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第三章磁场第1节磁现象磁场[课标解读]1.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响.2.理解磁场的概念，知道磁场的基本特性.3.知道磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的．01课前自主梳理02课堂合作探究03核心素养提升04课后巩固提升课时作业一、磁现象1．我国古代对磁现象的认识及应用(1)春秋战国记载的天然磁石吸引铁的现象和指示南北方向的特征．(2)北宋时期发明了______，并很快用于航海．(3)磁石治疗疾病，《史记》《本草纲目》中均有记载．2．电与磁的相互联系现象的发现及第二次产业革命(1)______发现了电流磁效应．(2)法拉第发现了电磁感应现象，打开了电气化技术时代的大门，导致了人类历史上的第二次产业革命．指南针奥斯特3．信息技术中的磁现象(1)原理：磁性物质能够把磁场对它的作用记录下来，长久保存且能在一定条件下复现．(2)应用：制成磁存储部件或设备，如磁带、磁盘、磁鼓、磁卡等．4．生物体中的磁现象(1)鸽子识归巢、候鸟辨迁途、海龟找“故乡”均可能与这些动物对____________的敏感有关．(2)人体器官也存在磁性．(3)医院里使用的核磁共振断层成像装置等．地球磁场[试做]如图所示，把一直导线平行地放在小磁针的上方附近，当导体中有电流通过时，小磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是________．答案：奥斯特二、磁场1．磁场磁体、电流周围都存在磁场，一切磁的相互作用都是通过______来实现的．某点的磁场方向为小磁针______极在该点所受磁场力的方向．2．磁感线(1)定义：为了描述磁场，在磁场中画出的一些曲线，使曲线上每一点的______方向为该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线．(2)意义：磁感线疏密程度表示磁场的强弱，磁感线疏的地方磁场______，磁感线密的地方磁场______．磁场N切线弱强3．电流周围的磁场(1)直线电流的磁场：右手握住直导线，让伸直的大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的环绕方向，如图甲所示．(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与____________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感线的方向，如图乙所示．(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟______方向一致，拇指所指的方向就是螺线管______磁感线的方向，或拇指指向螺线管的______极．如图丙所示．环形电流电流内部N[判断](1)磁场看不见，摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在．()(2)电荷周围既能产生电场，又能产生磁场．()(3)磁场与磁场之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通电导线之间的作用是通过电场发生的．()答案：(1)×(2)×(3)×要点一对磁场性质的理解磁场的存在磁体的周围和电流的周围都存在磁场磁场的性质对放入其中的磁体或通电导线产生力的作用磁场的客观性磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它和常见的其他物质一样，是一种客观存在的物质磁场的方向性磁场是有方向的．所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向[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．磁体与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的D．磁场和电场是同一种物质[思路点拨]磁体周围有磁场，电流周围也存在磁场，磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的相互作用都是通过磁场产生的．[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、还是电流与电流间、磁体与电流间，都有相互作用的磁场力．磁场是磁现象中的一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁体、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，电场不会对放入其中的磁体产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点．[答案]A注意不要将电流与电流之间的相互作用理解成是通过电场产生的，导致错误．1．下列关于磁场的说法中，正确的是()A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C．磁体与磁体之间是直接发生作用的D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场解析：磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错．磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错．电流也能产生磁场，D错．答案：A2．关于磁场，下列说法正确的是()A．磁场的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．磁场是磁体周围或电流周围存在的一种物质，有小磁针放入其中时，磁场存在；无小磁针放入时，磁场不存在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：磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用，A正确；磁场虽然看不见摸不着，但它是客观存在的，B、C、D错误．答案：A所有的磁作用都是通过磁场发生的．磁场与电场一样，都是场物质．它不是以微粒形式存在的，而是以一种“场”的形式存在；虽然我们看不见它，也摸不着它，但我们可以通过一些方法和手段来感受到它的存在．要点二对磁感线的理解1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．2．磁感线与电场线的比较比较内容磁感线电场线引入目的为形象描述场而引入的假想线，实际并不存在疏密场的强弱切线方向场的方向相似点相交不相交不同点闭合曲线起始于正电荷，终止于负电荷[例2](多选)下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D．电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力越大[思路点拨]电场线和磁感线都是为了形象地描述场而引入的，熟悉各自的特点，掌握它们的联系与区别是正确处理此类问题的关键．[解析]电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际并不存在，A错．两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错．电场线起始于正电荷、终止于负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C对．电场线越密，表示该处电场越强，同一检验电荷在此处受电场力越大，D对．[答案]CD(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性——线的切线，强弱——线的疏密，方向的唯一性——空间任意一点场线不相交．(2)从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线——电荷有正负——电场线有始终；磁感线——N、S极不可分离——磁感线闭合．1．关于磁感线，下列说法中正确的是()A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B．磁感线总是从N极到S极C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交解析：磁感线是为了形象描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A不正确．在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D不正确．答案：C2．如果存在磁单极(即某一条形磁铁，只存在北极或南极，称磁单极)，那么磁单极的磁感线将()A．仍然是闭合曲线B．跟电场线一样是非闭合曲线C．可能是闭合曲线，也可能是非闭合曲线D．无法引入磁感线解析：在磁体外部，磁感线从N极到S极，在磁体内部，磁感线从S极到N极，构成闭合曲线，而磁单极因只有一个磁极，故磁感线不能构成闭合曲线，但仍可用磁感线描述其周围磁场的强弱和方向，故B正确，A、C、D错误．答案：B地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下，因此当涉及地磁场方向的问题时，要注意明确在地球上的位置．要点三常见磁场的分布特点1．常见永磁体的磁场(如图)2．三种常见电流的磁场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，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极出发回到S极[特别提醒](1)环形电流和通电螺线管的磁场具有极性，而通电直导线的磁场没有极性．(2)放置在螺线管内的小磁针受力方向按磁感线方向判断，不能根据螺线管的极性判断．[例3](多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则()A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右[思路点拨]应注意小磁针所在处磁场的方向，小磁针静止时N极总指向磁场的方向．[解析]由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误．[答案]BD1.如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针且与线圈在同一平面内，在赫姆霍兹线圈中通以图示方向的电流时()A．小磁针N极向里转B．小磁针N极向外转C．小磁针在纸内向左摆动D．小磁针在纸内向右摆动解析：先由安培定则判定小磁针所在处的磁场方向，垂直于纸面向里，故小磁针N极受力方向垂直于纸面向里，小磁针应向里转．答案：A2.如图所示，直流电源跟一个线圈连接成闭合回路，线圈的上方和右侧各有一个可以自由转动的小磁针，由图得出的结论正确的是()A．小磁针的c端为N极，电源的a端为正极B．小磁针的c端为N极，电源的a端为负极C．小磁针的d端为N极，电源的a端为正极D．小磁针的d端为N极，电源的a端为负极解析：根据小磁针的N极方向可以确定通电线圈外部上方磁场的方向，然后应用安培定则确定线圈中的电流方向，从而判断电源a为负极，同时判断d为N极．答案：D用安培定则分析环形电流的磁场时，要注意弯曲的四指指向电流方向，大拇指所指方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．对地磁场的理解1．地磁北极正上方磁场方向竖直向上，地磁南极正上方磁场方向竖直向下．2．在赤道正上方，地磁场方向水平向北．3．在南半球离地理南极较远处，地磁场方向指向北偏上方；在北半球离地理北极较远处，地磁场方向指向北偏下方．[特别提醒]在北半球，地磁场的方向可分解为水平向北和竖直向下；在南半球，地磁场的方向可分解为水平向北和竖直向上．[典例](多选)关于地球的磁场，下列说法正确的是()A．在地面上放置一个可自由转动的小磁针，静止时小磁针的南极指向地磁场的南极B．地磁场的南极在地理北极附近C．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的[思路点拨]地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下．因此，涉及地磁场的问题时，要注意明确在地球上的位置．[解析]可自由转动的小磁针静止时南极指向地磁场的北极，A错误；地磁场的南极在地理北极附近，B正确；依据地磁场的空间分布，只有赤道上方的磁场方向与地面平行，C错误；地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的，D正确．[答案]BD[素养提升练]1．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．结合上述材料，下列说法不正确的是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．在赤道正上方