第22讲-磁现象与磁场(原卷版)-【帮课堂】高二物理同步讲义(粤教2019必修第三册).doc

第22讲 磁现象与磁场
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课程标准
课标解读
1.知道磁场的概念，知道磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间的作用是通过磁场发生的.
2.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点.
1.理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向.
2.了解安培分子电流假说，知道地磁场的特点．

知识精讲

知识点01 磁现象、磁场
1．磁作用的主要表现
(1)磁体与磁体间：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
(2)磁体与通电导体间：电流的磁效应(电流可以产生磁场)、电动机的基本原理．
2．磁场：磁体与磁体之间、磁体与电流之间，以及电流与电流之间的相互作用，都是通过磁场发生的，磁场是客观存在的物质，磁体和电流周围都存在磁场，磁场对置于其中的其他磁体或电流施加作用力．
【知识拓展1】磁现象　磁场
1．磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．
2．磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．
【即学即练1】
1．图中箭头表示磁感应线的方向，则小磁针静止时N极的指向应（　　）

A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
【即学即练2】
2．如图所示，甲、乙两根外形完全相同的钢棒，用甲的一端接触乙的中间，下列说法中正确的是（　　）

A．若相互吸引，则甲、乙均有磁性
B．若相互吸引，则甲有磁性，乙一定没有磁性
C．若相互间没有吸引，则甲、乙均没有磁性
D．若相互间没有吸引，则甲一定没有磁性，乙可能有磁性
知识点02 磁感线
1．概念
在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线．
2．特点
(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场越强的地方，磁感线越密；磁场越弱的地方，磁感线越疏．
(2)磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向．
(3)磁感线是闭合(填“闭合”或“不闭合”)的曲线．
(4)磁感线不是真实存在的，是假想的一种曲线．
3．电流周围的磁场
(1)直线电流的磁场
安培定则：如图1甲所示，用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．
直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示．

图1
(2)环形电流的磁场
安培定则：如图2所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向．

图2
(3)通电螺线管的磁场
安培定则：如图3所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向．

图3
【知识拓展2】磁感线
1．定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致．
2．特点：
(1)在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．
(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向与过该点的磁感线的切线方向一致．
(3)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．
(4)磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在．
3．几种特殊磁体外部的磁感线分布(如图4所示)：

图4
【知识拓展3】用安培定则判断电流磁场的方向

安培定则

立体图
横截面图
纵截面图
直线电流

以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流

环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管

内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁铁的磁场，方向由N极指向S极
【即学即练3】
3．关于磁感线的叙述，不正确的是（　　）
A．磁感线从磁体的S极出发到N极终止
B．磁感线是闭合的曲线
C．磁场中某点的磁场方向即该点处沿磁感线的切线方向
D．磁感线是用来形象描述磁场强弱与方向的一些假想的线
【即学即练4】
4．关于磁场和磁感线的描述有下列说法，其中正确的有（　　）
A．磁场的分布与观察的方位有关，从不同的方位观察，磁场的分布不同
B．正如铁屑模拟实验显示的一样，磁感线不是实际存在的平面曲线
C．磁感线的方向就是磁场的方向
D．两条磁感线空隙处不存在磁场
知识点03 安培分子电流假说
1．内容：在原子、分子等物质微粒的内部都存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的磁体．
2．应用：解释一些磁现象，如铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，对外不显磁性，被磁化后，各分子电流的取向趋于规则，对外显磁性．
【知识拓展4】安培分子电流假说
1.法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．(如图5所示)

图5
2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．
知识点04 地磁场
1．概念：地球由于本身具有磁性而在周围形成的磁场．
2．地球磁体的N极位于地理南极附近，地球磁体的S极位于地理北极附近．
3．磁偏角：地磁极与地理极之间的夹角．
【即学即练5】
5．一科考船进行环球科考活动从北极附近出发，一路向南直到南极附近，沿途不断测量地磁场的大小和方向，他的测量结果可能是（　　）
A．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向
B．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向
C．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角
D．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角
【即学即练6】
6．地球是个大磁体，它的周围存在磁场。下列有关地磁场的说法正确的是（ ）
A．地磁场的北极在地理南极附近
B．在地面上放置一枚小磁针，在没有其他磁场影响时，静止的小磁针的南极指向地磁场的南极
C．北半球地磁场的方向相对地面总是竖直向下的
D．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的
能力拓展

考法01 磁现象、磁场
【典例1】
1．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（　　）

A．两点处的磁场强弱不同，且处磁场强
B．两点处的磁场强弱不同，且处磁场弱
C．两点处的磁场方向相同
D．处没有磁感线，所以没有磁场
考法02 磁感线
【典例2】
2．下列说法中正确的是（　　）
A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极
B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱
C．只能通过磁铁产生磁场
D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极
考法03 地磁场
【典例3】
7．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。 结合上述材料，下列说法正确的是（ ）

A．地理南、北极与地磁场的南、北极重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．指南针就是在地磁场的作用下指示南北方向的
分层提分

题组A 基础过关练
1．下列关于磁性材料及其应用的说法错误的是（　　）
A．电磁铁是用软磁性材料制成的
B．磁带的录音过程利用了电流的磁效应
C．柜门上的“门吸”利用了磁铁能吸引磁性物质的特性
D．磁悬浮列车是利用列车和导轨间永磁体的相互作用悬浮起来的
2．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．磁场不是客观存在的一种物质形态
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
3．在进行奥斯特的电流磁效应的实验时，要使实验现象明显，通电直导线的放置位置应该是（　　）
A．平行西南方向，在小磁针上方
B．平行东南方向，在小磁针上方
C．平行东西方向，在小磁针上方
D．平行南北方向，在小磁针上方
4．下列说法中正确的是（　　）
A．磁感线从N极出发指向S极
B．沿磁感线方向磁场逐渐减弱
C．磁感线是闭合曲线，但磁感线不相交
D．磁感线是实际存在的，可以用磁场中的铁屑演示出来
5．关于磁感线与电场线的描述，正确的是( )
A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的
C．磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D．电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到
6．如图所示，小磁针放置在螺线轴线的左侧。当螺线管通以恒定电流时，不计其它磁场的影响，小磁针静止时N极的指向是（　　）

A．向右 B．向左 C．向上 D．向下

题组B 能力提升练
1．如图所示，条形磁铁与通电导线在磁铁中心垂直相交，导线固定，磁铁可自由运动。若只考虑磁场力，则关于磁铁的运动，下列说法正确的是（　　）

A．N极向里，S极向外转动 B．S极向里，N极向外转动
C．磁铁向外平动 D．磁铁向内平动
2．某同学在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条细线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住条形磁铁的位置是（　　）

A．磁铁的重心处 B．磁铁的某一磁极处
C．磁铁重心的北侧 D．磁铁重心的南侧
3．在稀硫酸溶液中有一矩形绝缘浮子，它的上部是一轻金属环，轻金属环的两端分别和溶液中的铜片和锌片相连，一开始金属环所处的方位如图所示，则松开浮子后（　　）。

A．浮子一直保持静止不动
B．浮子将不停地转动
C．浮子将转过90°后再保持静止
D．浮子将转过180°后再保持静止
4．N95口罩中起阻隔作用的关键层是熔喷布，熔喷布的纤维里加入了驻极体材料，它能依靠静电感应吸附比熔喷布网状纤维孔洞小很多的0.1μm量级或更小的微粒，从而有了更好的过滤效果。制备驻极体的一种方法是对某些电介质材料进行加热熔化，然后在强电场中进行极化冷却。电介质中每个分子都呈电中性，但分子内正、负电荷分布并不完全重合，每个分子可以看成是等量异号的电荷对。如图所示，某种电介质未加电场时，分子取向随机排布，熔化时施加水平向左的匀强电场，正、负电荷受电场力的作用，分子取向会发生一致性的变化。冷却后撤掉电场，形成驻极体，分子取向能够较长时间维持基本不变。这个过程就像铁在强磁场中被磁化成磁铁的过程。根据以上信息可知，下列说法中正确的是（　　）

A．驻极体能够吸引带电的微粒，但不能吸引电中性的微粒
B．驻极体吸附小微粒利用了静电感应，所以驻极体所带的总电荷量一定不为零
C．不带电的微粒也能被驻极体吸引，但并不会中和驻极体表面的电荷
D．加有驻极体的口罩会因存放时间过长其中的电场衰减而过期，这是驻极体向外放电使电荷减少的结果
5．下图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：

(1)当电流从电磁铁的接线柱流入时，发现吸引小磁体向下运动，则电磁铁的上端为______极，小磁体的下端为______极；
(2)电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作______？
6．如图（甲）（乙）所示，当开关S闭合时，确定各小磁针的偏转情况。

题组C 培优拔尖练
1．指南针是我国古代的四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是（　　）
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向不会受到附近磁铁的干扰

D．在指南针正上方附近放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
2．下列说法正确的是（　　）
A．磁场是假想的一种物理模型
B．磁场是客观存在的一种物质
C．只有磁铁才能产生磁场
D．只有电流才能产生磁场
3．某磁场的磁感线如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．M点的切线方向和该点的磁场方向垂直
B．M点的磁场比N点的磁场弱
C．M点的磁场比N点的磁场强
D．M点的磁场方向和N点的磁场方向相同
4．如图所示，在磁场中有A、B、C三点，关于这三点，以下说法正确的是（　　）

A．A点磁场最强 B．A、B两点的磁场方向相同 C．C点没有磁场 D．A、B两点的磁场强弱相同
5．赤道上竖直放置一根长导线，已知它相对地球自西向东运动，直导线中产生的感应电流方向和它所受的安培力方向，正确的是（ ）.
A．感应电流方向自下而上，安培力方向向西
B．感应电流方向自下而上，安培力方向向东
C．感应电流方向自上而下，安培力方向向西
D．感应电流方向自上而下，安培力方向向东
6．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是
A．库伦利用库仑扭秤巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究
B．法拉第发现电流的磁效应，这和他深受康德的哲学思想影响是分不开的
C．奥斯特发现了电磁感应现象，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生
D．安培首先引入电场线和磁感线，极大地促进了人们对电磁现象的研究