5.1 磁场 学案 (1)

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．小磁针的指向与正南北方向之间的夹角叫做磁偏角。
4．地磁场是地球的“保护伞”，利用地磁场可以勘探矿床。
古代磁应用及磁场
1.古人对磁的应用
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。
2．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)磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
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．电场和磁场的比较
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．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：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。
答案：D
地球的磁场
1．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。因此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有一个夹角，这个夹角叫磁偏角。图5－1－1
3．地磁场的特点
地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有：
(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。
(2)地磁南极正上方磁场方向竖直向下，地磁北极正上方磁场方向竖直向上。
(3)在赤道正上方，地磁场方向水平向北。
(4)在南半球，地磁场方向相对地面指向北上方；在北半球，地磁场方向相对地面指向北下方。
4．地磁场作用
(1)行军、航海需要利用地磁场对指南针的作用来定向。
(2)地磁的变化可以用来勘探矿床。
(3)地磁场称为地球的“保护伞”。
2．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：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。
答案：A
对磁场的认识
[例1]　以下说法中正确的是(　　)
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的
D．磁场和电场都是根据人们的想象确定的
[审题指导]　解题时应注意以下两点：
(1)注意磁场与电场的区别；
(2)理解磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。
[解析]　电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极与磁极间、电流与电流间还是磁极与电流间，都有相互作用的磁场力。磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入其中的磁体、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其自身的特点。所以只有A正确。
[答案]　A
借题发挥
对于磁场，应该理解磁场的客观存在性，磁体或电流周围都存在着磁场，虽然看不见摸不着，但实际存在。同时，磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用。
地磁场的描述
[例2]　地球是一个大磁体，以下说法错误的是(　　)
A．地磁场的北极在地理南极附近
B．赤道附近地磁场的方向和地面平行
C．北半球地磁场方向相对地面是斜向下的
D．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的
[解析]　地面上小磁针静止时，磁针的南极应指向地磁场的北极，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，因此地磁场的方向只有在赤道附近和地面平行，在北半球斜向下方，在南半球斜向上方。故选D。
[答案]　D
[随堂基础巩固]
1．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：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。
答案：C
2．地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布的情况相似，下列说法正确的是(　　)
A．地磁场的方向是沿地球上的经线方向
B．地磁场的方向是与地面平行的
C．地磁场的方向是从北向南的方向
D．在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的
解析：地理南北极与地磁南北极不重合，所以地磁场方向与经线有夹角，即磁偏角，地磁场方向不与地面平行，它们之间的夹角称为磁倾角，在地磁南北极附近，磁场方向是与地面垂直的。
答案：D
3．铁棒a能吸引小磁针，铁棒b能排斥小磁针，若将铁棒a靠近铁棒b，则(　　)
A．a、b一定互相吸引
B．a、b一定互相排斥
C．a、b之间有可能无磁场力作用
D．a、b可能互相吸引，也可能互相排斥
解析：小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒a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b一定有磁性，若a无磁性，当a靠近b时，在b的磁场作用下也会被磁化而发生相互的吸引作用；若a有磁性，则a、b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；当异名磁极互相靠近时，互相吸引。这说明不论a有无磁性，它们之间总有磁场力的作用。所以a、b间可能互相吸引，也可能互相排斥，故A、B、C错，D对。
答案：D
[课时跟踪训练]
(满分50分　时间30分钟)
一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共45分)
1．下列物体中，周围一定存在磁场的有(　　)
A．地球　　　　　　　　
B．通电直导线
C．钢条
D．带电金属球
解析：磁场存在于磁极和电流周围。地球周围存在地磁场，故选项A、B正确。
答案：AB
2．下列说法中正确的是(　　)
A．只有磁铁周围才有磁场
B．电荷的周围一定有电场和磁场
C．永久磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场
D．电流能产生磁场说明电和磁是有联系的
解析：磁铁和电流周围都有磁场且性质相同，而电流是电荷定向移动形成的。所以，运动电荷周围既有电场又有磁场，静止电荷周围只有电场，A、B、C不对，电流产生磁场就是电和磁有关的证明，所以D对。
答案：D
3．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极或电流有力的作用
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．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
解析：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。
答案：AC
4．关于地磁场的下列说法中正确的是(　　)
A．地理位置的南北极即为地磁场的南北极
B．在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理南极
C．在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理北极
D．在北半球上方的磁针静止时与地面平行且N极指向地理北极
解析：地理两极与地磁两极位置不重合，且地磁N极在地理南极附近，地磁S极在地理北极附近，故A错。不管在地球周围的任何地方，能自由转动的磁针静止时，都出现N极指向地理北极，S极指向地理南极的现象，故B错，除在赤道上空外，小磁针不与地球表面平行，在南半球N极斜向上，在北半球N极斜向下，故C对D错。
答案：C
5．关于宇宙中的天体的磁场，下列说法正确的是(　　)
A．宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场
B．宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场
C．指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作
D．指南针只能在磁场类似于地球磁场的天体上正常工作
解析：地球是全球性的磁场天体，宇宙中有许多天体都有类似于地球的磁场，但也有部分天体(例如火星)不是全球性的磁体，故A对B错；只有在全球性的磁场天体上，指南针才能正常工作；火星就不是一个全球性的磁体，指南针就无法正常工作。故D对C错。
答案：AD
6．一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通过强大电流的电磁铁，现有下列说法正确的是(　　)
A．磁悬浮列车利用了磁极间的相互作用
B．磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥
C．磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦
D．磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦
解析：磁悬浮列车利用磁极间的相互作用的特性而与铁轨分离，这样它在前进过程中不再受到与铁轨之间的摩擦阻力，而只会受到空气的阻力。故A、C正确。
答案：AC
7．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：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，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。
答案：C
8．下列说法中与实际情况相符的是(　　)
A．地球的磁偏角是一个定值
B．地磁场的北极在地理位置的北极附近
C．除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象
D．郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早
解析：磁偏角随地理位置的变化而变化，A错。地磁场的北极在地理南极附近，B错。其他星球也有存在磁场的，C错。我国是最早利用指南针的国家，D对。
答案：D
9．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：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。
答案：C
二、非选择题(本题共1小题，共5分)
10.(5分)你能设法验证地球存在磁场吗？与你的同学试试看。
解析：地球本身是一个巨大的磁体，地球周围存在着磁场，这个磁场叫做地磁场。指南针在地磁场的作用下根据同名磁极相斥、异名磁极相吸的原理发生偏转而指示方向。当你改变小磁针的方向再放手后，小磁针总是指向南北方向，这就说明地球的周围存在着磁场。
答案：见“解析”