高中物理人教版选修3-1（四省市）磁现象和磁场（讲义）

2.1磁现象和磁场

学习目标核心提炼

1.知道磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体

1种现象——电流的磁效应

与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的。

3种磁场——磁铁周围的磁

2.了解电流的磁效应及其发现过程。

场、电流周围的磁场、地磁场

3.了解地磁场的分布情况和地磁两极的特点。

一、磁现象、电流的磁效应

1.磁性：磁体吸引铁质物体的性质。

2.磁极：磁体上磁性最强的区域。

(1)北极：自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极。

(2)南极：自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极。

(3)性质：同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。

3.电流的磁效应

(1)奥斯特实验

将导线沿亶北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。

⑵奥斯特实验发现了用流的磁效应,即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁

的联系。

二、磁场、地磁场

1.磁场

(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间,以及通电导体与通电导体之

间的相互作用，都是通过磁场发生的。

(2)基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。

2.地磁场

(1)地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北板附

近。(如图1所示)

图1

⑵磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向

南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角,简称磁偏角。磁偏角的数值在地球上

的不同地点是不同的。

思考判断

(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。(X)

(2)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S

极。(X)

(3)地磁场能使小磁针的两极指向正南、正北。(义)

(4)地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近。(X)

(5)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。(J)

要点n对磁场和电流磁效应的理解

［要点归纳］

1.电场与磁场的比较

电场磁场

场源电荷磁体、电流、运动电荷

对放入其中的电荷有电场力的作对放入其中的磁体、通电导线有

基本性质

用磁场力的作用

相问点磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量

2.奥斯特实验

(1)实验时，通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的

正下方或正上方。以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动。

⑵由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直

导线周围产生了磁场，即电流周围产生磁场，也就是电流的磁效应。

［精典示例］

［例1］物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流的磁效应实验时，应排

除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法正确的是（）

A.该实验必须在地球赤道上进行

B.通电直导线应该竖直放置

C.通电直导线应该水平东西方向放置

D.通电直导线应该水平南北方向放置

解析小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向

放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故

选项D正确。

答案D

［针对训练1］（多选）下列说法正确的是（）

A.磁场是客观存在的一种物质

B.磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极

C.磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场

D.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的，而磁体与通电导体间以及通电导

体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的

解析磁场是存在于磁体和通电导体周围的一种客观存在的物质，磁体与磁体、

磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的。

答案ABC

要点21对地磁场的理解

［要点归纳］

1.地磁场的方向

地磁N极位于地理南极附近，地磁S极位于地理北极附近，但它们位置的差别

不是很大，因此我们一般认为：

（1）地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下。

⑵在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平

向北。

（3）在南半球，地磁场方向向北偏向上方；在北半球，地磁场方向向北偏向下方。

2.磁偏角的形成

磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角，磁偏角的存在是因为地球的

地理两极与地磁两极并不重合，小磁针静止时，它的两极分别指向地磁两极而不

是地理两极，所以产生了磁偏角。

3.地磁场的作用

由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变

化，不能到达地球。因此，地磁场对地球生命有保护作用。

［精典示例］

［例2］（多选）以下关于地磁场的说法正确的是（）

A.地磁场是地球的盾牌，起着保护地球上生命的作用

B.地磁场的N极在地理南极附近，但不与南极重合

C地磁场的方向会随时间的流逝而缓慢变化

D.在行星中，只有地球有磁场

解析宇宙中射向地球的高能粒子流如果不受阻碍地射到地球上，会杀死地球上

的生命体，正是由于地磁场的保护，使得大量的粒子被偏转，人类和其他生命才

得以延续，故选项A正确；地磁场的N极在地理南极附近，但不与南极重合，

有磁偏角，选项B正确；地磁场的N、S极的位置会缓慢移动，故选项C正确；

在行星中，并不是只有地球有磁场，故选项D错误。

答案ABC

［针对训练2］地球是一个大磁体，①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指

向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和

地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤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（）

A.①②④B.②③④

C.①⑤D.②③

解析求解该题应先明确地磁场的特点及地球表面各处地磁场的方向。地面上的

小磁针静止时，磁针筐极应指向地磁场的北极。池磁场的南极在地理北极附近，

地磁场的北极在地理虚极附近，因此地磁场的方向在赤道附近和地面平行，北半

球地磁场方向相对地面是斜向下的，南半球是斜向上方的。

答案D

1.（对磁场的理解）（多选）关于磁场，下列说法正确的是（）

A.其基本性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用

B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是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形态

D.磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无

解析磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用，A正确；磁场虽

然看不见、摸不着，但是它是客观存在的，B、D错误，C正确。

答案AC

2.（对地磁场的理解）（多选）下列说法正确的是（）

A.地球是一个巨大的磁体，其N极在地理南极附近，S极在地理北极附近

R.地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地而向

下

C.在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

解析地磁场的分布类似于条形磁铁周围的磁场分布，所以在地球表面赤道上的

磁场最弱，选项D错误；在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，因此选

项C错误。

答案AB

3.（对磁性的理解）铁棒A能吸引小磁针，铁棒8能排斥小磁针，若将铁棒A靠近

铁棒3时，下述说法正确的是（）

A.A、8一定相互吸引

B.A、3一定相互排斥

CA、B间可能无磁场力作用

D.A、8可能相互吸引，也可能相互排斥

解析小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒4可能有磁性，

也可能没有磁性，只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化的结果。铁棒B能排斥

小磁针，说明铁棒8一定有磁性，若A无磁性，当A靠近8时，在8的磁场作

用下也会被磁化而发生相互吸引作用；若4有磁性，则A、8两磁体都分别有北

极和南极，当它们的同名磁极互相靠近时，互相排斥；当异名磁极相互靠近时，

互相吸引，这说明不论4有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故选项D正

确。

答案D

基础过关

1.我国古代四大发明中，涉及到磁现象应用的发明是（）

A.指南针B.造纸术

C.印刷术D.火药

解析指南针利用地磁场使小磁针偏转来指示方向，涉及到磁现象，而我国古代

四大发明中，造纸术、印刷术、火药不涉及磁现象，故选项A正确。

答案A

2.把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中

部时，两者互不吸引，则（）

A.甲有磁性，乙无磁性B.甲无磁性，乙有磁性

C.甲、乙都有磁性D.甲、乙都无磁性

解析磁体具有磁性，能够吸引铁质物体，磁体各个部分的磁性强弱不同，条形

磁体两端的磁性最强，叫做磁极，中间的磁性最弱，几乎没有。当铁棒甲的一端

靠近铁棒乙的中部，两者互相吸引，说明甲是磁体，具有磁性；把铁棒乙的一端

靠近铁棒甲的中部，两者不能相互吸引，说明乙不是磁体，没有磁性。

答案A

3.（多选）为了判断一根钢锯条是否有磁性，某同学用它的一端靠近一个能自由转

动的小磁针。下列给出了几种可能产生的现象及相应的结论，其中正确的是

（）

A.若小磁针的一端被推开，则锯条一定有磁性

B.若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定有磁性

C.若小磁针的一端被吸引过来，不能确定锯条是否有磁性

D.若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否有磁性

解析若发生排斥现象，只有一种可能，锯条肯定有磁性且小磁针靠近锯条的同

名磁极。若发生吸引现象，则锯条可能有磁性，也可能无磁性，故选项A、C正

确。

答案AC

4.（多选）如图1是“超导磁悬浮”现象，悬浮在空中的是一块重力为G的永久磁

铁，下方是超导体，则下列说法正确的是（）

图1

A.悬浮磁体受到的悬浮力大于重力G

B.悬浮磁体受到的悬浮力等于重力G

C.悬浮磁体对超导体的力小于重力G

D.悬浮磁体对超导体的力等于重力G

答案BD

5.（多选）如图2所示，能自由转动的小磁针水平放置在桌面上。当有一束带电粒

子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方水平飞过时，所能观察到的现象是

（）

丁

图2

A.小磁针不动

B.若是正粒子飞过，小磁针会发生偏转

C.若是负粒子飞过，小磁针会发生偏转

D.若是一根通电导线，小磁针会发生偏转

解析电流是由运动电荷产生的，当带电粒子在小磁针上方运动时也会形成电

流，从而形成磁场。运动的正、负带电粒子形成的两种磁场，均会使小磁针发生

转动，故B、C、D正确。

答案BCD

6.如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘

上可以移动，但不会掉下来。原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的。棋子不

会掉落是因为（）

A.质量小，重力可以忽略不计

B.受到棋盘对它向上的摩擦力

C棋盘对它的吸引力与重力平衡

D.它一方面受到棋盘的吸引力，另一方面还受到空气的浮力

解析棋子的受力情况如图所示，磁性棋子受到棋盘的吸引力而对,

s

棋盘产生压力，棋盘对琪子有弹力，重力使棋子有向下滑动的趋势，II

因此棋子受到棋盘对它向上的静摩擦力，此力和宣力平衡，使棋子

不会掉下来；由于空气的浮力远小于重力，故可以忽略不计，B正

确。

答案B

能力提升

7.（多选）超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会

产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮

列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是（）

A.超导体中的电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同

B.超导体中的电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反

C.超导体使磁体处于失重状态

D.超导体对磁体的作用力与磁体的重力相平衡

解析同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以超导体中的电流的磁场方向

和磁体的磁场方向应相反；磁体悬浮在空中，重力和超导体对磁体的作用力平衡，

B、D正确。

答案BD

8.（2018•山东枣庄滕州二中月考）如图3所示，小钢球m以初速度vo在九滑水平

面上运动时，受到磁极的侧向作用力而做如图所示的曲线运动到D点，从图中

可知磁极的位置及极性可能是（）

A

m

•B

图3

A.磁极在A位置，极性一定是N极

B.磁极在3