16.1磁體與磁場（解析版）

16.1磁體與磁場1．小明在實驗室做電磁實驗時，發(fā)現實驗柜內有一個條形磁體斷成了兩截，如圖所示。于是取出標有N極的那一截進行研究，他猜想該塊磁體只有一個磁極。而同實驗小組的同學們認為他的說法是錯誤的，理由是任何磁體有且只有兩個不同的磁極。為了驗證小明的猜想是否正確，同學們取來一根完整的條形磁體，應進行的操作是，如果出現的現象，可判斷小明的猜想是錯誤的?！敬鸢浮坑脳l形磁體的S極，分別接觸標有N極的那一截條形磁體的兩端與其中一端吸引，與另一端相互排斥【解答】[1]可以用條形磁體的S極，分別接觸標有N極的那一截條形磁體的兩端。[2]如果出現與其中一端吸引，與另一端相互排斥的現象，說明一個磁體同時存在兩個磁極，小明的猜想是錯誤的。2．如圖甲所示，桌面上放有一定量的鐵屑，現將兩根完全相同的條形磁鐵A和B，放置在靠近鐵屑的上方并吸附一定量的鐵屑。如圖乙所示，將一根長度略大于兩磁鐵間距的軟鐵棒，輕輕擱在兩磁鐵上，軟鐵棒由于被，相當于與A、B形成一個磁體，則被吸附的鐵屑會（選填“增加”“不變”或“減少”）。【答案】磁化減少【解答】[1]軟鐵棒本身沒有磁性，通過靠近A、B兩塊條形磁鐵的方式使其顯現磁性，該過程叫磁化。[2]軟鐵棒與A、B整體相當于一個磁體，兩端磁性最強，中間磁性最弱，所以中間被吸附的鐵屑會減少。3．如圖甲所示，一根條形磁鐵摔斷成兩段，取右邊的一段靠近小磁針，若小磁針靜止時的指向如圖乙所示，則乙圖中裂紋處的磁極是極。若把這兩段磁鐵沿裂紋吻合放在一起（如圖甲），則這兩段會相互（填“吸引”或“排斥”）?！敬鸢浮縉吸引【解答】[1]由圖乙結合異名磁極相互吸引可知，右邊裂紋的磁極是N極。[2]由圖甲可知，如果把這段磁鐵沿裂紋吻合放在一起，由于左邊裂紋的磁極是S極、右邊裂紋的磁極是N極，所以這兩段會相互吸引。4．某同學研究磁極間相互作用力的大小。他先將一塊條形磁鐵懸掛在彈簧測力計下保持靜止，觀察彈簧測力計的示數，如圖（a）所示；再將它逐漸靠近另一塊條形磁鐵，并觀察彈簧測力計示數，過程如圖（b）、（c）、（d）所示。根據要求做出判斷，寫出結論。①請判斷：彈簧測力計下懸掛的條形磁鐵的下端為極。②比較圖（b）、（c）、（d）三圖，可得出結論：。【答案】N在磁極不變的條件下，磁極間的距離越小，相互作用力越大【解答】[1]條形磁鐵在從最左端向右移動的過程中，測力計的示數在減小，說明上面的條形磁鐵受到向上的排斥力，所以兩個磁極是同名磁極，都為N極。[2]兩磁鐵距離越近，測力計的示數越小，說明兩個磁極相互排斥的力越大，因此可得結論：在磁極不變的條件下，磁極間的距離越小，相互作用力越大。5．我們試著做一個游戲如圖：將磁鐵M固定在鐵塊C上，用手將一元硬幣B1、B2疊在一起豎立在磁鐵上端。如將手指稍稍松開一小段距離，將觀察到的現象是兩個硬幣的上端（填“合攏”或“分開”），產生這種現象的原因是硬幣被磁鐵，且兩個硬幣的上端為?！敬鸢浮糠珠_磁化N極【解答】[1][2][3]當兩硬幣都放在磁體的N極上時，會被磁體磁化，由磁極間的作用規(guī)律可知，兩個硬幣的上端同為N極。由于同名磁極相互排斥，因此兩個硬幣的上端會相互分開。6．兩塊外形相同的長方體A和B，其中一塊是鐵塊，另一塊是磁鐵。如圖所示，小強將長方體A的一端從長方體B的左端向右端滑動，若在滑動過程中發(fā)現吸引力的大小不變，則說明有磁性的是；若發(fā)現吸引力由大變小再變大，則說明有磁性。（選填“A”或“B”）【答案】AB【解答】條形磁鐵的中間磁性最弱，兩端磁性最強。[1]A在B的上方從左端向右端勻速移動，吸引力的大小不變，說明B棒的中間與兩端一樣，則B棒肯定沒有磁性，A棒有磁性。[2]吸引力先由大變小，然后由小變大，說明B的兩端磁性較強，中間磁性較弱，則B肯定有磁性。7．用一根不知有無磁性的鐵棒的A端靠近一根懸掛的條形磁鐵的N極，磁鐵靠近鐵棒，如圖甲所示，則可判斷鐵棒（選填“一定”或“不一定”）帶有磁性；若改將鐵棒的B端靠近懸掛的條形磁鐵的N極，磁鐵遠離鐵棒，如圖乙所示，則可判斷鐵棒一定帶有磁性，且A端為（選填“N”或“S”）極?！敬鸢浮坎灰欢⊿【解答】[1]由甲圖可知，鐵棒和條形磁鐵的N極相吸引，由于相互吸引有兩種情況：①磁體可以吸引磁性材料，條形磁鐵具有磁性，可以吸引沒有磁性的鐵棒；②異名磁極相互吸引，如果鐵棒有磁性，鐵棒和條形磁鐵的N極相吸引，則鐵棒有磁性，且A端是S極，所以無法判斷鐵棒是否一定具有磁性。[2]將鐵棒的B端靠近懸掛的條形磁鐵的N極，磁鐵遠離鐵棒，由于只有同名極相互排斥，因此鐵棒一定有磁性，并且B端為N極，則A端為S極。8．小明設計以下方案鑒定鋼棒是否具有磁性。（1）將鋼棒靠近不具有磁性的鐵屑，若能吸引鐵屑，據此可鑒定鋼棒（填“一定”或“不一定”）具有磁性。（2）用細線將鋼棒懸掛起來，使其在水平面內多次自由鋼棒轉動，靜止時總是指向南北，如圖所示。據此可鑒定鋼棒（填“一定”或“不一定”）具有磁性?！敬鸢浮浚?）一定（2）一定【解答】（1）[1]磁體具有吸引鐵磁性物質的性質，所以將鋼棒靠近不具有磁性的鐵屑，若能吸引鐵屑，說明鋼棒一定具有磁性。（2）[2]因為磁體具有指示南北的性質，所以用細線將鋼棒懸掛起來，使其在水平面內多次自由鋼棒轉動，靜止時總是指向南北，說鋼棒一定具有磁性。9．如圖所示，同一小磁針在a點所受磁場力（填“大于”“小于”或“等于”）在b點所受磁場力；同一條磁感線上a、b兩點的磁場方向（填“相同”或“不同”）。【答案】小于不同【解答】[1]從圖中可以看出a點的磁感線比b點的磁感線疏，說明a點的磁場比b點的磁場弱，即同一小磁針在a點所受磁場力小于在b點所受磁場力。[2]磁感線上某點的磁場方向為該點的切線方向，由于a、b兩點的切線方向不同，因此同一條磁感線上a、b兩點的磁場方向不相同。10．如圖所示，一塊磁石及其周圍的磁感線分布。該磁石的D端為磁體的極。若用細線將其懸掛，使其在水平面內可以自由旋轉，則磁石靜止時，D端指向地理位置的方?！敬鸢浮縎南【解答】[1]由磁感線從磁體的N極出發(fā)、回到S極結合圖可知，B端為N極、D端是S極。[2]地磁場的N極在地球的地理南極附近，地磁場的S極在地球的地理北極附近，由磁極間的相互作用規(guī)律可知，磁體的S極指向地磁的北極，即D端指向地球地理的南極。11．磁力片是一種能拼出各種造型的玩具。每塊磁力片每條塑料邊內有一個可旋轉的圓柱形磁體，如圖所示。任意兩塊磁力片的塑料邊靠近均能相互吸引。下列關于該磁體磁極分布最合理的是（）A． B． C． D．【答案】B【解答】由圓柱形磁體可旋轉和任意兩塊磁力片的塑料邊靠近均能相互吸引結合異名磁極相互吸引可知，磁體需要通過旋轉使得異名磁極靠近，從而吸引，因此磁力片的磁極在磁體的左右兩側，故ACD不符合題意、B符合題意。12．如圖所示，一根條形磁鐵，左端為S極，右端為N極，下列圖象表示沿磁鐵表面從O點經a點移動到b點的過程中磁性強弱變化情況，其中正確的是（）A． B． C． D．【答案】D【解答】由條形磁鐵的中間磁性最弱，兩端磁性最強可知，沿磁鐵表面從O點經a點移動到b點的過程中磁體的磁性先變弱再變強，故ABC不符合題意、D符合題意。13．小明設計了下列四個實驗，來驗證“條形磁鐵的磁性兩端強、中間弱”的特性。其中不能達到實驗目的的是（）A．甲實驗中，將條形磁鐵平移靠近三顆小鐵球 B．乙實驗中，將兩根條形磁鐵相互平移靠近 C．丙實驗中，將條形磁鐵沿水平方向從掛有鐵塊的彈簧測力計下方向右移動 D．丁實驗中，將放在一堆大頭針上的條形磁鐵提起【答案】B【解答】A．甲實驗中的條形磁鐵平移靠近三顆小鐵球，小球會跑到磁體的兩極上，而中間部分沒有，說明兩端磁性強，中間弱，故A不符合題意；B．乙實驗中的兩根條形磁鐵相互平移靠近，由于越來越近，磁體之間的引力越來越大，但是感覺不到中間磁力和兩端磁力的差異，故B符合題意；C．丙實驗中的條形磁鐵從掛有鐵塊的彈簧測力計下向右移動，彈簧測力計的示數先變小后變大，說明兩端磁性強，中間磁性弱，故C不符合題意；D．將丙實驗中放在一堆大頭針上的條形磁鐵提起，磁體兩端的大頭針數目多，中間幾乎沒有，說明兩端磁性強，中間磁性弱，故D不符合題意。14．小金利用如圖所示裝置探究磁化過程，圖中容器內裝的是一些鐵屑，架上所夾的是根鐵棒。以下關于此實驗的觀點不正確的是（）A．圖甲到圖乙的過程叫磁化 B．圖乙中鐵棒的上端是S極 C．若把圖乙中磁體移走，鐵棒的磁性將消失 D．若將圖乙中鐵棒換成鋼棒，被吸引的鐵屑會減少【答案】D【解答】A．由兩圖示情景可知，當磁極靠近軟鐵棒時，軟鐵棒因為被磁化而顯現磁性，故A正確，不符合題意；B．軟鐵棒被磁化后，根據同名磁極相排斥，異名磁極相吸引，由乙圖可知上端是S極，故B正確，不符合題意；C．軟鐵棒磁化后，很容易退磁，磁體移走后，鐵棒的磁性將消失，故C正確，不符合題意；D．鋼棒被磁化后，不容易退磁，但是磁化后，磁性強弱不能比較，所以不能確定吸引的鐵屑是否會減少，故D不正確，符合題意。15．如圖所示，粗糙的水平桌面上有兩塊相同的磁體甲和乙，它們之間有相互作用力且保持靜止。以下對圖中甲、乙兩塊磁體的磁極和它們的受力情況分析正確的是（）A．如果甲、乙兩個磁體的左端均為N極，則桌面對甲、乙的摩擦力方向相同 B．如果甲、乙兩個磁體的左端均為S極，則桌面對甲、乙的摩擦力大小不同 C．如果甲、乙兩個磁體相互吸引，則甲的右端一定為N極，乙的左端一定為S極 D．如果甲、乙兩個磁體相互排斥，則甲的左端可能為N極，此時乙的左端為S極【答案】D【解答】A．如果甲、乙兩個磁體的左端均為N極，則甲磁體的右端為S極，甲磁體與乙磁體互相吸引，桌面對甲的摩擦力的方向向左，桌面對乙的摩擦力方向向右，故A錯誤；B．如果甲、乙兩個磁體的左端均為S極，則甲磁體的右端為N極，甲磁體與乙磁體互相吸引，甲磁體對乙磁體的吸引力與乙磁體對甲磁體的吸引力是一對相互作用力，大小相等；甲磁體對乙磁體的吸引力與桌面對乙的摩擦力是一對平衡力，大小相等；乙磁體對甲磁體的吸引力與桌面對甲的摩擦力是一對平衡力，大小相等；因此桌面對甲、乙的摩擦力大小相等，故B錯誤；C．如果甲、乙兩個磁體相互吸引，則甲的右端與乙的左端一定為異名磁極，可能甲的右端為N極，乙的左端為S極，也可能甲的右端為S極，乙的左端為N極，故C錯誤；D．如果甲、乙兩個磁體相互排斥，則甲的右端與乙的左端一定為同名磁極，可能甲的左端為N極，乙的左端為S極，也可能甲的左端為S極，乙的左端為N極，故D正確。16．如圖所示，在水平地面上的磁鐵上方，有掛在彈簧測力計上的小磁體或小鐵塊。小明提著彈簧測力計向右緩慢移動，掛在彈簧測力計上的小磁體或小鐵塊下端，沿圖示水平路線從A緩慢移到B。則圖中能反映圖甲中彈簧測力計示數F隨位置變化的是（）A． B． C． D．【答案】B【解答】條形磁體兩極磁性最強而中間磁性最弱，且同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。A．當掛著的磁體向右移動時，相互吸引力逐漸減小，而過了大磁體中點后，相互排斥力逐漸增大，故可以得出彈簧測力計的示數從A端到B端是逐漸變小的，故A不符合題意；B．當掛著的磁體向右移動時，相互排斥力逐漸減小，而過了大磁體中點后，相互吸引力逐漸增大，故可以得出彈簧測力計的示數從A端到B端是逐漸變大的，故B符合題意；CD．當掛著的磁體向右移動時，兩端的引力較大，中間的引力較小，故可以得出彈簧測力計的示數從A端到B端是先變小后變大，故CD不符合題意。17．“磁懸浮地漏”相對于傳統地漏具有較多優(yōu)點，圖甲所示為不排水時管道密封，磁體A下端為N極，圖乙是排水速度可隨積水深度自動調節(jié)的示意圖。下列說法正確的是（）A．磁鐵B的上端應為S極 B．甲圖中兩磁鐵間的作用力和乙圖相等 C．甲圖中磁鐵A和磁鐵B相鄰兩極互相排斥 D．乙圖中磁鐵A和磁鐵B相鄰兩極互相吸引【答案】C【解答】ACD．甲圖中，不排水時，磁體B要給磁體A一個向上的推力，才能讓密封蓋堵住下水口，因此磁體A、B之間應該相互排斥，根據磁體間同名磁極相互排斥，磁體A下端為N極，那么B上端也應是N極，故AD錯誤、C正確；B．磁極距離越近，磁體間的相互作用力越大，B錯誤。18．小華同學在教室里擦黑板時，發(fā)現當板擦靠近黑板時，會被吸附在黑板上。為了探究是黑板具有磁性還是板擦具有磁性，他設計了下列實驗，能得出正確結論的是（）A．用小磁針分別靠近板擦和黑板，小磁針都發(fā)生了偏轉，說明黑板擦和黑板都具有磁性 B．將板擦的正面和反面靠近黑板，板擦都能吸附在黑板上，說明板擦一定具有磁性 C．將板擦用細線懸掛起來使其自由旋轉，發(fā)現板擦靜止時某側邊始終的指向東方，說明板擦一定具有磁性 D．將板擦用細線懸掛起來，發(fā)現板擦靠近黑板時細線偏離了豎直方向，說明黑板具有磁性【答案】C【解答】A．用小磁針分別靠近板擦和黑板，小磁針都發(fā)生了偏轉，說明黑板擦和黑板可能有磁性；由于磁鐵可以吸引鐵、鈷、鎳等物質，黑板擦和黑板也可能沒有磁性，故A錯誤；B．板擦不具有磁性，黑板具有磁性，將板擦的正面和反面靠近黑板，板擦都能吸附在黑板上；板擦具有磁性，黑板不具有磁性，將板擦的正面和反面靠近黑板，板擦都能吸附在黑板上，故B錯誤；C．將板擦用細線懸掛起來使其自由旋轉，若板擦不具有磁性，其指向無法判定，若發(fā)現板擦靜止時某側邊始終的指向東方，說明板按擦受到了磁力的作用，則板擦一定具有磁性，故C正確；D．當板擦有磁性、黑板無磁性時，將板擦用細線懸掛起來，發(fā)現板擦靠近黑板時細線偏離了豎直方向；當板擦無磁性、黑板有磁性時，將板擦用細線懸掛起來，也會發(fā)現板擦靠近黑板時細線偏離了豎直方向，故D錯誤。19．小冬學習磁學知識后，想研究橄欖形磁體周圍的磁場分布情況，做了如圖所示的實驗，其中圖乙是小磁針（黑色為N極）靜止時的指向，圖丙是鐵屑靜止時的分布。圖中能正確用磁感線描述以上實驗現象的是（）A．B． C．D．【答案】C【解答】在該實驗中，鐵屑靜止時的分布情況能反映磁體周圍磁場的分布情況，且小磁針靜止時N極的指向與該點磁場方向相同，所以，由圖乙、丙可知，橄欖形磁體上端的磁感線由左側發(fā)出、回到右側，其下端的磁感線也是由左側發(fā)出、回到右側，即橄欖形磁體的左側為N極、右側為S極，故ABD不符合題意，C符合題意。20．公元一世紀初，東漢學者王充在《論衡》中記載了“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，如圖所示。下列說法正確的是（）A．“司南”靜止時勺柄指南，標為N極 B．“司南”能指南北方向是受地磁場的作用 C．把“司南”放在鐵板上也能正常使用 D．制作“司南”的材料只要是金屬就可以【答案】B【解答】A．“司南”靜止時勺柄指南，是地理的南方，為地磁的北極，根據異名磁極互相吸引，“柢”是磁體的S極，故A錯誤；B．“司南”指示南北是因為受到地磁場的作用，故B正確；C．“司南”在鐵板上不能正常使用，因為“司南”在鐵板相互吸引，所以“司南”無法轉動，不能指示方向，故C錯誤；D．制作“司南”的材料必須是永磁體材料，故D錯誤。21．請根據圖中小磁針N極的指向，標出磁體的N、S極，并標出磁感線的方向?！敬鸢浮恳娊馕鰣D【解答】左圖中小磁針N極朝左，所以磁體的左端為S極，右端為N極，磁感線方向由右指向左；右圖中，小磁針的N極向右，左邊的磁極為N極，右邊的磁極為S極，磁感線方向由左指向右，如圖所示：22．根據靜止小磁針的情況畫磁體的兩條磁感線并標出磁極名稱?！敬鸢浮恳娊馕鰣D【解答】由于小磁針的下面是S極，所以下面兩個磁體相對的磁極都是N極，再由磁感線在磁體外部是從N極發(fā)出回到S極作圖，如圖所示：23．如圖所示，小磁針處于靜止狀態(tài)，請標出小磁針的N、S極，并畫出一條通過小磁針的磁感線?！敬鸢浮恳娊馕鰣D【解答】由異名磁極相互吸引可知，小磁針的左端為S極，右端為N極，條形磁體周圍的磁感線是由北極出發(fā)回到南極的，如圖所示：24．磁體旁小磁針靜止時所指的方向如圖所示，畫出小磁針所在處磁感線的方向，并標出磁體的N、S極。（小磁針黑端為N極）【答案】見解析圖【解答】小磁針靜止時N極所指的方向為該點的磁場方向，磁感線從磁體的N極出來回到S極，如圖所示：25．磁控防盜裝置都裝有干簧管（如圖甲），干簧管由兩個軟鐵片和玻璃管組成，軟鐵片的觸點在彈力的作用下處于斷開狀態(tài)。當磁體靠近干簧管時，軟鐵片觸點狀態(tài)會發(fā)生變化。把條形磁體分別放置在乙圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個位置時，觸點的開合狀態(tài)和軟鐵片的極性情況如下表。磁體位置豎直放置并靠近豎直放置并靠近ⅠⅡⅢⅣ觸點狀態(tài)閉合斷開閉合？軟鐵片的極性情況/（1）鐵片被磁化后，鐵片與條形磁體相鄰兩端的磁極極性關系是。（2）當條形磁體水平放置并靠近干簧管時（圖乙Ⅳ位置），干簧管觸點狀態(tài)為。（3）如圖丙，門上磁控防盜裝置內有一個豎直放置的干簧管，其內部簡化電路如圖丁所示，磁控防盜裝置的工作原理是：夜間關上門，閉合開關S，啟動防盜報警器，此時報警電鈴（“工作”或“不工作”）；當盜賊打開門時，干簧管遠離磁體，電鈴響起。圖丁虛線框中四種磁體擺放方式能滿足工作要求的有（選填圖中的字母）?！敬鸢浮浚?）互為異名磁極（2）閉合（3）不工作，ACD【解答】（1）[1]由圖乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置的磁化情況可知，鐵片靠近條形磁鐵的N極的一端是S極，另一端是N極，所以鐵片與條形磁體相鄰兩端的磁極極性關系是互為異名磁極。（2）[2]當條形磁體水平放置并靠近干簧管時（圖乙Ⅳ位置），條形磁鐵對鐵片磁化后的情況如下圖：在兩舌簧端面形成異名磁極，因相互吸引而吸合，所以干簧管觸點為閉合狀態(tài)。（3）[3]由電路圖可知，干簧管和電鈴并聯后與電阻串聯，開關在干路上，夜間關上門，閉合開關S，由于此時報警電鈴不響，則干簧管觸點處于閉合狀態(tài)，對電鈴短路，所以報警電鈴不響。[4]當盜賊打開門時，干簧管遠離磁體，干簧管退磁，觸點在彈力作用下分開，干簧管觸點處于斷開狀態(tài)，電流通過電鈴，則電鈴響起，由此可知，門處于關閉狀態(tài)時，干簧管和磁體之間的距離最近，并且干簧管觸點是處于閉合狀態(tài)；由圖乙可知，在干簧管和磁體靠近時，能使干簧管處于閉合狀態(tài)的是磁體在ACD的位置。26．閱讀下面短文，回答問題。（一）善變的軟磁鐵圖甲所示為中國科技館探索與發(fā)現展廳的一個名為“善變的軟磁鐵”的展品，體驗者推動如圖乙所示的軟磁鐵A緩慢地向永磁鐵B移動（永磁鐵的右端是N極），會感覺到同性的軟磁鐵和固定的永磁鐵之間的斥力越來越大，推動越來越吃力。但是，當軟磁鐵繼續(xù)靠近永磁鐵，兩者接近到一定距離時，兩塊磁鐵之間的排斥力又忽然變成了吸引力。這件展品讓觀眾們體驗了軟磁鐵與永磁鐵之間同性相吸的奇妙特性。磁鐵一般分為軟磁鐵和硬磁鐵。所謂軟，是指這些材料容易磁化，在磁性上表現“軟”。在一般情況下，軟磁鐵同樣也表現出硬磁鐵中的一類﹣﹣永磁鐵的正常屬性，但當普通永磁鐵非常接近軟磁鐵的尖端時，軟磁材料的磁矩方向發(fā)生了變化，兩者的斥力會突然轉變?yōu)槲?。軟磁材料，易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失，也易于通過敲打和加熱退磁，它廣泛用于電工設備和電子設備，如應用在電磁鐵、變壓器和電機的鐵芯中，以便在斷電后磁性消失。根據上述內容回答：（1）開始體驗時，體驗者緩慢用力推軟磁鐵時，永磁鐵B與軟磁鐵A之間相互排斥，此時，下列說法正確的是：（選填選項前的字母）A．B對A的斥力與體驗者對A的推力，是一對相互作用力B．B對A的斥力與A對B的斥力，是一對相互作用力C．B對A的斥力與體