第1章 电与磁 学案 （第一讲 磁体和磁场）

第一讲 磁体和磁场
思维导图
知识梳理
一、磁体
1.磁性：物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2.磁体：具有磁性的物体，可分为人造磁体和天然磁体，或分为永磁体和电磁体等。
3.磁极：磁性最强处(S极和N极)。
4.磁体的应用：指南针(S极指向南方)。
5.磁极间的作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
二、磁场和磁感线
1.磁场：存在于磁体周围，看不见摸不着的特殊物质。
2.磁场的性质：(通过铁屑或者小磁针实验推出)对磁场中的磁体产生力的作用(有强弱，有方向性，有形状)。
3.磁场方向：磁场中的某一点处小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极的指向与磁场方向相同。
4.磁感线：为研究磁场而引进的一种模型，可以形象地表示出磁场的形状、强弱、方向等特点。为了描述磁场的方向，在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上任何一点的切线方向都与放在该点的小磁针N极所指的方向(也就是该点的磁场方向)一致。
(1)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
(2)磁场中某点的磁场方向＝该处小磁针静止时N极所指的方向＝磁感线在该点的切线方向。
(3)磁场方向在磁体外部是由N极出发指向S极。
注意点：①磁场在磁体周围呈立体分布；磁感线是封闭的曲线，磁感线不相交。②磁感线并不是实际存在的，是为了形象表示出磁场而引用的一种模型，但磁场是实际存在的。
三、直线电流的磁场
1.奥斯特实验(1820年)证明了通电直导线周围存在磁场。
2.其磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，在与直导线垂直的平面上。
3.磁场方向与电流方向有关，可用右手螺旋定则(安培定则)来判定：用右手握住导线，让大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指即为磁感线的环绕方向。
四、通电螺线管的磁场
1.通电螺线管周围的磁感线形状类似于条形磁铁周围的磁感线形状(闭合的曲线，外部由N极指向S极，内部由S极指向N极)。
2.通电螺线管两端的磁极极性随电流方向的改变而改变。
3.可用右手螺旋定则来判定通电螺线管的磁极：右手握螺线管，四指弯向螺线管的电流方向，大拇指所指的一端就是通电螺线管的北极。
4.通电螺线管磁场强弱的影响因素：通过线圈的电流越大，磁性越强；通电螺线管线圈匝数越多，磁性越强；插入铁芯，磁性大大增强。
5.通电螺线管插入铁芯后就成了电磁铁。电磁铁的优点：电磁铁磁性的有无由电流的通断来控制，电磁铁磁性的强弱由电流的大小来控制，电磁铁的极性由电流的方向来控制。
6.电磁铁的应用：电铃、电磁继电器、电话等。
易考点
1.根据磁体的磁场方向来判断小磁针的指向或根据小磁针的指向来判断磁体的磁场方向，并画出磁感线。
2.运用右手螺旋定则来判定通电螺线管的磁场方向、绕线方向或电流方向。
3.根据电磁铁磁场强弱的影响因素来改变磁场。
4.运用电磁继电器的工作原理接通或断开电路。
例题精析
考点一 判断磁感线的方向和磁极
例1、【东营】关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是( )。
①磁场看不见摸不着，但可以借助小磁针感知它的存在 ②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线 ③磁场对放入其中的磁体有力的作用 ④地球周围存在磁场
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
考点二 电与磁的关系
例2、【呼和浩特】如图所示，下列说法中错误的是( )。
A.这是模拟奥斯特实验的一个场景
B.图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C.将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变
D.将图中导线断开，小磁针N极将指向地磁的北极
考点三 右手螺旋定则
例3、在图中画出螺线管B上的绕线方向，要求通电后图中A、B两个螺线管相互排斥。
考点四 运用电磁继电器接通或断开电路
例4、【南宁】如图所示为电磁继电器的构造和工作电路示意图，要使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法中可行的是( )。
A.去掉电磁铁线圈中的铁芯
B.减少电磁铁线圈的匝数
C.增大电源B的电压
D.增大电源A的电压
探究提升
例5 【台州】在如图所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢？
猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起的。
猜想二：可能是通电后导线周围产生了磁场引起的。
(1)小柯看到小磁针偏转，认为它一定是受到力的作用，他判断的理由是 。
(2)为了验证猜想一，下面方案可行的是 (填序号)。
①将整个装置放在玻璃罩中进行实验
②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
③改变导线中的电流方向
(3)如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进的建议： 。
练习
1.【雅安】关于磁体、磁场和磁感线，下列说法中正确的是( )。
A.铜、铁和铝都能够被磁体所吸引
B.磁感线是磁场中真实存在的曲线
C.磁体之间的相互作用都是通过磁场发生的
D.物理学中，把小磁针静止时S极所指的方向规定为该点磁场的方向
2.【雅安】如图所示，根据小磁针的指向，对电磁铁的南、北极和电源的正、负极判断正确的是( )。
A.a端是北极，c端是负极 B.a端是北极，c端是正极
C.a端是南极，c端是负极 D.a端是南极，c端是正极
3.【咸宁】玩具小船上固定有螺线管(有铁芯)、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，船头最后静止时的指向是( )。
A.向东 B.向南 C.向西 D.向北
(第3题) (第4题)
4.【绍兴】小王利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节中，能使控制电路达到要求的是( )。
A.减少螺线管线圈的匝数 B.抽出螺线管中的铁芯
C.滑动变阻器滑片P向右移动 D.减小控制电路的电源电压
5.【绍兴】小敏设计了如图所示的实验，在桌子边上放一条形磁铁，用细线系一回形针缠在桌边适当位置的石头上，使回形针由于被磁铁吸引而与磁铁保持一段距离。将被探究的物体放入回形针与条形磁铁之间，若出现 的现象，则说明该物质是能阻断磁场的。小敏想探究的问题是 。
6.小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一根线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在( )。
A.磁体的重心处 B.磁体的某一磁极处 C.磁体重心的北侧 D.磁体重心的南侧
7.【厦门】磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图甲、图乙所示的电路，图甲中电源电压为6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙所示。
(第8题)
（1）当图乙中S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为 mA。闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 。
（2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如下表所示。请计算x=5cm时，B= T。
x/cm 1 2 3 4 5 6
I/mA 10 12 15 20 30 46
B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 0.20
（3）综合以上实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ,离电磁铁越远，磁感应强度越 。
练习卷
一、选择题（每小题2分，共40分）
1．在条形磁铁的周围放置8枚小磁针（其中涂黑的部分是小磁针的N极）。如图中正确的是（　　）
A． B． C． D．
2．如图的四幅图，通电螺线管的N、S极标注正确的是（　　）
A． B． C． D．
3．两根完全相同的铁块A和B，如图甲所示放置时，B被吸住掉不下来；如图乙所示放置时，A不能被吸住而掉下来，此现象说明（　　）
A．A、B都是磁体 B．A、B都不是磁体
C．A是磁体，B不是磁体 D．A不是磁体，B是磁体
第3题图 第4题图
4．一颗铁质的小螺丝掉入细小狭长的小洞中，使用下列方案不能取出小螺丝的（　　）
A． B． C． D．
5．下列关于磁场和磁感线的描述，正确的是（　　）
A．磁感线是磁场中真实存在的曲线
B．磁体间的吸引或排斥作用是通过磁场实现的
C．磁体周围的磁感线从磁体S极发出，回到磁体N极
D．地磁的N极在地理北极附近，地磁的S极在地理的南极附近
6．爱因斯坦曾说，在一个现代的科学家看来，磁场和他坐的椅子一样实在。如图所示的磁场与实际不相符的是（　　）
A．同名磁极间的磁场 B．直线电流的磁场 C．通电螺线管的磁场 D．蹄形磁体磁场
7．下列实验能使条形磁铁与通电螺线管相互吸引的是（　　）
A． B． C． D．
8．磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是（　　）
A．磁体的吸铁性 B．磁场对电流的作用原理
C．电荷间的相互作用规律 D．磁极间的相互作用规律
第8题图 第9题图
9．甲、乙两个磁极附近有一个小磁针，小磁针静止时的指向如图所示（涂黑的为N极），那么（　　）
A．甲、乙都是N极 B．甲、乙都是S极
C．甲是N极，乙是S极 D．甲是S极，乙是N极
10．如图所示，开关闭合，小磁铁处于静止状态后，把滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动，此时悬挂的小磁铁的运动情况是（　　）
A．向下移动 B．向上移动
C．静止不动 D．无法确定
11．如图所示，下列说法中错误的是（　　）
A．这是模拟奥斯特实验的一个场景
B．图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C．将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变
D．将图中导线断开，小磁针N极将指向地磁的北极
12．如图所示为一台非铁质物质制成的天平。A是一铁块，B是电磁铁．未通电时天平平衡，给B通以图示方向的电流（a端接电源正极，b端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使铁块A向上匀速运动，在此过程中（　　）
A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡
B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降
C．电磁铁B的上端为N极，天平右盘下降
D．电磁铁B的上端为N极，天平仍保持平衡
13．图可以说明巨磁电阻的特性。闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动，观察到指示灯变亮，不正确的是（　　）
A．电磁铁右端为S极
B．巨磁电阻随磁场增强而变大
C．巨磁电阻随磁场增强而变小
D．电磁铁磁性增强
14．用两个铁芯完全相同的电磁铁“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”，实验电路如图所示。闭合开关，发现磁铁A吸引大头针的数目比B多，此现象说明影响电磁铁磁性强弱的因素是（　　）
A．线圈匝数 B．电流方向 C．电流大小 D．电磁铁极性
第14题图 第15题图
15．在探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，则下列说法正确的是（　　）
A．小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转
B．小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
C．小磁针甲、乙均偏转
D．滑动变阻器滑片P从右向左滑动时，通电螺线管和磁性逐渐增强
二、填空题
16．如图所示的是用来描绘某﹣磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知，b点的磁场比a点的磁场　 　（选填“强”或“弱”）；若在b点放置一个可自由转动的小磁针，则小磁针静止时，其S极指向　 　处（选填“P”或“Q”）。
17．某科学兴趣小组自制了一个“温度自动报警器”（原理如图所示）。使用时发现电磁铁磁性不够强，改进的办法有 （只需填出一种）。要使图中电磁铁通电时左端为N极，a点应接电源的 极。
第17题图 第18题图
18．小文设计了如图甲所示的实验来研究电磁现象，当他闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转，这说明了　 　 ，接着小文又找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，制成了一个电磁铁在电路乙中。当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图乙所示，据此他判断出　 　端是电源的正极（选填“a”或“b”）；
三、实验探究题
19．在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：
（1）为使磁场加强，可以在螺线管中插入一根　 　棒。
（2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针　 　极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。
（3）根据图甲、乙、丙记录的小磁针指向，可以得出：通电螺线管外部的磁场与　 　磁铁的磁场相似。
（4）如果把通电螺线管看做一个磁体，通电螺线管极性跟电流方向之间的关系，可以用安培定则来表述，即用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流方向，则拇指所指的那端就是螺线管的　 　极。
（5）如果丙和丁两个螺线管同时通电，则这两个螺线管之间会相互　 　（选填“吸引”或“排斥”）。
四、解答题
20．根据题意作图：
（1）如图所示　根据小磁针的方向，判断通电螺线管的极性及电源正负极。
（2）根据已知磁极的极性及磁感线分布情况，标出未知磁极的磁性及磁感线方向。
（3）根据电流的方向标出N，S极。
21.如图是小强同学在研究性学习的活动中为某仓库设计的一种防盗报警器．其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡 放在值班室内，观察电路可知。这个报警器的工作原理是：
有人踩踏板时 ；
无人踩踏板时 。
答案
例 1-2C D 3略 4 D 5 力是改变物体状态的原因 23 增加电压
练习
1-4 D A D C
5 回形针掉落 什么物质可以改变磁场
6 C
7 60mA 增强 0.35T 增大 弱
练习卷
1-5 A A D D B 6-10 C B D A B 11-15 D A B A B
16、强； P；
17、增大电源电压； 负；
18、电流的周围存在着磁场； b；
19、（1）铁； （2）N； （3）条形； （4）N； （5）吸引；
20、（1）（2）（3）如下图所示：
21、电磁铁有磁性，电铃电路工作，铃响报警； 电磁铁无磁性，灯泡电路工作，灯亮安全；