1.1 指南针为什么能指方向(解析版)

1.1指南针为什么能指方向

【思维导图】

【知识点全掌握】

1.磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，磁铁的这种性质叫做磁性。

2.磁体

（1）概念：具有磁性的物质叫做磁体。

（2）分类：

软磁体：软铁硬磁体（永磁体）：钢

人造磁体：条形磁体、蹄型磁体、小磁体、环形磁体天然磁体

3.磁极：磁体上磁性最强的部分（任一个磁体都有两个磁极且是不可分割的）

（1）两个磁极：南极（S）指南的磁极叫南极，北极（N）指北的磁极叫北

极。

（2）磁极间的相互作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。

4.磁化

（1）概念：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。

（2）方法：用一个磁体在磁性物体上沿同一方向摩擦，就可使这个物体变成磁体。

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5.磁场

（1）概念：在磁体周围存在的一种物质，能使磁针偏转，这种物质看不见，摸不到，我们把它叫做

磁场。

（2）基本性质：磁场对放入磁场中的磁体产生磁力的作用。

（3）磁场的方向：

规定——在磁场中的任意一点，小磁针静止时，N即所指的方向就是那点的磁场方向。

注意——在磁场中的任意一个位置的磁场方向只有一个。

6.磁感线

（1）概念：为了形象地描述磁场，在物理学中，用一些有方向的曲线把磁场的分布情况描述下来，

这些曲线就是磁感线。

（2）方向：为了让磁感线能反映磁场的方向，我们把磁感线上都标有方向，并且磁感线的方向就是

磁场方向。

（3）特点：①磁体外部的磁感线从N极出发回到S极。（北出南入）

②磁感线是有方向的，磁感线上任何一点的切线方向与该点的磁场方向一致。

③磁感线的分布疏密可以反映磁场磁性的强弱，越密越强，反之越弱。

④磁感线是空间立体分布，是一些闭合曲线，在空间不能断裂，任意两条磁感线不能相

交。

（4）几种常见类型磁体的磁场画法：

7.地磁场

（1）概念：地球周围存在着磁场叫做地磁场。

（2）地磁场的N极在地理的南极附近，磁场的S极在地理的北极附近。

（3）应用：鸽子、绿海龟（利用的磁场导航）

（4）磁偏角：由我国宋代的沈括发现的。

【例题精析】

[例题1]（2022•温州）如图是某同学发明的“铁皮自动分开装置”。将强磁铁靠近一叠铁皮，被磁

化后的铁皮会自动分开。铁皮分开的原因是（）

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A．同名磁极相互吸引B．异名磁极相互吸引

C．同名磁极相互排斥D．异名磁极相互排斥

【解答】解：被磁化后的铁皮会自动分开，说明磁化后的铁皮相互排斥，根据磁极间的相互作用

规律可知，此时两铁皮分开的原因是同名磁极相互排斥，故C正确。

故选：C。

[例题2]（2022•宁波）如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，

让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电

流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针（黑色端为N极）静止时，下列图中磁针指向正

确的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的环绕方向为磁场的方向，故导体正下方

为N极，上方为S极；在磁体的内部，磁感线是从S极到N极，小磁针N极的指向与磁感线方

向相同，所以小磁针的下端为N极，上端为S极，故A正确。

故选：A。

[例题3]（2022•金华）司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，

一起置于装水的纸盘中，漂浮在水面上，能自由转动，从而得到一个仿制“司南”（如图所示）。

下列说法正确的是（）

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A．“司南”静止时勺柄指南，标为N极

B．“司南”能指南北是受地磁场的作用

C．“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用

D．“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关

【解答】解：A、“司南”静止时勺柄指南，就是南极，为S极，故A错误；

B、“司南”能指南北是因为受到地磁场的作用，故B正确；

C、“司南”实质上是一个条形磁体，对铁磁性物质具有吸引作用，如果将纸盘换做铁盘，则会由

于铁盘的吸引作用而无法指南北，故C错误；

D、“司南”勺柄的为S极，与地磁场的N极相互吸引，因此才具有指南北的性质，故D错误。

故选：B。

[例题4]（2021•金华）甲、乙为不同条形磁铁的两个磁极，弧线是部分未标方向的磁感线，如图所

示。根据图中小磁针静止时的指向判断甲、乙的磁极，下列描述正确的是（）

A．甲、乙都是N极B．甲、乙都是S极

C．甲是N极，乙是S极D．甲是S极，乙是N极

【解答】解：由磁感线分布可知两磁极相互排斥，两磁极为同名磁极，小磁针静止时N极指向乙

磁极，根据磁极间相互作用规律可知乙磁极为S极，故两磁极均为S极。

故选：B。

[例题5]（2020•杭州）有外形相同的两根钢条M、N，按图甲、图乙两种方式接触时，它们之间都

有较大吸引力。则下列推断正确的是（）

A．M无磁性、N无磁性B．M无磁性、N有磁性

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C．M有磁性、N无磁性D．M有磁性、N有磁性

【解答】解：由题意可知，图甲、图乙两种方式接触时，它们之间都有较大吸引力，

因磁体的两端磁性最强，中间最弱，几乎没有磁性，

所以，在图甲中，钢条M的中间位置几乎没有磁性，N却能吸引M，说明钢条N具有磁性；

同理，由图乙可知，钢条M也具有磁性，由选项可知，只有D正确。

故选：D。

[例题6]（2021•宁波）科学方法是开启大自然奥秘之门的钥匙。

（1）如图所示，用鼓锤分别重敲和轻敲鼓面，铜鼓发出的声音的响度不同，同时可以通过乒乓

球反弹的高度，来显示出鼓面振动的情况。通过实验可知：鼓面振动的幅度越大，响度越

大。

（2）为了便于描述光的传播路径和方向，科学上引入了光线的概念，实际上光线并不存在。为

了形象地表示磁体周围磁场分布的强弱和方向，科学上引入了磁感线的概念，实际上它也

并不存在。

【解答】解：（1）振动物体离开平衡位置的最大距离叫振动的振幅；要改变鼓面的振幅大小，可

以用大小不同的力敲击鼓面；通过实验可知：鼓面振动的幅度越大，响度越大；

（2）对于一些看不见，摸不着的物理概念，无法直接研究，我们可以建立模型，使不易研究的

物理内容更加形象化，给磁场建立的模型就是磁感线，通过磁感线可以看出磁体周围磁场的分布、

强弱；实际上它也并不存在。

故答案为：（1）幅度；（2）磁感线。

[例题7]（2020•宁波）1852年，法拉第经过深入的思考和大量的尝试，建立了“力线”的概念。

他认为在磁极周围充满了力线，依靠力线将磁极间的作用联系起来。他还利用细铁屑把这种所

谓的“力线”形象地呈现出来。小科进行了如下实验：

①在玻璃板上均匀地撒上一层薄薄的细铁屑。

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②把玻璃板放在条形磁铁上，观察细铁屑的分布情况。

③轻敲玻璃板，再观察细铁屑的分布情况。

请回答：

（1）如图所示为实验步骤③得到的细铁屑分布情况。请你画出经过A点的磁感线。

（2）实验步骤②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来，而步骤③中轻敲玻璃板“力

线”能通过细铁屑呈现出来。上述原因分别是什么？

【解答】解：

（1）根据磁感线的特点可知，在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出来，回到磁体的S极的，

所以A点的磁感线是向左的，如图：

；

（2）实验步骤②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来，是由于磁力较小，由于铁屑

受到摩擦力的作用，其运动状态没有发生变化；

步骤③中轻敲玻璃板“力线”，此时摩擦力减小，磁力大于摩擦力，则磁感线能通过细铁屑呈现

出来。

故答案为：（1）如图；（2）步骤②：磁力较小，铁屑受到摩擦力的作用。步骤③：摩擦力减小，

磁力大于摩擦力

【习题巩固】

一．选择题（共9小题）

1．下列关于磁场、磁感线的叙述，其中正确的是（）

A．在磁体周围放入小碰针，磁体产生磁场，取走小磁针，磁体周围的磁场就消失了

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B．某一点的磁场方向就是放在该点的小磁针静止时北极所指的方向

C．磁感线是有方向的，在磁体周围的磁感线都是从磁体的南极出来，回到北极

D．磁感线越密集，表示此处磁场越弱

【解答】解：A、磁体周围存在一种物体，就是磁场，磁场虽然是看不见、摸不着的，但它会对

放入它中的磁体产生力的作用，取走小磁针，磁铁周围的磁场不会消失，故A错误；

B、小磁针在磁场中静止时，北极的指向就是该点的磁场方向，故B正确；

C、磁感线是有方向的，在磁体的外部磁感线都是从磁体的北极出来，回到南极，内部磁感线是

从磁体的北极出来，回到南极，故C错误；

D、磁感线的疏密表示磁性强弱，磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故D错误。

故选：B。

2．如图，两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起，下列各图能正确表示纺锤形

磁铁周围的磁感线分布特点的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：如图，两个纺锤形磁铁左右相吸，说明它们的左、右两侧为磁极，由于磁感线在磁

体的外部由N极指向S极，所以它们左、右两侧的磁感线从左侧N极指向右侧的S极，或者从

右侧的N极指向左侧的S极，故能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是C图；

故选：C。

3．如图所示，甲、乙是没有磁性且靠得较近的铁块，它们之间没有力的作用。若在它们下面放一个

磁体，发现甲、乙还是静止不动，则甲和乙之间（）

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A．有力的作用，相互排斥

B．有力的作用，相互吸引

C．仍然没有力的作用

D．把甲、乙换成铜块可能实验现象会不一样

【解答】解：ABC、甲的左端靠近条形磁铁的N极，所以磁化后，甲的左端是S极，则甲的右端

是N极；同理可以确定乙的左端为S极，异名磁极相互吸引，所以甲和乙之间有力的作用，并且

相互吸引，故AC错误，B正确；

D、铜不是磁性材料，不可以被磁化，把甲、乙换成铜块实验现象一定会不一样，故D错误。

故选：B。

4．科学观点需要许多事实证据的支持，有时一个事实也可以作为多个观点的证据。如图所示实验不

能支持的观点是（）

A．磁体能吸引铁、钴、镍等物质

B．力能改变物体的运动状态

C．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引

D．物体间不相互接触，也可以发生力的作用

【解答】解：由题目中知：条形磁体N极靠近小磁针S极时，小磁针向条形磁体方向偏转，条形

磁体S极靠近小磁针S极时，小磁针向远离条形磁体方向偏转。由此可以看出：（1）异名磁极相

互吸引，同名磁极相互排斥；（2）物体间不接触也能发生力的作用；（3）力能改变物体的运动状

态，如图中小磁针由静止到运动。即A符合题意，BCD不符合题意。

故选：A。

5．巴克球是一种磁力超强的小球，很多个小球可任意变换组合形状，有极高的创造性，是许多人喜

爱的玩具。如图所示的几个巴克球随意组合，下列有关巴克球的说法正确的是（）

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A．巴克球周围存在磁场，不存在磁感线

B．巴克球对周围所有的金属都有力的作用

C．巴克球周围各点的磁场方向都是竖直向下的

D．巴克球周围的磁场分布是均匀的

【解答】解：A、巴克球周围存在磁场，不存在磁感线，磁感线是为了描述磁场的性质而引入的

假想曲线，故A正确；

B、磁体对含有铁钴镍物质的物体有力的作用，所以巴克球不会对所有金属都有力的作用，故B

错误；

C、巴克球周围各点的磁场方向是不同的，故C错误；

D、在巴克球的周围磁感线分布不均匀，在磁场强的地方磁感线密，故D错误。

故选：A。

6．有甲、乙两根外形完全相同的钢棒，一根有磁性，另一根没有磁性，用图中的哪种方法可以一次

把它们区分开来（）

A．B．C．D．

【解答】解：条形磁铁在磁极在棒的两端，棒中间是没有磁性的，但选项C无论谁带磁性两铁棒

均是吸引的，故没有办法确定棒是否有磁性；

在选项A、B中，甲、乙两棒各有顶端相互接触，根据力的作用是相互的，因此也无法确定哪个

棒的顶端有磁性。

选项D用甲棒顶端接触乙棒的中间，如果吸引，说明甲棒顶端是磁极，甲是条形磁铁，乙是没有

磁性的钢棒；如果不吸引，说明甲棒没有磁性，乙棒就是条形磁铁。

故选：D。

7．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

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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．

【解答】解：需注意题干条件圆柱形磁体可旋转，且任意两块磁力片的塑料边靠近均能相互吸引。

根据异名磁极相互吸引，磁体需要通过旋转从而使异名磁极靠近，吸引。故选：B。

8．如图甲所示，水平地面上有一条形磁体，其上方有一块挂在弹簧测力计上的小磁体，小金提着弹

簧测力计沿虚线所示的水平路线从条形磁体A端上方缓慢移到C端上方，在不同位置时记录弹簧

测力计的读数，数据如表所示，下列分析不正确的是（）

小磁体位置A端上方B处上方C端上方

测力计读数1.3N1N0.7N

A．条形磁体A端为S极

B．条形磁体A、B、C三处中，B处磁性最弱

C．小磁体在A端上方时，受到条形磁体的吸引力为1.3N

D．小磁体在C端上方时，受到条形磁体的排斥作用

【解答】解：A和D、由图知，弹簧测力计下挂着小磁体，小磁体下端是N极。由表格中的数据

可知，当在A端时，条形磁体的左端应该是S极会吸引上面的小磁体，此时弹簧测力计的示数最

大；当向右移动时，条形磁体对小磁体的吸引力逐渐变小，直至变为排斥力；继续向右移动，排

斥力逐渐变大，至B端时排斥力最大，此时弹簧测力计的示数最小，故A、D正确；

B、条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，故B正确；

C、由题中提供的信息可知，小磁体在A端上方时，弹簧测力计的读数1.3N，由二力平衡可知，

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此时小磁体向下的重力加上受到条形磁体的吸引力和为1.3N，故C错误。

故选：C。

9．“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

【解答】解：（1）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，磁体间同名磁极相互排斥，磁体A下端为N极，那

么B上端也得是N极，故A错误、C正确、D错误；

（2）磁极距离越近，磁体间的相互作用力越大，B错误。

故选：C。

二．填空题（共2小题）

10．A，B，C三根金属棒中有两根具有磁性的磁棒，另一根是铁棒，它们互相靠近时的情形如图所

示，则C棒是铁棒。

【解答】解：因为A与B相互排斥，因此根据同名磁极相互排斥可知，A、B两根金属棒一定具

有磁性，并且磁体可以吸引没有磁性的磁性材料，因此C一定为铁棒。

故答案为C。

11．如图所示的是用来描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知，a点的磁场

比b点的磁场弱（选填“强”或“弱”）；若在b点放置一个可自由转动的小磁针，则小磁针

静止时，其N极指向Q处（选填“P”或“Q”）。

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【解答】解：从图中可以看出a点的磁感线比b点的磁感线疏，故a点的磁场比b点的磁场弱。

小磁针静止在b点时，其N极指向与该点磁感线的方向一致，故N极指向Q点。

故本题答案为：弱；Q。

三．实验探究题（共2小题）

12．为辨别钢棒是否有磁性，小明设计了以下实验进行探究。

（1）根据图甲所示的小磁针与钢棒相互吸引的实验现象，不能（选填“能”或“不能”）判

断钢棒原来一定具有磁性。

（2）如图乙所示的实验中，水平向左移动钢棒的过程中，弹簧测力计示数先变小后变大，则

能（选填“能”或“不能”）判断钢棒原来一定具有磁性，理由是磁体两端磁性最强，中间

最弱。

【解答】解：（1）由于异名磁极相互吸引，同时磁体也可以吸引磁性物质，所以凭图中的实验不

能判断钢棒是否有磁性；

（2）磁体上的不同部位的磁性强弱并不一样，磁体两端（磁极）磁性最强，而中间磁性最弱，

因而钢棒在条形磁体的两极处受到的吸引力最大，在正中处受到的吸引力最小，所以从左开始，

弹簧测力计的示数是先变小，到中间位置时，是最小的示数，然后再变大。

故答案为：（1）不能；（2）能；磁体两端磁性最强，中间最弱。

13．小桐同学参加了学校研究性学习小组开展的“探究磁体磁性强弱是否与温度有关”的课题。

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[作出假设]假设一：温度越高，磁体的磁性越强

假设二：温度越高，磁体的磁性越弱

假设三：磁体的磁性随温度升高变化不大

[设计实验]小柯将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸看一些小铁钉，用酒精灯给磁铁

加热，如图甲所示。

（1）加热段时间后出现小铁钉纷纷落下，则假设二成立；

（2）根据这一结论，小柯大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当

温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下（选填“向下”或

“向上”）恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警。

（3）同组的小明同学却认为小柯设计的温度报警器有不足之处，请指出难以设定具体的报警

温度。

【解答】解：由假设一可知，假设二应为：温度越高，磁体的磁性越弱；

（1）加热一段时间后磁铁的温度升高，如果假设二成立，应该是小铁钉受到的磁力减弱，小铁

钉纷纷落下；

（2）如图乙所示，开始时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，

无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警；

（3）由图可知，乙图设计难以设定具体的报警温度。

故答案为：温度越高，磁体的磁性越弱；（1）小铁钉纷纷落下；（2）向下；（3）难以设定具体的

报警温度。

四．解答题（共2小题）

14．小宁用图（a）（b）（c）所示装置研究电与磁的关系。

（1）由图（a）（b）（c）实验现象可知：电流周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关。

（2）小宁推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图（d）所示，小磁针也会

发生偏转，偏转方向和（c）图[填“（b）”或“（c）”]中小磁针的偏转方向相同。

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