2024-2025版高中物理第三章磁場(chǎng)1磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)學(xué)案新人教版選修3-1

PAGE10-磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)目標(biāo)導(dǎo)航思維脈圖1.體會(huì)磁現(xiàn)象是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。 (物理觀(guān)念)2.了解電流磁效應(yīng)的發(fā)覺(jué)過(guò)程,體會(huì)奧斯特試驗(yàn)的物理思想和重要意義。 (科學(xué)思維)3.用類(lèi)比的方法,形成磁場(chǎng)的概念,探究磁場(chǎng)的基本性質(zhì)。 (科學(xué)探究)4.相識(shí)到物理學(xué)是基于人類(lèi)有意識(shí)的探究而形成的對(duì)自然現(xiàn)象的描述與說(shuō)明,并須要接受實(shí)踐的檢驗(yàn),具有實(shí)事求是的看法。 (科學(xué)看法與責(zé)任)必備學(xué)問(wèn)·自主學(xué)習(xí)一、磁現(xiàn)象在磁體上的不同部位對(duì)鐵質(zhì)物體的吸引力大小一樣嗎?提示:磁體上的不同部位對(duì)鐵質(zhì)物體的吸引力大小不同。1.磁性:磁體吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)。2.磁極:磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域。(1)北極:自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體,靜止時(shí)指北的磁極,又叫N極。(2)南極:自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體,靜止時(shí)指南的磁極,又叫S極。(3)同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。二、電流的磁效應(yīng)放在通電導(dǎo)線(xiàn)下方的小磁針確定會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎?提示:不確定。當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)東西方向放置時(shí),小磁針不轉(zhuǎn)動(dòng)。1.奧斯特試驗(yàn):(1)將導(dǎo)線(xiàn)南北方向放置在小磁針上方,通電時(shí)小磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)奧斯特發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng),即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng),首次揭示了電與磁的聯(lián)系。2.磁場(chǎng):(1)含義:磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間、以及通電導(dǎo)體之間的相互作用,都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。(2)基本性質(zhì):對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用。三、地磁場(chǎng)請(qǐng)說(shuō)出地理南北極與地磁南北極的關(guān)系?提示:地磁的南極在地理的北極旁邊,而地磁的北極在地理的南極旁邊。1.地磁場(chǎng):地球本身是一個(gè)磁體,N極位于地理南極旁邊,S極位于地理的北極旁邊。2.磁偏角:地球的地理兩極與地磁兩極并不重合,因此,磁針并非精確地指向南北,其間有一個(gè)夾角,這就是磁偏角。磁偏角的數(shù)值在地球上的不同地點(diǎn)是不同的。3.下列說(shuō)法符合科學(xué)事實(shí)的是:①⑤⑥。①自然磁體和人造磁體都能夠吸引鐵質(zhì)物體②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③奧斯特試驗(yàn)說(shuō)明磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流④地磁場(chǎng)能夠使小磁針的兩極指向正南正北⑤磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用⑥磁體上各部分的磁性并不都是相同的(1)奧斯特試驗(yàn)說(shuō)明白電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。 (√)(2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)磁極或電流有力的作用。 (√)(3)磁感線(xiàn)可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示,因而是真實(shí)存在的。 (×)(4)磁場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著、實(shí)際不存在的,是人們假想出來(lái)的一種物質(zhì)。 (×)關(guān)鍵實(shí)力·合作學(xué)習(xí)學(xué)問(wèn)點(diǎn)一磁場(chǎng)與磁現(xiàn)象1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生:產(chǎn)生于磁體、通電導(dǎo)線(xiàn)、運(yùn)動(dòng)電荷、變更的電場(chǎng)和地球的四周。2.磁場(chǎng)的方向性:(1)小磁針在磁場(chǎng)中N極的受力方向。(2)小磁針自由靜止時(shí)N極的指向。3.奧斯特試驗(yàn):(1)把導(dǎo)線(xiàn)沿南北方向放置在指向南北方向的小磁針上方,通電時(shí)磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。(2)意義:奧斯特試驗(yàn)發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng),即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng),首先揭示了電與磁的聯(lián)系。南北放置的通電導(dǎo)線(xiàn)下的小磁針能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(1)小磁針能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)說(shuō)明什么?提示:電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)。(2)小磁針為什么能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)?提示:通電導(dǎo)線(xiàn)四周產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)放入其中的小磁針產(chǎn)生力的作用。【典例】隨著社會(huì)的發(fā)展,磁記錄已深化各個(gè)領(lǐng)域,進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。銀行、郵政、公交等很多機(jī)構(gòu)發(fā)行的磁卡,就是利用磁性材料能記錄信息。關(guān)于磁卡下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.磁卡是由硬磁性材料制造的B.磁卡要遠(yuǎn)離熱源,以防退磁C.將磁卡放在強(qiáng)磁鐵旁邊,以加強(qiáng)磁性D.要用軟紙輕擦磁卡,以防劃破磁卡【解析】選C。磁卡內(nèi)部的分子電流的排布是按確定的規(guī)律進(jìn)行的,但在猛烈敲打時(shí),分子電流的排布會(huì)變得雜亂無(wú)章,每個(gè)分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消,故對(duì)外不顯磁性,所帶信息消逝,則是由硬磁性材料制造的,故A是正確的。磁卡內(nèi)部的分子電流的排布按確定的規(guī)律進(jìn)行,故對(duì)外顯現(xiàn)磁性,但在高溫時(shí),分子電流的排布會(huì)變得雜亂無(wú)章,每個(gè)分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消,磁卡所帶信息消逝,故應(yīng)使磁卡遠(yuǎn)離熱源,即B是正確的。磁卡內(nèi)部的分子電流的排布按確定的規(guī)律進(jìn)行,故對(duì)外顯現(xiàn)確定的磁性,攜帶確定的信息,但當(dāng)磁卡靠近磁體時(shí)由于受到磁場(chǎng)的作用力,分子電流的排布發(fā)生變更,磁卡所帶信息消逝,故C錯(cuò)誤。磁卡內(nèi)部的分子電流的排布按確定的規(guī)律進(jìn)行,但在猛烈敲打時(shí),分子電流的排布重新變得雜亂無(wú)章,每個(gè)分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消,故對(duì)外不顯磁性,所帶信息消逝,故須要用軟紙輕擦磁卡,故做法D是正確的。此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選C。1.如圖所示,a、b為兩根外形完全相同的鐵棒,讓其中一根的一端靠近另一根中部,當(dāng)手提a棒時(shí),圖1中b棒下落,圖2中b棒不下落,則可得 ()A.a棒確定有磁性 B.b棒確定有磁性C.a、b棒確定都有磁性 D.a、b棒可能都沒(méi)有磁性【解析】選B。磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極,位于磁體的兩端,磁性最弱的部分在磁體的中間,這個(gè)位置幾乎沒(méi)有磁性,用a的一端靠近b的中間部分時(shí),b落下來(lái),由此可以確定鐵棒a沒(méi)有磁性,不能確定b磁性的有無(wú);當(dāng)用b的一端即磁性最強(qiáng)的部位去靠近a的中間部分時(shí),b不掉下來(lái),說(shuō)明鐵棒b有磁性,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)下掛一鐵球,將彈簧測(cè)力計(jì)自左向右漸漸移動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) ()A.不變 B.漸漸變小C.先變小再變大 D.先變大再變小【解析】選C。磁體的不同部位磁性強(qiáng)弱不同,兩端(磁極)磁性最強(qiáng),而中間最弱,因而鐵球在條形磁鐵的N極和S極處受的吸引力最大,在正中間處受到的吸引力最小,所以從左起先,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)先變小,然后變大,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】1.(多選)下列說(shuō)法正確的是 ()A.小磁針?lè)旁谝桓娭睂?dǎo)線(xiàn)旁邊,小磁針沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)明電流沒(méi)有磁效應(yīng)B.兩根通電直導(dǎo)線(xiàn)相互垂直放置,解除固定后都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)明白電流的磁效應(yīng)C.奧斯特發(fā)覺(jué)的電流磁效應(yīng)現(xiàn)象,首次揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的D.以上說(shuō)法均錯(cuò)誤【解析】選B、C。把小磁針?lè)旁陔娏魉闹?假如小磁針N極方向正好與該處電流磁場(chǎng)方向一樣,小磁針不轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)明不了電流有沒(méi)有磁效應(yīng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;兩根相互垂直放置的通電直導(dǎo)線(xiàn)都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)明白電流的磁效應(yīng),選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C明顯也正確。2.(多選)停在十層的電梯底板上放有兩塊相同的條形磁鐵,磁鐵的極性如圖所示。起先時(shí)兩塊磁鐵在電梯底板上處于靜止?fàn)顟B(tài) ()A.若電梯突然向下開(kāi)動(dòng)(磁鐵與底板始終相互接觸),并停在一層,最終兩塊磁鐵可能已碰在一起B(yǎng).若電梯突然向下開(kāi)動(dòng)(磁鐵與底板始終相互接觸),并停在一層,最終兩塊磁鐵確定仍在原來(lái)位置C.若電梯突然向上開(kāi)動(dòng),并停在二十層,最終兩塊磁鐵可能已碰在一起D.若電梯突然向上開(kāi)動(dòng),并停在二十層,最終兩塊磁鐵確定仍在原來(lái)位置【解析】選A、C。兩塊磁鐵原來(lái)靜止,則磁鐵所受最大靜摩擦力大于或等于磁鐵間的吸引力,當(dāng)電梯突然向下開(kāi)動(dòng)時(shí),由于失重,最大靜摩擦力會(huì)減小,當(dāng)最大靜摩擦力減小到小于磁鐵間的吸引力時(shí),兩磁鐵會(huì)相互靠近而碰在一起,故A正確、B錯(cuò)誤;若電梯向上開(kāi)動(dòng),當(dāng)電梯在最終減速運(yùn)動(dòng)時(shí),磁鐵同樣處于失重狀態(tài),故C正確,D錯(cuò)誤。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二地磁場(chǎng)1.地理南極正上方磁場(chǎng)方向豎直向上,地理北極正上方磁場(chǎng)方向豎直向下。2.在赤道正上方,距離地球表面高度相等的點(diǎn),磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同,且方向水平向北。3.在南半球,地磁場(chǎng)方向指向北上方;在北半球,地磁場(chǎng)方向指向北下方。情境:地磁制導(dǎo)與導(dǎo)航在軍事領(lǐng)域有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用地磁制導(dǎo)的導(dǎo)彈抗干擾性能強(qiáng),突防實(shí)力得到大大提升。探討:(1)在地球表面上,指南針的指向是正南正北嗎?提示:指南針的指向不是正南正北,其間有一個(gè)夾角,叫作磁偏角。(2)在火星上指南針能工作嗎?提示:指南針在火星上不能工作,因?yàn)榛鹦遣幌竦厍蚰菢佑幸粋€(gè)全球性的磁場(chǎng)?！镜淅筷P(guān)于地球的磁場(chǎng),下面說(shuō)法中正確的是 ()A.地球磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.地球磁場(chǎng)的南北極和地理的南北極是一樣的C.赤道旁邊的地磁場(chǎng)方向與地面垂直D.北極旁邊的地磁場(chǎng)方向近似與地面垂直【解析】選D。地球是一個(gè)巨大的磁體,四周存在磁場(chǎng);不同位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都不同,所以不是勻強(qiáng)磁場(chǎng),故A錯(cuò)誤;地磁南北極和地理南北極不完全重合,地磁的北極在地理南極旁邊,地磁南極在地理的北極旁邊,故B錯(cuò)誤;依據(jù)地球磁場(chǎng)的特點(diǎn)可知,赤道旁邊的地磁場(chǎng)方向近似與地面平行,故C錯(cuò)誤;地磁的北極在地理南極旁邊,地磁南極在地理的北極旁邊,兩極旁邊的地磁場(chǎng)方向近似與地面垂直,故D正確。1.磁鐵吸引小鐵釘與摩擦過(guò)的塑料尺吸引毛發(fā)碎紙屑兩現(xiàn)象比較,下列說(shuō)法正確的是 ()A.兩者都是電現(xiàn)象B.兩者都是磁現(xiàn)象C.前者是電現(xiàn)象,后者是磁現(xiàn)象D.前者是磁現(xiàn)象,后者是電現(xiàn)象【解析】選D。在用磁鐵吸引小鐵釘時(shí),是磁場(chǎng)具有吸引鐵鈷鎳的性質(zhì),同時(shí)小鐵釘也在吸引磁鐵,是磁現(xiàn)象;塑料尺用毛皮摩擦后,塑料尺會(huì)帶電,而帶電體可以吸引輕小物體,是電現(xiàn)象。所以D正確。2.指南針是我國(guó)古代四大獨(dú)創(chuàng)之一,東漢學(xué)者王充在《論衡》一書(shū)中描述的“司南”是人們公認(rèn)的最早的磁性定向工具,關(guān)于指南針能指示南北方向是由于 ()A.指南針的兩個(gè)磁極相互吸引B.指南針的兩個(gè)磁極相互排斥C.指南針能吸引鐵、鋁、鎳等物質(zhì)D.地磁場(chǎng)對(duì)指南針的作用【解析】選D。用指南針指示方向,是由于地球本身是一個(gè)大磁體,地球的磁場(chǎng)對(duì)磁體產(chǎn)生力的作用,地球的南極是地磁的N極,地球的北極是地磁的S極,同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引,故指南針指示南北方向,因此選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】1.地球是一個(gè)大磁體:①在地面上放置一個(gè)小磁針,小磁針的南極指向地磁場(chǎng)的南極;②地磁場(chǎng)的北極在地理南極旁邊;③赤道旁邊地磁場(chǎng)的方向和地面平行;④北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向上的;⑤地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的。以上關(guān)于地磁場(chǎng)的描述正確的是 ()A.①②④B.②③④C.①⑤D.②③【解析】選D。地磁場(chǎng)類(lèi)似于條形磁鐵磁場(chǎng),地磁南極在地理的北極旁邊,而地磁的北極在地理的南極旁邊。2.1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng)。在奧斯特試驗(yàn)中,將直導(dǎo)線(xiàn)沿南北方向水平放置,小指針靠近直導(dǎo)線(xiàn),下列結(jié)論正確的是 ()A.把小磁針?lè)旁趯?dǎo)線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上,通電后,小磁針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)B.把小磁針平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方,在導(dǎo)線(xiàn)與小磁針之間放置一塊鋁板,通電后,小磁針不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)C.把小磁針平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方,給導(dǎo)線(xiàn)通以恒定電流,然后漸漸增大導(dǎo)線(xiàn)與小磁針之間的距離,小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(與通電前相比)會(huì)漸漸減小D.把黃銅針(用黃銅制成的小指針)平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方,通電后,黃銅針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選C。將小磁針?lè)旁趯?dǎo)線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上,通電后,小磁針不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),A錯(cuò)誤。把小磁針平行地放在導(dǎo)線(xiàn)的下方,在導(dǎo)線(xiàn)與小磁針之間放置一塊鋁板,通電后,小磁針仍舊會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),B錯(cuò)誤。把小磁針?lè)旁趯?dǎo)線(xiàn)下方,給導(dǎo)線(xiàn)通以恒定電流,導(dǎo)線(xiàn)四周存在磁場(chǎng),距導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱,小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(與通電前相比)越小,C正確。黃銅針沒(méi)有磁性,不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),D錯(cuò)誤?！就卣估}】考查內(nèi)容:地磁場(chǎng)【典例】下列關(guān)于地磁場(chǎng)的描述中不正確的是 ()A.指南針總是指向南北,是因?yàn)槭艿降卮艌?chǎng)的作用B.視察發(fā)覺(jué)地磁場(chǎng)的南北極和地理上的南北極并不重合C.赤道上空的磁感線(xiàn)由北指南D.地球南、北極相當(dāng)于地磁場(chǎng)的北極和南極【解析】選C。指南針總是指向南北,是因?yàn)槭艿搅说卮艌?chǎng)的作用,地球本身就是一個(gè)大磁體,故A正確;地磁兩極與地理兩極并不完全重合,有一個(gè)夾角,這個(gè)夾角叫磁偏角,故B正確;由地磁場(chǎng)發(fā)出的磁感線(xiàn)是從地理的南極指向北極,因此赤道上空的磁感線(xiàn)由南向北,故C錯(cuò)誤;地磁的南極在地理北極旁邊,地磁的北極在地理南極旁邊,故D正確。情境·模型·素養(yǎng)地球本身是一個(gè)大磁體,它的N極位于地理南極旁邊,S極位于地理北極旁邊。探究:(1)在地磁兩極,磁針指向什么方向?在赤道上,磁針指向什么方向?(2)小磁針指示南北是一種近似的說(shuō)法嗎?【解析】(1)在地磁兩極,磁針豎直指向地面;在赤道上,磁針?biāo)街甘灸媳薄?2)磁針指示南北是一種近似的說(shuō)法,小磁針的指向與地理正南正北方向之間的夾角稱(chēng)為磁偏角。答案:見(jiàn)解析舉世矚目的上海磁懸浮列車(chē)線(xiàn)是世界上第一條投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁懸浮列車(chē)線(xiàn),其全程共30km,列車(chē)最高速度可達(dá)552km/h,單向運(yùn)行約8min。磁懸浮列車(chē)底部裝有電磁鐵,軌道地面上則安裝有線(xiàn)圈。探究:(1)磁懸浮列車(chē)通過(guò)什么力懸浮起來(lái)?(2)地面線(xiàn)圈的上端磁極極性與列車(chē)上的電磁鐵下端極性總保持什么關(guān)系?【解析】(1)磁懸浮列車(chē)通過(guò)地面線(xiàn)圈與列車(chē)上的電磁鐵之間的排斥力使列車(chē)懸浮起來(lái)。(2)地面線(xiàn)圈的上端磁極極性與列車(chē)上的電磁鐵下端極性存在斥力,總保持相同關(guān)系。答案:見(jiàn)解析課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.指南針是我國(guó)古代的四大獨(dú)創(chuàng)之一,司南是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期獨(dú)創(chuàng)的一種指南針,如圖所示,它由青銅盤(pán)和磁勺組成,磁勺放置在青銅盤(pán)的中心,可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),由于受地磁場(chǎng)作用,司南的磁勺尾靜止時(shí)指向南方,下列說(shuō)法中正確的是()A.磁勺能夠指示方向,是利用了地磁場(chǎng)對(duì)磁勺的作用B.磁勺的指向不會(huì)受到旁邊磁鐵的干擾C.磁勺的指向不會(huì)受到旁邊鐵塊的干擾D.磁勺的N極位于司南的磁勺尾部【解析】選A。司南能夠指示南北,是由于地球具有磁場(chǎng),地磁場(chǎng)是南北指向,故A正確。司南的指向會(huì)受到旁邊磁鐵的干擾;鐵塊簡(jiǎn)單被磁化,鐵塊磁化后也會(huì)影響旁邊的磁場(chǎng)分布,所以磁勺的指向會(huì)受到旁邊鐵塊的干擾,故B、C錯(cuò)誤。由于司南的磁勺尾靜止時(shí)指向南方,所以磁勺的S極位于司南的磁勺尾部,故D錯(cuò)誤。故選A。2.下列所述狀況,哪一種可以確定鋼棒沒(méi)有磁性 ()A.將鋼棒的一端接近磁針的北極,兩者相互吸引,再將鋼棒的另一端接近磁針的南極,兩者相互排斥B.將鋼棒的一端接近磁針的北極,兩者相互吸引,再將鋼棒的另一端接近磁針的南極,兩者仍相互吸引C.將鋼棒的一端接近磁針的北極,兩者相互吸引,再將鋼棒的另一端接近磁針的北極,兩者仍相互吸引D.將鋼棒的一端接近磁針的北極,兩者相互排斥【解析】選C。將鋼棒的一端接近磁針的北極,兩者相互吸引,再將鋼棒的這端