高中物理選修3-1教學(xué)案：第三章 第1節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場 含答案

1、.第1節(jié)磁現(xiàn)象和磁場1磁體是具有磁性的物體，磁體有N、S兩個(gè)極，同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。2奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次提醒了電與磁的聯(lián)絡(luò)。3磁場是一種特殊的物質(zhì)，它對放入其中的磁體、電流有力的作用。4地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，因此，磁針并非準(zhǔn)確地指向南北，其間有一個(gè)夾角，這就是地磁偏角，簡稱磁偏角。5火星上沒有一個(gè)全球性的磁場，所以指南針在火星上不能工作。一、磁現(xiàn)象及電流的磁效應(yīng)1磁現(xiàn)象1磁性：物質(zhì)具有吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。2磁體：天然磁石和人造磁鐵都叫做磁體。3磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極?？梢宰杂赊D(zhuǎn)動的磁體，靜止時(shí)指南的磁極叫做南極S極，指

2、北的磁極叫做北極N極。4磁極間互相作用規(guī)律：自然界中的磁體總存在著兩個(gè)磁極，同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。2電流的磁效應(yīng)1奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線沿南北方向放置在指向南北的磁針上方，通電時(shí)磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動。2意義：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場，首先提醒了電與磁的聯(lián)絡(luò)。二、磁場1磁體、電流間的互相作用1磁體與磁體間存在互相作用。2通電導(dǎo)線對磁體有作用力，磁體對通電導(dǎo)線也有作用力。3兩條通電導(dǎo)線之間也有作用力。2磁場1定義：磁體與磁體之間，磁體與通電導(dǎo)線之間，以及通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的互相作用，是通過磁場發(fā)生的，磁場是磁體或電流周圍一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)。2根本性質(zhì)：對放

3、入其中的磁體或通電導(dǎo)線有力的作用。三、地球的磁場1地磁場圖311地球本身是一個(gè)磁體，N極位于地理南極附近，S極位于地理北極附近。自由轉(zhuǎn)動的小磁針能顯示出地磁場的方向，這就是指南針的原理。2磁偏角小磁針的指向與正南方向之間的夾角。3太陽、月亮、其他行星等許多天體都有磁場。1自主考慮判一判1奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了磁場可以產(chǎn)生電流。2天然磁體與人造磁體都能吸引鐵質(zhì)物體。3單獨(dú)一個(gè)帶電體可以只帶正電荷或負(fù)電荷，同樣磁體也可以只有N極或S極。4地磁場能使小磁針的兩極指向正南正北。5地理的南北極與地磁的南北極并不重合，地磁的北極在地理北極附近。6磁場的根本性質(zhì)是對處在磁場中的磁極或電流有力的作用。2合作探究議一

4、議1假設(shè)將一條形磁體從中間截開后，是不是一部分為北極，另一部分為南極？提示：不是，磁體從中間分開后，成為兩個(gè)小磁體，任何一磁體均有兩個(gè)磁極。2指南針是我國古代四大創(chuàng)造之一，如今你知道指南針為什么指南嗎？提示：地磁場方向由南指向北 ，程度放置的小磁針處于地磁場中，在地磁場作用下，靜止時(shí)N極指北，S極指南。對磁場和奧斯特實(shí)驗(yàn)的理解1電場與磁場的比較電場磁場場源電荷磁體、電流、運(yùn)動電荷根本性質(zhì)對放入其中的電荷有電場力的作用對放入其中的磁體、通電導(dǎo)線有磁場力的作用一樣點(diǎn)磁場和電場都是客觀存在的特殊物質(zhì)，都具有能量2奧斯特實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電直導(dǎo)線要南北方向程度放置，磁針要與導(dǎo)線平行地放在導(dǎo)線的正下方或正

5、上方。以保證電流的磁場與地磁場方向不同而使小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動。2由于地磁場使磁針指向南北方向，直導(dǎo)線通電后小磁針改變指向說明通電直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生了磁場，即電流周圍產(chǎn)生磁場，也就是電流的磁效應(yīng)。1奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了A磁場的存在B磁場的方向性C電流可以產(chǎn)生磁場 D磁體間有互相作用解析：選C奧斯特實(shí)驗(yàn)中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電流周圍存在磁場，即電流產(chǎn)生了磁場。故正確答案為C。2多項(xiàng)選擇關(guān)于磁鐵、電流間的互相作用，以下說法正確的選項(xiàng)是圖312A甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場，電流對小磁針力的作用是通過小磁針的磁場發(fā)生的B乙圖中，磁體對通電導(dǎo)線的力是通過磁體的磁場發(fā)生的C丙圖中電流間的互相作用是通過電流的磁

6、場發(fā)生的D丙圖中電流間的互相作用是通過電荷的電場發(fā)生的解析：選BC導(dǎo)線中的電流對小磁針的作用、磁體對電流的作用、電流之間的互相作用都是通過磁場發(fā)生的，故B、C均正確。3以下說法中正確的選項(xiàng)是A磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)B磁場是為理解釋磁極間互相作用而人為規(guī)定的C磁極與磁極間是直接發(fā)生作用的D磁場和電場是同一種物質(zhì)解析：選A磁場是客觀存在于磁極或電流周圍的一種物質(zhì)，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，A對，B錯(cuò)；磁極與磁極之間、磁極與電流之間、電流與電流之間的作用都是通過磁場發(fā)生的，并不需要物體之間直接接觸，C錯(cuò)；磁場是一種特殊物質(zhì)，它的根本特點(diǎn)是對放入磁場中的磁極、電流有磁場力的作用；而電場是電

7、荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，其最根本的性質(zhì)是對放入電場中的電荷有電場力的作用，但它不會對放入電場中的磁極產(chǎn)生力的作用，因此，磁場和電場是兩種不同的物質(zhì)，各自具有其本身的特點(diǎn)，D錯(cuò)。對地磁場的理解1地磁場的方向地磁N極位于地理南極附近，地磁S極位于地理北極附近，但它們位置的差異不是很大，因此我們一般認(rèn)為：1地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下。2在赤道正上方，間隔 地球外表高度相等的點(diǎn)，磁場的強(qiáng)弱一樣，且方向程度向北。3在南半球，地磁場方向向北偏向上方；在北半球，地磁場方向向北偏向下方。2磁偏角的形成磁偏角是小磁針的指向與正南、正北方向間的夾角，磁偏角的存在是因?yàn)榈厍虻牡?/p>

8、理兩極與地磁兩極并不重合，小磁針靜止時(shí)，它的兩極分別指向地磁兩極而不是地理兩極，所以產(chǎn)生了磁偏角。3地磁場的作用由于磁場對運(yùn)動電荷有力的作用，故射向地球的帶電粒子，其運(yùn)動方向會發(fā)生變化，不能到達(dá)地球。因此，地磁場對地球生命有保護(hù)作用。典例地球是一個(gè)大磁體，在地面上放置一個(gè)小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；地磁場的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場的方向和地面平行；北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的。以上關(guān)于地磁場的描繪正確的選項(xiàng)是ABC D解析求解該題應(yīng)先明確地磁場的特點(diǎn)及地球外表各處地磁場的方向。地面上的小磁針靜止時(shí)，磁針南極應(yīng)指向地磁場的北極

9、。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，因此地磁場的方向在赤道附近和地面平行，北半球地磁場方向相對地面是斜向下的，南半球斜向上方。答案D對地磁場理解的三大誤區(qū)1將地理南北極與地磁場的南北極混淆，誤將地理南極或北極當(dāng)作地磁場的南極或北極。2誤認(rèn)為地理兩極與地磁場的兩極位置重合。事實(shí)上，兩者位置并不重合，地磁場的兩極在地理兩極的附近。3誤認(rèn)為地球上各點(diǎn)的磁場方向都是和地面平行的。事實(shí)上，除赤道外，南北半球的磁場都有豎直分量。 1如圖313所示，假設(shè)將一個(gè)小磁針放在地球的北極點(diǎn)上，那么小磁針圖313的N極將A指北B指南C豎直向上 D豎直向下解析：選D我們已經(jīng)知道地球的地理北極點(diǎn)上可

10、以近似地認(rèn)為是地磁的南極，根據(jù)磁體的同性相斥，異性相吸，所以小磁針的N極將豎直向下，應(yīng)選D。2多項(xiàng)選擇以下說法正確的選項(xiàng)是A地球是一個(gè)宏大的磁體，其N極在地球南極附近，S極在地球北極附近B地球外表的磁場的豎直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下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(gè)夾角，這就是磁偏角，磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點(diǎn)是一樣的D在地球外表各點(diǎn)磁場強(qiáng)弱一樣解析：選AB地磁場類似于條形磁鐵的磁場，所以在地球外表赤道上的磁場最弱，選項(xiàng)D不正確。在地球上不同位置，磁偏角的數(shù)值是不同的，因此C不正確。應(yīng)選A、B。1實(shí)驗(yàn)說明：磁體能吸引一元硬幣，對這種

11、現(xiàn)象的解釋正確的選項(xiàng)是A硬幣一定是鐵做的，因?yàn)榇朋w能吸引鐵B硬幣一定是鋁做的，因?yàn)榇朋w能吸引鋁C磁體的磁性越強(qiáng)，可以吸引的物質(zhì)種類越多D硬幣中含有磁性材料，磁化后可以被吸引解析：選D一元硬幣為鋼芯鍍鎳，鋼和鎳都是磁性材料，放在磁體的磁場中可以被磁化獲得磁性，因此可以被磁體吸引，應(yīng)選項(xiàng)D正確。2. 多項(xiàng)選擇家用照明電路中的兩根導(dǎo)線是互相平行的，當(dāng)用電器正常工作時(shí)，兩根導(dǎo)線中有如圖1所示的大小、方向周期性變化的電流，關(guān)于兩根導(dǎo)線之間的作用力，以下說法正確的選項(xiàng)是圖1A兩根導(dǎo)線之間始終沒有作用力B火線中電流產(chǎn)生的磁場會對零線產(chǎn)生力的作用，但火線不會受到力的作用C兩根導(dǎo)線之間有時(shí)有作用力，有時(shí)沒有D零

12、線對火線有作用力時(shí)，火線對零線也一定有作用力解析：選CD零線與火線中的電流始終等大反向，當(dāng)火線中有電流時(shí)，零線中也有電流，此時(shí)火線中電流產(chǎn)生的磁場會對零線產(chǎn)生力的作用，反過來零線中電流產(chǎn)生的磁場也會對火線產(chǎn)生力的作用；在某些時(shí)刻，火線和零線中的電流均為零，那么此時(shí)兩根導(dǎo)線之間沒有力的作用。應(yīng)選項(xiàng)C、D正確。3使不帶電的兩個(gè)物體互相靠近，但不接觸，以下說法中正確的選項(xiàng)是A假設(shè)沒有互相作用，那么兩個(gè)物體都不是磁體B假設(shè)互相吸引，那么只能有一個(gè)是磁體C假設(shè)互相吸引，那么兩個(gè)物體都是磁體D假設(shè)互相排斥，那么兩個(gè)物體都是磁體解析：選D假設(shè)兩個(gè)物體沒有互相作用，那么兩個(gè)物體可能都不是磁體，也可能一個(gè)是磁體

13、另一個(gè)不是鐵質(zhì)物體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；假設(shè)兩個(gè)物體互相吸引，那么可能兩個(gè)物體都是磁體，也可能兩個(gè)物體中一個(gè)是磁體另一個(gè)不是磁體但應(yīng)為鐵質(zhì)物體，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；假設(shè)兩物體互相排斥，那么兩個(gè)物體必定都是磁體，選項(xiàng)D正確。4.假如你看過中央電視臺體育頻道的象棋講座，就會發(fā)現(xiàn)棋子都是由磁性材料制成的。棋子不會掉下來是因?yàn)閳D2A質(zhì)量小，重力可以忽略不計(jì)B受到棋盤對它向上的摩擦力C棋盤對它的吸引力與重力平衡D它一方面受到棋盤的吸引力，另一方面還受到空氣的浮力解析：選B磁性棋子受到棋盤的吸引力而對棋盤產(chǎn)生壓力，棋盤對棋子有彈力，重力使棋子有向下滑動的趨勢，因此棋子受到棋盤對它向上的靜摩擦力，此力和重力平衡，使棋子

14、不會掉下來由于空氣浮力遠(yuǎn)小于重力，故可以忽略不計(jì)。選項(xiàng)B正確。5.舉世矚目的上海磁懸浮列車線是世界上第一條投入商業(yè)運(yùn)營的磁懸浮列車線，其全程共30 km，列車最高速度可達(dá)552 km/h，單向運(yùn)行約8 min。磁懸浮列車底部裝有電磁鐵，軌道地面上那么安裝有線圈。通過地面線圈與列車上的電磁鐵之間的排斥力使列車懸浮起來。地面線圈的上端磁極極性與列車上的電磁鐵下端極性總保持圖3A一樣B相反C不能確定 D以上均不對解析：選A磁懸浮列車采用磁場力使列車與軌道別離并懸浮起來，減小摩擦阻力，地面線圈與列車上的電磁鐵間存在斥力，相對的磁極極性應(yīng)一樣。6.信鴿有驚人的遠(yuǎn)間隔 識別方向的本領(lǐng)。為了弄清信鴿終究靠什

15、么來判斷方向，科學(xué)家們曾經(jīng)做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把幾百只訓(xùn)練有素的信鴿分成兩組，在一組信鴿的翅膀下縛了一塊小磁鐵，而在另一組信鴿的翅膀下縛一塊大小一樣的銅塊，然后把它們帶到離鴿舍數(shù)千米至數(shù)十千米的地方，逐批放飛，結(jié)果絕大部分縛銅塊的信鴿飛回到鴿舍，而縛著磁鐵的信鴿卻全部飛散了，這一實(shí)驗(yàn)證實(shí)了人們的一個(gè)猜測信鴿高超的認(rèn)路本領(lǐng)是依賴于 圖4A信鴿的眼力和對地形地貌極強(qiáng)的記憶力B信鴿對地磁場的感應(yīng) C信鴿發(fā)射并接收反射回來的超聲波 D信鴿發(fā)射并接收反射回來的次聲波解析：選B信鴿翅膀下的磁鐵影響了信鴿對地磁場方向的判斷，影響了飛行方向。7物理實(shí)驗(yàn)都需要有一定的控制條件。奧斯特做電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)排除地磁

16、場對實(shí)驗(yàn)的影響。關(guān)于奧斯特的實(shí)驗(yàn)，以下說法中正確的選項(xiàng)是A該實(shí)驗(yàn)必須在地球赤道上進(jìn)展B通電直導(dǎo)線應(yīng)該豎直放置C通電直導(dǎo)線應(yīng)該程度東西方向放置D通電直導(dǎo)線應(yīng)該程度南北方向放置解析：選D小磁針靜止時(shí)指向南北，說明地磁場的方向?yàn)槟媳狈较?，?dāng)導(dǎo)線南北方向放置時(shí)，能產(chǎn)生東西方向的磁場，把小磁針放置在該處時(shí)，可有明顯的偏轉(zhuǎn)，應(yīng)選D。8以下關(guān)于磁場的說法中正確的選項(xiàng)是A磁體周圍的磁場看不見、摸不著，所以磁場不是客觀存在的B將小磁針放在磁體附近，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因?yàn)槭艿酱艌隽Φ淖饔肅把磁體放在真空中，磁場就消失了D當(dāng)磁體周圍撒上鐵屑時(shí)才能形成磁場，不撒鐵屑磁場就消失解析：選B理解磁場的物質(zhì)性時(shí)應(yīng)與電場類比，

17、磁場看不見、摸不著，但不會因主觀意志而存在或消失，磁場與電場一樣，都是場物質(zhì)。磁場是磁體、電流或運(yùn)動電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。說它“特殊，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷囊苑肿?、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒形式存在，而是以一種“場的形式存在；說它是“物質(zhì)，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷膶?shí)物一樣，能對放在其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有力的作用。因此我們說磁場是和我們常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)。雖然它看不見、摸不著，但可以通過它的根本性質(zhì)反映出來。9如圖5所示，彈簧測力計(jì)下掛一鐵球，將彈簧測力計(jì)緩慢向上挪動時(shí)，圖5彈簧測力計(jì)的示數(shù)A不變 B逐漸減小C先減小再增大 D先增大再減小解析：

18、選B彈簧測力計(jì)向上挪動時(shí)，鐵球受到的磁場力逐漸減小，因此彈簧測力計(jì)的示數(shù)減小。選項(xiàng)B正確。10在地球赤道上空有一小磁針處于程度靜止?fàn)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極突然向東偏轉(zhuǎn)，由此可知A一定是小磁針正東方向有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B一定是小磁針正北方向有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C可能是小磁針正上方有電子流自東向西程度通過D可能是小磁針正上方有電子流自南向北程度通過解析：選D正常情況下，由于地磁場的作用，小磁針的N極應(yīng)指向北方，而小磁針的N極向東偏轉(zhuǎn)，說明小磁針受到外加磁場的作用，可能在小磁針的東方有一條形磁鐵的S極靠近小磁針，也可能是在小磁針正上方有電子流自南向北程度通過，產(chǎn)生了由北向南的電流，使小磁針的N極向東偏轉(zhuǎn)。所以選項(xiàng)D正確。11關(guān)于月球上的物理現(xiàn)象和規(guī)律，同學(xué)們提出了很多問題和猜測，有關(guān)月球有無磁場，同學(xué)們提出了自己的猜測和檢驗(yàn)猜測的實(shí)驗(yàn)方案：1取一小磁針用細(xì)線懸掛在月球外表附近，假如它靜止時(shí)指向某一方向，那么可說明月球周圍存在磁場。2小磁針靜止時(shí)，它的N極指向就是“月磁的北極。你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中有沒有需要改進(jìn)或改正的地方，如有請改進(jìn)或改正。解析：1小磁針靜止時(shí)指向某一方向，說明月球周圍存在磁場。2小磁針靜止時(shí)，