高中物理人教版选修3-1学案3-1磁现象和磁场

第三章磁场1磁现象和磁场1．磁现象(1)磁性：天然磁石和人造磁体都叫作永磁体，它们都能吸引铁质物体，我们把这种性质叫作磁性．(2)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫作磁极．悬吊的小磁针静止时，指南的磁极叫作南极，又叫作S极；指北的磁极叫作北极，又叫作N极．在超市里，顾客可以自己在货架上挑选商品，十分方便，但如果有人想拿了东西不付钱而偷偷溜走，那么出口处的报警器马上会报警，你知道这是什么原因引起报警器发声的吗？提示：那是因为超市中的每一件商品上都有一小片带磁性的标签，当经过出口时，那里的磁性探测器便检测出来并发出警报，只有当你付款后，售货员用一种特别的“消磁”装置将标签上的磁性消除，探测器才会让你把商品带出超市．2．电流的磁效应(1)磁极间的相互作用：自然界中的磁体总存在着两个磁极，磁极间的相互作用规律是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．(2)电流的磁效应：电流与磁体间相互作用的现象称为电流的磁效应，电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特发现的．3．磁场(1)正像电荷之间的相互作用是通过电场发生的，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．(2)磁极周围和通电导体周围存在着磁场．4．地球的磁场(1)地球是一个大磁体：地球的地理两极与地磁两极并不重合，地磁的北极位于地理的南极附近，地磁的南极位于地理的北极附近．(2)地球的两极和地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的．(3)宇宙中许多天体都有磁场，太阳表面的黑子、耀斑和太阳风等活动都与太阳磁场有关．而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．在做电流磁效应的实验时，通电直导线为什么要沿南北方向放置？提示：地球本身就是一个大磁体，而地球的磁场方向大致是由地理的南极指向地理的北极．为了避免地磁场的影响，在做实验时，通电直导线必须沿南北方向放置．考点一对磁场的理解1．磁场的产生磁场与电场一样，都是场物质，磁场是磁体、电流和运动电荷周围存在的一种特殊物质．磁体之间、磁体与电流之间以及电流与电流之间的作用都是通过这种特殊的物质而发生的．2．对磁场性质的理解基本性质对放入其中的磁体或电流产生磁力作用客观性质磁场虽然不是由分子、原子组成，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质特殊性质磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而是以一种场的形式存在形象性(比喻)磁体之间、磁体与电流间、电流与电流间通过磁场发生作用，如同物体受到地球的引力，通过重力场相互作用一样(1)磁场与电场都具有物质性，两者有很多相似之处，学习时可加以类比理解、识记．(2)磁体在磁场中一定受力，而电流在磁场中不一定受力，电荷在电场中一定受力，而电荷在磁场中不一定受力．【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．【答案】D【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．总结提能磁体能吸引铁、钴、镍等磁性材料物质，不能吸引铜、铝等非磁性材料物质．(多选)为了判断一根铁锯条是否具有磁性，某同学用它靠近一个能自由转动的小磁针，下列给出的几种可能产生的现象和相应的结论，其中正确的是(AC)A．若小磁针的一端被推开，则锯条一定具有磁性B．若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定具有磁性C．若小磁针的一端被吸引过来，不能确定锯条是否具有磁性D．若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否具有磁性解析：若发现小磁针被推开，只有一种可能，锯条具有磁性，而且小磁针靠近的是同名磁极；若发生吸引现象，则锯条可能具有磁性也可能没有磁性，故A、C选项正确．考点二对地磁场的理解1．虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，一般我们认为：(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．2．影响：由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，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．地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下，因此当涉及到地磁场的问题时，要注意明确在地球上的位置.【例2】(多选)关于地磁场，下列叙述正确的是()A．地球的地磁两极与地理两极重合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地磁场与条形磁铁产生的磁场相似，地磁场的南极和北极与地理的南、北极相反，并且存在一个地磁偏角．【答案】BD【解析】地球是一个大磁体，地磁北极(N极)在地理南极附近，地磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合．指南针指南的一端应该是指南针的南极(S极)．选项B、D正确．总结提能理解地磁场的两极与地理两极之间的区别与联系，明确地磁场的分布是解决此类问题的关键．地球是一个大磁体，关于地磁场有以下几种说法：①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；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上描述正确的是(D)A．①②④ B．②③④C．①⑤ D．②③解析：在地面上放一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的北极．地球的地磁两极与地理两极不重合且相反分布，北半球地磁场方向指向北斜向下，南半球地磁场方向指向北斜向上，只有赤道附近的地磁场方向是水平向北的，综上可得，选D.1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．发现这个实验现象的物理学家是(C)A．牛顿B．爱因斯坦C．奥斯特D．居里夫人解析：牛顿是经典力学的奠基人，爱因斯坦创立了狭义和广义相对论，居里夫人在天然放射性的研究领域有杰出的贡献，奥斯特首先发现了电流的磁效应，正确答案为C.2．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是(C)A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用解析：由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，A正确．磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B正确．只有赤道上方的磁场与地面平行，故C错误．射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的基本性质，故D正确．选C.3．如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将(D)A．指北 B．指南C．竖直向上 D．竖直向下解析：北极点上磁场方向竖直向下，指南针的N、S两极受力分别竖直向下和竖直向上，即指南针的N极指向正下方．4．目前许多国家都在研制磁悬浮列车，我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成通车(如图)．一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁，现有下列说法：①磁悬浮列车利用了磁极间的相互作用；②磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥；③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦；④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦．正确的组合是(A)A．①③B．①④C．②③D．②④解析：磁悬浮列车利用磁极间的相互作用的特性而与铁轨分离，这样它在前进过程中不再受到与铁轨之间的摩擦阻力，而只会受到空气的阻力．故A正确．5．一块没有标明南、北极的小磁针，你能想办法判断它的磁极吗？(1)A同学用一个已知磁性的小磁针，立刻得出了结果．你知道他是怎样得出的吗？