資源簡介

12.2 磁場
知識梳理
知識點一 磁現象
1.磁體：具有磁性（具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質）的物體。
2.磁極：磁體上磁性最強的部分。磁體有兩個磁極，分別叫南極（S極）和北極（N極）。
3.磁極間相互作用規律
同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
4.如果讓磁體在水平位置上自由轉動，靜止時總是一端指南，一端指北。指南的一端叫南極（S極），指北的一端叫北極（N極）。
知識點二 磁場
1.定義：磁體周圍存在的一種特殊物質。磁場是真實存在的。
2.基本性質：對放入其中的磁體有力的作用。
3.方向判定：在磁場中的某一點放入小磁針，小磁針靜止時北極所指的方向即為該點的磁場方向。
4.磁感線：用來描述磁場強弱和方向的曲線。磁感線不是真實存在的。
知識點三 電流的磁效應
1.奧斯特實驗
（1）該現象在1820年被丹麥物理學家奧斯特發現。
（2）表明通電導線周圍存在磁場，電流周圍磁場方向跟電流方向有關。
2.通電螺線管
（1）通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似。
（2）它兩端的磁極跟電流方向有關，可以用安培定則判定。
3.安培定則：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。
4.電磁鐵
（1）構成：通電螺線管和里面的鐵芯。
（2）影響磁性強弱的因素a.同一個電磁鐵，電流越大，磁性越強。
b.當電流相同螺線管外形一樣時，線圈的匝數越多，磁性越強。
c.通電螺線管中有鐵芯比無鐵芯時磁性強。
（3）優點：電磁鐵磁性的有無、強弱及磁場的方向可分別由電流的有無、大小及
方向來控制。
（4）應用：電磁繼電器。
知識點四 磁場對電流的作用
1.作用：通電導線在磁場中會受到力的作用。 2.力的方向：跟磁感線方向和電流方向有關。
3.說明:若導體中電流的方向或磁感線的方向有一個改變，則導體的受力方向也隨之改變；若上述兩個方向同時改變，則導體的受力方向不變。
4.能的轉化：電能轉化為機械能。
5.應用：直流電動機
（1）構造：由磁極、線圈、換向器和電刷組成。
（2）工作原理：利用通電線圈在磁場里受力而轉動的原理工作的。
基礎訓練
一、單選題
1．關于磁現象，下列說法正確的是（　　）
A．懸吊的小磁針靜止時N極指向地理南極附近
B．磁體外部的磁感線都是從N極出發，回到S極
C．磁場中某點的磁場方向是由放在該點的小磁針決定的
D．磁場、磁感線是客觀存在的，因此可以用磁感線形象描述磁場
2．某同學研究電流產生的磁場，閉合開關前，小磁針的指向如圖甲所示；閉合開關，小磁針的指向如圖乙中箭頭所示；只改變電流方向，再次進行實驗，小磁針的偏轉情況如圖丙中箭頭所示。下列結論中不合理的是（　　）
A．由甲、乙兩圖可得電流可以產生磁場
B．由乙、丙兩圖可得電流產生的磁場方向與電流方向有關
C．由乙、丙兩圖可得電流產生的磁場強弱與電流大小有關
D．由甲、乙、丙三圖可得電流有磁效應
3．如圖所示，是一個自制的指南針。它是利用硬紙板和大頭針制作底座，使縫衣針磁
化后，穿過按扣的兩個孔，放在底座的針尖上，這就是一個指南針，當指南針自由旋轉靜止下來后，針尖指北，下列說法正確的是（　　）
A．針尖是指南針S極 B．針尖指北，是受到地磁場的作用
C．磁化后的縫衣針周圍存在很多的磁感線 D．此實驗中，縫衣針的材料可以是銅制的
4．中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南然常微偏東，不全南也。”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。關于地磁場，下列說法正確的是（　　）
A．可以通過小磁針靜止時N極的指向來確定該點的地磁場方向
B．地磁場的S極在地理的南極附近
C．地磁場的南、北極與地理南、北極完全重合
D．地球周圍真實存在著很多條疏密不同的磁感線
5．放在條形磁體周圍的小磁針靜止時如圖所示，三個小磁針的N極和一個小磁針的S極被涂黑，則S極被涂黑的小磁針是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
6．關于磁現象，下列說法中正確的是（　　）
A．條形磁體中間部位的磁性最強
B．用來描述磁場的磁感線真實存在
C．同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引
D．磁場對放入其中的物體有力的作用
7．如圖所示，置于水平桌面上靜止的小磁針上方有一根與之平行的直導線，在導線中通有電流的瞬間，小磁針發生轉動。下列說法中正確的是（　　）
A．該實驗現象說明電流周圍存在磁場
B．該實驗中小磁針主要用于檢驗通電導線周圍磁場的強弱
C．若改變導線中的電流方向，小磁針的轉動方向不會改變
D．若改變導線中的電流大小，小磁針的轉動方向將會改變
8．下列對于物質的認識，不正確的是（　　）
A．白熾燈的燈絲都是由超導體制成的 B．原子是由原子核和核外電子組成的
C．磁體周圍的磁場是真實存在的 D．核燃料是不可再生資
9．通常我們用磁感線形象地描述磁場的強弱和方向，如圖所示描繪了某一磁場區域的部分磁感線，并在磁場的b點放置一個可自由轉動的小磁針，由磁感線的分布特點可知（ ）
A．b點的磁場比a點的磁場弱，小磁針靜止時N極指向Q處
B．b點的磁場比a點的磁場弱，小磁針靜止時N極指向P處
C．b點的磁場比a點的磁場強，小磁針靜止時N極指向P處
D．b點的磁場比a點的磁場強，小碰針靜止時N極指向Q處
10．如圖所示，小磁針處于靜止狀態，關于甲、乙兩磁極的判斷正確的是（　　）
A．N極 S極 B．S極 N極 C．S極 S極 D．N極 N極
二、填空題
11．《論衡》中記載：“司南之杓、投之于地，其柢指南”。如圖。“柢”即握柄，是磁體的_______極，司南之所以能指南北，是由于受到_______的作用。
12．沈括在《夢溪筆談》描述的“縷懸法”即是其中一種指南針，將縷絲的一端用蠟粘在磁針腰部，另一端懸在木架上，針下放一個標有方位的圓盤，靜止時針尖便指向南方，則針尖是磁針的______極，這種懸掛型的指南針靈敏度較高，基本上確立了近代羅盤的構造。“縷懸法”之所以能指示南北，其原因是磁針受到______的作用。
13．如圖是我國古代的四大發明之一的指南針（司南）。指南針（司南）自由轉動靜止時，長柄指向地理南方，則它的長柄是______極，長柄所指的方向是地球磁場的_______極（兩空均選填“南”或“北”）。
14．我國宋代學者______在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”司南能指示南北方向，是因為受到______的作用。
15．地球表面水平放置、能自由轉動的小磁針指向南北，這是由于受到______作用。而磁針所指的方向不是正南、正北，世界上最早發現這一現象的是______。
三、計算題
16．磁場的強弱可用磁感應強度B表示，單位為特斯拉（T）。小華設計了一個磁感應強度測量儀，其簡化電路如圖所示。該儀器顯示計由量程為0～0.03A的靈敏電流計改裝而成，電電壓恒為6V，定值電阻R0為40Ω，磁敏電阻R在常溫下的阻值隨磁感應強度變化的關系如下表所示。
磁感應強度B/T 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20
磁敏電阻R內/Ω 160 180 200 230 260 290
（1）當待測磁感應強度為0.04T時，磁敏電阻RB的阻值是多少？
（2）若把該測量儀放在某處，閉合開關，測得R0兩端的電壓為0.8V，則該處的磁感應強度是多少？
（3）請說明用該磁感應強度測量儀能否測量無磁場環境（磁感應強度為0）。12.2 磁場
知識梳理
知識點一 磁現象
1.磁體：具有磁性（具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質）的物體。
2.磁極：磁體上磁性最強的部分。磁體有兩個磁極，分別叫南極（S極）和北極（N極）。
3.磁極間相互作用規律
同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
4.如果讓磁體在水平位置上自由轉動，靜止時總是一端指南，一端指北。指南的一端叫南極（S極），指北的一端叫北極（N極）。
知識點二 磁場
1.定義：磁體周圍存在的一種特殊物質。磁場是真實存在的。
2.基本性質：對放入其中的磁體有力的作用。
3.方向判定：在磁場中的某一點放入小磁針，小磁針靜止時北極所指的方向即為該點的磁場方向。
4.磁感線：用來描述磁場強弱和方向的曲線。磁感線不是真實存在的。
知識點三 電流的磁效應
1.奧斯特實驗
（1）該現象在1820年被丹麥物理學家奧斯特發現。
（2）表明通電導線周圍存在磁場，電流周圍磁場方向跟電流方向有關。
2.通電螺線管
（1）通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似。
（2）它兩端的磁極跟電流方向有關，可以用安培定則判定。
3.安培定則：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。
4.電磁鐵
（1）構成：通電螺線管和里面的鐵芯。
（2）影響磁性強弱的因素a.同一個電磁鐵，電流越大，磁性越強。
b.當電流相同螺線管外形一樣時，線圈的匝數越多，磁性越強。
c.通電螺線管中有鐵芯比無鐵芯時磁性強。
（3）優點：電磁鐵磁性的有無、強弱及磁場的方向可分別由電流的有無、大小及
方向來控制。
（4）應用：電磁繼電器。
知識點四 磁場對電流的作用
1.作用：通電導線在磁場中會受到力的作用。 2.力的方向：跟磁感線方向和電流方向有關。
3.說明:若導體中電流的方向或磁感線的方向有一個改變，則導體的受力方向也隨之改變；若上述兩個方向同時改變，則導體的受力方向不變。
4.能的轉化：電能轉化為機械能。
5.應用：直流電動機
（1）構造：由磁極、線圈、換向器和電刷組成。
（2）工作原理：利用通電線圈在磁場里受力而轉動的原理工作的。
基礎訓練
一、單選題
1．關于磁現象，下列說法正確的是（　　）
A．懸吊的小磁針靜止時N極指向地理南極附近
B．磁體外部的磁感線都是從N極出發，回到S極
C．磁場中某點的磁場方向是由放在該點的小磁針決定的
D．磁場、磁感線是客觀存在的，因此可以用磁感線形象描述磁場
【答案】B
【詳解】A．懸吊的小磁針靜止時N極指向地理北極附近，因為地磁南極在地理北極附近，故A錯誤；
B．磁體外部的磁感線都是從N極出發，回到S極，故B正確；
C．磁場中某點的磁場方向與是否有小磁針無關，只是規定小磁針靜止時N極指向為該點磁場方向，故C錯誤；
D．磁感線是理想模型，并不存在，可以用磁感線形象描述磁場，故D錯誤。
故選B。
2．某同學研究電流產生的磁場，閉合開關前，小磁針的指向如圖甲所示；閉合開關，小磁針的指向如圖乙中箭頭所示；只改變電流方向，再次進行實驗，小磁針的偏轉情況如圖丙中箭頭所示。下列結論中不合理的是（　　）
A．由甲、乙兩圖可得電流可以產生磁場
B．由乙、丙兩圖可得電流產生的磁場方向與電流方向有關
C．由乙、丙兩圖可得電流產生的磁場強弱與電流大小有關
D．由甲、乙、丙三圖可得電流有磁效應
【答案】C
【詳解】A．甲圖中小磁針保持靜止狀態，乙圖中通電后小磁針轉動，由甲、乙兩圖可得電流可以產生磁場，故A不符合題意；
BC．由乙、丙兩圖可得，電流方向改變后，磁場的方向也會發生變化，即電流產生的磁場方向與電流方向有關，但無法判斷電流產生的磁場強弱與電流大小是否有關，故B不符合題意、C符合題意；
D．由甲、乙、丙三圖可得電流有磁效應，即任何通有電流的導線都可以在其周圍產生磁場的現象，故D不符合題意。
故選C。
3．如圖所示，是一個自制的指南針。它是利用硬紙板和大頭針制作底座，使縫衣針磁化后，穿過按扣的兩個孔，放在底座的針尖上，這就是一個指南針，當指南針自由旋轉靜止下來后，針尖指北，下列說法正確的是（　　）
A．針尖是指南針S極 B．針尖指北，是受到地磁場的作用
C．磁化后的縫衣針周圍存在很多的磁感線 D．此實驗中，縫衣針的材料可以是銅制的
【答案】B
【詳解】A．當指南針自由旋轉靜止下來后，針尖指北，故針尖是指南針的N極，故A錯誤；
B．由于地球周圍存在磁場，即地磁場，指南針在地磁場的作用下，同名磁極相互排斥，
異名磁極相互吸引，使針尖指北，故B正確；
C．磁感線是為了方便理解磁場分布而引入的假象曲線，是不存在的，故C錯誤；
D．制作簡易指南針的材料必須可以被磁化，而銅不會被磁化，故縫衣針的材料不能為銅制成的，故D錯誤。
故選B。
4．中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南然常微偏東，不全南也。”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。關于地磁場，下列說法正確的是（　　）
A．可以通過小磁針靜止時N極的指向來確定該點的地磁場方向
B．地磁場的S極在地理的南極附近
C．地磁場的南、北極與地理南、北極完全重合
D．地球周圍真實存在著很多條疏密不同的磁感線
【答案】A
【詳解】A．小磁針靜止時，N極的指向即為該處磁場的方向，故可以通過小磁針靜止時N極的指向來確定該點的地磁針方向，故A正確；
B．由圖中可知，地磁場的S極在地理的北極附近，故B錯誤；
C．由圖中可知，地磁場的南、北極與地理南、北極之間存在一個夾角，不是完全重合，故C錯誤；
D．磁感線是為了便于描述磁場分布而構造的假想曲線，實際并不存在，故D錯誤。
故選A。
5．放在條形磁體周圍的小磁針靜止時如圖所示，三個小磁針的N極和一個小磁針的S極被涂黑，則S極被涂黑的小磁針是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【答案】A
【詳解】由于磁場方向的規定，小磁針靜止時N極所指向的方向為磁感線的方向。
假設條形磁體左側是N極，則磁感線由左端出發指向右側，由圖知道，甲丙的左側是N極，乙丁的右側是N極，由圖知道，假設不符合題意；
假設條形磁體右側是N極，則磁感線由右端出發指向左側，由圖知道，甲丙的右側是N極，乙丁的左側是N極，由圖知道，假設符合題意，且被涂黑S極的小磁針是甲，故A符合題意。
故選A。
6．關于磁現象，下列說法中正確的是（　　）
A．條形磁體中間部位的磁性最強
B．用來描述磁場的磁感線真實存在
C．同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引
D．磁場對放入其中的物體有力的作用
【答案】C
【詳解】A．條形磁體的中間磁性最弱，兩端磁性最強，故A錯誤；
B．磁感線是為了描述磁場分布而引入的，不是真實存在的，故B錯誤；
C．磁極間的相互作用規律是同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，故C正確；
D．磁場的基本性質是對放入其中的磁體產生磁力的作用，故D錯誤。
故選C。
7．如圖所示，置于水平桌面上靜止的小磁針上方有一根與之平行的直導線，在導線中通有電流的瞬間，小磁針發生轉動。下列說法中正確的是（　　）
A．該實驗現象說明電流周圍存在磁場
B．該實驗中小磁針主要用于檢驗通電導線周圍磁場的強弱
C．若改變導線中的電流方向，小磁針的轉動方向不會改變
D．若改變導線中的電流大小，小磁針的轉動方向將會改變
【答案】A
【詳解】給直導線通電后，本來靜止于水平桌面并且指向與導線平行的小磁針會發生轉動，說明通電導線周圍存在磁場，而改變導線中電流方向，小磁針轉動的方向也會改變，所以小磁針在此處的作用是檢驗通電導線周圍是否存在磁場，及磁場方向是否與電流方
向有關，但不能檢驗通電導線周圍磁場的強弱，故A正確，BCD錯誤。
故選A。
8．下列對于物質的認識，不正確的是（　　）
A．白熾燈的燈絲都是由超導體制成的 B．原子是由原子核和核外電子組成的
C．磁體周圍的磁場是真實存在的 D．核燃料是不可再生資
【答案】A
【詳解】A．白熾燈的燈絲都是由鎢絲制成的，利用電流做功，將電能轉化為內能、光能，而超導體是電阻為0，不會產生內能，故A錯誤，A符合題意；
B．原子是由帶正電的原子核和核外帶負電的電子組成的，故B正確，B不符合題意；
C．磁體周圍的磁場是真實存在的，能夠對周圍的磁體產生力的作用，故C正確，C不符合題意；
D．核燃料是越用越少，是不可再生資，故D正確，D不符合題意。
故選A。
9．通常我們用磁感線形象地描述磁場的強弱和方向，如圖所示描繪了某一磁場區域的部分磁感線，并在磁場的b點放置一個可自由轉動的小磁針，由磁感線的分布特點可知（ ）
A．b點的磁場比a點的磁場弱，小磁針靜止時N極指向Q處
B．b點的磁場比a點的磁場弱，小磁針靜止時N極指向P處
C．b點的磁場比a點的磁場強，小磁針靜止時N極指向P處
D．b點的磁場比a點的磁場強，小碰針靜止時N極指向Q處
【答案】D
【詳解】AB．磁感線的疏密體現了磁場的強弱，磁感線越密集，磁場越強，由圖可知，a點與b點相比，b點的磁感線更密集，所以b點的磁場比a點的磁場強，故AB不符合題意；
CD．由于磁感線上的任何一點的切線方向跟小磁針放在該點的北極指向一致，所以在b點放置一個可自由轉動的小磁針，則小磁針靜止時，其N極指向Q，故D符合題意，C不符合題意。
故選D。
10．如圖所示，小磁針處于靜止狀態，關于甲、乙兩磁極的判斷正確的是（　　）
A．N極 S極 B．S極 N極 C．S極 S極 D．N極 N極
【答案】C
【詳解】磁感線的方向與小磁針靜止時北極所指的方向一致，且磁感線從磁體的北極出來回到南極；由圖可知，小磁針的N極是向上的，說明磁感線的方向向上，磁體周圍的磁感線是從N極出發，回到S極，所以磁感線分別進入甲和乙，所以甲和乙都是S極，故ABD錯誤，C正確。
故選C。
二、填空題
11．《論衡》中記載：“司南之杓、投之于地，其柢指南”。如圖。“柢”即握柄，是磁體的_______極，司南之所以能指南北，是由于受到_______的作用。
【答案】 S（南） 地磁場
【詳解】[1]由題意知，司南放在地上時，握柄指向地理的南方，而地磁極的N極在地理南方附近，據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以握柄是磁體的S（南）極。
[2]司南靜止時指南北是由于它受到地磁場的作用。
12．沈括在《夢溪筆談》描述的“縷懸法”即是其中一種指南針，將縷絲的一端用蠟粘在磁針腰部，另一端懸在木架上，針下放一個標有方位的圓盤，靜止時針尖便指向南方，則針尖是磁針的______極，這種懸掛型的指南針靈敏度較高，基本上確立了近代羅盤的構造。“縷懸法”之所以能指示南北，其原因是磁針受到______的作用。
【答案】 S##南 地磁場
【詳解】[1]靜止時針尖便指向南方，即地磁北極；根據異名磁極相互吸引可知，小磁針針尖為南極，即S極。
[2]地球是一個大磁體，地球的周圍存在磁場。“縷懸法”之所以能指示南北，其原因是磁
針受到地磁場的作用。
13．如圖是我國古代的四大發明之一的指南針（司南）。指南針（司南）自由轉動靜止時，長柄指向地理南方，則它的長柄是______極，長柄所指的方向是地球磁場的_______極（兩空均選填“南”或“北”）。
【答案】 南 北
【詳解】[1][2]地球本身是一個大磁體，司南是用天然磁石磨制成的勺子，即其實質就是一塊磁鐵，在地球的磁場中受到磁力的作用，其靜止時其勺柄指向地理南方，即指南的南極用S表示，而地磁的北極在地理的南極附近，故長柄所指的方向是地球磁場的北極。
14．我國宋代學者______在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”司南能指示南北方向，是因為受到______的作用。
【答案】 沈括 地磁場
【詳解】[1][2]歷史上第一個記載地理和地磁兩極不重合的人是我國宋代的沈括，他提出磁偏角的概念；司南能指示南北方向，原因是地球周圍存在磁場，即受到地磁場的作用。
15．地球表面水平放置、能自由轉動的小磁針指向南北，這是由于受到______作用。而磁針所指的方向不是正南、正北，世界上最早發現這一現象的是______。
【答案】 地磁場 沈括
【詳解】[1]地球是個巨大的磁體，地磁北極在地理南極附近、地磁南極在地理北極附近，地球表面水平放置、能自由轉動的小磁針指向南北，這是由于受到地磁場的作用。
[2]地磁兩極與地理兩極并不重合，磁針所指的方向不是正南、正北，世界上最早發現這一現象的是在北宋學者沈括。
三、計算題
16．磁場的強弱可用磁感應強度B表示，單位為特斯拉（T）。小華設計了一個磁感應強度測量儀，其簡化電路如圖所示。該儀器顯示計由量程為0～0.03A的靈敏電流計改裝而成，電電壓恒為6V，定值電阻R0為40Ω，磁敏電阻R在常溫下的阻值隨磁感應強度變化的關系如下表所示。
磁感應強度B/T 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20
磁敏電阻R內/Ω 160 180 200 230 260 290
（1）當待測磁感應強度為0.04T時，磁敏電阻RB的阻值是多少？
（2）若把該測量儀放在某處，閉合開關，測得R0兩端的電壓為0.8V，則該處的磁感應強度是多少？
（3）請說明用該磁感應強度測量儀能否測量無磁場環境（磁感應強度為0）。
【答案】（1）180Ω；（2）0.16T；（3）能測量
【詳解】解：（1）由表格數據可知，磁感應強度是0.04T時，磁敏電阻的阻值RB＝180Ω。
（2）閉合開關后，磁敏電阻與定值電阻串聯，電路中的電流為
磁敏電阻RB兩端的電壓為
此時RB的阻值為
根據表格中數據可知，該處的磁感應強度為0.16T。
（3）為了保證電路安全，電路中的電流最大值Imax＝0.03A，此時電路中的總電阻為
當磁感應強度為0時，磁敏電阻阻值為160Ω，電路中的總電阻為200Ω，不小于R總，故磁感應強度為0時電路安全，用該磁感應強度測量儀能測量無磁場環境。
答：（1）磁敏電阻的阻值RB＝180Ω；
（2）該處的磁感應強度為0.16T；
（3）故磁感應強度為0時電路安全，用該磁感應強度測量儀能測量無磁場環境。

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