20.1 磁现象 磁场（考点解读）（解析版）

201 磁现象 磁场（考点解读）（解析版） 1、磁性、磁体、磁极和磁极间的相互作用 （1）磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性； （2）磁体：具有磁性的物体叫磁体； （3）磁体的分类：①天然磁体、人造磁体；②条形磁体、蹄形磁体、磁针；③硬磁体、 软 磁体； （4）磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极； （5）水平方向能够自由转动的磁体，静止时指南的一端叫南极，又叫S 极 ，指北的一端 叫 北极，又叫极； （6）磁极间的相互作用规律：同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。 注意： （1）任何一个磁体都有两个磁极，没有一个磁极的磁体，也没有两个以上磁极的磁体， 一 个磁体截成两半，每一半都有单独的极和S 极；两个条形磁体异名磁极相互接触，变成一 个整体，则接触部分变成新磁体的中间，是磁性最弱的部分；如图： （2）磁体具有吸铁性和指南性：人工沙滩先经过磁选，就是利用吸铁性把铁钉铁片去除， 选矿时把含铁矿石和不含铁矿石分开；指南针就是利用指南性。 2、磁性材料以及物体是否具有磁性的判断方法 （1）磁性材料：指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。 （2）判断物体是否具有磁性的方法： ①利用磁体的指向性来判断：把被检物体悬挂起来在水平方向可以自由转动，静止时总是 一端指南一端指北，则是磁体，静止时指向无规律则不是磁体； ②利用磁体的吸铁性来判断：把被检物体靠近铁钉，如果吸引则是磁体，如果不吸引则不 是磁体； ③利用磁极间作用规律来判断：把被检物体分别与已知磁体的S 极和极靠近，如果一次吸 引一次排斥则是磁体，如果两次都吸引则不是磁体； ④利用磁极磁性最强来判断：若、B 两根外形相同的钢棒，已知其中一根具有磁性，另一 根没有磁性，具体的区分方法是，将的一端从B 的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不 变，则说明有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B 有磁性。 注意： （1）若被判断的物体与已知磁体相互排斥，由同名磁极相互排斥的规律可知，该物体一 定具有磁性； （2）若被判断的物体与已知磁体相吸引，根据磁体具有吸铁性和异名磁极相互吸引的性 质，判断出该物体可能有磁性，也可能没有磁性。 3、磁场：（1）定义：磁体周围存在的特殊物质叫磁场，磁场看不见，摸不着，我们通过 它的基本性质来认识；将一个条形磁体靠近静止的小磁针，发现小磁针开始转动，两极不 再指南北，这说明磁体通过磁场对小磁针产生了磁力的作用，由此证明磁场是存在的，尽 管磁场看不见，摸不到，但是客观存在的； （2）性质：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用； 下图是利用小磁针和铁屑体现的条形磁体周围磁场分布情况； （3）方向：磁场中能够自由转动的小磁针静止时北极的指向规定为磁场方向； 磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同，与小磁 针南极的受力方向相反； 注意：（1）磁场是一种特殊的物质，它看不见，摸不着，是真实的客观存在； （2）磁体间的相互作用是通过磁场这种物质来实现的； （3）磁感线是描述磁场的方法，磁感线能看到，但不是真实存在； 4、地磁场：（1）地球是一个大磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场； （2）地磁场的南北极与地理南北极相反，且不重合，即：地磁南极在地理北极附近，地 磁北极在地理南极附近如图： （3）历史上第一个记载地理和地磁两极不重合的人是我国宋代的沈括，他提出磁偏角的 概念； 5、磁化：（1）一些物质在磁体或电流的作用下获得磁性，叫做磁化； （2）被磁化的物质如果离开磁体或电流仍长时间具有磁性，叫硬磁性材料，例如钢；如 果很短的时间磁性就消失，叫软磁性材料，例如铁。 注意：（1）只有磁性材料才能被磁化，如铁、钴、镍．其他材料是不能被磁化的． （2）磁性材料被磁化时，遵循同名磁极相排斥、异名磁极相吸引的规则．如图，铁钉离 磁体近的部分被磁化成异名磁极，离磁体远的部分被磁化成同名磁极。 （3）积累生活中的相关现象： 磁带和磁卡利用了它们能够被磁化的原理； 磁性材料在高温条件下，有去磁的现象；磁带、磁盘、磁卡等物体不适合在磁场环境和高 温环境保存． 彩色电视显像管被磁化后颜色失真； 机械手表被磁化后走时不准。 6、磁感线及其特点 （1）用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场，这叫磁感线； 为了便于研究磁场，我们引入了磁感线的概念，磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线， 这种研究方法叫建立理想模型法； （2）磁感线的疏密表示磁性强弱；箭头方向表示磁场方向； （3）在磁体外部，磁感线从极出发，到S 极进入；在磁体内部是从S 到．磁感线没有交 叉的。 【考点1 磁性、磁体、磁极和磁极间的相互作用】 【典例1-1】（2022 秋•泽州县期末）实验室里，小梦不小心将一条形磁铁从中间断开，断 开的两端分别设为甲、乙，如图所示，则下列判断正确的是（ ） ．甲端是极，乙端是S 极 B．甲端是极，乙端是极 ．甲端是S 极，乙端是S 极 D．甲端是S 极，乙端是极 【答】D 【分析】磁体始终有两个磁极，一个南极和一个北极。 【解答】解：将条形磁铁从中间断开，它将变成两个磁体，每个磁体都有两个磁极，且 总是一个极和一个S 极，故B 错误，D 正确。 故选：D。 【典例1-2】（2023 春•灌云县期中）如图甲所示，放有磁铁两个小车用细线相连，剪断细 线，小车向相反方向运动，此现象既说明磁极间相互作用规律是 同名磁极互相排斥 ，又说明物体间力的作用是 相互 的。如图乙所示是甲、乙两种物质质量和体积的 关系图像，由图像可以推断：ρ 甲 大于 ρ 乙（选填“大于”或“小于”）。 【答】同名磁极互相排斥；相互；大于 【分析】（1）同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引。 （2）物体间力的作用是相互的。 （3）同体积的不同物质，质量越大，密度越大。 【解答】解：如图甲所示，放有磁铁两个小车用细线相连，剪断细线，小车向相反方向 运动，此现象既说明磁极间相互作用规律是同名磁极互相排斥，又说明物体间力的作用 是相互的。 如图乙所示是甲、乙两种物质质量和体积的关系图像，由图像可以推断：在体积相同时， 甲的质量大于乙的质量，所以甲的密度大于乙的密度，即ρ 甲大于ρ 乙。 故答为：同名磁极互相排斥；相互；大于。 【变式1-1】（2023 春•古塔区校级期中）如图所示，弹簧测力计下挂着铁块P，其正下方 的水平地面上放着条形磁铁Q，P 和Q 均处于静止状态。已知P 和Q 的重力分别为G 和 3G，若弹簧测力计的示数为2G，则下列说法正确的是（ ） ．P 对Q 的吸引力和Q 的重力是一对平衡力 B．弹簧测力计对P 的拉力和Q 对P 的吸引力是一对平衡力。大小均为2G ．P 对弹簧测力计的拉力大小为G D．P 对Q 的吸引力和地面对Q 的支持力大小分别为G 和2G 【答】D 【分析】（1）根据二力平衡条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在 同一个物体上； （2）P 对弹簧测力计的拉力大小等于P 受到的力即为弹簧测力计的示数； （3）对P、Q 分别受力分析，利用力的平衡条件和相互作用力得出PQ 之间吸引力的大 小和地面对Q 的支持力的大小。 【解答】解： 、此时Q 静止在地面上，Q 受到P 对Q 的吸引力、自身的重力和地面的支持力作用，则 可知P 对Q 的吸引力和Q 的重力的大小不相等，所以二力不是平衡力，故错误； B、对P 进行受力分析可知，P 受到竖直向上弹簧测力计的拉力F 拉、Q 对P 的吸引力 FQP、竖直向下的重力G，且F 拉＝FQP+G，所以弹簧测力计对P 的拉力和Q 对P 的吸引 力大小不相等，二力不是平衡力，故B 错误； 、已知弹簧测力计的示数为2G，且弹簧测力计对P 的拉力与P 对弹簧测力计的拉力是 一对相互作用力，所以P 对弹簧测力计的拉力大小为2G，故错误； D、对P 进行受力分析可知，P 受到竖直向上弹簧测力计的拉力F 拉、Q 对P 的吸引力 FQP、竖直向下的重力G，如图1 所示， 由题可知，F 拉＝2G； 根据力的平衡条件可得：FQP＝F 拉﹣GP＝2G G ﹣＝G，即Q 对P 的吸引力大小为G， 由于力的作用是相互的，所以P 对Q 的吸引力也是G； 对Q 进行受力分析可知，Q 受到竖直向下的重力3G 和竖直向上的支持力F 支持、P 对Q 的吸引力FPQ，如图2 所示； 其中，P 对Q 的吸引力FPQ 与Q 对P 的吸引力FQP 是一对相互作用力，所以FPQ＝FQP＝ G； 根据力的平衡条件可得：F 支持＝GQ F ﹣ PQ＝3G G ﹣＝2G，故D 正确。 故选：D。 【变式1-2】（2023•秦都区校级一模）下水道口常有异味，这是 扩散 现象；室内会装 地漏防止这一现象，如图所示是一款磁悬浮地漏的结构图。当密封盖上方无水时，磁体 将密封盖顶起，防止臭气外漏。若磁体下端为极，则磁体B 上端为 极 【答】扩散现象；。 【分析】分子在永不停息地做无规则运动；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 【解答】解：若地漏不密封，排水管内臭气会由于气体分子永不停息地做无规则运动， 是扩散现象； 由题可知，两磁体之间的作用力是斥力，同名磁极相互排斥，所以，若磁体下端为极， 则磁体B 上端为极。 故答为：扩散现象；。 【考点2 磁性材料以及物体是否具有磁性的判断方法】 【典例2-1】（2023•贵州模拟）据史料记载，当年秦始皇在建造阿房宫北阙门时，令能工 巧匠们“累磁石为之”，故称“磁石门”，类似于现代的安全检查门。下列物体能被 “磁石门”检查出的是（ ） ．木棒 B．铁棒 ．陶罐 D．铜棒 【答】B 【分析】我们把物体能够吸引铁钴镍等物质的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。 【解答】解：磁体能够吸引磁性材料，木棒、陶罐和铜棒都不是磁性材料，铁是磁性材 料，故B 符合题意，D 不符合题意。 故选：B。 【典例2-2】（2022•滨江区一模）如图所示的四个实验中，不能确定钢棒具有磁性的是（ ） ． 小磁针被排斥 B． 静止时始终南北指向 ． 电流表指针偏转 D． 能吸引更多的 铁屑 【答】D 【分析】（1）磁体的基本性质是能够吸引铁、钴、镍和其他磁性材料，还具有指南北 的性质； （2）给带铁芯的螺线管通电，便制作成了电磁铁，影响电磁铁磁性强弱的因素有电流 的大小、线圈的匝数和铁芯的有无； （3）导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针 发生偏转来体现），这是电磁感应现象。 【解答】解：、同名磁极相互排斥，小磁针与钢棒相互排斥，说明都具有磁性，故不符 合题意； B、钢棒指南北，这是磁体的基本性质，说明钢棒具有磁性，故B 不符合题意； 、导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针发生 偏转来体现），这是电磁感应现象，能说明钢棒具有磁性，故不符合题意； D、铁（钢）芯能使通电螺线管的磁性增强，使其能吸引更多的铁屑，不能说明钢棒具 有磁性，故D 符合题意。 故选：D。 【典例2-3】（2021 秋•沂南县期末）根据磁极的磁性最强判断：若有、B 两个外形完全相 同的钢棒如图所示，已知一个有磁性，另一个没有磁性，区分它们的方法是将的一端从 B 的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明有磁性的是 ； 若发现吸引力由大变小再变大，则说明 B 有磁性。 【答】见试题解答内容 【分析】将的一端从B 的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则 说明B 的两端不是磁极，则是有磁性的；若发现吸引力由大变小再变大，则说明B 的两 端是磁极，B 有磁性。 【解答】解：条形磁铁的中间磁性最弱，两端磁性最强； 在B 的上方从左端向右端匀速移动，若吸引力的大小不变，说明它们间的力的作用大小 不变，则B 棒肯定无磁性，棒有磁性； 若吸引力的大小先由大变小，然后是由小变大，说明B 的两端磁性较强，中间磁性较弱， 则B 肯定有磁性。 故答为：；B。 【变式2-1】（2022 春•云岩区校级期中）有外形相同的两根钢条M、，按图甲、图乙两种 方式接触时，它们之间都有较大吸引力。则下列推断正确的是（ ） ．M 无磁性、无磁性 B．M 有磁性、有磁性 ．M 有磁性、无磁性 D．M 无磁性、有磁性 【答】B 【分析】磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，任何磁体都具有两个磁极，磁北极，磁南极 S，磁体中磁极部分磁性最强，中间部分磁性最弱。 【解答】解：由题意可知，图甲、图乙两种方式接触时，它们之间都有较大吸引力，因 磁体的两端磁性最强，中间最弱，所以，在图甲中，钢条M 的中间位置磁性弱，却能 牢牢吸引M，说明钢条具有磁性；同理，由图乙可知，钢条M 也具有磁性，由选项可 知，只有B 正确。 故选：B。 【变式2-2】（2022 秋•顺平县期末）课期间，老师布置了作业：怎样检验一根铁棒是否有 磁性？杨阳同学列举了如下两种方法： （1）如图甲，将铁棒的一端靠近小磁针的极，互相吸引，将另一端靠近小磁针极，也 互相吸引，说明铁棒 无 （选填“有”或“无”）磁性；如果铁棒的一端与小磁针 的极互相吸引，另一端与小磁针的极互相排斥，说明铁棒 有 （选填“有”或 “无”）磁性。 （2）如图乙，水平向右移动铁棒，弹簧测力计的示数有变化，说明铁棒 有 （选填 “有”或“无”）磁性。 【答】（1）无；有；（2）有。 【分析】（1）在利用磁极间的作用规律来确定铁棒是否具有磁性时，要注意两者相互 吸引这种情况：异名磁极相互吸引；磁体也具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。判断方 法：把被检物体的两端分别与已知磁体的极靠近，如果一次吸引一次排斥则是磁体，如 果两次都吸引则不是磁体。 （2）利用磁体的磁极磁性最强来判断。 【解答】解：（1）如果铁棒的两端都能与小磁针极相吸引，根据“同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引”可知，铁棒不可能是磁体，所以无磁性。如果铁棒的一端与小磁针 的极互相吸引，另一端与小磁针的极互相排斥，根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相 互吸引”可知，铁棒有磁性。 （2）如图乙，水平向右移动铁棒，弹簧测力计的示数有变化，说明铁块受到铁棒的作 用力且力的大小发生变化；由于磁体具有吸引铁的性质，且磁体的磁极磁性最强，中间 磁性最弱，所以铁棒有磁性。 故答为：（1）无；有；（2）有。 【变式2-3】（2023•武汉模拟）为辨别钢棒是否有磁性，小明设计了以下方进行探究。 （1）如图甲所示，小磁针与钢棒M 端相互吸引，则钢棒的情况可能是 ； ．原来就具有磁性，M 端为极 B．原来就具有磁性，M 端为S 极 ．原来没有磁性，被小磁针磁化后，M 端成了极 D．原来没有磁性，被小磁针磁化后，M 端成了S 极 （2）如图乙所示，挂在弹簧测力计下的磁铁，下端为极。水平向左移动钢棒的过程中， 测力计示数持续变大，小明由此判断，钢棒原来一定具有磁性，且M 端是 极（选 填“”或“S”）。本实验若把磁铁换成软铁块，情况又会怎样？ 水平向左移动钢棒的 过程中，弹簧测力计示数先变小后变大 。 【答】（1）；（2）；水平向左移动钢棒的过程中，弹簧测力计示数先变小后变大。 【分析】每个磁体有两个磁极，而磁极的磁性最强，对于条形磁体来说，两端分别是两 个磁极，中间的磁性最弱，异名磁极相互吸引，同时磁体也可以吸引磁性物质。 【解答】解：（1）根据知识点磁体能够吸引铁、钴、镍等物质；同名磁极互相排斥， 异名磁极互相吸引；小磁针的S 极与钢棒M 端互相吸引，则钢棒如果原来有磁性，M 端应该是极，如果原来没有磁性，钢棒被磁化后，M 端是极，故BD 不符合题意，符合 题意。 故选。 （2）由于磁体的两端磁性最强，中间磁性最弱；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸 引；水平向左移动钢棒，钢棒的M 端是极，从M 端到中间，磁体受到的斥力逐渐减小； 从中间到右端，磁体受到的引力逐渐增大，所以弹簧测力计的示数持续变大； 若把磁铁换成软铁块，钢棒的M 端为极、端为S 极，两端磁性最强，水平向左移动钢棒 的过程中，弹簧测力计示数先变小后变大。 故答为：（1）；（2）；水平向左移动钢棒的过程中，弹簧测力计示数先变小后变大。 【考点3 磁场和地磁场以及磁化】 【典例3-1】（2022 秋•平泉市期末）下列关于磁场的描述，不正确的是（ ） ．磁体之间的相互作用是通过磁场产生的 B．磁场看不见摸不着，但可以借助小磁针感知它的存在 ．磁场对放入其中的物体一定会产生力的作用 D．能自由转动的小磁针静止时极指向为该点的磁场方向 【答】 【分析】（1）磁体之间的相互作用是通过磁场实现的； （2）磁场看不见、摸不着，但是真实存在的； （3）磁场的基本性质是对放在其中的磁体和运动电荷有力的作用； （4）放入磁场中的小磁针，静止时北极所指方向与该点的磁场方向一致。 【解答】解：、磁体间的吸引或排斥作用都是通过磁场来完成的，故正确； B、磁场是看不见的，但对放入其中的磁体有力的作用，故可通过小磁针感知它的存在， 故B 正确； 、磁场对放入其中的磁性物质会产生力的作用，故错误； D、能自由转动的小磁针，静止时极所指方向为该点的磁场方向，故D 正确。 故选：。 【典例3-2】（2023•门头沟区二模）（多选）如图展示了我国古代劳动人民的智慧成果， 对其中所涉及的物理知识，下列说法中正确的是（ ） ．司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示南北 B．戥子利用杠杆平衡来称量质量 ．孔明灯在上升过程中只受重力 D．敲击不同的编钟，发出的音调一定相同 【答】B 【分析】（1）磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用； （2）杆秤是利用杠杆原理来测量物体质量的测量工具； （3）孔明灯在上升过程中受重力和浮力； （4）音调指声音的高低，由振动频率决定。 【解答】解：、地球周围存在着磁场，司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示南北， 故正确； B、戥子是利用杠杆平衡条件来称量质量的，故B 正确； 、孔明灯在上升过程中受重力和浮力，故错误； D、大小不同的编钟振动时的频率不同，发出声音的音调不同，故D 错误。 故选：B。 【典例3-3】（2022•都安县校级二模）在探究磁体周围磁场的实验中，老师将条形磁体平 放在玻璃板下方，然后在玻璃板上均匀洒上铁屑，轻敲玻璃板，铁屑由于具有 惯性 会与玻璃板分离，在磁力的作用下，铁屑就会有序地排列起来，如图所示；借助铁屑可 以显示磁体周围 磁场 的分布特点。 【答】惯性；磁场 【分析】①一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性。惯性的大小与质 量有关，质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变； ②在磁体周围空间存在一种特殊的物质，这种物质能对放入其中的磁体产生力的作用， 这就是磁场。 【解答】解：铁屑质量较小，惯性小，运动状态容易改变；所以轻敲玻璃板，铁屑由于 具有惯性会与玻璃板分离； 磁体周围始终存在磁场，借助细铁屑可以显示磁体周围的磁场分布特点。 故答为：惯性；磁场。 【变式3-1】（2022 秋•成武县期末）研究发现，人体内部存在磁场，但与地磁场相比很弱， 则（ ） ．人体内部磁场的磁感线分布比地磁场