第十三章-電磁感應與電磁波初步總結提升(新人教版必修第三冊)(原卷版)

第十三章電磁感應與電磁波初步知識總結內容1：磁場磁感線一、電和磁的聯(lián)系1．磁極：自然界中的磁體總是存在兩個磁極。2．磁極間的作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。3．電流的磁效應（1）奧斯特實驗：通電導線使小磁針偏轉。（2）實驗結論：電流可以產(chǎn)生磁場——發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應。二、磁場1．定義：磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，以及通電導體與通電導體之間的相互作用，都是通過磁場發(fā)生的。2．基本性質：對放入其中的磁體或電流有力的作用。三、磁感線1．磁場的方向規(guī)定：小磁針靜止時N極所指的方向。2．磁感線：用來形象地描述磁場的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟這點磁場的方向一致。3．磁感線的疏密表示磁場的強弱。四、安培定則1．直線電流的磁場：右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，如圖甲所示。2．環(huán)形電流的磁場：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁場的方向，如圖乙所示。3．通電螺線管的磁場：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟螺線管電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁場的方向，或拇指指向螺線管的N極，如圖丙所示。五、安培分子電流假說1．分子電流假說：安培認為，在物質的內部，存在著一種環(huán)形電流，即分子電流。分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極。2．分子電流假說意義：能夠解釋磁化以及退磁現(xiàn)象，解釋磁現(xiàn)象的電本質。知識演練1.關于磁場，下列說法正確的是（）A.磁場的基本性質是對處于其中的磁體或通電導體有力的作用B.磁場是看不見、摸不著、實際不存在的，是人們假想出來的一種物質C.磁場是磁體周圍或通電導體周圍存在的一種物質，有小磁針放入其中時，存在磁場；無小磁針放入時，磁場不存在D.磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無2.在做奧斯特實驗時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是（）A.沿導線方向放置磁針，使小磁針在導線的延長線上B.垂直導線方向放置磁針，使小磁針在導線的正下方C.導線沿南北方向放置在小磁針的正上方D.導線沿東西方向放置在小磁針的正上方3.下列關于磁感線的說法中正確的是（）A.磁感線可以形象地描述磁場的強弱與方向B.磁感線總是從磁鐵的N極發(fā)出，到S極終止C.磁感線就是細鐵屑在磁鐵周圍排列的曲線，沒有細鐵屑的地方就沒有磁感線D.沿磁感線的方向磁場逐漸減弱4.（多選）條形磁鐵上部一小磁針平衡時N極指向如圖所示，假定磁鐵內部也有一小磁針，平衡時如圖所示，則下列說法正確的是（）A.磁鐵c端是N極，d端是S極B.磁鐵c端是S極，d端是N極C.小磁針a端是N極，b端是S極D.小磁針a端是S極，b端是N極5.當導線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時北極指向讀者的是（）A. B.C. D.6.下列說法正確的是（）A.奧斯特提出“分子電流”假說，認為永磁體的磁場和通電導線的磁場均由運動的電荷產(chǎn)生B.安培提出“分子電流”假說，認為永磁體的磁場和通電導線的磁場均由運動的電荷產(chǎn)生C.根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵受到強烈振動時磁性會減弱D.根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵在高溫條件下磁性會減弱內容2：磁感應強度磁通量一、磁感應強度1．電流元：很短一段通電導線中的電流I與導線長度l的乘積Il。2．控制變量法探究影響通電導線受力的因素如圖所示，三塊相同的蹄形磁鐵，并列放在桌上，直導線所在處的磁場認為是均勻的。（1）保持磁場中導線長度不變，改變電流大小，觀察直導線擺動角度大小來比較磁場力大小。（2）保持電流大小不變，改變磁場中導線長度，通過觀察直導線擺動角度大小比較磁場力大小。（3）實驗結論：直導線與磁場垂直時，它受力大小既與導線的長度l成正比，又與導線中的電流I成正比。3．磁感應強度的大小在磁場中垂直于磁場方向放置的通電導線，所受的磁場力F跟電流I和導線長度l的乘積Il的比值叫磁感應強度。4．公式：B＝eq\f(F,Il)。5．單位：國際單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是T,1T＝1eq\f(N,A·m)。二、勻強磁場1．定義：各點的磁感應強度的大小相等、方向相同的磁場。2．磁感線特點：間隔相等的平行直線。三、磁通量1．定義：勻強磁場中磁感應強度和與磁場方向垂直的平面面積S的乘積，即Φ＝BS。2．拓展：磁場B與研究的平面不垂直時，這個面在垂直于磁場B方向的投影面積S′與B的乘積表示磁通量。3．單位：國際單位制是韋伯，簡稱韋，符號是Wb,1Wb＝1_T·m2。4．引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通量，因此磁感應強度B又叫磁通密度。知識演練1.關于磁感應強度，下列說法中正確的是（）A.由可知，B與F成正比、與IL成反比B.通電導線放在磁場中的某點，那點就有磁感應強度，如果將通電導線拿走，那點的磁感應強度就為零C.通電導線所受磁場力不為零的地方一定存在磁場，通電導線不受磁場力的地方一定不存在磁場D.磁場中某一點的磁感應強度由磁場本身決定，其大小和方向是唯一確定的，與是否放入通電導線無關2.將長為L的導線彎成六分之一圓弧，固定于垂直于紙面向外、大小為B的勻強磁場中，兩端點A、C連線豎直，如圖所示．若給導線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導線所受安培力的大小和方向是（）A.ILB，水平向左 B.ILB，水平向右C.，水平向右 D.，水平向左3.如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為（）A.1∶1 B.1∶2C.1∶4 D.4∶14.如圖，兩根互相平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與直面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是（）A.O點處的磁感應強度為零B.a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C.c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D.a、c兩點處磁感應強度的方向不同5.（多選）圖，紙面內有兩條互相垂直的長直絕緣導線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大小為B0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應強度大小分別為B0和B0，方向也垂直于紙面向外。則（）A.流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0B.流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0C.流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0D.流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0內容3：電磁感應現(xiàn)象及應用一、劃時代的發(fā)現(xiàn)1．電流的磁效應引起的思考：既然電流能夠產(chǎn)生磁場，那么，為什么不能用磁體使導線中產(chǎn)生電流呢？2．法拉第的探索：經(jīng)歷了長達10年的探索，經(jīng)歷了一次次失敗，最終領悟到，“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。3．電磁感應：由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象。4．感應電流：由電磁感應產(chǎn)生的電流。二、產(chǎn)生感應電流的條件1．探索感應電流產(chǎn)生的條件（1）實驗裝置（2）實驗過程開關和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開關閉合瞬間有開關斷開瞬間有開關閉合時，滑動變阻器不動無開關閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有2.產(chǎn)生感應電流的條件：當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導體回路中就產(chǎn)生感應電流。三、電磁感應現(xiàn)象的應用1．最早的發(fā)電機：法拉第的圓盤發(fā)電機。2．電廠里的發(fā)電機、生產(chǎn)和生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據(jù)電磁感應制造的。知識演練1.如圖所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過ab的豎直平面內有一根通電導線ef。已知ef平行于ab，當ef豎直向上平移時，電流磁場穿過圓面積的磁通量將（）A.逐漸增大 B.逐漸減小C.始終為零 D.不為零，但保持不變2.如圖所示，一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側A點運動到磁鐵S極的右側B點，A、B兩點關于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將（）A.先增大，后減小B.先減小，后增大C.先增大，后減小、再增大，再減小D.先減小，后增大、再減小，再增大3.磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數(shù)”。在圖示磁場中，S1、S2、S3為三個面積相同的相互平行的線圈，穿過S1、S2、S3的磁通量分別為Φ1、Φ2、Φ3，且都不為0。下列判斷正確的是（）A.Φ1最大 B.Φ2最大C.Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等4.（多選）下圖中能產(chǎn)生感應電流的是（）A. B.C. D.5.（多選）某學生做觀察電磁感應現(xiàn)象的實驗時，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖所示的實驗電路，閉合開關，下列說法正確的是（）A.線圈A插入線圈B的過程中，有感應電流B.線圈A從線圈B中拔出過程中，有感應電流C.線圈A停在線圈B中，有感應電流D.線圈A拔出線圈B的過程中，線圈B的磁通量在減小6.（多選）如圖所示裝置中，在下列各種情況下，能使懸掛在螺線管附近的銅質閉合線圈A中產(chǎn)生感應電流的是（）A.開關S接通的瞬間B.開關S接通后，電路中有穩(wěn)定電流時C.開關S接通后，移動滑動變阻器的滑動觸頭的過程中D.開關S斷開的瞬間內容4：電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用一、電磁場1．變化的磁場產(chǎn)生電場。2．變化的電場產(chǎn)生磁場。3．變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一的電磁場。二、電磁波1．麥克斯韋的預言（1）電磁波的預言：變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。（2）電磁波可以在真空中傳播。（3）光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動，電磁波的速度等于光速。2．赫茲的貢獻：赫茲證實了電磁波的存在，證實了麥克斯韋的電磁場理論。三、電磁波譜1．電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關系：c＝λf。2．電磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。3．電磁波譜的概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，形成電磁波譜。4．電磁波譜組成5．各種電磁波的應用（1）無線電波中的長波、中波、短波用于廣播及其他信號的傳播。（2）微波用于衛(wèi)星通信、電視等信號傳輸。（3）紅外線用來加熱理療。（4）可見光讓我們看見這個世界，也可用于通信。（5）紫外線可以消毒。（6）X射線用于診斷病情。（7）γ射線可以摧毀病變的細胞。四、電磁波的能量1．電磁波具有能量，電磁波是物質存在的一種形式。2．微波爐加熱食物應用了一種電磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下熱運動加劇，內能增加，溫度升高。3．光是一種電磁波——傳播著的電磁場，光具有能量。五、電磁波通信1．電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡。2．以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的信息服務都是通過電磁波來傳遞的。知識演練1.（多選）關于電磁場理論的敘述正確的是（）A.變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關B.周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場C.變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場D.電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場2.（多選）下列關于電磁波的說法中正確的是（）A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波的傳播需要介質C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的3.電磁波在真空中傳播的速度是3.00×108m/s，有一個廣播電臺的頻率為90.0MHz，這個臺發(fā)射的電磁波的波長為（）A.2.70m B.3.00m C.3.33m D.270m4.下列各組電磁波中，按波長由長到短排列正確的是（）A.紅外線、紫外線、可見光、射線 B.射線、紫外線、紅外線、可見光C.射線、紫外線、可見光、紅外線 D.紅外線、可見光、紫外線、射線5.（多選）關于電磁波譜，下列說法中正確的是（）A.X射線對生命物質有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B.γ射線是波長最短的電磁波，它的頻率比X射線還要高C.紫外線的頻率比紫光低D.在電磁波譜中，穿透能力最強的是X射線內容五：能量量子化一、熱輻射1．熱輻射：一切物體都在輻射電磁波。2．熱輻射規(guī)律：溫度越高，熱輻射中波長較短的成分越強。3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。4．黑體輻射：黑體向外輻射電磁波的現(xiàn)象。二、能量子1．普朗克的能量子假設：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個最小的能量值ε叫作能量子。2．能量子大?。害牛絟ν。ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝6.62607015×10－34J·s。3．愛因斯坦光子假設：光是由一個個不可分割的能量子組成，這些能量子叫作光子，光子的能量ε＝hν。三、能級1．定義：原子量子化的能量值。2．原子處于能級最低的狀態(tài)時最穩(wěn)定，由高能級向低能級躍遷時放出光子。3．原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出的光子的能量，等于兩個能級之差。4．原子光譜的譜線是一些分立的亮線。知識演練1.已知某單色光的波長為，在真空中光速為，普朗克常量為，則電磁波輻射的能量子的值為（）A. B. C. D.以上均不正確2.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為p，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為（）A. B. C. D.3.（多選）下列說法正確的是（）A.原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐?，可以連續(xù)變化B.原子從低能級向高能級躍遷時放出光子C.原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差D.原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光譜只有一些分立的亮線4.（多選）關于太陽光譜,下列說法正確的是（）A.太陽光譜是吸收光譜B.太陽光譜中的暗線,是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C.根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析太陽的物質組成D.根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析地球大氣層中含有哪些元素5.“神光Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大的高功率激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長λ=0.35um的紫外激光，已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？第二部分專題講解專題1：電場線與磁感線的比較1.相似之處（1）電場線和磁感線都是為了形象地描述場而引入的假想的曲線，實際上并不存在。（2）電場線和磁感線都是用來描述場的強弱和方向的，電場線和磁感線切線方向分別表示了電場和磁場的方向。（3）電場線和磁感線都不能相交。因為如果相交，在相交點就會出現(xiàn)兩個切線方向，與電場和磁場中某一確定點的場的方向是唯一的相矛盾。2．電場線和磁感線的顯著區(qū)別：電場線起始于正電荷或無窮遠，終止于無窮遠或負電荷，是非閉合的曲線，而磁感線是閉合的曲線。【例1】(多選)關于電場線和磁感線的概念，以下說法正確的是()A．電場線和磁感線都是不封閉的曲線B．沿著磁感線的方向，磁場越來越弱C．任意兩條電場線或磁感線都不能相交D．電場線和磁感線的疏密都表示場的強弱專題2：安培定則的應用及磁場疊加1.安培定則的“因”和“果”判斷磁場的方向原因(電流的方向)結果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指2.磁場的疊加（1）磁感應強度是矢量，磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向。（2）多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和，疊加時遵循矢量合成法則?！纠?】如圖所示，完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時a點的磁感應強度大小為B1，b點的磁感應強度大小為B2。當把環(huán)形電流乙撤去后，c點的磁感應強度大小為()甲乙A．B1－eq\f(B2,2) B．B2－eq\f(B1,2)C．B2－B1 D．eq\f(B1,3)【技巧與方法】1.安培定則的“因”和“果”判斷磁場的方向原因(電流的方向)