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第7章 磁与电
1 磁现象
第1课时 认识磁体
早预习 新知梳理 01
1.磁体:物体能够吸引由铁、钴、镍等制成的物品的性质叫作 ,具有 的物体叫作磁体。
2.磁极:每个磁体有两个 的地方,叫作磁极。磁极总是 出现的。若把磁体悬挂起来,静止后,一端会指北,叫作 ,
用 表示;另一端会指南,叫作 ,用 表示。
3.磁体之间的相互作用规律:同名磁极 ,异名磁极 。
磁性
磁性
磁性最强
成对
北极
N
南极
S
相斥
相吸
探究点一 磁体
探重难 以练代讲 02
典例1 《论衡》中有关于用天然磁石吸引铁针的记载,这是因为天然的磁石具有 。
磁性
探究释疑
磁极总是成对出现的,一个磁体从中间断裂后,就会变成两个磁体,每个磁体仍然具有两个磁极。
变式1 实验室里,小梦不小心将一条形磁体从中间摔断,断开的两端分别为甲、乙,如图所示,则下列判断正确的是( )
A.甲端是N极,乙端是S极
B.甲端是N极,乙端是N极
C.甲端是S极,乙端是S极
D.甲端是S极,乙端是N极
D
探究点二 磁极间的相互作用规律
典例2 如图,用一根不知有无磁性的铁棒的A端靠近一根悬挂的条形磁体的N极,发现条形磁体被吸引。该铁棒有没有磁性呢 下列说法正确的是
( )
A.可以确定有磁性,且A端是S极
B.不确定有无磁性,只需要将B端靠近S极,观察现象就可以判断
C.不确定有无磁性,只需要将B端靠近N极,观察现象就可以判断
D.不确定有无磁性,若将A端靠近S极,观察现象仍然无法判断
C
方法技巧
判断物体是否具有磁性的方法
(1)根据磁体性质判断:将待测物体靠近铁类物质,若能吸引铁类物质
(如铁屑),说明物体具有磁性,否则没有磁性。
(2)根据磁体的指向性判断:让物体在水平面内自由转动,静止时若总指南北方向,则说明该物体具有磁性,否则没有磁性。
(3)根据磁极间的相互作用规律判断:将待测物体分别靠近静止的小磁针的两极,若有一端发生排斥现象,则说明该物体具有磁性。若靠近小磁针的两极都表现为相互吸引,则该物体没有磁性。
变式2 如图所示,在两个靠得较近的小车上分别放一块磁体,同时松手
后,甲车向左运动,乙车向右运动,这可以说明:力的作用是 ;力可以改变物体的 ;同名磁极相互 。
相互的
运动状态
排斥
第2课时 磁体周围有什么
早预习 新知梳理 01
1.磁场:在磁体的周围有一种我们看不见的特殊 ,叫作磁场。磁体之间的吸引或排斥,正是通过 来实现的。
2.磁场的方向:小磁针在磁场中某一点 时, 的指向即为该点磁场的方向。
3.磁感线:物理学中引入 来形象直观地描述磁场。磁感线
上,任何一点的 方向表示该点磁场的方向,曲线分布的
程度表示磁场的强弱。
物质
磁场
静止
N极
磁感线
切线
密疏
[注意] 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的,是不存在的。
4.地磁场:地球是一个巨大的 ,它的周围存在 。地磁北极在地理 附近,地磁南极在地理 附近。地磁场的磁感线从地磁 出发到地磁 。磁针指南北,就是受到
的作用。
[注意] 地磁两极和地球的地理两极并不重合,存在磁偏角。
磁体
地磁场
南极
北极
北极
南极
地磁场
探究点一 磁场与磁感线
探重难 以练代讲 02
典例1 (2024芜湖模拟)我们知道磁体周围存在磁场,磁场的方向和大小可以用磁感线的箭头和疏密程度进行描述。如图所示为某磁体一端的磁场分布,则a点处的磁场比b点处的磁场 (选填“强”或“弱”)。
强
变式1 三个磁体相邻磁极间的磁感线分布如图所示,D端为 (选填“N”或“S”)极,B端为 (选填“N”或“S”)极。
N
N
探究点二 地磁场
典例2 关于地磁场,下列说法正确的是( )
A.磁感线是磁场中真实存在的曲线
B.地球周围的地磁场的磁感线是从地磁S极出发回到地磁N极
C.教室里水平放置、能自由转动的小磁针静止时N极指向地理南极
D.指南针是我国古代四大发明之一,它能指南北是因为受到地磁场的
作用
D
变式2 (2024菏泽二模)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。关于地磁场,下列说法正确的是( )
A.地磁场的S极在地理的南极附近
B.地磁场的南、北极与地理南、北极完全重合
C.地球周围存在着很多条疏密不同的磁感线
D.可以通过小磁针静止时N极的指向来确定该点的地磁场方向
D(共14张PPT)
3 电磁铁
早预习 新知梳理 01
一、电磁铁
1.定义:带 的螺线管叫作电磁铁。
2.影响电磁铁磁性的因素:实验表明,通过电磁铁的 ,线圈
的 ,电磁铁的磁性越强;加铁芯比不加铁芯磁性 。
铁芯
电流越大
匝数越多
强
二、电磁继电器
1.继电器:是利用 控制 的装置。
2.实质:电磁继电器是利用 控制工作电路通断的 。
3.组成:由 、 、簧片、 组成。其电路
由 电路和 电路构成。
4.工作原理:接通控制电路,电磁铁 磁性, 衔铁,使工作电路 。断开控制电路,电磁铁 磁性, 衔铁,使工作电路 。
一个回路中的电流
另一个回路通断
电磁铁
开关
电磁铁
衔铁
触点
控制
工作
有了
吸引
工作
失去
释放
断开
5.继电器与自动控制:电磁继电器是一种常用的 开关,在条件满足的情况下关闭或开启,可以控制含有 、 的工作电路。
电子控制
高电压
强电流
探究点一 电磁铁及影响电磁铁磁性强弱的因素
探重难 以练代讲 02
典例1 为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关,小明同学做出下列猜想:
猜想A:电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性
猜想B:通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强
猜想C:外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强
为了检验上述猜想是否正确,小明所在实验小组通过交流与合作设计了实验方案:用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕制若干圈,制成简单的电磁铁吸引大头针,如图所示,从左到右a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。根据小明的猜想和实验,完成下列填空:
(1)通过观察 来判断磁场的强弱。
(2)通过比较 两种情况,可以验证猜想A是正确的。
(3)通过比较 两种情况,可以验证猜想B是正确的。
(4)通过比较d中两电磁铁,发现猜想C不全面,应补充的条件是 .
。
电磁铁吸引大头针数目
a、b
b、c
当电流
相同时
变式1 学习了“电生磁”的知识后,小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有:全新干电池若干节、开关1个、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。实验过程:
①用细线把3枚铁钉捆绑在一起,再用长导线缠绕铁钉6圈,连接在1节全新干电池两端(如图所示),制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针,观察吸引大头针的数目(通电时间不超过10 s,下同)。
②将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端,重复实验。
③将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端,重复实验。
④增加电磁铁的线圈匝数至9匝,连接在1节全新干电池两端,重复实验。
⑤增加电磁铁的线圈匝数至12匝,连接在1节全新干电池两端,重复
实验。
(1)1节全新干电池的电压是 V。
(2)小柯的实验想要探究的问题是 .
。
(3)本实验用电磁铁吸引大头针的数目来比较电磁铁的磁性强弱,此科学方法属于 (选填“类比法”或“转换法”)。
1.5
电磁铁磁性的强弱与电磁铁两端的电
压和线圈的匝数之间的关系
转换法
(4)请帮助小柯设计用于记录实验数据的表格。
答案:如表所示
实验次数 1 2 3 4 5
线圈匝数/匝 6 6 6 9 12
电压U/V 1.5 3.0 4.5 1.5 1.5
吸引大头针 的数目/枚
探究点二 电磁铁的应用
典例2 如图所示是电磁选矿机的示意图,其中D是 ,利用它来挑选矿石,若M为矿石,则落入B中的是 (选填“铁矿石”或“非铁矿石”)。
电磁铁
铁矿石
变式2 物理学与日常生活 如图甲所示是磁悬浮台灯,灯泡内部装有磁体和半导体芯片,灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后,灯泡会悬浮在灯座上方,半导体芯片发光。下列说法正确的是( )
A.发光的半导体芯片电阻为零
B.灯泡悬浮利用的是同名磁极相互排斥的原理
C.通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电
D.通电后电磁铁的下端为S极
B
探究点三 电磁继电器
典例3 小区内路灯能根据光线亮暗情况实现自动控制,其电路原理如图所示,R1是定值电阻,R2是光敏电阻,其阻值大小随光照强度的增大而减小。当开关S1闭合,光线变暗时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数减小,电磁铁的磁性减弱,开关S2闭合
B.电流表示数减小,电磁铁的磁性增强,开关S2断开
C.电流表示数增大,电磁铁的磁性增强,开关S2闭合
D.电流表示数增大,电磁铁的磁性减弱,开关S2断开
A
变式3 为实现节能和智能控制,空调内部用到了传感器和电磁继电器,如图所示是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 (选填“用电器”“电源”或“开关”)。夏天,空调制冷,房间温度降低,热敏元件的电阻增大,控制电路的电流减小,电磁铁的磁性 ,低于设定温度时,工作电路断开,停止制冷。
开关
减弱
谢谢(共26张PPT)
第7章 磁与电 章末知识复习
建体系 思维导图 01
① ② .
③ ④ .
⑤ ⑥ .
⑦
⑧ ⑨ .
⑩ .
.
.
相斥
相吸
N
N
S
磁场
条形磁体
电流
N
磁
电流的大小、线圈的匝数
电磁铁
命题点1 磁现象
联教材 图说物理 02
1.如图所示,每个磁体的两端磁性最强,叫作 ,总是成对出现。若磁体能够自由运动,则静止时总是一端指南,一端指北;指南的一端叫作
,用 表示;指北的一端叫作 ,用 表示。
磁极
南极
S
北极
N
2.图片漫画能形象地说明、揭示问题。如图所示,左图说明 .
,右图说明 。
同名磁极
相斥
异名磁极相吸
3.如图所示,是用计算机画出的条形磁体的磁感线。可以看出,磁感线是
的,在磁体外部,总是从 极指向 极,不会相交。
立体分布
N
S
4.如图所示是地球磁场示意图。地磁场的 极在地理南极附近,地磁场的 极在地理北极附近。但地磁的两极与地理两极并不重合,存在 ,我国北宋学者 在《梦溪笔谈》中就有记载。
N
S
磁偏角
沈括
命题点2 通电螺线管的磁场
5.如图所示是1820年安培在法国科学院例会上做的有趣的实验:在做好的螺线管中央穿一条细线,把它悬挂起来,当它静止后,发现总是一端指南,另一端指北。说明通电螺线管的磁场,与 的磁场相似,它也有N、S两极。通电螺线管的极性与 的方向有关,可用
来判断。
条形磁体
电流
安培定则
命题点3 磁化的秘密
6.如图甲所示,每个原子都可以看作一个 。由图乙可知,物体中大量的微型小磁针 ,物体不显磁性;而如果物体中大量的微型小磁针指向 ,物体就具有了磁性。
微型小磁针
指向紊乱
较为一致
命题点4 影响电磁铁磁性强弱的因素
7.电磁铁的磁性强弱与 、线圈 都有关系。通过电磁铁的电流越 ,线圈匝数越 ,电磁铁的磁性越强。
电流的大小
匝数
大
多
过实验 一题通关 03
实验 探究影响电磁铁磁性强弱的因素
图解实验
电磁铁
电流表
滑动变阻器
弹簧的长度
改变电路中电流的大小
控制变量法
转换法
线圈的匝数
电流的大小
越大
越多
一题通关
在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
基础设问
(1)实验中是通过观察电磁铁 来判定
其磁性强弱的,这种研究问题的科学探究方法称为 。
吸引大头针数目的多少
转换法
(2)甲、乙电磁铁串联的目的是使通过两电磁铁线圈的 相同。
(3)根据图示的情景可知, (选填“甲”或“乙”)的磁性强,说明电流一定时, ,电磁铁磁性越强。这里用到的科学探究方法是 。
(4)若让乙铁钉再多吸引一些大头针,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)端移动。
(5)实验中,大头针的下端都是分开的原因是 。
拓展设问
(6)根据安培定则,可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的 极。
(7)断开开关,铁钉上仍吸附着少许大头针,这是因为铁钉被 了。
电流
甲
线圈匝数越多
控制变量法
左
同名磁极相互排斥
S
磁化
串重难 逐点突破 04
知识点一 磁体、磁场、磁感线
例1 20世纪60年代,美国细菌学家发现趋磁细菌,将磁体置于细菌附近,细菌向磁体的N极运动,如图所示。由此可见,在海洋中,地磁场将驱使这种细菌运动的方向为( )
A.由南向北 B.由北向南
C.由西向东 D.由东向西
B
1.我国是最早用文字记载磁现象的国家之一,下列说法正确的是( )
A.“慈(磁)石召铁,或引之也”,说明磁石没有磁性
B.罗盘周围的磁感线真实存在且可见
C.司南静止时指南北是因为受到了地磁场的作用
D.鱼形铁被磁化后制成的指南鱼只有一个磁极
针对训练
C
2.如图所示,请在括号中标出小磁针静止时右侧磁极的名称,并用箭头在M点标出磁感线的方向。
答案:如图所示
3.新情境 磁流体是一种新型功能材料,其周围如果存在磁场,就会“模拟”出磁感线的形状。如图所示,水杯中放有磁流体,左侧为通电螺线管A,右侧为永磁体B,闭合开关S后的情景如图(图中画出了一条磁感线)。已知A左端为N极,请在括号内标出电源左端的极性(“+”或“-”)、B右端的磁极(“N”或“S”),并标出图中磁感线的方向。
答案:如图所示
知识点二 安培定则及其应用
例2 如图甲所示,将一根直导线沿南北方向水平放置在静止的小磁针正上方,当接通电源时小磁针偏转,表明 。改变直导线中的电流方向,小磁针偏转方向也随之改变,表明 .
。若将导线绕成螺线管并通电,如图乙所示,则通电螺线管的A端是 极。
通电导体周围存在磁场
通电导体周围的
磁场方向与电流方向有关
S
重难点拨
4.(2024江西)如图所示,通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断,最终决定通电螺线管极性的是( )
A.电源正负极的接法
B.螺线管导线的环绕方向
C.小磁针静止时N极的指向
D.螺线管中电流的方向
针对训练
D
5.(2024烟台)螺线管是汽车启动器的一个重要部件,驾驶员转动钥匙发动汽车时,相当于给螺线管通电。如图所示,螺线管的左端为 极,小磁针的左端为 极,A为电源的 极。
N
N
负
6.如图所示,请根据通电螺线管上方小磁针静止时的指向,在虚线框内用箭头标出相应的电流方向和磁场方向。
答案:如图所示
知识点三 电磁铁及应用
例3 如图所示,R0是一个光敏电阻,光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小。R是电阻箱(已调至合适阻值),它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯,白天路灯熄灭,夜晚路灯亮起。下列说法正确的是( )
A.电路工作时,电磁铁上端为N极
B.给路灯供电的电源应接在b、c两端
C.路灯发光时把电能全部转化为光能
D.控制电路电源电压减小后,傍晚时路灯比原来早一些亮
D
7.(2024武汉)如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝,“电源1”的两极分别与水银和金属丝相连。
(1)闭合开关S后,当温度达到 ℃时,发热电阻就停止加热。
(2)当电磁铁中有电流通过时,若它的左端为N极,则“电源1”的 端为正极。
(3)为增强电磁铁的磁性,下列措施一定可行的是 (填序号)。
①增大“电源1”的电压
②减小“电源2”的电压
③减少电磁铁线圈匝数
④改变电磁铁中电流方向
针对训练
90
右
①
8.在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中,小聪连接了如图所示的电路,电磁铁A端放有一小磁针,闭合开关,小磁针 (选填“顺”或“逆”)时针转动,向右移动滑动变阻器的滑片,电磁铁磁性
(选填“增强”“减弱”或“不变”)。电磁铁磁性的强弱还与
有关。
顺
减弱
线圈的匝数
9.(多选)(2024威海)图甲是一种汽车尾气排放检测电路。当尾气浓度高于某一设定值时,电铃报警;气敏电阻R1的阻值与尾气浓度之间的关系如图乙所示,下列分析正确的是( )
A.电磁铁通电后,线圈上端为S极
B.R1的阻值随尾气浓度的增大而增大
C.检测时保持R2滑片位置不变,当尾气浓度变大时,R1两端电压变大
D.为使尾气浓度更低时报警,应将R2滑片适当上移
AD
10.某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极,在水银温度计中封入一段金属丝,当温度低于设定温度时,安全指示灯常亮;当温度达到设定温度时,安全指示灯熄灭,电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性(用“+”或“-”表示),并在虚线框内填入电铃( )和指示灯的电路元件符号。
答案:如图所示
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2 电流的磁场
早预习 新知梳理 01
一、奥斯特的发现
1.1820年4月的一天,丹麦物理学家 在课堂上演示物理实验。当他给导线通电时,导线附近的磁针发生轻微偏转,说明了 .
。
2.进一步的研究发现,直线电流产生的磁场中,磁感线是 .
。
奥斯特
电流的周围
存在着磁场
以导线为
圆心排列的一系列同心圆
二、通电螺线管的磁场
1.通电螺线管的磁场:通电螺线管的磁场与 磁体的磁场相似,
磁性最强, 磁性最弱,一端为 极,另一端为 极,两极的极性由 的方向决定。
2.安培定则:用 握螺线管,让四指弯向螺线管中 的方向,则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的 极。
条形
两端
中间
N
S
电流
右手
电流
N
三、物体磁性从哪里来
1.物体磁性的本质:物质都是由 等微粒构成,在微粒内部,存在着一种 ,每个微粒都可看作是一个微型小磁针。在大部分物体中,由于大量微型小磁针的指向 ,物体不显磁性;而在有的物体中,大量微型小磁针指向 ,物体就具有了磁性。
2.磁化:使 的物体获得 的过程。物体磁化的过程,实际上是物体内微型小磁针 的过程。
3.磁性材料:能被磁化的物质大多数是含 的合金
或 。
原子、分子
环形电流
紊乱
较为一致
没有磁性
磁性
按顺序“整队”
铁、钴、镍
氧化物
探究点一 电流周围存在磁场
探重难 以练代讲 02
典例1 如图所示,使导线与电池触接,电路连通的瞬间磁针发生偏转。这一现象不仅能说明通电导线周围存在 ,还可以说明力可以改变物体的 。
磁场
运动状态
规律总结
电流的磁效应
(1)导体中有电流通过时,其周围空间就会产生磁场,这种现象叫电流的磁效应。
(2)电流的磁效应是由丹麦物理学家奥斯特首先发现的。奥斯特实验是第一个揭示电和磁之间联系的实验,实验说明电流周围存在磁场,且磁场的方向由电流的方向决定。
变式1 (2025北京丰台区期末)如图所示是奥斯特实验中小磁针发生偏转的情境。关于该实验的分析,下列说法正确的是( )
A.导线周围存在磁场
B.电流具有热效应
C.小磁针的指向决定了该点的磁场方向
D.若改变导线中的电流方向,小磁针的偏转方向将会改变
D
探究点二 通电螺线管的磁场
典例2 某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。
(1)将螺线管安装在一块有机玻璃板上,连入电路中。在板面上均匀地撒满铁屑,闭合开关并轻敲玻璃板面,观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似,铁屑的作用是显示 。
条形
磁场的分布情况
(2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置,小磁针静止时N极所指方向如图乙所示,则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极,闭合开关,小磁针静止时N极所指方向如图丙所示,说明通电螺线管的极性与 的方向有关。
N
电流
方法技巧
通电螺线管极性判断
变式2 教材样板题 小磁针静止时的指向如图所示,由此可知( )
A.a端是通电螺线管的N极,c端是电源正极
B.a端是通电螺线管的N极,c端是电源负极
C.b端是通电螺线管的N极,d端是电源正极
D.b端是通电螺线管的N极,d端是电源负极
C
探究点三 物体磁性的本质
典例3 如图所示,其中正确反映两根大头针被条形磁体吸起时的真实情况的是( )
A.图甲 B.图乙
C.图丙 D.图乙和图丙
C
方法技巧
磁化的方法
①机械方法:用磁体的南极或北极,沿物体向一个方向摩擦几次。②磁场方法:将物体放进强磁场中,一段时间后物体将具有磁性。③电场方法:在物体上绕上绝缘导线,通入直流电,经过一段时间后取下即可。
变式3 下列方法不能使钢针磁化的是( )
A.将磁体的N极靠近或接触钢针
B.将磁体的S极靠近或接触钢针
C.将钢针的一端在磁体的中间重复摩擦
D.将磁体的任一极在钢针上顺同一方向重复摩擦几次
C
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4 跨学科实践:指南针
早预习 新知梳理 01
一、追溯指南针的进化史
1.四大发明之一 ,是中国古代磁学领域的创新成就。
2.古人将磁石制成光滑的磁勺,把它放在刻着方位的铜盘上,发明了指南针的始祖—— 。此后司南被不断改进,首先被改为 ;唐代末期,人们在司南的基础上发明了 ;北宋时期,出现了
、 。
指南针
司南
磁针
水罗盘
指南鱼
指南针
3.我国最早发明了 制作指南装置的方法。11世纪,在《武经总要》中,记载了将 加热,沿地磁场方向在水中“淬火”制作指南鱼的方法。在《梦溪笔谈》中,记载了利用天然磁石的 ,使钢针 ,制作指南针的方法。人工磁化方法的发明,对指南针的应用和发展起了巨大的作用。
二、指南针的应用
指南针常用于 、 、 及旅行等方面。根据北宋地理学家朱彧《萍洲可谈》中的有关记载,我国古人最早将指南针应用
于 。指南针为航海事业的发展创造了一种导航手段,使人
们获得了全天候航行的能力,对世界文明的发展有重大的影响。
人工磁化
铁片
磁场
磁化
航海
大地测量
军事
航海
探究点 指南针的工作原理
探重难 以练代讲 02
典例 (2025百色田阳区期末)北宋地理学家朱彧在《萍洲可谈》著作中记载:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针”。如图是古代航海运用的指南针,指南针在世界各地都能指南北是由于受到 .
的作用,指南针的S极指向地理 极。
地磁场
南
变式 (2025泉州模拟)沈括在《梦溪笔谈》中描述:“方家以磁石磨针
锋,则能指南;然常微偏东,不全南也”。下列说法正确的是( )
A.地磁场北极在地理北极附近
B.指南的“针锋”是磁体的北极
C.指南的“针锋”指向地理南极的正方向
D.地磁场的两极和地理的两极不完全重合
D
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