场的影响，让通电导线沿南北方向放置，磁场方向与地磁场方向尽量不一致，效果明显。1．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，下述说法中正确的是()第2页共9页A．A、B一定相互吸引B．A、B一定相互排斥C．A、B间有可能无磁场力作用D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥解析：小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性，只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化的结果。铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性。若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互的吸引作用。若A有磁性，则A、B两磁体都分别有北极和南极，当它们的同名磁极互相靠近时，互相排斥；当异名磁极互相靠近时，互相吸引。这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故只有D项正确。答案：D磁场[自学教材](1)磁体、通电导体周围都存在着磁场。(2)磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的。磁场是物质存在的一种特殊形式。(3)磁场的基本性质：对放在它里面的磁体或电流有力的作用。[重点诠释]1．对磁场的正确理解(1)磁场的基本性质：对放入其中的磁体、电流产生磁场力的作用。磁体与磁体间、通电导体与磁体间、通电导体和通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的。(2)磁场的方向：当把小磁针放在磁场中不同位置时，小磁针N极指的方向一般不同，所以磁场中各点的方向一般是不同的，物理学上规定在磁场中某一点，自由转动的小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。(3)磁场的客观性：磁场是磁体、电流和运动电荷周围存在的一种特殊物质，说它“特殊”是因为它和我们常见的由分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”是因为它和我们常见的实物一样，具有能量，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用，是不依赖于人的意志而客观存在的东西。2．电场与磁场的比较比较项目电场磁场不同点产生电荷周围磁体、电流、运动电荷周围基本性质对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用第3页共9页作用特点对放入其中的磁极无力的作用对放入其中的静止电荷无力的作用相同点磁场和电场一样，都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，都具有能量2．以下说法中正确的是()A．磁极与磁极间的作用是通过磁场产生的B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D．磁场和电场是同一种物质解析：磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的相互作用都不是直接产生的，而是通过磁场实现的，即磁场起了媒介作用，电场只对电荷产生作用。因此磁场和电场不是同一种物质。答案：A地磁场[自学教材](1)地球本身是一个磁体，其周围存在的磁场叫地磁场。地磁场的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。地磁场很弱，但自由转动的小磁针能显示出地磁场的作用，这是指南针的原理。(2)地磁场特点：①地磁场的方向并不是正南正北方向的，即地磁两极与地理两极并不重合。地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。②磁偏角：放在地磁场中静止的小磁针的指向与正南北方向间的夹角就是地磁偏角，也叫磁偏角。如图3－1－1所示。磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的。而且随着地球磁极的缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。(3)宇宙中许多天体都有磁场，太阳表面的黑子、耀斑和太阳风等活图3－1－1动都与磁场有关。月球也曾有过磁场。火星上不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作。[重点诠释]对地磁场的理解(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下。(2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北。(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方。第4页共9页(4)由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球。因此地磁场对地球生命有保护作用。[特别提醒]在北半球，地磁场的方向可分解为水平向北和竖直向下；在南半球地磁场的方向可分解为水平向北和竖直向上。3．关于地磁场，下列说法正确的是()A．在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极B．地磁场的南极在地理北极附近C．地球上任何地方的地磁场方向都不和地面平行D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点不同解析：小磁针S极指南是因为地磁N极在地理的南极附近，故A错；地磁场的两极和地理两极相反，故B正确；根据地磁场的空间分布，只有赤道上的磁场方向和地面平行，故C错；由于地磁极缓慢移动，地磁偏角随着地点的变化而变化，即使在同一地点的磁偏角大小也随着时间的推移不断变化，故D正确。答案：BD对磁场的理解[例1]实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是()A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多D．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引[思路点拨]解答本题时应把握以下两点：(1)磁体只能吸引几种有限的金属材料。(2)磁体能吸引的物质种类与磁性强弱无关。[解析]磁体能吸引铁、钴、镍等物质，并不是仅吸引铁，故A错。磁体不能吸引铜、铝等物质，故B错。磁体能吸引物质的种类与磁性强弱无关，故C错。一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，磁化后能被吸引，故D对。[答案]D借题发挥磁体能吸引铁、钴、镍等磁性材料物质，不能吸引铜、铝等非磁性材料物质。对地磁场的理解第5页共9页[例2]关于地磁场，下列叙述正确的是()A．地球的地磁两极与地理的两极重合B．我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的南极C．地磁的北极与地理南极重合D．地磁的北极在地理南极附近[解析]地球是一个大磁体，其磁场北极(N极)在地理南极附近，磁场南极(S极)在地理北极附近，并不重合。指南针指南的一端应该是磁针的南极(S极)。选项B、D正确。[答案]BD借题发挥地磁场的方向并不是正南正北方向，即地磁两极与地理两极并不重合。地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角。[随堂基础巩固]1．首先发现电流磁效应的科学家是()A．安培B．奥斯特C．库仑D．麦克斯韦解析：在1820年奥斯特发现导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转之前，安培、、库仑等人都认为磁与场完全是两回事，故选B。答案：B2．下列关于磁场的说法正确的是()A．最基本的性质是对放于其中的磁场和电流有力的作用B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态D．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无解析：磁场虽看不见、摸不着，但它是客观存在的，不随人的意志为转移，它是一种特殊的物质形态，最基本的性质是对放于其中的磁场和电流有力的作用，故A、C对。答案：AC3．明永乐三年(1405年)的一天，江苏太仓城外刘家港的港湾里，一支庞大的船队正准备起锚远航，“宝舟体势巍然，巨无匹敌，棚帆锚舵，非二三百人莫能举动。”整个船队有官兵、水手、工匠、医生、翻译等两万多人……以上是对郑和统帅船队将要“下西洋”时的描述。以下说法正确的是()A．我国是最早在航海上使用指南针的国家B．郑和下西洋的宝船上装着罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、互相修正第6页共9页C．意大利航海家哥伦布是世界上第一个观测到磁偏角的人D．中国的沈括观测到磁偏角比哥伦布早约四百年解析：指南针是我国古代四大发明之一，对世界航海事业的发展作出了巨大贡献。我国宋代学者沈括最早准确记录了磁针所指的南北方向不是地理上的正南正北的现象，意即发现了地磁偏角。西方直到1492年哥伦布第一次航行美洲时才发现了地磁偏角，比沈括的发现晚了约四百年，所以选项A、B、D正确。答案：ABD4．地球是个大磁场，在地球上，指南针能指南北是因为受到________的作用。人类将在本世纪登上火星，目前，火星上的磁场情况不明，如果现在登上火星，你认为在火星上的宇航员能依靠指南针来导向吗？________(选填“能”、“不能”或“不知道”)。解析：地球周围有磁场，指南针就是因为受到地磁场的作用力而指南北的，火星上磁场情况不明，不能用指南针来导向。答案：地磁场不能[课时跟踪训练](满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共9个小题，每小题4分，共计36分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．指南针是中国古代的四大发明之一，它能指示南北方向是由于()A．指南针的两个磁极相排斥B．指南针的两个磁极相吸引C．指南针能吸引铁、钴、镍等物质D．地磁场对指南针的作用解析：指南针之所以能指示南北方向，是由于地磁场对指南针的作用造成的，故选D。答案：D2．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方解析：把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转。答案：C3．关于磁铁的两个磁极，下列说法中正确的是()A．可以分开，一条磁铁从中间折断，一半N极一半S极第7页共9页B．不能分开，一条磁铁从中间折断，每一半都有N极和S极C．一定条件下可以分开D．磁铁很小时就只有一个磁极解析：磁铁的两个磁极不能单独存在，可知B正确。答案：B4．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理解析：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。当军舰接近磁性水雷时，磁体间的相互作用引起小磁针的转动，与铁制引芯相吸引，接通电路，引起爆炸，故B对。答案：B5．下列说法中与实际情况相符的是()A．地球的磁偏角是一个定值B．地磁场的北极在地理位置的北极附近C．除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象D．郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早解析：磁偏角随地理位置变化而变化，A错误。地磁场的北极在地理南极附近，B错。其他星球上也有磁场存在，C错误。我国是利用指南针航海最早的国家，D正确。答案：D6．如图1所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根可能是()图1A．aB．bC．cD．都有可能解析：由图知b、c相互排斥，说明b、c都有磁性，故a棒无磁性。故选A。答案：A7．月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的1/6，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，图2中的四种情况能够做到的是()第8页共9页图2解析：既然月球表面没有磁场，那么在月球上就不能