16.1磁体与磁场（解析版）

16.1磁体与磁场1．小明在实验室做电磁实验时，发现实验柜内有一个条形磁体断成了两截，如图所示。于是取出标有N极的那一截进行研究，他猜想该块磁体只有一个磁极。而同实验小组的同学们认为他的说法是错误的，理由是任何磁体有且只有两个不同的磁极。为了验证小明的猜想是否正确，同学们取来一根完整的条形磁体，应进行的操作是，如果出现的现象，可判断小明的猜想是错误的。【答案】用条形磁体的S极，分别接触标有N极的那一截条形磁体的两端与其中一端吸引，与另一端相互排斥【解答】[1]可以用条形磁体的S极，分别接触标有N极的那一截条形磁体的两端。[2]如果出现与其中一端吸引，与另一端相互排斥的现象，说明一个磁体同时存在两个磁极，小明的猜想是错误的。2．如图甲所示，桌面上放有一定量的铁屑，现将两根完全相同的条形磁铁A和B，放置在靠近铁屑的上方并吸附一定量的铁屑。如图乙所示，将一根长度略大于两磁铁间距的软铁棒，轻轻搁在两磁铁上，软铁棒由于被，相当于与A、B形成一个磁体，则被吸附的铁屑会（选填“增加”“不变”或“减少”）。【答案】磁化减少【解答】[1]软铁棒本身没有磁性，通过靠近A、B两块条形磁铁的方式使其显现磁性，该过程叫磁化。[2]软铁棒与A、B整体相当于一个磁体，两端磁性最强，中间磁性最弱，所以中间被吸附的铁屑会减少。3．如图甲所示，一根条形磁铁摔断成两段，取右边的一段靠近小磁针，若小磁针静止时的指向如图乙所示，则乙图中裂纹处的磁极是极。若把这两段磁铁沿裂纹吻合放在一起（如图甲），则这两段会相互（填“吸引”或“排斥”）。【答案】N吸引【解答】[1]由图乙结合异名磁极相互吸引可知，右边裂纹的磁极是N极。[2]由图甲可知，如果把这段磁铁沿裂纹吻合放在一起，由于左边裂纹的磁极是S极、右边裂纹的磁极是N极，所以这两段会相互吸引。4．某同学研究磁极间相互作用力的大小。他先将一块条形磁铁悬挂在弹簧测力计下保持静止，观察弹簧测力计的示数，如图（a）所示；再将它逐渐靠近另一块条形磁铁，并观察弹簧测力计示数，过程如图（b）、（c）、（d）所示。根据要求做出判断，写出结论。①请判断：弹簧测力计下悬挂的条形磁铁的下端为极。②比较图（b）、（c）、（d）三图，可得出结论：。【答案】N在磁极不变的条件下，磁极间的距离越小，相互作用力越大【解答】[1]条形磁铁在从最左端向右移动的过程中，测力计的示数在减小，说明上面的条形磁铁受到向上的排斥力，所以两个磁极是同名磁极，都为N极。[2]两磁铁距离越近，测力计的示数越小，说明两个磁极相互排斥的力越大，因此可得结论：在磁极不变的条件下，磁极间的距离越小，相互作用力越大。5．我们试着做一个游戏如图：将磁铁M固定在铁块C上，用手将一元硬币B1、B2叠在一起竖立在磁铁上端。如将手指稍稍松开一小段距离，将观察到的现象是两个硬币的上端（填“合拢”或“分开”），产生这种现象的原因是硬币被磁铁，且两个硬币的上端为。【答案】分开磁化N极【解答】[1][2][3]当两硬币都放在磁体的N极上时，会被磁体磁化，由磁极间的作用规律可知，两个硬币的上端同为N极。由于同名磁极相互排斥，因此两个硬币的上端会相互分开。6．两块外形相同的长方体A和B，其中一块是铁块，另一块是磁铁。如图所示，小强将长方体A的一端从长方体B的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明有磁性的是；若发现吸引力由大变小再变大，则说明有磁性。（选填“A”或“B”）【答案】AB【解答】条形磁铁的中间磁性最弱，两端磁性最强。[1]A在B的上方从左端向右端匀速移动，吸引力的大小不变，说明B棒的中间与两端一样，则B棒肯定没有磁性，A棒有磁性。[2]吸引力先由大变小，然后由小变大，说明B的两端磁性较强，中间磁性较弱，则B肯定有磁性。7．用一根不知有无磁性的铁棒的A端靠近一根悬挂的条形磁铁的N极，磁铁靠近铁棒，如图甲所示，则可判断铁棒（选填“一定”或“不一定”）带有磁性；若改将铁棒的B端靠近悬挂的条形磁铁的N极，磁铁远离铁棒，如图乙所示，则可判断铁棒一定带有磁性，且A端为（选填“N”或“S”）极。【答案】不一定S【解答】[1]由甲图可知，铁棒和条形磁铁的N极相吸引，由于相互吸引有两种情况：①磁体可以吸引磁性材料，条形磁铁具有磁性，可以吸引没有磁性的铁棒；②异名磁极相互吸引，如果铁棒有磁性，铁棒和条形磁铁的N极相吸引，则铁棒有磁性，且A端是S极，所以无法判断铁棒是否一定具有磁性。[2]将铁棒的B端靠近悬挂的条形磁铁的N极，磁铁远离铁棒，由于只有同名极相互排斥，因此铁棒一定有磁性，并且B端为N极，则A端为S极。8．小明设计以下方案鉴定钢棒是否具有磁性。（1）将钢棒靠近不具有磁性的铁屑，若能吸引铁屑，据此可鉴定钢棒（填“一定”或“不一定”）具有磁性。（2）用细线将钢棒悬挂起来，使其在水平面内多次自由钢棒转动，静止时总是指向南北，如图所示。据此可鉴定钢棒（填“一定”或“不一定”）具有磁性。【答案】（1）一定（2）一定【解答】（1）[1]磁体具有吸引铁磁性物质的性质，所以将钢棒靠近不具有磁性的铁屑，若能吸引铁屑，说明钢棒一定具有磁性。（2）[2]因为磁体具有指示南北的性质，所以用细线将钢棒悬挂起来，使其在水平面内多次自由钢棒转动，静止时总是指向南北，说钢棒一定具有磁性。9．如图所示，同一小磁针在a点所受磁场力（填“大于”“小于”或“等于”）在b点所受磁场力；同一条磁感线上a、b两点的磁场方向（填“相同”或“不同”）。【答案】小于不同【解答】[1]从图中可以看出a点的磁感线比b点的磁感线疏，说明a点的磁场比b点的磁场弱，即同一小磁针在a点所受磁场力小于在b点所受磁场力。[2]磁感线上某点的磁场方向为该点的切线方向，由于a、b两点的切线方向不同，因此同一条磁感线上a、b两点的磁场方向不相同。10．如图所示，一块磁石及其周围的磁感线分布。该磁石的D端为磁体的极。若用细线将其悬挂，使其在水平面内可以自由旋转，则磁石静止时，D端指向地理位置的方。【答案】S南【解答】[1]由磁感线从磁体的N极出发、回到S极结合图可知，B端为N极、D端是S极。[2]地磁场的N极在地球的地理南极附近，地磁场的S极在地球的地理北极附近，由磁极间的相互作用规律可知，磁体的S极指向地磁的北极，即D端指向地球地理的南极。11．磁力片是一种能拼出各种造型的玩具。每块磁力片每条塑料边内有一个可旋转的圆柱形磁体，如图所示。任意两块磁力片的塑料边靠近均能相互吸引。下列关于该磁体磁极分布最合理的是（）A． B． C． D．【答案】B【解答】由圆柱形磁体可旋转和任意两块磁力片的塑料边靠近均能相互吸引结合异名磁极相互吸引可知，磁体需要通过旋转使得异名磁极靠近，从而吸引，因此磁力片的磁极在磁体的左右两侧，故ACD不符合题意、B符合题意。12．如图所示，一根条形磁铁，左端为S极，右端为N极，下列图象表示沿磁铁表面从O点经a点移动到b点的过程中磁性强弱变化情况，其中正确的是（）A． B． C． D．【答案】D【解答】由条形磁铁的中间磁性最弱，两端磁性最强可知，沿磁铁表面从O点经a点移动到b点的过程中磁体的磁性先变弱再变强，故ABC不符合题意、D符合题意。13．小明设计了下列四个实验，来验证“条形磁铁的磁性两端强、中间弱”的特性。其中不能达到实验目的的是（）A．甲实验中，将条形磁铁平移靠近三颗小铁球 B．乙实验中，将两根条形磁铁相互平移靠近 C．丙实验中，将条形磁铁沿水平方向从挂有铁块的弹簧测力计下方向右移动 D．丁实验中，将放在一堆大头针上的条形磁铁提起【答案】B【解答】A．甲实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球，小球会跑到磁体的两极上，而中间部分没有，说明两端磁性强，中间弱，故A不符合题意；B．乙实验中的两根条形磁铁相互平移靠近，由于越来越近，磁体之间的引力越来越大，但是感觉不到中间磁力和两端磁力的差异，故B符合题意；C．丙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧测力计下向右移动，弹簧测力计的示数先变小后变大，说明两端磁性强，中间磁性弱，故C不符合题意；D．将丙实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起，磁体两端的大头针数目多，中间几乎没有，说明两端磁性强，中间磁性弱，故D不符合题意。14．小金利用如图所示装置探究磁化过程，图中容器内装的是一些铁屑，架上所夹的是根铁棒。以下关于此实验的观点不正确的是（）A．图甲到图乙的过程叫磁化 B．图乙中铁棒的上端是S极 C．若把图乙中磁体移走，铁棒的磁性将消失 D．若将图乙中铁棒换成钢棒，被吸引的铁屑会减少【答案】D【解答】A．由两图示情景可知，当磁极靠近软铁棒时，软铁棒因为被磁化而显现磁性，故A正确，不符合题意；B．软铁棒被磁化后，根据同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，由乙图可知上端是S极，故B正确，不符合题意；C．软铁棒磁化后，很容易退磁，磁体移走后，铁棒的磁性将消失，故C正确，不符合题意；D．钢棒被磁化后，不容易退磁，但是磁化后，磁性强弱不能比较，所以不能确定吸引的铁屑是否会减少，故D不正确，符合题意。15．如图所示，粗糙的水平桌面上有两块相同的磁体甲和乙，它们之间有相互作用力且保持静止。以下对图中甲、乙两块磁体的磁极和它们的受力情况分析正确的是（）A．如果甲、乙两个磁体的左端均为N极，则桌面对甲、乙的摩擦力方向相同 B．如果甲、乙两个磁体的左端均为S极，则桌面对甲、乙的摩擦力大小不同 C．如果甲、乙两个磁体相互吸引，则甲的右端一定为N极，乙的左端一定为S极 D．如果甲、乙两个磁体相互排斥，则甲的左端可能为N极，此时乙的左端为S极【答案】D【解答】A．如果甲、乙两个磁体的左端均为N极，则甲磁体的右端为S极，甲磁体与乙磁体互相吸引，桌面对甲的摩擦力的方向向左，桌面对乙的摩擦力方向向右，故A错误；B．如果甲、乙两个磁体的左端均为S极，则甲磁体的右端为N极，甲磁体与乙磁体互相吸引，甲磁体对乙磁体的吸引力与乙磁体对甲磁体的吸引力是一对相互作用力，大小相等；甲磁体对乙磁体的吸引力与桌面对乙的摩擦力是一对平衡力，大小相等；乙磁体对甲磁体的吸引力与桌面对甲的摩擦力是一对平衡力，大小相等；因此桌面对甲、乙的摩擦力大小相等，故B错误；C．如果甲、乙两个磁体相互吸引，则甲的右端与乙的左端一定为异名磁极，可能甲的右端为N极，乙的左端为S极，也可能甲的右端为S极，乙的左端为N极，故C错误；D．如果甲、乙两个磁体相互排斥，则甲的右端与乙的左端一定为同名磁极，可能甲的左端为N极，乙的左端为S极，也可能甲的左端为S极，乙的左端为N极，故D正确。16．如图所示，在水平地面上的磁铁上方，有挂在弹簧测力计上的小磁体或小铁块。小明提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的小磁体或小铁块下端，沿图示水平路线从A缓慢移到B。则图中能反映图甲中弹簧测力计示数F随位置变化的是（）A． B． C． D．【答案】B【解答】条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。A．当挂着的磁体向右移动时，相互吸引力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互排斥力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变小的，故A不符合题意；B．当挂着的磁体向右移动时，相互排斥力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互吸引力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变大的，故B符合题意；CD．当挂着的磁体向右移动时，两端的引力较大，中间的引力较小，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是先变小后变大，故CD不符合题意。17．“磁悬浮地漏”相对于传统地漏具有较多优点，图甲所示为不排水时管道密封，磁体A下端为N极，图乙是排水速度可随积水深度自动调节的示意图。下列说法正确的是（）A．磁铁B的上端应为S极 B．甲图中两磁铁间的作用力和乙图相等 C．甲图中磁铁A和磁铁B相邻两极互相排斥 D．乙图中磁铁A和磁铁B相邻两极互相吸引【答案】C【解答】ACD．甲图中，不排水时，磁体B要给磁体A一个向上的推力，才能让密封盖堵住下水口，因此磁体A、B之间应该相互排斥，根据磁体间同名磁极相互排斥，磁体A下端为N极，那么B上端也应是N极，故AD错误、C正确；B．磁极距离越近，磁体间的相互作用力越大，B错误。18．小华同学在教室里擦黑板时，发现当板擦靠近黑板时，会被吸附在黑板上。为了探究是黑板具有磁性还是板擦具有磁性，他设计了下列实验，能得出正确结论的是（）A．用小磁针分别靠近板擦和黑板，小磁针都发生了偏转，说明黑板擦和黑板都具有磁性 B．将板擦的正面和反面靠近黑板，板擦都能吸附在黑板上，说明板擦一定具有磁性 C．将板擦用细线悬挂起来使其自由旋转，发现板擦静止时某侧边始终的指向东方，说明板擦一定具有磁性 D．将板擦用细线悬挂起来，发现板擦靠近黑板时细线偏离了竖直方向，说明黑板具有磁性【答案】C【解答】A．用小磁针分别靠近板擦和黑板，小磁针都发生了偏转，说明黑板擦和黑板可能有磁性；由于磁铁可以吸引铁、钴、镍等物质，黑板擦和黑板也可能没有磁性，故A错误；B．板擦不具有磁性，黑板具有磁性，将板擦的正面和反面靠近黑板，板擦都能吸附在黑板上；板擦具有磁性，黑板不具有磁性，将板擦的正面和反面靠近黑板，板擦都能吸附在黑板上，故B错误；C．将板擦用细线悬挂起来使其自由旋转，若板擦不具有磁性，其指向无法判定，若发现板擦静止时某侧边始终的指向东方，说明板按擦受到了磁力的作用，则板擦一定具有磁性，故C正确；D．当板擦有磁性、黑板无磁性时，将板擦用细线悬挂起来，发现板擦靠近黑板时细线偏离了竖直方向；当板擦无磁性、黑板有磁性时，将板擦用细线悬挂起来，也会发现板擦靠近黑板时细线偏离了竖直方向，故D错误。19．小冬学习磁学知识后，想研究橄榄形磁体周围的磁场分布情况，做了如图所示的实验，其中图乙是小磁针（黑色为N极）静止时的指向，图丙是铁屑静止时的分布。图中能正确用磁感线描述以上实验现象的是（）A．B． C．D．【答案】C【解答】在该实验中，铁屑静止时的分布情况能反映磁体周围磁场的分布情况，且小磁针静止时N极的指向与该点磁场方向相同，所以，由图乙、丙可知，橄榄形磁体上端的磁感线由左侧发出、回到右侧，其下端的磁感线也是由左侧发出、回到右侧，即橄榄形磁体的左侧为N极、右侧为S极，故ABD不符合题意，C符合题意。20．公元一世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载了“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，如图所示。下列说法正确的是（）A．“司南”静止时勺柄指南，标为N极 B．“司南”能指南北方向是受地磁场的作用 C．把“司南”放在铁板上也能正常使用 D．制作“司南”的材料只要是金属就可以【答案】B【解答】A．“司南”静止时勺柄指南，是地理的南方，为地磁的北极，根据异名磁极互相吸引，“柢”是磁体的S极，故A错误；B．“司南”指示南北是因为受到地磁场的作用，故B正确；C．“司南”在铁板上不能正常使用，因为“司南”在铁板相互吸引，所以“司南”无法转动，不能指示方向，故C错误；D．制作“司南”的材料必须是永磁体材料，故D错误。21．请根据图中小磁针N极的指向，标出磁体的N、S极，并标出磁感线的方向。【答案】见解析图【解答】左图中小磁针N极朝左，所以磁体的左端为S极，右端为N极，磁感线方向由右指向左；右图中，小磁针的N极向右，左边的磁极为N极，右边的磁极为S极，磁感线方向由左指向右，如图所示：22．根据静止小磁针的情况画磁体的两条磁感线并标出磁极名称。【答案】见解析图【解答】由于小磁针的下面是S极，所以下面两个磁体相对的磁极都是N极，再由磁感线在磁体外部是从N极发出回到S极作图，如图所示：23．如图所示，小磁针处于静止状态，请标出小磁针的N、S极，并画出一条通过小磁针的磁感线。【答案】见解析图【解答】由异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为S极，右端为N极，条形磁体周围的磁感线是由北极出发回到南极的，如图所示：24．磁体旁小磁针静止时所指的方向如图所示，画出小磁针所在处磁感线的方向，并标出磁体的N、S极。（小磁针黑端为N极）【答案】见解析图【解答】小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，磁感线从磁体的N极出来回到S极，如图所示：25．磁控防盗装置都装有干簧管（如图甲），干簧管由两个软铁片和玻璃管组成，软铁片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时，软铁片触点状态会发生变化。把条形磁体分别放置在乙图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个位置时，触点的开合状态和软铁片的极性情况如下表。磁体位置竖直放置并靠近竖直放置并靠近ⅠⅡⅢⅣ触点状态闭合断开闭合？软铁片的极性情况/（1）铁片被磁化后，铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是。（2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），干簧管触点状态为。（3）如图丙，门上磁控防盗装置内有一个竖直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁所示，磁控防盗装置的工作原理是：夜间关上门，闭合开关S，启动防盗报警器，此时报警电铃（“工作”或“不工作”）；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，电铃响起。图丁虚线框中四种磁体摆放方式能满足工作要求的有（选填图中的字母）。【答案】（1）互为异名磁极（2）闭合（3）不工作，ACD【解答】（1）[1]由图乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置的磁化情况可知，铁片靠近条形磁铁的N极的一端是S极，另一端是N极，所以铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是互为异名磁极。（2）[2]当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），条形磁铁对铁片磁化后的情况如下图：在两舌簧端面形成异名磁极，因相互吸引而吸合，所以干簧管触点为闭合状态。（3）[3]由电路图可知，干簧管和电铃并联后与电阻串联，开关在干路上，夜间关上门，闭合开关S，由于此时报警电铃不响，则干簧管触点处于闭合状态，对电铃短路，所以报警电铃不响。[4]当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，干簧管退磁，触点在弹力作用下分开，干簧管触点处于断开状态，电流通过电铃，则电铃响起，由此可知，门处于关闭状态时，干簧管和磁体之间的距离最近，并且干簧管触点是处于闭合状态；由图乙可知，在干簧管和磁体靠近时，能使干簧管处于闭合状态的是磁体在ACD的位置。26．阅读下面短文，回答问题。（一）善变的软磁铁图甲所示为中国科技馆探索与发现展厅的一个名为“善变的软磁铁”的展品，体验者推动如图乙所示的软磁铁A缓慢地向永磁铁B移动（永磁铁的右端是N极），会感觉到同性的软磁铁和固定的永磁铁之间的斥力越来越大，推动越来越吃力。但是，当软磁铁继续靠近永磁铁，两者接近到一定距离时，两块磁铁之间的排斥力又忽然变成了吸引力。这件展品让观众们体验了软磁铁与永磁铁之间同性相吸的奇妙特性。磁铁一般分为软磁铁和硬磁铁。所谓软，是指这些材料容易磁化，在磁性上表现“软”。在一般情况下，软磁铁同样也表现出硬磁铁中的一类﹣﹣永磁铁的正常属性，但当普通永磁铁非常接近软磁铁的尖端时，软磁材料的磁矩方向发生了变化，两者的斥力会突然转变为吸引力。软磁材料，易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失，也易于通过敲打和加热退磁，它广泛用于电工设备和电子设备，如应用在电磁铁、变压器和电机的铁芯中，以便在断电后磁性消失。根据上述内容回答：（1）开始体验时，体验者缓慢用力推软磁铁时，永磁铁B与软磁铁A之间相互排斥，此时，下列说法正确的是：（选填选项前的字母）A．B对A的斥力与体验者对A的推力，是一对相互作用力B．B对A的斥力与A对B的斥力，是一对相互作用力C．B对A的斥力与体