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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)任何一個磁體都有N、S兩個磁極,不存在單極磁體。 2.電場和磁場的比較 項目 電場 磁場 不同點 產(chǎn)生 電荷周圍 磁體、電流、運動電荷周圍 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 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 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夾角,這個夾角叫磁偏角。圖5-1-1 3.地磁場的特點 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似,其主要特點有: (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,其間有一個夾角這就是磁偏角,磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點是相同的 D.在地球表面各點磁場強弱相同 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,磁偏角是能自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止時的指向與正南北方向的夾角,在地球上的不同地點,磁偏角一般不同,故C錯,地磁場類似于條形磁鐵的磁場,南、北兩極附近磁場最強,赤道周圍磁場最弱,故D錯。 答案:A 對磁場的認識 [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)] 解題時應(yīng)注意以下兩點: (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。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,但實際存在。同時,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] 地球是一個大磁體,以下說法錯誤的是(  ) 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,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,每根仍會有兩個磁極,故A錯;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;電動自行車的電動機等部件有磁體,故C對。 答案:C 2.地球是一個大磁體,它的磁場分布情況與一個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,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,互相排斥;當(dāng)異名磁極互相靠近時,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,D對。 答案:D [課

11、時跟蹤訓(xùn)練] (滿分50分 時間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極在靜止時指向地理南極 C.在赤道上的磁針的N極在靜止時指向地理北極 D.在北半球上方的磁針靜止時與地面平行且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。不管在地球周圍的任何地方,能自由轉(zhuǎn)動的磁針靜止時,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,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。 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;只有在全球性的磁場天體上,指南針才能正常工作;火星就不是一個全球性的磁體,指南針就無法正常工作。故D對C錯。 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、列車利用了磁極間的相互作用 B.磁懸浮列車利用了異名磁極互相排斥 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、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。地球就是一個巨大的磁體,其表面的磁性很強。甚至在一些生物體內(nèi)也會含有微量強磁性物質(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,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.下列說法中與實際情況相符的是(  ) A.地球的磁偏角是一個定值 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.鄭和出海遠航比哥倫布的遠洋探險早 解析:磁偏角隨地理位置的變化而變化,

17、A錯。地磁場的北極在地理南極附近,B錯。其他星球也有存在磁場的,C錯。我國是最早利用指南針的國家,D對。 答案:D 9.在做“奧斯特實驗”時,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:地球本身是一個巨大的磁體,地球周圍存在著磁場,這個磁場叫做地磁場。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

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