鲁科版选修31 第5章 第1节 磁 场 学案.doc

第1节磁_场1.同名磁极相斥，异名磁极相吸。2磁场是一种看不见、摸不着、存在于电流或磁体周围的物质，它传递磁相互作用。3磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流有力的作用。4地球的磁场类似于条形磁铁的磁场。小磁针的指向与正南北方向之间的夹角叫做磁偏角。一、我国古代的磁应用1磁石古人认为磁石吸铁如同慈母召子，故又把磁石称为慈石。2磁极古人发现，不管形状如何，任何磁体都有两个磁极。3指南针指南针是我国古代四大发明之一，由原来的“司南”发展而来，它的发明对促进人类航海事业起了重大作用。二、磁场1定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质。2基本性质：对放入其中的磁极或电流产生力的作用。3产生：(1)磁体周围存在磁场；(2)电流周围存在磁场电流的磁效应(1820年丹麦物理学家奥斯特首先发现)。4磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。三、地球的磁场图5111地磁场：地球本身是一个大磁体，它的n极位于地理南极附近，s极位于地理北极附近。2磁偏角：地磁场的两极与地理的两极并不重合。水平放在地面上的可以自由转动的小磁针的指向与正南正北方向之间的夹角叫磁偏角。1自主思考判一判(1)磁场看不见，摸不着，实际不存在。()(2)磁体和电流都会产生磁场。()(3)磁极与电流的相互作用是通过磁场产生的。()(4)奥斯特发现了电流的磁效应。()(5)应用指南针时，小磁针的s极指向南方。()2合作探究议一议(1)指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，你知道指南针为什么指南吗？提示地球表面磁场的方向由南指向北，水平放置的小磁针在地磁场作用下静止时，北极(n极)总是指向北，南极(s极)总是指向南。(2)有的同学认为：因为磁场看不见摸不着，所以它不是客观存在的物质。这种观点正确吗？提示这种观点是错误的。因为所有的磁作用都是通过磁场发生的。磁场与电场一样，都是场物质。它不是以微粒形式存在的，而是以一种“场”的形式存在；虽然我们看不见、摸不着它，但我们可以通过一些方法和手段来感受到它的存在。(3)为什么说地磁场是地球的“保护伞”？提示从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子，这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命产生危害，但是由于地球周围存在磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，所以地磁场是地球上生物生命的“保护伞”。对磁场的理解1对磁现象的理解(1)磁极与磁体之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都会发生相互作用，这些相互作用都是通过磁场发生的，这是磁现象的电本质，图示如下：(2)任何一个磁体都有n、s两个磁极，不存在单极磁体。2电场和磁场的区别项目电场磁场不同点产生电荷周围磁体、电流、运动电荷周围基本性质对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的磁极、电流有力的作用作用特点对放入其中的磁极不产生力的作用对放入其中的静止电荷无力的作用相同点都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，具有质量和能量1关于磁场，下列说法正确的是()a磁极与磁极之间是直接发生作用的b磁场是看不见、摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质c磁场是客观存在的一种特殊物质d磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无解析：选c磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫做磁场。磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流能产生力的作用，它的存在是不以人的主观思想而改变的，是一种客观物质的存在，c正确。2判断两根钢条甲和乙是否有磁性，可将它们的一端靠近小磁针的n极或s极。当钢条甲靠近时，小磁针自动远离，当钢条乙靠近时小磁针自动靠近，则()a两根钢条均有磁性b两根钢条均无磁性c.钢条甲一定有磁性，钢条乙一定无磁性d钢条甲一定有磁性，钢条乙可能有磁性解析：选d磁体能吸引铁磁性物质，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，排斥的两者必然都是磁体，吸引时至少有一个是磁体。钢条甲靠近小磁针时，小磁针自动远离，说明它们相互排斥，则甲一定有磁性。当乙靠近小磁针时，它们相互吸引，这时可能有两种情况：一是乙没有磁性，此时属于磁体与铁磁性物质相互吸引；二是乙有磁性，且与小磁针是异名磁极，此时属于异名磁极相互吸引。故d正确。对地球磁场的理解地磁场与条形磁体的磁场相似，主要有三个特点：(1)地球本身就是一个大磁体，地磁场的n极在地理南极附近，地磁场的s极在地理北极附近。(2)在赤道平面上，距离地球表面等高的各点，磁场强弱程度相同，且方向水平向北。(3)在北半球，地磁场的方向斜向下指向地面；在南半球，地磁场的方向斜向上背离地面。地磁场b的水平分量(bx)总是从地球南极指向北极；而竖直分量(by)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，如图512所示。图5121地球是一个大磁体：在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地球的北极；地磁场的北极在地理南极附近；赤道附近地磁场的方向和地面平行；北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关于地磁场的描述正确的是()abc d解析：选d本题考查地磁场的特点与分布，地磁场与条形磁铁的磁场相似，主要有三个特点：(1)地磁场的n极在地理南极附近，s极在地理北极附近，如图所示。(2)地磁场b的水平分量(bx)总是从地理南极指向地理北极，而竖直分量(by)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。(3)在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁场强弱相同，且方向水平向北。2在地球表面的某位置，发现能自由转动的小磁针静止时s极竖直指向地面，则该位置是()a地磁北极附近 b地磁南极附近c赤道附近 d无法确定解析：选a地球是个大磁体，地球表面附近的大部分地区的磁场方向基本上是沿南北方向的。因为小磁针静止时北极总指向该处磁场的方向，所以在地球表面附近的大部分地区小磁针静止时总是指南北。但是在地球的南、北极附近，即地磁场的北、南极附近，地磁场的方向是竖直方向的，从而出现了小磁针沿竖直方向静止的特殊情况。由于小磁针的s极竖直指向地面，该处应该为地理南极，即地磁场的北极附近。1下列关于磁场的说法中，正确的是()a磁场和电场一样，都是同一种物质b磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的c磁极与电流之间不能发生相互作用d磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都能通过磁场发生相互作用解析：选d磁场和电场，都是自然界客观存在的特殊物质，电场传递电荷间的相互作用，磁场除了传递磁极与磁极之间的相互作用，还可以传递磁极与电流之间、电流与电流之间的相互作用，故d正确。2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，磁化后能被磁体吸引解析：选d一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍为磁性材料，放在磁体的磁场中被磁化后被磁体吸引。3下列说法正确的是()a把一根条形磁铁从中间折断，则被分开的两部分只有n极或s极b永久磁铁的磁场与电流周围的磁场的性质不同c人们代步的电动自行车中应存在磁体d只有电流周围才有磁场解析：选c任何磁体都有两个磁极(n极、s极)。一根条形磁铁从中间折断，则变成两根磁铁，每根仍会有两个磁极，故a错；磁体周围和电流周围都存在磁场，并且磁场的性质相同，故b、d错；电动自行车的电动机等部件有磁体，故c对。4关于地磁场，下列说法正确的是()a地磁的南极在地球北极附近b地磁的北极与地球北极重合c地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的d在地球表面各点磁场强弱相同解析：选a地磁两极与地理两极位置并不重合，地磁n极在地理南极附近，地磁s极在地理北极附近，故a对，b错；磁偏角是能自由转动的小磁针静止时的指向与正南北方向的夹角，在地球上的不同地点，磁偏角一般不同，故c错；地磁场类似于条形磁铁的磁场，南、北两极附近磁场最强，赤道周围磁场最弱，故d错。5磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都会有磁性。地球就是一个巨大的磁体，其表面的磁性很强。甚至在一些生物体内也会含有微量强磁性物质，如fe3o4，鸽子正是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的。若在鸽子身上缚一块永久磁铁，且其附近的磁场比地磁场强，则()a鸽子仍能辨别方向b鸽子更容易辨别方向c鸽子会迷失方向d不能确定鸽子是否会迷失方向解析：选c鸽子“认家”的本领是通过体内磁性与外部地磁场的相互作用来辨别方向的。若鸽子身上缚上一块磁铁后，由于磁铁的磁场和地磁场共同与鸽子体内磁性发生相互作用，因而不能正确地区分地磁场的作用，也就不能辨别正确的方向。故选c。6举世瞩目的上海磁悬浮列车线是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车线，其全程共30 km，列车最高速度可达552 km/h，单向运行约8 min。磁悬浮列车底部装有电磁铁，轨道地面上则安装有线圈。通过地面线圈与列车上的电磁铁之间的排斥力使列车悬浮起来。地面线圈的上端磁极极性与列车上的电磁铁下端极性总保持()a相同 b相反c不能确定 d以上均不对解析：选a磁悬浮列车采用磁场力使列车与轨道分离并悬浮起来，减小摩擦阻力，地面线圈与列车上的电磁铁间存在斥力，相对的磁极极性应相同。7在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()a沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上b沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方c导线沿南北方向放置在磁针的正上方d导线沿东西方向放置在磁针的正上方解析：选c把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向。8.如图1所示，a为电磁铁，c为胶木秤盘，a和c(包括支架)的总质量为m；b为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于o点。当电磁铁通电时，铁片b被吸引加速上升，在这过程中，轻绳的张力f的大小为()图1afmgbmgf(mm)g解析：选d由于电磁铁通电后产生磁场，对铁片b有吸引力而使其上升，所以这时吸引力一定大于铁片b所受的重力，b向上加速运动，即铁片b处于超重状态，而a和c处于平衡状态，选a、b、c组成的系统为研究对象，则整个系统处于超重状态，所以f(mm)g。选项d正确。9如图2所示，一根条形磁铁，左端为s极，右端为n极。下列表示从s极到n极磁性强弱变化情况的图像中正确的是()图2解析：选c条形磁铁两极磁性最强，中间磁性最弱，故磁性强弱变化曲线如图c所示。10(多选)如图3所示，甲、乙、丙、丁四幅图中，八个相同的磁铁都处于静止状态，其中甲、乙中的弹簧都处于伸长状态，则()图2a对地面压力最大的是丁b对地面压力最小的是甲c甲、乙对地面的压力相等d丙、丁对地面的压力相等解析：选bd图甲中对地面的压力小于mg，图乙中对地面的压力大于mg，但小于2mg，图丙、丁中对地面的压力都等于2mg，故b、d项正确。11地球是一个大磁体，它的周围存在磁场。小青同学看了“机遇号”探测器降落火星的资料后，想到：“火星的周围也存在磁场吗？”假若你能降落到火星，请用一个简单的实验来研究这个问题。解析：利用小磁针受到地磁场的作用，静止时会指向南北极的原理，将一枚小磁针放在火星表面，观察其是否有固定指向，即可研究火星的周围是否存在磁场的问题。答案：见解析12.两个完全相同的条形磁铁，放在平板ab上，磁铁的n、s极如图4所示，开始时平板和磁铁均处于水平位置，且静止不动。a.若将ab突然竖直向上平移(平板与磁铁之间始终接触)，并使之停在ab处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起；b.若将ab从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置ab处，结果发现两条形磁铁也吸在了一起。回答以下问题：图4(1)开始时两磁铁静止不动的原因是_；左侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向_。(2)在a过程中，磁铁开始滑动时，平板在向上做_(填“加速”或“减速”)运动。(3)在b过程中，磁铁开始滑动时，平板在向下做_(填“加速”或“减速”)运动。(4)若平板ab突然向右加速运动，则左侧的磁铁将会做什么运动？解析：(1)两磁铁间相互作用的磁力小于磁铁与平板间的最大静摩擦力，所以两磁铁都静止不动，此时对左侧的磁铁来说，吸引力向右，故静摩