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第2章 磁及其应用
第1节 磁性与磁场
第2章 磁及其应用
磁性
磁体
磁极
N
S
排斥
吸引
成对
吸引
互相吸引
磁场
物质
北
南
地磁场
磁偏角
预习导学新知探究
梳理知识·夯实基础
地磁南极
地理北极
磁感线
指南针
地磁北极
地理南极
地球磁场
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突破疑难·讲练提升第1节 磁性与磁场
1．地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，它们之间存在磁偏角，首先观测到磁偏角的是( )
A．意大利航海家哥伦布
B．葡萄牙航海家麦哲伦
C．中国的航海家郑和
D．中国古代科学家沈括
解析：选D.我国北宋著名学者沈括所著的《梦溪笔谈》中就有了被公认的关于磁偏角的记载．所以选项D正确．
2．将钢棒的一端靠近小磁针的北极，它们相互吸引，靠近小磁针的南极，它们也相互吸引，则( )
A．钢棒一定有磁性
B．钢棒可能有磁性，也可能没有磁性
C．钢棒一定没有磁性
D．无法判断
解析：选C.若钢棒有磁性的话只会与其中小磁针的一极相互吸引，与另一极应相互排斥，所以可判断选项C正确．
3．关于地磁场，下列说法中正确的是( )
A．地磁场的北极和地球的南极重合
B．北京地区地磁场方向是由北向南
C．在地磁北极处，可以自由转动的小磁针N极竖直指向天空
D．在地磁南极处，可以自由转动的小磁针N极竖直指向天空
解析：选C.地磁场的南北极并不与地理北南极重合，A错误；地球表面除南北极处，磁场方向都是由南向北，B错误；在地磁北极处，由异名磁极相斥可知，自由转动的小磁针的N极应竖直指向天空，C正确；同理，D错误．
4．在地球赤道上放置一个小磁针，静止时小磁针N极指向( )
A．地理南极 B.地理北极
C．东方 D.西方
解析：选B.地球是一个大磁体，地磁场的南极和北极分别位于地理北极和南极附近，在赤道上，地磁场方向由南指向北，小磁针静止时N极指向地理北极．故选项B正确．
5．一个没有标明南北极的小磁针，你能想办法判断它的磁极吗？
(1)A同学用一个已知磁性的小磁针，立刻得出了结果．你知道他是怎样得出的吗？
(2)B同学设计了这样一个方案，他将小磁针固定在小塑料盘中，然后放在水中．他的结论也是正确的，你能说出他利用了什么原理吗？
解析：(1)A同学利用磁体的磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．与已知磁极的小磁针的N极相吸引的，一定是未知小磁针的S极，若与已知磁极的小磁针的S极相吸引，一定是未知小磁针的N极．
(2)B同学利用了地磁场的影响，小磁针指地理南极的一端一定是小磁针的S极，指地理北极的一端一定是小磁针的N极．
答案：见解析
[课时作业]
一、选择题
1．下列说法正确的是( )
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．只有磁极周围存在磁场
C．磁极与磁极间的作用不是通过磁场产生的
D．磁场和电场是同一种物质
解析：选A.磁极与磁极的相互作用，实质上是磁极在磁场中受到的力，所以选项A正确，C错误．在磁极和电流的周围都有磁场，选项B不对．磁场和电场本质不同，所以它们不是同一种物质，所以选项D不正确．
2．甲、乙两块条形磁铁异名磁极相互靠近，下列关于乙磁铁北极受力原因的说法正确的是( )
A．甲的南极直接施力给乙的北极
B．甲通过自己的磁场施力给乙的北极
C．甲通过自己的磁场施力给乙的磁场
D．以上说法均不对或不全面
解析：选B.磁极之间的作用力实际上是磁极的周围产生的磁场对磁极的作用力，因此B正确．
3．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场和电场一样，是客观存在的物质
B．磁体周围部分区域不存在磁场
C．任何物体周围都存在磁场
D．磁体的内部没有磁场
解析：选A.磁场和电场是客观存在的物质，故A正确；磁场分布于磁体周围的整个空间，所以B错误；易知C是错误的；磁体的外部、内部同样存在磁场，所以D错误．故选A.
4．若把地球磁场等效为一个条形磁铁的磁场，那么下列城市中哪个城市的地磁场最强( )
A．广州 B.莫斯科
C．东京 D.新加坡
解析：选B.条形磁铁的磁场靠近两极磁性最强、中间最弱，而莫斯科最靠近两极，所以选B.
5．下列说法中正确的是( )
A．指南针指出的“北”是真正的北，两者没有差别
B．地磁两极与地理两极不重合，地磁南极在地球南极附近，地磁北极在地球北极附近
C．在地球上单独使用指南针就可以得到准确的地理位置
D．磁偏角在地球不同位置是不同的
解析：选D.由于地磁两极与地理两极并不完全重合，存在磁偏角，所以A错误；地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，B错误；由于在地球不同位置磁偏角不同，要准确确定地理位置就要将磁偏角考虑在内，所以C错误，D正确．
6．如图所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根可能是( )
A．a B.b
C．c D.都有可能
解析：选A.由图中a、b、c绳的情况可判断b、c一定相互排斥，说明b、c一定有磁性，故应选A.
7．以下说法正确的是( )
A．只有两个磁极相互接触时，才能发生相互作用
B．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
C．极光现象与地球的磁场无关
D．人们代步的电动自行车中应存在磁体
解析：选D.磁体的特点是N、S极同时存在，而且通过磁场发生作用，属非接触力．磁体的周围存在一种特殊的物质——磁场，磁铁间不接触时也可以通过磁场发生相互作用，故选项A错；无论将磁铁分得多么小，它总有N极和S极．迄今为止，还没有发现只有N极或S极的磁单极子存在(这一点与电荷不同)，故选项B错；极光现象是地磁场将射向地球的带电粒子偏转到地球的两极，带电粒子与大气相互作用而发出的光，故选项C错误；电动自行车的电机中一定有磁体存在，故选项D正确．
8．如果将条形磁铁中间挖一洞，将一小磁针放入(小磁针可自由转动)，则小磁针的北极指向( )
A．磁铁的南极 B.磁铁的北极
C．垂直条形磁铁方向 D.无法确定
解析：选B.磁体内部磁场方向是由S极指向N极，所以小磁针北极指向磁铁的北极，B项正确．
二、非选择题
9．如图是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器．当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管．
(1)你能说出这种仪器的原理吗？
(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？
解析：(1)当仪器的顶部接触到金属物品，手控环内推，使活动永久磁铁与仪器顶部的固定铁接触，使其磁化，固定铁具有磁性，吸引金属物品，再拉出整条塑料管就可把金属物品取出．
(2)回形针能被磁铁吸引而能被取出，易拉罐拉环由铝制成，不能被磁铁吸引，也就不能用此仪器取出．
答案：见解析
10．随着“嫦娥二号”载人飞船成功巡天，华夏儿女的下一个目标是登上月球．关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案：
(1)取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场．
(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极．你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正．
解析：(1)应做多次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向．
(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极
答案：见解析
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4第1节 磁性与磁场
1.了解静磁体的吸铁性与指极性． 2.知道磁场具有传递力的性质，了解场是一种物质．(重点)
3．知道地球是一个大磁体，能解释指南针指示南北的原因． 4.知道磁偏角，了解我国古代对磁偏角的记载．
5．理解磁场的存在及其概念，地磁场的认识．(重点)
一、奇妙的磁性
1．磁性：磁石就是磁铁矿矿石，主要成分是Fe3O4，人们把能够吸引铁、钴、镍等物质的性质，称为磁性．把具有磁性的物体称为磁体．人们把磁体上磁性特别强的区域称为磁极，磁体都有两极，即N极和S极．
2．磁极的作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
3．实践证明，我们日常所接触的磁体，无论分割多短，它们的磁极总是成对出现的．
4．没有磁性的铁钉靠近磁铁，磁铁吸引铁钉．将铁钉与磁铁分开，再用铁钉靠近没有磁性的其他铁钉，发现它们互相吸引．铁钉有了磁性，这种现象叫做磁化．
二、磁场的概念
1．磁体周围存在着磁场，并通过磁场产生相互作用．磁体与磁体之间、磁体与铁钉之间的作用力都是通过磁场来传递的．
2．磁场的物质性：磁体周围客观存在着磁场，磁场和电场一样都是物质，尽管人眼看不见，但它是自然界物质存在的一种形式．
三、地球是个大磁体
1．地磁极：如图所示，地磁南极和地磁北极分别位于地理北极和地理南极附近，地球周围存在的磁场叫地磁场．指南针就是在地磁场的作用下指示南北的．地磁场的分布大致上就像一个条形磁铁外面的磁场；地球表面上磁场的方向大致是从地理的南极到地理的北极．
2．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个夹角，叫做磁偏角．在地球上的各个地方，磁偏角是不同的．
地震发生时，无线电通讯系统往往会出现“故障”，尤其是临震前几分钟，手机正在通话突然声音中断、杂音增多，电视音像不稳定等．请讨论一下这是为什么？
提示：这是因为地壳中的岩石有许多是具有磁性的，当这些岩石受力变形时，它们的磁性也要跟着变化．因此在强烈地震以前地磁场的强弱和磁偏角、磁倾角都会发生改变，造成地磁的局部异常，这就是所谓的“震磁效应”．地磁场的这种“震磁效应”可以帮助人们对地震进行紧急预报．
对磁体和磁场的理解
1．磁体与磁极
磁体中磁性最强的部分为磁极，自然界中的磁极总是成对出现的．若将条形磁铁从中间断开，原为中性区的断面立刻会变为新的磁极，分开的两段又分别成为新的条形磁铁，如图所示．
2．磁场的理解
磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，说它特殊是因为它和我们常见的以分子、原子等组成的物质不同，它不是以微粒的形式存在，而是以看不见、摸不着的一种“场”的形式存在．说它是物质是因为它和我们常见的实物一样，能对放入其中的磁体产生力的作用，所以，我们说磁场也和我们常见的房屋、桌子等一样，是一种客观存在的物质．磁体之间的相互作用就是通过它们周围的这种特殊物质传递的．
下列说法中错误的是( )
A．磁场是一种看不见、摸不着的物质
B．磁极间的相互作用是通过磁场进行的
C．磁铁吸引铁钉、铁屑的作用是通过磁场进行的
D．磁场只存在于磁铁内部
[解析] 磁场是磁体周围存在的一种物质．磁极间的相互作用就是通过磁场进行的，A、B、C均正确，磁场在磁铁内、外部都存在．D错误．
[答案] D
磁场是一种客观存在的物质，磁体间的相互作用通过磁场进行，明确这些特点是解题的关键．
1.若把一个条形磁铁从中间断开，则断开后的每一段( )
A．只有N极 B.只有S极
C．N、S极都有 D.都没有磁极
解析：选C.自然界中磁极总是成对出现，因此断开后的条形磁铁N极、S极都有，选项C正确．
地球的磁场 磁偏角
1．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．
2．磁偏角
水平放置的磁针的指向与地理子午线的交角叫磁偏角．
磁偏角的数值在地球上不同点是不同的．地球磁极在缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化．
3．地磁场分布简图如图所示．
4．产生原因：有理论提出地磁场主要是由于地球内部电磁流体的运动产生．
《新民晚报》曾报道一则消息：“上海雨点鸽从内蒙古放飞后，历经20余天，返回上海区鸽巢．”信鸽这种惊人的远距离辨认方向的本领，实在令人称奇．人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了以下猜想
A．信鸽对地形、地貌有极强的记忆力
B．信鸽能发射并接收某种超声波
C．信鸽能发射并接收某种次声波
D．信鸽体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向
那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢？科学家们曾做过这样一个实验：把几百只信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍，而缚磁铁的信鸽全部飞散了．
科学家的实验支持了上述哪种猜想( )
[思路点拨] 根据科学家两组实验的不同方案和实验现象分析．
[解析] 两组实验的结果是带磁铁的信鸽没有飞回，说明所带的磁铁对信鸽辨别方向的能力造成了影响．故选项D正确．
[答案] D
2.若你在野外迷失了方向，而天空又飘着小雨，你手边只有一个已知磁极的条形磁铁和一根细绳，你如何利用磁铁和细绳判别方向？
解析：用细绳系住条形磁铁的中间，将磁铁悬挂起来，当磁铁静止时，S极的指向就为南方．
答案：见解析
[随堂检测]
1．地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，它们之间存在磁偏角，首先观测到磁偏角的是( )
A．意大利航海家哥伦布
B．葡萄牙航海家麦哲伦
C．中国的航海家郑和
D．中国古代科学家沈括
解析：选D.我国北宋著名学者沈括所著的《梦溪笔谈》中就有了被公认的关于磁偏角的记载．所以选项D正确．
2．将钢棒的一端靠近小磁针的北极，它们相互吸引，靠近小磁针的南极，它们也相互吸引，则( )
A．钢棒一定有磁性
B．钢棒可能有磁性，也可能没有磁性
C．钢棒一定没有磁性
D．无法判断
解析：选C.若钢棒有磁性的话只会与其中小磁针的一极相互吸引，与另一极应相互排斥，所以可判断选项C正确．
3．关于地磁场，下列说法中正确的是( )
A．地磁场的北极和地球的南极重合
B．北京地区地磁场方向是由北向南
C．在地磁北极处，可以自由转动的小磁针N极竖直指向天空
D．在地磁南极处，可以自由转动的小磁针N极竖直指向天空
解析：选C.地磁场的南北极并不与地理北南极重合，A错误；地球表面除南北极处，磁场方向都是由南向北，B错误；在地磁北极处，由异名磁极相斥可知，自由转动的小磁针的N极应竖直指向天空，C正确；同理，D错误．
4．在地球赤道上放置一个小磁针，静止时小磁针N极指向( )
A．地理南极 B.地理北极
C．东方 D.西方
解析：选B.地球是一个大磁体，地磁场的南极和北极分别位于地理北极和南极附近，在赤道上，地磁场方向由南指向北，小磁针静止时N极指向地理北极．故选项B正确．
5．一个没有标明南北极的小磁针，你能想办法判断它的磁极吗？
(1)A同学用一个已知磁性的小磁针，立刻得出了结果．你知道他是怎样得出的吗？
(2)B同学设计了这样一个方案，他将小磁针固定在小塑料盘中，然后放在水中．他的结论也是正确的，你能说出他利用了什么原理吗？
解析：(1)A同学利用磁体的磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．与已知磁极的小磁针的N极相吸引的，一定是未知小磁针的S极，若与已知磁极的小磁针的S极相吸引，一定是未知小磁针的N极．
(2)B同学利用了地磁场的影响，小磁针指地理南极的一端一定是小磁针的S极，指地理北极的一端一定是小磁针的N极．
答案：见解析
[课时作业]
一、选择题
1．下列说法正确的是( )
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．只有磁极周围存在磁场
C．磁极与磁极间的作用不是通过磁场产生的
D．磁场和电场是同一种物质
解析：选A.磁极与磁极的相互作用，实质上是磁极在磁场中受到的力，所以选项A正确，C错误．在磁极和电流的周围都有磁场，选项B不对．磁场和电场本质不同，所以它们不是同一种物质，所以选项D不正确．
2．甲、乙两块条形磁铁异名磁极相互靠近，下列关于乙磁铁北极受力原因的说法正确的是( )
A．甲的南极直接施力给乙的北极
B．甲通过自己的磁场施力给乙的北极
C．甲通过自己的磁场施力给乙的磁场
D．以上说法均不对或不全面
解析：选B.磁极之间的作用力实际上是磁极的周围产生的磁场对磁极的作用力，因此B正确．
3．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场和电场一样，是客观存在的物质
B．磁体周围部分区域不存在磁场
C．任何物体周围都存在磁场
D．磁体的内部没有磁场
解析：选A.磁场和电场是客观存在的物质，故A正确；磁场分布于磁体周围的整个空间，所以B错误；易知C是错误的；磁体的外部、内部同样存在磁场，所以D错误．故选A.
4．若把地球磁场等效为一个条形磁铁的磁场，那么下列城市中哪个城市的地磁场最强( )
A．广州 B.莫斯科
C．东京 D.新加坡
解析：选B.条形磁铁的磁场靠近两极磁性最强、中间最弱，而莫斯科最靠近两极，所以选B.
5．下列说法中正确的是( )
A．指南针指出的“北”是真正的北，两者没有差别
B．地磁两极与地理两极不重合，地磁南极在地球南极附近，地磁北极在地球北极附近
C．在地球上单独使用指南针就可以得到准确的地理位置
D．磁偏角在地球不同位置是不同的
解析：选D.由于地磁两极与地理两极并不完全重合，存在磁偏角，所以A错误；地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，B错误；由于在地球不同位置磁偏角不同，要准确确定地理位置就要将磁偏角考虑在内，所以C错误，D正确．
6．如图所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根可能是( )
A．a B.b
C．c D.都有可能
解析：选A.由图中a、b、c绳的情况可判断b、c一定相互排斥，说明b、c一定有磁性，故应选A.
7．以下说法正确的是( )
A．只有两个磁极相互接触时，才能发生相互作用
B．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
C．极光现象与地球的磁场无关
D．人们代步的电动自行车中应存在磁体
解析：选D.磁体的特点是N、S极同时存在，而且通过磁场发生作用，属非接触力．磁体的周围存在一种特殊的物质——磁场，磁铁间不接触时也可以通过磁场发生相互作用，故选项A错；无论将磁铁分得多么小，它总有N极和S极．迄今为止，还没有发现只有N极或S极的磁单极子存在(这一点与电荷不同)，故选项B错；极光现象是地磁场将射向地球的带电粒子偏转到地球的两极，带电粒子与大气相互作用而发出的光，故选项C错误；电动自行车的电机中一定有磁体存在，故选项D正确．
8．如果将条形磁铁中间挖一洞，将一小磁针放入(小磁针可自由转动)，则小磁针的北极指向( )
A．磁铁的南极 B.磁铁的北极
C．垂直条形磁铁方向 D.无法确定
解析：选B.磁体内部磁场方向是由S极指向N极，所以小磁针北极指向磁铁的北极，B项正确．
二、非选择题
9．如图是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器．当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管．
(1)你能说出这种仪器的原理吗？
(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？
解析：(1)当仪器的顶部接触到金属物品，手控环内推，使活动永久磁铁与仪器顶部的固定铁接触，使其磁化，固定铁具有磁性，吸引金属物品，再拉出整条塑料管就可把金属物品取出．
(2)回形针能被磁铁吸引而能被取出，易拉罐拉环由铝制成，不能被磁铁吸引，也就不能用此仪器取出．
答案：见解析
10．随着“嫦娥二号”载人飞船成功巡天，华夏儿女的下一个目标是登上月球．关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案：
(1)取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场．
(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极．你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正．
解析：(1)应做多次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向．
(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极
答案：见解析
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