1.1指南针为什么能指方向-【压轴题】2024-2025 学年八年级科学下册同步培优训练（浙教版）

1.1指南针为什么能指方向 学习目标 1.知道什么是磁性、磁体和磁极（重点） 2.知道磁体有吸铁性和指向性 3.知道磁极间相互作用（重点） 4.了解什么是磁化 知识重点 知识点一：磁现象 1、磁性和磁体 （1）磁性 实验现象 用磁体分别靠近铁片、钢片、镍片、铜片、铝块、木块、回形针、玻璃片等物体时，发现磁体能吸引铁片、钢片、回形针，但不能吸引铜片、铝块、木块、玻璃片。 定义 我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍等物质称为铁磁性物质（磁性材料）。 （2）磁体 ①定义：具有磁性的物体叫做磁体。 ②特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块。 2、磁极 （1）磁极间相互作用规律 实验探究 把一个条形磁体悬挂起来，用另一个条形磁体的一端去接近它的其中一端，观察现象。换用磁体的另一端再去接近，观察现象。 实验现象 相同的两个磁极相互靠近时会相互排斥，不同的两个磁极相互靠近时会相互吸引。 归纳总结 磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互排斥。 （2）判断物体是否具有磁性的方法 方法一：根据磁体的磁性判断 将被测物体靠近没有磁性的铁、钴、镍等磁性材料，铁、钴、镍等若能被吸引，则说明该物体具有磁性；若不能被吸引，则说明该物体没有磁性。 方法二：根据磁体的指向性判断 用自由悬挂、自由悬浮等方式让被测物体能够在水平面内自由转动，若被测物体静止时总是大致指向南北方向，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。 方法三：根据磁极间的相互作用规律判断 将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，说明该物体具有磁性；若与小磁针两极都相互吸引，则说明该物体没有磁性。 注意：在利用磁极间相互作用规律判断两物体是否具有磁性时，要注意“斥定吸不定”原则，即如果两个物体相互排斥，则可以确定两者均有磁性，如果相互吸引，则可能两物体均有磁性或一个有磁性、一个没有磁性。 方法四：根据磁体各位置磁性强弱不同判断 外形相同的A、B棒 若两次都不吸引，则A、B都没有磁性 若两次都吸引，则A、B都有磁性 若只有甲吸引，则B有磁性，A没有磁性 若只有乙吸引，则A有磁性，B没有磁性 外形相同的A、B棒 若始终没有相互作用，则A、B都没有磁性 若吸引力保持不变，则A没有磁性，B有磁性 若吸引力由强→弱→强，则A有磁性，B没有磁性 若先吸引后排斥，或先排斥后吸引，则A、B都有磁性 3、磁化： ① 定义：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。磁铁吸引铁钉的原因是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果 ②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料 。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。 知识点二：磁场 1、定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。磁场看不见、摸不着我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。 2、基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。 3、方向规定：小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。 4、磁感线：在磁场中一些带箭头的曲线 。 ①方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的 北极 出来，回到磁体的南极。 ②说明： A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的曲线，不是客观存在的。 B、用磁感线描述磁场的方法叫模型法。 C、磁感线是封闭 的曲线。 D、磁感线立体 的分布在磁体周围，而不是平面的。 E、磁感线不相交 。 F、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 。 ③熟练掌握条形磁铁磁感线的画法。 知识点三：地磁场 1、定义：在地球产生的磁场 ，磁针指南北是因为受到地磁场的作用 。 2、磁极：地磁北极在地理南极附近 ，地磁南极在地理北极附近 。 3、磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现，地磁南北极与地理南北极不重合。 题型一．磁性和磁体 [例题1] 1988年阿尔贝•费尔和彼得•格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现，并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”。进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如图2所示。 1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。 （1）以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是 。 A．铜、银 B．铁、铜 C．铜、铝 D．铁、镍 （2）对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻 （选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。 题型二．磁极 [例题2] 据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮，制成指南鱼，如图是指南鱼静止时的指向，下列说法错误的是（　　） A．指南鱼能吸引铁屑 B．指南鱼周围存在磁场 C．指南鱼的头是磁体的S极 D．指南鱼有南北两个磁极 题型三．磁极间的相互作用 [例题3] 探究“磁极间作用力的大小与磁极间距离的关系”。 （1）由学过知识可猜想磁极间的距离越近，作用力越 ； （2）林红同学用如图所示的实验进行探究。由于磁极间作用力的大小不便测量，她通过观察细线与竖直方向的夹角的变化，来判断磁极间力的变化，用到的科学方法是 法； （3）林红分析三次实验现象，得出结论跟猜想符合。小月认为：这个结论还需要进一步实验论证，联想到磁极间的相互作用规律，还须研究甲、乙两块磁体相互 时，磁极间作用力与距离的关系。 题型四．物体是否具有磁性的判断方法 [例题4] 有两根外形完全相同的钢棒a和b；按图甲放置，手拿住a时，b不会掉下来；按图乙放置，手拿住b时，a会掉下来。这说明（　　） A．钢棒a具有磁性 B．钢棒b具有磁性 C．钢棒a和b都具有磁性 D．钢棒a和b都不具有磁性 题型五．磁场的概念 [例题5] 磁场的强弱用磁感应强度（用字母“B”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉（用字母“T”表示），某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度，若RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，如图为某磁敏电阻的电阻比值跟磁感应强度B关系的图像，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻RB（无磁场时阻值R0＝100Ω），两个开关S1、S2，导线若干，另外，还有可供再选择的以下器材： A．电流表A（量程：0﹣0.6A，0﹣3V） B．电压表V（量程：0﹣3V，0﹣15V） C．定值电阻R1（阻值：1.5kΩ） D．定值电阻R2（阻值：80Ω） E．定值电阻R3（阻值：5Ω） （1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为1.0﹣1.2T．请你从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题。 ①选择的两种器材是 （填写器材前面字母序号） ②选择电表的量程是 。 ③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。 （2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为0.1﹣0.3T的阻值，在你设计测量的电路中，从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材是 （填写器材前面字母序号）。 题型六．磁感线及其特点 [例题6] 小杜将条形磁体放在水平桌面上并在周围放置小磁针，小磁针的指向情况如图甲所示。将小磁针拿掉，在条形磁体上放玻璃板并均匀撒一层铁屑，轻轻敲打玻璃板，铁屑的分布情况如图乙所示。图丙是根据图甲和图乙的现象，用磁感线描述的条形磁体的磁场情况。下列说法错误的是（　　） A．甲图中小磁针静止时，南极所指的方向为该点的磁场方向 B．甲图中小磁针受到力的作用，说明磁体周围有磁场 C．乙图探究的是条形磁体周围磁场的分布情况 D．丙图中的磁感线是为描述磁场引入的模型，不是真实存在的 题型七．地磁场及其分布、磁偏角 [例题7] 关于下列四幅图的描述正确的是（　　） A．甲图让钢棒AB靠近条形磁体，若它们相互吸引，则钢棒具有磁性 B．乙图中地球磁场的N极在地理的北极附近 C．丙图中两个条形磁铁相互靠拢合并时铁钉将吸得更牢 D．丁图中a端磁极是N极，b端磁极是S极 题型八．指南针的工作原理 [例题8] 阅读以下材料，回答问题。 指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图甲所示，它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在光滑青铜盘的中心，可以自由转动。古文《论衡•是应篇》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。司南的作用，放在地上，它的勺柄静止时指向南方。磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用 （1）若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的，图乙和丙所示的两个示意图中，能合理描述这块大磁铁的是 。 （2）司南的勺柄应为该磁体的 （选填“N”或“S”）极。 （3）某物理研究所尝试利用一块天然磁石制作一具“司南”，图丁所示为天然磁石的磁感线分布情况，则应将磁石的 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）处打磨成勺柄。 （4）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺勺柄总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的 影响了实验效果。 巩固提高 [练习1] 下列有关电和磁的说法正确的是（　　） A．验电器的工作原理是同名磁极相互排斥 B．磁体周围的磁感线实际上并不存在 C．磁场中某点的磁场方向由放在该点的小磁针决定 D．由磁体周围的铁屑排列情况可以形象地显示磁场分布 [练习2] 如图甲所示，光滑塑料柱下端固定于环形磁体B上，将另一相同重为G的环形磁体A从位置1由静止释放并开始计时，t1时刻经过位置2进入磁场相互作用区域（磁体间的作用力随磁体间距离的减小而增大），t2时刻第一次下降至最低点位置3处。整个过程中A与B没有接触，不计空气阻力。请在图乙中画出磁体A从开始计时到t2时刻的过程中所受合力F合的大小随时间t变化的大致图象。 [练习3] 磁控防盗装置内装有干簧管（如图甲），干簧管由两个软铁片和玻璃管组成，软铁片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时，软铁片触点状态会发生变化。把条形磁体分别放置在乙图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个位置时，触点的开合状态和软铁片的极性情况如表。 磁体位置 竖直放置并靠近 水平放置并靠近 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 触点状态 闭合 断开 闭合 ？ 软铁片的极性情况 （1）铁片被磁化后，铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是 。 （2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），干簧管触点状态为 。 （3）如图丙，门上磁控防盗装置内有一个竖直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁，磁控防盗装置的工作原理是：夜间关上门，闭合开关S，启动防盗报警器，此时报警电铃不响；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，电铃响起。图丁虚线中四种磁体摆放方式能满足工作要求的有 （选填图中的字母）。 [练习4] 在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度越大，磁场越强；有一种电阻的阻值跟磁感应强度有关，我们把它叫做磁敏电阻，它的阻值大小随磁场的强弱变化而变化。小帆设计了一个可以测量该磁敏电阻R阻值的电路（如图1，其中磁敏电阻所处的磁场未画出）。 次数 1 2 3 U/V 0.9 1.8 2.7 I/mA 3.00 6.00 9.00 （1）磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图2所示，图象中图线与纵坐标的交点P表示的物理意义是 。 （2）将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置A点（图3）。正确测得的数据如表格所示，则该磁敏电阻的测量值为 Ω，A点的磁感应强度为 T。 （3）在实验过程中，仅将磁敏电阻从图3所示A处移至B处，其它条件不变，那么电压表的示数 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供研究的物理问题？ 。 [练习5] 阅读材料，回答问题。 趋磁细菌 地球上很多动物，例如候鸟能够感知地球磁场，那么微生物是否也具有这种超能力呢？在很早以前，科学家们就发现：如果在某细菌附近放一个磁铁，该细菌会向磁铁的N极移动，经过多次大量的实验，发现该细菌无论处于什么位置，都会向磁铁的N极移动，表明该细菌受到了磁场的影响，并把这种细菌叫做趋磁细菌。研究者通过能量色散X﹣射线分析，发现趋磁细菌内含有铁，主要成分是Fe3O4或Fe3S4，把这种富铁的小粒子叫磁小体。 和其他细菌一样，趋磁细菌并不十分喜欢氧气，它们需要从富氧区移至微氧或无氧区。生活在海底缺氧的细菌，当被搅到有氧的海水中时，它会利用磁小体——自身“指南针”沿着地磁场的作用回到海底淤泥中。 趋磁细菌可以在实验室里进行大规模培养，用于连接一些医学上治疗的药物，做靶向给药，同时还可以用于理论研究，仿生研究。趋磁细菌在地球的铁氮碳磷硫等物质循环中扮演重要角色，体内具有毒性低的磁小体在医疗、食品、环境、化工等领域具有广泛的应用前景。 （1）微生物中的细菌 （选填“会”或“不会”）受到地磁场的影响，趋磁细菌中 是它自身的“指南针”。 （2）由材料可知，在海洋中，地磁场驱使趋磁细菌运动的方向为 （选填“由北向南”或“由南向北”）。 （3）结合材料，请你说出一条研究趋磁细菌的价值或意义： （答案不唯一，写出一条即可）。 [练习6] 阅读短文，回答问题： 电动自行车是如何调速的 常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍耳传感器、控制器和开关K四部分组成。 霍耳传感器是将磁信号转变成电压的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍耳传感器的距离发生改变，使U0发生变化。 控制器自身产生大小随时间周期性变化电压U1，如图甲所示。控制器将电压U1与霍耳传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，控制开关K的通断。当U1小于U0时，UK＝1V，图乙中开关K闭合；U1大于U0时，UK＝0，K断开。U0不同，开关K闭合时间（Δt闭合）与断开时间（Δt断开）都会变化，越大，电动机转得越快。 （1）霍耳传感器将 。 A．磁场的方向转化为电流 B．磁场的强弱转化为电流 C．磁场的方向转化为电压 D．磁场的强弱转化为电压 （2）如图丙所示，将霍耳传感器沿磁感线从A点移动到B的过程中，其产生电压U0 。 A．不断增大 B．保持不变 C．不断减小 D．先减小后增大 （3）电动自行车行驶过程中，当U0小于U1时，电动机中 （有/无）电流通过。 （4）图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线。在0～2T内控制开关K闭合的时间段分别为 。 （5）电动自行车在行驶过程中霍耳传感器输出电压U0如图戊中图线M，转动手柄旋转套后U0变为图中图线N，图中折线A是U1随时间变化的关系图线。与转动前相比，下列判断正确的是 。 A．电动自行车速度增大 B．手柄旋转套中磁铁与霍耳传感器的距离减小 C．每次K闭合与断开时间之比（）变小 D．每次K闭合与断开时间之和（Δt闭合+Δt断开）变大 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.1指南针为什么能指方向 学习目标 1.知道什么是磁性、磁体和磁极（重点） 2.知道磁体有吸铁性和指向性 3.知道磁极间相互作用（重点） 4.了解什么是磁化 知识重点 知识点一：磁现象 1、磁性和磁体 （1）磁性 实验现象 用磁体分别靠近铁片、钢片、镍片、铜片、铝块、木块、回形针、玻璃片等物体时，发现磁体能吸引铁片、钢片、回形针，但不能吸引铜片、铝块、木块、玻璃片。 定义 我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍等物质称为铁磁性物质（磁性材料）。 （2）磁体 ①定义：具有磁性的物体叫做磁体。 ②特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块。 2、磁极 （1）磁极间相互作用规律 实验探究 把一个条形磁体悬挂起来，用另一个条形磁体的一端去接近它的其中一端，观察现象。换用磁体的另一端再去接近，观察现象。 实验现象 相同的两个磁极相互靠近时会相互排斥，不同的两个磁极相互靠近时会相互吸引。 归纳总结 磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互排斥。 （2）判断物体是否具有磁性的方法 方法一：根据磁体的磁性判断 将被测物体靠近没有磁性的铁、钴、镍等磁性材料，铁、钴、镍等若能被吸引，则说明该物体具有磁性；若不能被吸引，则说明该物体没有磁性。 方法二：根据磁体的指向性判断 用自由悬挂、自由悬浮等方式让被测物体能够在水平面内自由转动，若被测物体静止时总是大致指向南北方向，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。 方法三：根据磁极间的相互作用规律判断 将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，说明该物体具有磁性；若与小磁针两极都相互吸引，则说明该物体没有磁性。 注意：在利用磁极间相互作用规律判断两物体是否具有磁性时，要注意“斥定吸不定”原则，即如果两个物体相互排斥，则可以确定两者均有磁性，如果相互吸引，则可能两物体均有磁性或一个有磁性、一个没有磁性。 方法四：根据磁体各位置磁性强弱不同判断 外形相同的A、B棒 若两次都不吸引，则A、B都没有磁性 若两次都吸引，则A、B都有磁性 若只有甲吸引，则B有磁性，A没有磁性 若只有乙吸引，则A有磁性，B没有磁性 外形相同的A、B棒 若始终没有相互作用，则A、B都没有磁性 若吸引力保持不变，则A没有磁性，B有磁性 若吸引力由强→弱→强，则A有磁性，B没有磁性 若先吸引后排斥，或先排斥后吸引，则A、B都有磁性 3、磁化： ① 定义：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。磁铁吸引铁钉的原因是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果 ②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料 。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。 知识点二：磁场 1、定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。磁场看不见、摸不着我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。 2、基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。 3、方向规定：小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。 4、磁感线：在磁场中一些带箭头的曲线 。 ①方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的 北极 出来，回到磁体的南极。 ②说明： A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的曲线，不是客观存在的。 B、用磁感线描述磁场的方法叫模型法。 C、磁感线是封闭 的曲线。 D、磁感线立体 的分布在磁体周围，而不是平面的。 E、磁感线不相交 。 F、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 。 ③熟练掌握条形磁铁磁感线的画法。 知识点三：地磁场 1、定义：在地球产生的磁场 ，磁针指南北是因为受到地磁场的作用 。 2、磁极：地磁北极在地理南极附近 ，地磁南极在地理北极附近 。 3、磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现，地磁南北极与地理南北极不重合。 题型一．磁性和磁体 [例题1] 1988年阿尔贝•费尔和彼得•格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现，并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”。进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如图2所示。 1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。 （1）以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是 。 A．铜、银 B．铁、铜 C．铜、铝 D．铁、镍 （2）对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻 （选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。 【解答】解：（1）由题意知，组成层膜的两种金属有一种是易磁化的金属铁钴镍中的其中一种，另一种是不易被磁化的，故选B； （2）由图知：当d＝1.7nm时，比值较小，小于1，此时在磁场的作用下，阻值的变化较为剧烈，符合“巨磁电阻效应”。 故答案为：（1）B；（2）具有。 题型二．磁极 [例题2] 据《武经总要》记载，古人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂浮，制成指南鱼，如图是指南鱼静止时的指向，下列说法错误的是（　　） A．指南鱼能吸引铁屑 B．指南鱼周围存在磁场 C．指南鱼的头是磁体的S极 D．指南鱼有南北两个磁极 【解答】解：A、磁性是指能够吸引铁、钴、镍等物质的性质；鱼形铁是用铁制成的，能被磁体吸引，故A正确； B、磁体周围存在着磁场，指南鱼是磁体，所以指南鱼周围存在磁场，故B正确； C、指北的一端叫做北极，用字母N表示，鱼头指北是北极，故C错误； D、一个磁体有两个磁极，分别为南极和北极，故D正确。 故选：C。 题型三．磁极间的相互作用 [例题3] 探究“磁极间作用力的大小与磁极间距离的关系”。 （1）由学过知识可猜想磁极间的距离越近，作用力越 ； （2）林红同学用如图所示的实验进行探究。由于磁极间作用力的大小不便测量，她通过观察细线与竖直方向的夹角的变化，来判断磁极间力的变化，用到的科学方法是 法； （3）林红分析三次实验现象，得出结论跟猜想符合。小月认为：这个结论还需要进一步实验论证，联想到磁极间的相互作用规律，还须研究甲、乙两块磁体相互 时，磁极间作用力与距离的关系。 【解答】解：（1）由生活经验可提出猜想，即：磁体间的距离越近，作用力越大； （2）磁力大小可以通过细线与竖直方向的夹角大小来反映，故采用了转换法； （3）联想到磁体间的相互作用规律，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故还须研究甲、乙两块磁铁相互排斥时，磁体间作用力与距离的关系。 故答案为：（1）大；（2）转换；（3）排斥。 题型四．物体是否具有磁性的判断方法 [例题4] 有两根外形完全相同的钢棒a和b；按图甲放置，手拿住a时，b不会掉下来；按图乙放置，手拿住b时，a会掉下来。这说明（　　） A．钢棒a具有磁性 B．钢棒b具有磁性 C．钢棒a和b都具有磁性 D．钢棒a和b都不具有磁性 【解答】解： 磁极的磁性最强，用手拿a时（甲图），b不会掉下来，说明a对b有较大的磁力，则钢棒a具有磁性； 因磁体中间部分几乎没有磁性，所以，用手拿b时（乙图），a会掉下来，说明钢棒b没有磁性，钢棒a具有磁性（只是中间部分的磁性很弱）； 故选：A。 题型五．磁场的概念 [例题5] 磁场的强弱用磁感应强度（用字母“B”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉（用字母“T”表示），某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度，若RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，如图为某磁敏电阻的电阻比值跟磁感应强度B关系的图像，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻RB（无磁场时阻值R0＝100Ω），两个开关S1、S2，导线若干，另外，还有可供再选择的以下器材： A．电流表A（量程：0﹣0.6A，0﹣3V） B．电压表V（量程：0﹣3V，0﹣15V） C．定值电阻R1（阻值：1.5kΩ） D．定值电阻R2（阻值：80Ω） E．定值电阻R3（阻值：5Ω） （1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为1.0﹣1.2T．请你从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题。 ①选择的两种器材是 （填写器材前面字母序号） ②选择电表的量程是 。 ③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。 （2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为0.1﹣0.3T的阻值，在你设计测量的电路中，从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材是 （填写器材前面字母序号）。 【解答】解：（1）磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为1.0﹣1.2T时， 由图像可知，B＝1.0T时12，B＝1.2T时14， 对应的电阻分别为RB＝1200Ω，RB＝1400Ω， 一节电池的电压为1.5V，则电路中的最大电流I大0.00125A＜0.02A， 所以，电流表不可选，应选电压表，电压表的量程为0～3V， 由串联电路的分压特点可知，磁敏电阻的阻值在1200Ω～1400Ω之间， 选用80Ω和5Ω的电阻时，它们分得的电压太小，无法测量，应选阻值为1.5kΩ的定值电阻R1； 经以上分析可知，实验电路图应采用串联分压，实验测量过程中不拆接电路，需要两个开关控制，如下图所示： （2）磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为0.1～0.3T时， 由图像可知，大约在1～3之间，对应的电阻RB在50Ω～300Ω， 电路中的最大电流I大0.03A，电路中的电流太小， 所以，电流表不可选，应选电压表， 由串联电路的分压特点可知，选用1.5kΩ和5Ω的电阻时，它们分得的电压太大或太小，无法测量，应选阻值为80Ω的定值电阻R1。 故答案为：（1）①BC；②0～3V；③如上图所示；（2）BD。 题型六．磁感线及其特点 [例题6] 小杜将条形磁体放在水平桌面上并在周围放置小磁针，小磁针的指向情况如图甲所示。将小磁针拿掉，在条形磁体上放玻璃板并均匀撒一层铁屑，轻轻敲打玻璃板，铁屑的分布情况如图乙所示。图丙是根据图甲和图乙的现象，用磁感线描述的条形磁体的磁场情况。下列说法错误的是（　　） A．甲图中小磁针静止时，南极所指的方向为该点的磁场方向 B．甲图中小磁针受到力的作用，说明磁体周围有磁场 C．乙图探究的是条形磁体周围磁场的分布情况 D．丙图中的磁感线是为描述磁场引入的模型，不是真实存在的 【解答】解：A．甲图中小磁针静止时，N（北）极所指的方向为该点的磁场方向，故A错误； B．甲图中小磁针受到力的作用，根据磁场对放入其中的磁体产生力的作用，说明磁体周围有磁场，故B正确； C．乙图探究的是条形磁体周围磁场的分布情况，故C正确； D．丙图中的磁感线是为描述磁场引入的模型，不是真实存在的，故D正确。 故选：A。 题型七．地磁场及其分布、磁偏角 [例题7] 关于下列四幅图的描述正确的是（　　） A．甲图让钢棒AB靠近条形磁体，若它们相互吸引，则钢棒具有磁性 B．乙图中地球磁场的N极在地理的北极附近 C．丙图中两个条形磁铁相互靠拢合并时铁钉将吸得更牢 D．丁图中a端磁极是N极，b端磁极是S极 【解答】解：A、用钢棒靠近小磁针的S极时，钢棒没有磁性或者靠近小磁针的是钢棒的N极，二者都会相互吸引，故A错误； B、地球磁场的N极在地理的南极附近，故B错误； C、同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，当另一根同样的条形磁铁的N极与原来磁铁的S极接合时，N极与S极接合在一起，成为一个新的条形磁铁，铁钉所在位置成为“新条形磁铁”的中间位置，磁性很弱，铁钉将落下，故C错误； D、磁体周围的磁感线总是从N极发出，回到S极，图甲：a端磁极是N极，b端磁极是S极，故D正确； 故选：D。 题型八．指南针的工作原理 [例题8] 阅读以下材料，回答问题。 指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图甲所示，它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在光滑青铜盘的中心，可以自由转动。古文《论衡•是应篇》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。司南的作用，放在地上，它的勺柄静止时指向南方。磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用 （1）若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的，图乙和丙所示的两个示意图中，能合理描述这块大磁铁的是 。 （2）司南的勺柄应为该磁体的 （选填“N”或“S”）极。 （3）某物理研究所尝试利用一块天然磁石制作一具“司南”，图丁所示为天然磁石的磁感线分布情况，则应将磁石的 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）处打磨成勺柄。 （4）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺勺柄总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的 影响了实验效果。 【解答】解： （1）地球是一个大磁体，地磁场的形状与条形磁铁相似，地磁场的南北极与地理南北极相反，即地磁的北极在地理的南极附近，故丙图正确。 （2）磁勺的勺柄指南，根据地理的南极正是地磁的N极，异名磁极相互吸引，因此，勺柄为该磁体S极。 （3）如（丁）所示，根据天然磁石的磁感线分布，可判断C端是S极，也就是磁勺的勺柄。 （4）把天然磁石打磨成的磁勺放在粗糙的木盘上，由于摩擦力较大，很难正确指示南北方向，将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘，摩擦力减小了，能正确指示南北方向。这说明磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果。 故答案为：（1）丙；（2）S；（3）C；（4）摩擦。 巩固提高 [练习1] 下列有关电和磁的说法正确的是（　　） A．验电器的工作原理是同名磁极相互排斥 B．磁体周围的磁感线实际上并不存在 C．磁场中某点的磁场方向由放在该点的小磁针决定 D．由磁体周围的铁屑排列情况可以形象地显示磁场分布 【解答】解：A、验电器根据同种电荷相互排斥原理工作的，故A错误； B、磁感线是为了研究方便引入的假想的有方向的曲线，是不存在的，故B正确； C、磁场中某点的磁场方向与放在该点小磁针静止时北极指的方向一致，但不能说磁场方向由放在该点的小磁针决定，故C错误； D、利用铁屑可以判断磁体周围磁场分布情况，但不能判断磁场的方向，故D错误。 故选：B。 [练习2] 如图甲所示，光滑塑料柱下端固定于环形磁体B上，将另一相同重为G的环形磁体A从位置1由静止释放并开始计时，t1时刻经过位置2进入磁场相互作用区域（磁体间的作用力随磁体间距离的减小而增大），t2时刻第一次下降至最低点位置3处。整个过程中A与B没有接触，不计空气阻力。请在图乙中画出磁体A从开始计时到t2时刻的过程中所受合力F合的大小随时间t变化的大致图象。 【解答】解：环形磁体A从位置1由静止释放并开始计时，在位置2之前，不计空气阻力，只受到重力的作用，受到的合力等于物体的重力，合力不变，速度增大， t1时刻经过位置2进入磁场相互作用区域，受到磁极间的相互作用力，此时受到的合力F合＝G﹣F磁，合力方向向下，与运动方向一致， 磁体间的作用力随磁体间距离的减小而增大，所以向下的合力减小，速度增大，当重力和磁力相等时，合力为零，速度最大，即为图像最低点处， 然后，磁力大于重力，合力的方向向上，合力为F合＝F磁﹣G合力增大，合力方向向上，与运动方向相反，速度减小，t2时刻第一次下降至最低点位置3处，如图所示： 。 故答案为：。 [练习3] 磁控防盗装置内装有干簧管（如图甲），干簧管由两个软铁片和玻璃管组成，软铁片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时，软铁片触点状态会发生变化。把条形磁体分别放置在乙图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个位置时，触点的开合状态和软铁片的极性情况如表。 磁体位置 竖直放置并靠近 水平放置并靠近 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 触点状态 闭合 断开 闭合 ？ 软铁片的极性情况 （1）铁片被磁化后，铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是 。 （2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），干簧管触点状态为 。 （3）如图丙，门上磁控防盗装置内有一个竖直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁，磁控防盗装置的工作原理是：夜间关上门，闭合开关S，启动防盗报警器，此时报警电铃不响；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，电铃响起。图丁虚线中四种磁体摆放方式能满足工作要求的有 （选填图中的字母）。 【解答】解：（1）由图乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置的磁化情况可知：磁簧片靠近条形磁铁的N极的一端是S极，另一端是N极；所以铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是互为异名磁极。 （2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），条形磁铁对铁片磁化后的情况如下图： 在两舌簧端面形成异名磁极，因相互吸引而吸合，所以干簧管触点为闭合状态； （3）由电路图可知：干簧管和电铃并联后与电阻串联，开关在干路上，夜间关上门，闭合开关S，由于此时报警电铃不响，则干簧管触点处于闭合状态，对电铃短路，所以报警电铃不响；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，干簧管退磁，触点在弹力作用下分开，干簧管触点处于断开状态，电流通过电铃，则电铃响起。 由此可知：门处于关闭状态时，干簧管和磁体之间的距离最近，并且干簧管触点是处于闭合状态； 由实验结果可知在干簧管和磁体靠近时，能使干簧管处于闭合状态的是磁体在ACD的位置。 故答案为：（1）互为异名磁极；（2）闭合；（3）ACD。 [练习4] 在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度越大，磁场越强；有一种电阻的阻值跟磁感应强度有关，我们把它叫做磁敏电阻，它的阻值大小随磁场的强弱变化而变化。小帆设计了一个可以测量该磁敏电阻R阻值的电路（如图1，其中磁敏电阻所处的磁场未画出）。 次数 1 2 3 U/V 0.9 1.8 2.7 I/mA 3.00 6.00 9.00 （1）磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图2所示，图象中图线与纵坐标的交点P表示的物理意义是 。 （2）将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置A点（图3）。正确测得的数据如表格所示，则该磁敏电阻的测量值为 Ω，A点的磁感应强度为 T。 （3）在实验过程中，仅将磁敏电阻从图3所示A处移至B处，其它条件不变，那么电压表的示数 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供研究的物理问题？ 。 【解答】解： （1）由图2可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；没有磁场时，磁敏电阻的阻值也不为零，图象中P表示的物理意义是：磁场强度为0时，磁敏电阻R的阻值是100Ω； （2）由表格数据和I可知，该磁敏电阻的测量值：R300Ω，由图象可知，此时磁感应强度为0.6T； （3）将磁敏电阻由A移到B时，磁感线变得稀疏，说明磁感应强度变小，则由图象可知磁敏电阻的阻值变小，电路中总电阻变小，电路中电流增大，其它条件不变（变阻器的电阻不变），则变阻器分得的电压增大，电源电压不变，故加在磁敏电阻上的电压减小，即电压表的示数减小； （4）可以考虑磁场的一些性质：如磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？（或磁场分布是否具有空间对称性？或磁极受撞击后磁场强弱是否改变？） 故答案为：（1）磁场强度为0时，磁敏电阻R的阻值是100Ω；（2）300；0.6；（3）减小；（4）磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？ [练习5] 阅读材料，回答问题。 趋磁细菌 地球上很多动物，例如候鸟能够感知地球磁场，那么微生物是否也具有这种超能力呢？在很早以前，科学家们就发现：如果在某细菌附近放一个磁铁，该细菌会向磁铁的N极移动，经过多次大量的实验，发现该细菌无论处于什么位置，都会向磁铁的N极移动，表明该细菌受到了磁场的影响，并把这种细菌叫做趋磁细菌。研究者通过能量色散X﹣射线分析，发现趋磁细菌内含有铁，主要成分是Fe3O4或Fe3S4，把这种富铁的小粒子叫磁小体。 和其他细菌一样，趋磁细菌并不十分喜欢氧气，它们需要从富氧区移至微氧或无氧区。生活在海底缺氧的细菌，当被搅到有氧的海水中时，它会利用磁小体——自身“指南针”沿着地磁场的作用回到海底淤泥中。 趋磁细菌可以在实验室里进行大规模培养，用于连接一些医学上治疗的药物，做靶向给药，同时还可以用于理论研究，仿生研究。趋磁细菌在地球的铁氮碳磷硫等物质循环中扮演重要角色，体内具有毒性低的磁小体在医疗、食品、环境、化工等领域具有广泛的应用前景。 （1）微生物中的细菌 （选填“会”或“不会”）受到地磁场的影响，趋磁细菌中 是它自身的“指南针”。 （2）由材料可知，在海洋中，地磁场驱使趋磁细菌运动的方向为 （选填“由北向南”或“由南向北”）。 （3）结合材料，请你说出一条研究趋磁细菌的价值或意义： （答案不唯一，写出一条即可）。 【解答】解：（1）微生物中的细菌会受到地磁场的影响，趋磁细菌中是磁小体它自身的“指南针”； （2）由材料可知，在海洋中，趋磁细菌会向磁体的N极移动，而地磁场的N极在地理的南极附近，所以地磁场驱使趋磁细菌运动的方向为由北向南； （3）用于连接一些医学上治疗的药物，做靶向给药。 故答案为：（1）会；磁小体；（2）由北向南；（3）用于连接一些医学上治疗的药物，做靶向给药。 [练习6] 阅读短文，回答问题： 电动自行车是如何调速的 常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍耳传感器、控制器和开关K四部分组成。 霍耳传感器是将磁信号转变成电压的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍耳传感器的距离发生改变，使U0发生变化。 控制器自身产生大小随时间周期性变化电压U1，如图甲所示。控制器将电压U1与霍耳传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，控制开关K的通断。当U1小于U0时，UK＝1V，图乙中开关K闭合；U1大于U0时，UK＝0，K断开。U0不同，开关K闭合时间（Δt闭合）与断开时间（Δt断开）都会变化，越大，电动机转得越快。 （1）霍耳传感器将 。 A．磁场的方向转化为电流 B．磁场的强弱转化为电流 C．磁场的方向转化为电压 D．磁场的强弱转化为电压 （2）如图丙所示，将霍耳传感器沿磁感线从A点移动到B的过程中，其产生电压U0 。 A．不断增大 B．保持不变 C．不断减小 D．先减小后增大 （3）电动自行车行驶过程中，当U0小于U1时，电动机中 （有/无）电流通过。 （4）图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线。在0～2T内控制开关K闭合的时间段分别为 。 （5）电动自行车在行驶过程中霍耳传感器输出电压U0如图戊中图线M，转动手柄旋转套后U0变为图中图线N，图中折线A是U1随时间变化的关系图线。与转动前相比，下列判断正确的是 。 A．电动自行车速度增大 B．手柄旋转套中磁铁与霍耳传感器的距离减小 C．每次K闭合与断开时间之比（）变小 D．每次K闭合与断开时间之和（Δt闭合+Δt断开）变大 【解答】解： （1）由题意可知，耳传感器是将磁信号转变成电压的装置，所以霍耳传感器将磁场的强弱转化为电压的变化，故D正确； （2）由图丙可知，将霍耳传感器沿磁感线从A点移动到B的过程中，磁场在逐渐增强，所以霍耳传感器产生电压U0在不断增大，故A正确； （3）由材料可知，当当U0小于U1时，UK＝0，K断开，电路中无电流通过； （4）当U1小于U0时，UK＝1V，U1大于U0时，UK＝0； 所以在0～t1、t2～t3、t4～2T内，UK＝1，在这三个时间段内控制开关K闭合； （5）由戊图可知，电动自行车在行驶过程中霍耳传感器输出电压U0转动手柄旋转套后由图线M变为图中图线N后，开关K闭合时间（Δt闭合）变短，断开时间（Δt断开）变长，变小，电动机转变慢，故A错误，C正确； 由于变化周期T为每次K闭合与断开时间之和，而变化周期T不变，所以每次K闭合与断开时间之和（Δt闭合+Δt断开）不变，故D错误； 由图可知U1小于U0的时间段变短，UK＝1V的时间变长，所以U0变小，U0随磁场减弱而减小，所以霍尔传感器周围的磁性变弱，即与磁铁的距离增大，故B错误。 故答案为：（1）D；（2）A；（3）无；（4）0～t1、t2～t3、t4～2T；（5）C。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$