20.1 磁现象 磁场
一、单选题
1．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）物理学是美的，许多物理现象都具有对称美、平衡美和曲线美。下列优美的曲线中，用磁感线描述磁体外部磁场正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）关于研究磁场的方法和磁场的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线
B．用磁感线可以形象地描述磁场的分布情况
C．磁场中某点的磁场方向由放在该点的小磁针决定
D．在磁体周围撒铁屑可以判断该磁体周围的磁场方向
3．（2022秋·广东梅州·九年级统考期末）爱困斯坦曾说过：“磁场”在物理学家看来“正如他坐的椅子一样实在”，这句话形象地说明了（ ）
A．磁场是为了研究问题而假想的
B．磁场是真实存在的一种物质
C．椅子一定是磁体
D．磁场是看得见，摸得着的
4．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）春秋战国时期就出现了有关吸铁磁石的记载。以下关于磁现象的说法正确的是（ ）
A．磁体能吸引铁、铜、镍等物质
B．同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥
C．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
D．磁体之间只有相互接触时才能产生相互作用力
5．（2022秋·广东东莞·九年级期末）下列常见物品中能被磁铁吸引的是（ ）
A．玻璃 B．铁钉 C．塑料尺 D．橡皮
二、填空题
6．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）公元一世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，如图所示。“柢”是磁体的 （选填“N”或“S”）极，“司南”能指南北方向是受 的作用。我国上海磁悬浮列车在车厢底部、导轨上均装有线圈，通电后，在磁场作用下将列车浮起，这是利用了同名磁极相互 的原理。
7．（2022秋·广东湛江·九年级期末）自然界中只存在 种电荷，人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷叫做 电荷，规定 电荷定向移动的方向为电流方向。磁极间的相互作用关系是： 互相推斥， 互相吸引。
8．（2022秋·广东中山·九年级统考期末）如果我们在野外迷路了，指南针可以帮助我们辨别方向。如图是小滨用硬纸板和大头针制作底座，把两根缝衣针磁化后，穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖上，制成的一个指南针。指南针能指南北是因为受到 的作用。若静止时针头指向地理位置的南方，则针头是简易指南针的 极。此实验中缝衣针所用的材料最好是 （选填“铝”、“铁”或“铜”）。
9．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）2022年1月13日，中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线，在西南交通大学正式启用。这台样车时速可高达620km/h，与其他磁悬浮技术相比，高温超导磁悬浮技术尤其适合未来的真空管（隧）道交通运输。这里的“高温”指的是零下196摄氏度，高温超导体可以在液氮温区（零下196度以上）出现超导态。高温超导悬浮装置不再需要铁芯，更为简单，重量轻耗能少，只需要使用液氮和少量电力，高温超导磁浮列车就能正常运行，成本大为降低。其主要工作原理：位于轨道两侧线圈里流动的交流电将线圈变为电磁体，与列车上超导电磁体发生相互作用，不仅悬浮并稳定列车车体，还能通过交流电周期性地变换磁极方向而获取推进动力使列车高速运行。
（1）利用液氮对导体进行降温处理时，液氮发生的物态变化是 ；
（2）许多材料在低温下会失去电阻的特性，这种现象称为 现象；
（3）磁悬浮列车的运行，根据同名磁极 的原理使列车浮起；
（4）超导体 （选填“可以”或“不可以”）用来制作电热毯；
（5）超导磁悬浮列车是通过改变轨道线圈里，周期性地变换磁极方向。
三、作图题
10．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）如图所示为两个磁极间的磁感线分布图，小磁针静止在A点。请在图中标出磁极的名称以及小磁针的N极。
11．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）地球是一个大磁体，请在括号中标明箭头所指的小磁针的磁极（“N”或“S”）和标出图中磁感线的方向。
12．（2022秋·广东佛山·九年级期末）请标出如图中所有磁感线的方向和小磁针的N极（把N极涂黑并标上字母）。
13．（2022秋·广东珠海·九年级统考期末）请根据磁感线的方向，在图中标出蹄形磁铁A点的磁极名称与小磁针B点的磁极名称。
四、综合题
14．（2022秋·广东惠州·九年级期末）阅读《超导磁悬浮列车》回答题。
超导磁悬浮列车
在中国科技馆“挑战与未来”A厅有一个展品——超导磁悬浮列车，如图甲所示。当工作人员给装置通电时，超导磁悬浮列车处于悬浮状态。超导磁悬浮列车的轨道由一组永久磁铁材料构成，车体内放置了一组超导体和一个液氮储藏箱。在行驶过程中，车内超导体通过液态氮降温从正常态转为超导状态，电阻降为零，可以通过很大的电流产生极强的磁场而导体中不会产生热量损失。当车体内的导体与轨道磁铁间产生的排斥力大于车重力时，列车就会悬浮起来，这时只要沿轨道方向给车体一个很小的推力，列车就将沿轨道方向运动。图乙为超导磁悬浮列车的原理图。目前的磁悬浮列车有利用同名磁极相排斥的电力悬浮系统和利用异名磁极相吸引的电磁悬浮系统两种，超导磁悬浮属于电力悬浮系统。另一种电磁悬浮系统的原理如图丙所示，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10~15毫米的间隙，并使导轨和钢板之间的磁力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。我国上海磁悬浮列车属于电磁悬浮系统如图丁所示，专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站，东至上海浦东国际机场，专线全长29.863公里，是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线，于2003年1月4日正式开始商业运营，单线运行全程只需8分钟。设计运行时速为430km/h，转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线，是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。
请根据上述材料回答下列问题：
（1）超导磁悬浮列车中的超导体在低温液氮中转为超导状态时电阻变为 Ω；
（2）超导磁悬浮列车中的电磁铁是利用电流的 效应工作的；
（3）上海磁悬浮列车运行时悬浮电磁铁与轨道电磁铁间的相互作用为 ；
A．异名磁极相互吸引
B．同名磁极相互吸引
C．异名磁极相互排斥
D．同名磁极相互排斥
（4）超导体的应用具有十分诱人的前景，超导体 （选填“可以”或“不可以”）用来制作电热毯，假如科学家已研制出室温下的超导体，你认为把它用来制作下面所要求的材料中，合适的是 。
A．家用保险丝 B．白炽灯泡的灯丝
C．电炉的电阻丝 D．远距离输电中的输电导线
15．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）顺德的春季多雨，空气相对湿度较大，某些特定的环境需要除湿，如题图甲所示，为某实验小组设计的除湿器简化电路图。控制电路中的电源电压U0=6V，调控电阻R的阻值范围为0600Ω，Rs为湿敏电阻，其阻值随相对湿度RH（%）变化的图象如图乙所示（为方便计算，已将图线作了近似处理），L为磁控开关，其开关电流为10mA；当湿敏电阻Rs的阻值发生变化时，控制电路中的电流随之发生变化，当电流大于或等于10mA时，L中两个由磁性材料制成的弹片P、Q相互吸合，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿，工作电路的电压U=220V，R0为保护电阻，磁控开关L的导线电阻不计。
（1）组成弹片P、Q的材料可能是 （选填“铁”或“铝”）；
（2）由图乙可知，湿敏电阻Rs的阻值随着相对湿度的增加而 ；
（3）工作电路的总电功率为880W，工作0.5h消耗的电能为 kW·h，若保护电阻R0的阻值为10Ω，则压缩机的电功率为 W；
（4）若调控电阻为450Ω，则相对湿度超过 %时开始除湿。利用除湿器要使某特定环境的空气相对湿度降得更低，可采取的方法是 （写1条即可）。
参考答案：
1．A
【详解】A．磁感线是为了描述空间磁场假想的一些闭合曲线，在磁体的外部磁感线是从磁体的N极出来回到S极的，故A正确；
B．U形磁体周围磁感线一样是从N极出来回到S极，图中磁感线方向画反了，故B错误；
CD．对于相互靠近的两个磁极，如果是异名磁极，磁感线是从N极出来进入S极的，箭头指向S极，故CD错误。
故选A。
2．B
【详解】AB．磁感线是为了形象地描述磁场的分布情况，人为规定的有方向的曲线，故A错误，B正确；
C．磁场中某点的磁场方向与放在该点的小磁针的N极方向一致，但并不是由放在该点的小磁针决定，故C错误；
D．在磁体周围撒铁屑可以判断该磁体周围的磁场分布情况，但不能确定磁场方向，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】AB．磁场看不见、摸不着，但磁场是一种真实存在的物质；而磁感线是为研究磁场而假想的一种模型，不是客观存在的；故A不符合题意，B符合题意；
C．爱因斯坦是把椅子比作磁场，并不是说椅子就是磁场，故C不符合题意；
D．我们生活的世界是物质世界，许多物质都是看得见、摸得着的，但也有些物质是看不见、摸不着的，比如磁场，故D不符合题意。
故选B。
4．C
【详解】A．磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，这种性质称为磁性，故A错误；
B．磁体间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B错误；
C．磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是通过磁场发生的，故C正确；
D．磁体之间的相互作用通过其周围的磁场来实现，磁体没有接触，也会产生力的作用，故D错误。
故选C。
5．B
【分析】磁化材料是容易被磁化的物质，如铁、钴、镍．生活中具有这些磁性材料的物体，能被磁铁吸引．上述物品中可根据是否由为磁性材料来进行分析．
【详解】玻璃、铁钉、塑料尺、橡皮，四种物品中只有铁钉是磁性材料铁制成的，能被磁铁吸引．
故选B．
6． S 地磁场 排斥
【详解】[1]柢指南，只指地理的南方，即地磁的北极，根据异名磁极互相吸引，故“柢”是磁体的S极。
[2]“司南”是最早的指南针，是利用天然的磁石磨制成的磁勺，而地球本身就是一个巨大的磁体，指南针静止时总是一端指南，一端指北，就是因为受到了地磁场的作用。
[3]磁悬浮列车通电后，在磁场作用下将列车浮起，利用了同名磁极相互排斥，从而减小与轨道的摩擦。
7． 两 负 正 同名磁极 异名磁极
【详解】[1][2][3]根据有关知识可知：自然界中只存在两种电荷：正电荷、负电荷，人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷叫做正电荷，规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
[4][5]根据磁极的知识可知，磁极间的相互作用关系是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
8． 地磁场 S 铁
【详解】[1][2]地球是一个大磁体，指南针指南北的原因是由于受到了地磁场的作用；指南针静止时，指向南的一端是磁体的南（S）极，指向北的一端是磁体的北（N）极，针尖指南，所以针尖是S极。
[3]此实验中缝衣针（指南针）要求具有磁性，因铁可以被磁化，铝和铜不能被磁化，所以此实验中缝衣针所用的材料最好是铁。
9． 汽化 超导 互相排斥 不可以
【详解】（1）[1]利用液氮对导体进行降温处理时，液氮由液态变为气态，液氮发生的物态变化是汽化，汽化吸热，使环境温度降低。
（2）[2]许多材料在低温下会失去电阻，对电流不再有阻碍作用，这种现象称为超导现象。
（3）[3]磁悬浮列车的运行时，轨道与列车形成同名磁极，根据同名磁极互相排斥的原理，使列车浮起来。
（4）[4]电热毯是利用电流的热效应工作的，根据可知，若用超导体做电热毯，超导体电阻为0，产生的热量为0，因此超导体不可以用来制作电热毯。
10．
【详解】小磁针静止时N极的指向为A点磁场的方向，所以小磁针右端是小磁针的N极；根据磁极间的相互作用规律可知，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以图中左侧为N极，右侧为S极，如图所示：
11．
【详解】地球是一个大磁体，地磁北极在地理南极附近，由于磁感线的方向是由磁北极指向磁南极，所以地球的磁感线由地理南极指向地理北极，小磁针N极的指向与磁感线方向相同，所以小磁针的磁极以及磁感线的方向如图所示
。
12．
【详解】由图可知，左边磁体的左端是N极，磁体的右端为S极，根据异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则右端磁体的左端为S极，小磁针的上端为N极，下端为S极。因为在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，所以磁感线的方向是指向S极的，如下图
13．
【详解】在磁体的外部，磁感线从N极出发回到S极，所以A点是N极；两个磁体至少有一个自由转动时，静止的时候相邻的磁极是异名磁极，小磁针上端和U形磁体的N极相邻，说明小磁针上端为S极，下端的B点是N极，如图所示：
14． 0 磁 A 不可以 D
【详解】（1）[1]由短文内容可知，超导磁悬浮列车中的超导体在低温液氮中转为超导状态时，电阻变为0Ω。
（2）[2]电磁铁通电时有磁性，断电时，磁性消失，是利用电流的磁效应工作的。
（3）[3]由短文内容可知，上海磁悬浮列车属于电磁悬浮系统，让列车悬浮，是利用了磁铁的异名磁极相互吸引的性质，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（4）[4]电热毯是利用电流的热效应工作的，由于超导体电阻为零，所以通电后不会产生热量，所以超导体不能制作电热毯。
[5]ABC．家用保险丝、白炽灯泡的灯丝电炉的电阻丝都是利用电流的热效应工作的，不能用超导体制作，故ABC不符合题意；
D．根据Q=I2Rt可知，电阻为0时，产生的热量为0，所以远距离输电中的输电导线可以用超导体，以减少在输电过程中电能的损失。
15． 铁 变小 0.44 720 60 减小调控电阻R的阻值
【详解】（1）[1]磁性材料是指铁、钴、镍等物质，磁性弹片需要用磁性材料，铝不是磁性材料，故组成弹片P、Q的材料可能是铁。
（2）[2]根据图乙可知湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而变小。
（3）[3]工作电路的总电功率为880W，工作0.5h消耗的电能为
[4]工作电路的电压U=220V，根据P＝UI可得电路的电流为
则保护电阻的功率
P0＝I2R0＝(4A)2×10Ω＝160W
则压缩机的电功率为
P压缩＝P总﹣P0＝880W﹣160W＝720W
（4）[5]当电流大于或等于10mA时，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿，根据欧姆定律和串联电阻的规律，湿敏电阻Rs的阻值
湿敏电阻随相对湿度的变化关系为一次函数，如下所示：
湿敏电阻为150Ω，OA为150Ω，即为OC的中点，AC为150Ω，而CE为250Ω，根据相似三角形的知识可知，
若调控电阻为450Ω，则相对湿度超过60%时开始除湿。
[6]利用除湿器要使某特定环境的空气相对湿度降得更低，即相对湿度减小，湿敏电阻阻值变大，由于衔铁被吸下的电流不变，由欧姆可知总电阻不变，由串联电阻的规律，所以需要减小调控电阻R的阻值。
