新教材2021-2022學(xué)年高中物理魯科版必修第三冊(cè)課件：第5章

本章整合第5章2021內(nèi)容索引0102知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建重點(diǎn)難點(diǎn)歸納整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波

磁體或電流周圍的一種物質(zhì)

描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量

垂直于磁場(chǎng)方向的一小段通電直導(dǎo)線受到的力F與電流I和直導(dǎo)線的長(zhǎng)度l的乘積之比

特斯拉,符號(hào)T小磁針靜止時(shí)N極的指向

⑦磁感線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,磁感線密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng),磁感線稀疏的地方磁場(chǎng)弱

⑧用右手握住通電直導(dǎo)線,讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致,則四指彎曲的方向就是電流周圍磁感線的環(huán)繞的方向⑨讓右手彎曲四指與環(huán)形電流的方向一致,則伸直拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線處的磁感線方向初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波

磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)的面積S的乘積Φ=BS

磁感應(yīng)強(qiáng)度B又叫磁通密度,等于穿過垂直于磁感線的單位面積的磁通量

只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生電流變化的磁場(chǎng)在周圍空間激發(fā)出一種電場(chǎng),變化的電場(chǎng)也能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波

光的發(fā)射、傳播和接收都是以一份份光子的形式進(jìn)行的

物質(zhì)輻射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量單位的整數(shù)倍,即E=nε(n=1,2,3…)

物質(zhì)輻射(或吸收)的一份最小能量,就是一個(gè)能量子。能量ε與頻率ν成正比,即ε=hν重點(diǎn)難點(diǎn)歸納整合一安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加1.安培定則的“因”和“果”類別原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)直線電流的磁場(chǎng)大拇指彎曲的四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)彎曲的四指大拇指2.磁場(chǎng)的疊加(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,合成與分解遵循平行四邊形定則。(2)兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的。例1一束帶電粒子沿水平方向勻速飛過小磁針上方時(shí),磁針的N極向西偏轉(zhuǎn),這一束帶電粒子可能是(

)A.向南飛行的正離子束 B.向南飛行的負(fù)離子束C.向西飛行的正離子束 D.向西飛行的負(fù)離子束解析

小磁針的N極向西偏轉(zhuǎn),說明磁場(chǎng)方向是向西的。則運(yùn)動(dòng)的帶電粒子形成的電流方向向北。若為正電荷,則電荷向北飛行;若為負(fù)電荷,電荷向南飛行,B正確。答案

B變式訓(xùn)練1如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn),O為半圓弧的圓心,∠MOP=60°,在M、N處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1。若將M處長(zhǎng)直導(dǎo)線移至P處,則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,那么B2與B1之比為(

)A.∶1 B.∶2C.1∶1 D.1∶2答案

B二磁通量1.定義在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,與磁場(chǎng)方向垂直的面積S和B的乘積。2.公式Φ=BS適用條件:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng);(2)S為垂直磁場(chǎng)的有效面積。3.矢標(biāo)性磁通量的正、負(fù)號(hào)不表示方向,磁通量是標(biāo)量。例2如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長(zhǎng)為L(zhǎng),匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO'恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為(

)答案

A變式訓(xùn)練2(2021山東濟(jì)南檢測(cè))如圖所示,同一平面內(nèi)有兩個(gè)同心放置的金屬圓環(huán),條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)所在平面垂直,則通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是(

)A.Φa>Φb

B.Φa<ΦbC.Φa=Φb

D.不能確定解析

通過圓環(huán)的磁通量為穿過圓環(huán)的磁感線的條數(shù),首先明確條形磁鐵的磁感線分布情況,另外要注意磁感線是閉合的曲線。條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從S極到N極,在磁體的外部是從N極到S極,內(nèi)部有多少根磁感線,外部的整個(gè)空間就有多少根磁感線同內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線。對(duì)兩個(gè)圓環(huán),磁體內(nèi)部的磁感線全部穿過圓環(huán),外部的磁感線穿過多少,磁通量就抵消多少,所以圓環(huán)面積越大,磁通量反而越小,故A正確。答案

A三電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷1.磁通量發(fā)生變化的三種常見情況(1)磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變,回路面積改變;(2)回路面積不變,磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變;(3)回路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)弱均不變,但二者的夾角發(fā)生改變。2.判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程

例3如下列選項(xiàng)所示,能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)解析

A選項(xiàng)中線圈沒閉合,無感應(yīng)電流;B選項(xiàng)中磁通量增大,有感應(yīng)電流;C選項(xiàng)中導(dǎo)線在圓環(huán)的正上方,不論電流如何變化,穿過線圈的磁通量恒為零,無感應(yīng)電流;D選項(xiàng)中的磁通量恒定,無感應(yīng)電流。故選B。答案

B變式訓(xùn)練3(2021湖南長(zhǎng)沙檢測(cè))如圖所示,繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)組成閉合回路,在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A,下列情況中銅環(huán)A中沒有感應(yīng)電流的是(

)A.線圈中通以恒定的電流B.通電時(shí),使變阻器的滑片P做勻速移動(dòng)C.通電時(shí),使變阻器的滑片P做加速移動(dòng)D.將開關(guān)突然斷開的瞬間解析

線圈中通以恒定的電流時(shí),線圈產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),穿過銅環(huán)A的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生;通電時(shí),使變阻器的滑片P滑動(dòng)時(shí),變阻器接入電路的電阻變化,回路中電流變化,線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化,穿過銅環(huán)A磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流;將開關(guān)突然斷開的瞬間,線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)從有到無,穿過銅環(huán)A的磁通量減小,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選A。答案

A本課結(jié)束第1節(jié)磁場(chǎng)及其描述第5章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解磁場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,知道磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)及其基本特性。(物理觀念)2.知道磁感線的特點(diǎn)和作用,能運(yùn)用磁感線模型解決問題。(科學(xué)思維)3.熟悉幾種電流周圍磁感線的形狀,熟練運(yùn)用安培定則判斷有關(guān)問題。(科學(xué)思維)4.了解我國(guó)古代在磁學(xué)方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響,能體會(huì)磁技術(shù)對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展帶來的影響。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)思維導(dǎo)圖課前篇自主預(yù)習(xí)【必備知識(shí)】一、磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)(1)磁場(chǎng):磁體或電流周圍的空間存在一種特殊的物質(zhì)。(2)基本性質(zhì):磁場(chǎng)能夠?qū)Υ朋w產(chǎn)生力的作用。(3)磁場(chǎng)的方向:人們把磁場(chǎng)中某點(diǎn)小磁針靜止時(shí)北極的指向規(guī)定為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。(4)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱:在磁場(chǎng)中的不同位置,其強(qiáng)弱不盡相同。例如,條形磁鐵形成的磁場(chǎng),在靠近北極(N極)和南極(S極)處較強(qiáng),在靠近中間位置較弱。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義:描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。(2)定義:把垂直于磁場(chǎng)方向的一小段通電直導(dǎo)線受到的力F與電流I和直導(dǎo)線的長(zhǎng)度l的乘積之比,稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度,用B表示。②單位:在國(guó)際單位制中的單位是特斯拉,簡(jiǎn)稱特,符號(hào)是T。1T=。③方向:磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,即該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,也就是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向。④疊加原理:磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,遵從疊加原理。即如果有幾個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)存在,它們的磁場(chǎng)就互相疊加,這時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于各個(gè)磁場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。二、磁感線1.磁感線(1)定義:在磁場(chǎng)中畫出的一些有方向的假想曲線,曲線上任意一點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。(2)特點(diǎn)①磁感線是閉合曲線,不會(huì)相交。②磁感線分布越密的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;磁感線分布越疏的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)概念:在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi),如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向都相同,這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(2)磁感線形狀:一組平行且等距的直線。三、電流的磁場(chǎng)1.通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)(1)磁感線形狀:如圖甲所示,以電流為中心的同心圓。(2)安培定則——判斷方法用右手握住通電直導(dǎo)線,讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致,則四指彎曲的方向就是電流周圍磁感線的環(huán)繞的方向。2.通電圓環(huán)周圍的磁場(chǎng)(1)磁感線形狀:如圖甲所示,環(huán)繞環(huán)形電流的閉合曲線,在環(huán)形電流的中心軸上,磁感線與環(huán)形電流所在的平面垂直。(2)安培定則——判斷方法讓右手彎曲四指的方向與環(huán)形電流的方向一致,則伸直拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線處的磁感線方向。3.通電螺線管周圍的磁場(chǎng)(1)磁感線形狀:如圖甲所示,通電螺線管外部的磁感線與條形磁鐵的磁感線相似,其內(nèi)部的磁感線與螺線管的軸線平行,并和外部的磁感線連接,形成閉合曲線。(2)安培定則——判斷方法用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向與電流的方向一致,則伸直拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。想一想通電的螺線管相當(dāng)于一個(gè)條形磁鐵,一端是N極,另一端是S極,把一個(gè)小磁針放入螺線管內(nèi)部,小磁針的N極指向螺線管的哪里?提示

指向螺線管的N極。小磁針N極的指向是N極受到磁場(chǎng)力的方向,N極受力的方向是該位置的磁感線的方向,在螺線管內(nèi)部,磁感線方向由S極指向N極,所以小磁針的N極指向螺線管的N極。四、磁的應(yīng)用及意義1.指南針與航海業(yè)的發(fā)展對(duì)磁技術(shù)的應(yīng)用中,首屈一指的當(dāng)數(shù)我國(guó)發(fā)明的指南針。指南針的發(fā)明開啟了航海技術(shù)的革命,推動(dòng)了航海事業(yè)的發(fā)展。2.磁與現(xiàn)代技術(shù)(1)磁懸浮列車有常導(dǎo)電磁鐵吸引式和超導(dǎo)電磁鐵相斥式兩種。常導(dǎo)電磁鐵吸引方式是在導(dǎo)體底部和兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵,在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)作用板和感應(yīng)鋼板,使導(dǎo)軌鋼板的吸引力與車輛重力平衡,從而使車體懸浮于軌道上運(yùn)行;超導(dǎo)電磁鐵相斥式是根據(jù)磁鐵同極相斥的原理使車體懸浮。(2)核磁共振成像技術(shù)是磁在醫(yī)學(xué)診斷方面的應(yīng)用?！咀晕覚z測(cè)】1.正誤判斷,判斷結(jié)果為錯(cuò)誤的小題請(qǐng)說明原因。(1)磁場(chǎng)看不見,摸不著,因此磁場(chǎng)是人們假想的,實(shí)際并不存在。(

)解析

磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣,是客觀存在的一種物質(zhì)。答案

×(2)磁體與磁體之間的作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的,通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的。(

)解析

磁體與磁體之間的作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的,通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的作用也是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。答案

×(3)用鐵屑可以演示磁體周圍磁感線的分布,所以磁感線是客觀存在的。(

)解析

磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而引入的假想線,實(shí)際并不存在。答案

×(4)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與放在該點(diǎn)小磁針N極的指向一定相同。(

)解析

與放在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向一定相同。答案

×(5)環(huán)形電流的磁場(chǎng)相當(dāng)于小磁針,通電螺線管的磁場(chǎng)相當(dāng)于條形磁鐵。(

)答案

√2.(多選)如圖所示,一束帶正電的粒子沿水平向右的方向飛過小磁針的上方(虛線所示),并與磁針指向平行,則(

)A.虛線上方的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲釨.虛線下方的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲釩.小磁針的N極轉(zhuǎn)向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲釪.小磁針的N極轉(zhuǎn)向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锝馕?/p>

帶正電粒子向右運(yùn)動(dòng),形成向右的電流,根據(jù)安培定則可知,虛線上方的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?下方的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?選項(xiàng)A對(duì),B錯(cuò);小磁針N向著磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng),即垂直紙面向里,選項(xiàng)D正確。答案

AD課堂篇探究學(xué)習(xí)探究一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解【情境探究】如圖所示,三塊相同的蹄形磁鐵并列放在桌上,將一根直導(dǎo)線水平懸掛在磁鐵的兩極間,導(dǎo)線的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直?？梢酝ㄟ^控制電路中滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)導(dǎo)線上的電流大小,分別接通“2、3”和“1、4”,可以改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度。(1)當(dāng)電路接在“2、3”時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使導(dǎo)線中電流增大時(shí),可以觀察到什么現(xiàn)象?說明了電流越大時(shí),磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力怎么變化?(2)把電路接在“2、3”時(shí),觀察導(dǎo)線擺動(dòng)的角度,然后把電路改接在“1、4”,可以觀察到什么現(xiàn)象?說明了在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線越長(zhǎng)時(shí),磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力怎么變化?(3)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,通電直導(dǎo)線垂直放置在確定的磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力F與通過的電流強(qiáng)度I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L的關(guān)系分別是怎樣的?寫出關(guān)系式。(4)根據(jù)上面關(guān)系,思考應(yīng)該如何定義磁感應(yīng)強(qiáng)度。寫出定義和定義式。要點(diǎn)提示

(1)電流越大,豎直導(dǎo)線的擺角越大,說明電流越大時(shí),導(dǎo)線受力越大。(2)通電導(dǎo)線越長(zhǎng),豎直導(dǎo)線的擺角越大,說明通電導(dǎo)線越長(zhǎng),導(dǎo)線受力越大。(3)磁場(chǎng)力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比,關(guān)系式為F=BIL。(4)將通電導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng),它受到的磁場(chǎng)力F與IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度,用公式表示為

?！局R(shí)歸納】磁感應(yīng)強(qiáng)度的特點(diǎn)1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng),這時(shí)L應(yīng)很短,IL稱為“電流元”,相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的“試探電荷”。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,它是用比值法定義的物理量,由磁場(chǎng)自身決定,與是否引入電流元、引入的電流元是否受力及受力大小無關(guān)。3.因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí),其受力大小不相同,故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力。4.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,它的方向可以有以下幾種表述方式:(1)小磁針靜止時(shí)N極所指的方向,即N極受力的方向。(2)小磁針靜止時(shí)S極所指的反方向,即S極受力的反方向。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。5.磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加規(guī)律:滿足平行四邊形定則。【實(shí)例引導(dǎo)】例1(多選)一段直導(dǎo)線長(zhǎng)為1cm,通有5A的電流,把它置于磁場(chǎng)中的某點(diǎn)時(shí),受到的磁場(chǎng)力為0.1N,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值可能為(

)A.1T B.0.5T C.2T D.2.5T解析

當(dāng)I與B垂直時(shí),由

可解得B=2

T,但題中未說明I與B是否垂直,故B的值也可能大于2

T。答案

CD規(guī)律方法

正確理解比值定義法

變式訓(xùn)練1(2021福建龍巖檢測(cè))下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法正確的是(

)A.磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣,是客觀存在的特殊物質(zhì)B.磁場(chǎng)是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的C.磁體與磁體之間是直接發(fā)生作用的D.磁場(chǎng)只能由磁體產(chǎn)生,電流不能產(chǎn)生磁場(chǎng)解析

磁場(chǎng)和電場(chǎng)都是客觀存在的特殊物質(zhì),不是人為規(guī)定的,A對(duì),B錯(cuò);磁體與磁體之間是通過磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的,C錯(cuò);電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng),D錯(cuò)。答案

A探究二對(duì)磁感線的理解【情境探究】圖甲表示條形磁鐵的磁感線的分布情況,圖乙表示通電螺線管的磁感線的分布情況,觀察兩幅圖,請(qǐng)思考:從圖中可以看出,通電螺線管的磁感線是閉合的,而條形磁鐵的磁感線不閉合,這種判斷對(duì)嗎?要點(diǎn)提示

不對(duì)。不管是磁鐵的磁場(chǎng),還是電流的磁場(chǎng),磁感線都是閉合的。

【知識(shí)歸納】1.磁感線的特點(diǎn)(1)為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線,實(shí)際并不存在。(2)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,密集處磁場(chǎng)強(qiáng),稀疏處磁場(chǎng)弱。若相切,切點(diǎn)處B→∞,不可能,故磁感線不相切。(3)磁感線為閉合曲線:磁體外部從N極指向S極,磁體內(nèi)部從S極指向N極。(4)磁感線上任一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,在穩(wěn)定磁場(chǎng)中,某點(diǎn)磁場(chǎng)方向唯一確定,所以磁感線不能相交。2.磁感線和電場(chǎng)線的區(qū)別與聯(lián)系

比較項(xiàng)磁感線靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線相同點(diǎn)方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向線上各點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)方向疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)在空間不相交、不相切、不中斷除電荷處外,在空間不相交、不相切、不中斷不同點(diǎn)閉合曲線始于正電荷或無窮遠(yuǎn)處,止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處,不閉合的曲線要點(diǎn)筆記

電場(chǎng)線有開始點(diǎn)和終點(diǎn),而磁感線是閉合曲線,沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。

【實(shí)例引導(dǎo)】例2(多選)關(guān)于磁感線,下列說法中正確的是(

)A.磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致B.磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的、肉眼看不見的曲線C.兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng),不同磁場(chǎng)形成的磁感線可以相交D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是等間距的平行直線解析

磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,A正確;磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的曲線,可以用實(shí)驗(yàn)來模擬,但實(shí)際并不存在,B錯(cuò)誤;磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,但不表示空隙處不存在磁場(chǎng),磁場(chǎng)是充滿某個(gè)區(qū)域的;不同磁場(chǎng)源產(chǎn)生的磁場(chǎng)在某一區(qū)域疊加,磁感線描繪的是疊加后的合磁場(chǎng),某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是唯一的,磁感線不相交,C錯(cuò)誤;勻強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向處處相同,其磁感線是等間距的平行直線,D正確。答案

AD規(guī)律方法

要正確地理解磁感線,并且可以和電場(chǎng)線作類比:比如都是人為引入的帶有方向的曲線,可以通過疏密程度反映場(chǎng)的強(qiáng)弱,不能相交等,也有不同點(diǎn),比如磁感線是閉合的曲線而電場(chǎng)線不閉合。變式訓(xùn)練2(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說法正確的是(

)A.電場(chǎng)線和磁感線都是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線B.磁場(chǎng)中兩條磁感線一定不相交,但在復(fù)雜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是可以相交的C.電場(chǎng)線是一條不閉合曲線,而磁感線是一條閉合曲線D.電場(chǎng)線越密的地方,電場(chǎng)越強(qiáng),磁感線越密的地方,磁場(chǎng)也越強(qiáng)解析

電場(chǎng)線與磁感線分別是為了形象描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)而引入的假想線,實(shí)際不存在,A錯(cuò)誤;兩種場(chǎng)線的切線方向均表示相應(yīng)的場(chǎng)方向,兩種場(chǎng)線都不會(huì)相交,B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線起始于正電荷或無限遠(yuǎn)、終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn),而磁感線在磁體外部由N極指向S極,在磁體內(nèi)部由S極指向N極,組成閉合曲線,C正確;電場(chǎng)線越密,表示該處電場(chǎng)越強(qiáng);磁感線越密,表示該處磁場(chǎng)越強(qiáng),D正確。答案

CD探究三電流的磁場(chǎng)及安培定則【情境探究】根據(jù)安培假說的物理思想:磁場(chǎng)來源于運(yùn)動(dòng)電荷。如果用這種思想解釋地球磁場(chǎng)的形成,認(rèn)為地磁場(chǎng)是由于地球的自轉(zhuǎn)所形成。那么由此推斷,地球整體應(yīng)該是帶正電還是帶負(fù)電?要點(diǎn)提示

因在地球的內(nèi)部地磁場(chǎng)從地球北極指向地球的南極,根據(jù)右手螺旋定則可判斷出地球表現(xiàn)環(huán)形電流的方向應(yīng)從東到西,而地球是從西向東自轉(zhuǎn),所以只有地球表面帶負(fù)電荷才能形成上述電流。綜上所述,地球總體應(yīng)該帶負(fù)電?！局R(shí)歸納】1.常見永磁體的磁場(chǎng)(如圖所示)2.三種常見的電流的磁場(chǎng)

【實(shí)例引導(dǎo)】例3電路未接通時(shí)三個(gè)小磁針方向如圖所示,試確定電路接通后三個(gè)小磁針的轉(zhuǎn)向及最后的指向(小磁針3在通電螺線管內(nèi)部)。解析

接通電源后,螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)從左指向右,外部從右指向左,如圖所示,故小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針2基本不動(dòng)。答案

小磁針1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),小磁針2基本不動(dòng)規(guī)律方法

判斷磁場(chǎng)方向的四種方法1.磁感線上某點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2.小磁針靜止時(shí)N極的指向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。3.根據(jù)安培定則判斷電流的磁場(chǎng)方向。4.磁體外部的磁場(chǎng)方向由N極指向S極,磁體內(nèi)部的磁場(chǎng)方向由S極指向N極。變式訓(xùn)練3如圖所示為磁場(chǎng)作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈,在線圈中心處掛上一個(gè)小磁針,且與線圈在同一平面內(nèi),則當(dāng)赫姆霍茲線圈中通以如圖所示方向的電流時(shí)(

)A.小磁針N極向里轉(zhuǎn)B.小磁針N極向外轉(zhuǎn)C.小磁針在紙面內(nèi)向左擺動(dòng)D.小磁針在紙面內(nèi)向右擺動(dòng)解析

由于線圈中電流沿順時(shí)針方向,根據(jù)安培定則可以確定,線圈內(nèi)部軸線上磁感線方向垂直于紙面向里。而小磁針N極受力方向和磁感線方向相同,故小磁針N極向里轉(zhuǎn)。答案

A探究四磁場(chǎng)疊加問題【情境探究】三根完全相同的長(zhǎng)直導(dǎo)線互相平行,它們的截面處于一個(gè)正方形abcd的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處,導(dǎo)線中通有大小和方向都相同的電流,如圖所示,已知每根通電導(dǎo)線在其周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與距該導(dǎo)線的距離成反比,通電導(dǎo)線b在d處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則三根通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在d處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為多少?【知識(shí)歸納】1.兩個(gè)以上電流在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),空間各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流單獨(dú)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。2.求解電流磁場(chǎng)疊加問題時(shí),先用安培定則判斷各電流磁場(chǎng)的方向,再用平行四邊形定則求磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和?！緦?shí)例引導(dǎo)】例4如圖所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1>I2;a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn),且a、b、c與兩導(dǎo)線共面;b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間,b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是(

)A.a點(diǎn) B.b點(diǎn)

C.c點(diǎn) D.d點(diǎn)解析

兩電流在該點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,說明兩電流在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足等大反向關(guān)系。根據(jù)安培定則可知,在兩電流的同側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,則為a或c,又I1>I2,故該點(diǎn)距I1遠(yuǎn),距I2近,應(yīng)為c點(diǎn),選項(xiàng)C正確;I1(或I2)在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1(或B2)的方向與d和導(dǎo)線的連線垂直,如圖所示,合磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

C變式訓(xùn)練4(多選)3條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形,在導(dǎo)線中通過的電流均為I,方向如圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的3個(gè)頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3,下列說法正確的是(

)A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里D.a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里解析

本題考查磁場(chǎng)的疊加,由于通過3條導(dǎo)線的電流大小相等,結(jié)合安培定則可判斷出3條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外,在c處垂直紙面向里,且B1=B2<B3,故選項(xiàng)A、C正確。答案

AC

隨堂檢測(cè)1.下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法中正確的是(

)A.磁體周圍的磁場(chǎng)看不見、摸不著,所以磁場(chǎng)不是客觀存在的B.將小磁針放在磁體附近,小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因?yàn)槭艿酱艌?chǎng)力的作用C.把磁體放在真空中,磁場(chǎng)就消失了D.當(dāng)磁體周圍撒上鐵屑時(shí)才能形成磁場(chǎng),不撒鐵屑磁場(chǎng)就消失解析

磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣具有物質(zhì)性,是客觀存在的,與有無鐵屑及磁體所處環(huán)境均無關(guān),故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。答案

B2.(多選)一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的下方,并與小磁針指向平行,如圖所示。此時(shí)小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),則這束帶電粒子可能是(

)A.向右飛行的正粒子束

B.向左飛行的正粒子束C.向右飛行的負(fù)粒子束

D.向左飛行的負(fù)粒子束解析

小磁針S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn),說明電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在小磁針處垂直紙面向外,由安培定則可得,電流方向向右。可以形成方向向右的電流的是向右飛行的正粒子束或向左飛行的負(fù)粒子束。答案

AD3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)為2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向,當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí),它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10-3N;若電流不變,僅將導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1cm,則它受到的磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B分別是(

)A.2×10-3N,0.1T B.2×10-3N,0.05TC.4×10-3N,0.05T D.4×10-3

N,0.1T答案

A4.如圖所示是醫(yī)生用來取出病人吞下的金屬物品的儀器。當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí),醫(yī)生將手控環(huán)內(nèi)推,再拉出整條塑料管。(1)你能說出這種儀器的原理嗎?(2)如果病人不慎吞下的是易拉罐拉環(huán),那么可以用這種儀器取出來嗎?(3)如果把活動(dòng)永磁鐵換成電磁鐵,你認(rèn)為是不是更實(shí)用呢?解析

(1)當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí),將手控環(huán)內(nèi)推,其上的活動(dòng)永磁鐵使固鐵磁化,磁化后吸引鐵磁性金屬物品,然后拉出整條塑料管,即可把這種金屬物品取出。(2)磁鐵只能吸引鐵磁性物質(zhì),易拉罐拉環(huán)一般是鋁合金材料的,不是鐵磁性物質(zhì),所以不能取出。(3)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以隨電流的變化而變化,如果是誤吞了比較重的鐵磁性物體,可通過調(diào)節(jié)電流的大小使磁性增強(qiáng),把它取出來,故使用電磁鐵會(huì)更實(shí)用一些。答案

見解析本課結(jié)束第2節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用第5章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道磁通量,能用電磁感應(yīng)說明電磁技術(shù)的一些應(yīng)用。(物理觀念)2.會(huì)通過分析推理進(jìn)行磁通量的相關(guān)計(jì)算。(科學(xué)思維)3.通過實(shí)驗(yàn)了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象,了解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。(科學(xué)探究)4.能體會(huì)電磁技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展帶來的影響。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)思維導(dǎo)圖課前篇自主預(yù)習(xí)【必備知識(shí)】一、磁通量1.磁通量(1)定義:在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B和與磁場(chǎng)方向垂直的平面面積S的乘積,稱為穿過這個(gè)平面的磁通量,簡(jiǎn)稱磁通,用Φ表示。(2)定義式:Φ=BS。(3)單位:韋伯,簡(jiǎn)稱韋,符號(hào)為Wb。1Wb=1T·m2。(4)理解:①垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,因此穿過某個(gè)面的磁通量可理解為穿過該面的磁感線條數(shù)。②在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如果面積為S的平面與磁場(chǎng)方向不垂直,則穿過S的磁感線條數(shù)和穿過S在垂直于磁感線方向上的投影Sn的磁感線條數(shù)相等。2.磁通密度:由上式得,這表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過垂直于磁感線的單位面積的磁通量,因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B又叫磁通密度,單位是Wb/m2。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件(1)實(shí)驗(yàn)觀察①導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作回路中有無電流

導(dǎo)體棒靜止或平行于磁感線運(yùn)動(dòng)無導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)有②磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作線圈中有無電流

條形磁鐵在線圈中插入或拔出時(shí)有條形磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)無③磁場(chǎng)與導(dǎo)體無相對(duì)運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作線圈中有無電流

開關(guān)S接通或斷開有開關(guān)S閉合,改變滑動(dòng)變阻器阻值有開關(guān)S一直閉合,且滑動(dòng)變阻器觸頭位置不動(dòng)無(2)歸納結(jié)論:盡管通過磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的方式各不相同,但穿過閉合電路的磁通量都發(fā)生了變化。2.電磁感應(yīng)閉合回路的磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng),所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。3.通過磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生電流。三、電磁感應(yīng)的應(yīng)用1.磁可用來記錄聲音、影像等數(shù)字信息,還可用來記錄其他信息。2.無線充電:利用電磁感應(yīng)制成手機(jī)無線充電裝置。3.動(dòng)圈式話筒:話筒是把聲音轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置?！咀晕覚z測(cè)】1.正誤判斷,判斷結(jié)果為錯(cuò)誤的小題請(qǐng)說明原因。(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,線圈面積越大,則磁通量也越大。(

)解析

穿過閉合回路的磁通量大小取決于磁感應(yīng)強(qiáng)度、回路所圍面積以及兩者夾角三個(gè)因素,即Φ=BScos

α,若磁感線與線圈平面平行,則磁通量為零。答案

×(2)將一平面置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的任何位置,穿過該平面的磁通量總相等。(

)解析

磁通量Φ=BScos

α,取決于B、S和α,在B、S不變時(shí),取決于α。答案

×(3)只要閉合電路內(nèi)有磁通量,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(

)解析

產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:一是閉合電路,二是磁通量變化。有磁通量而不變化,是不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的。答案

×(4)穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí),螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(

)解析

磁通量發(fā)生變化,而螺線管回路不閉合時(shí),不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案

×(5)閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。(

)解析

只有閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí),閉合回路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案

×2.如圖所示,有一矩形閉合導(dǎo)體線圈,在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),下列圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)解析

A圖中線圈水平運(yùn)動(dòng),磁通量始終為零不變,故無感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B圖中線圈水平運(yùn)動(dòng),磁通量不變,故無感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C圖中線圈繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量始終為零不變,故無感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D圖中線圈繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量不斷變化,故有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)D正確。故選D。答案

D課堂篇探究學(xué)習(xí)探究一磁通量的理解與計(jì)算【情境探究】如圖所示,一矩形線框從abcd位置移動(dòng)到a'b'c'd'位置的過程中(線框平行于紙面移動(dòng)),中間是一條電流向上的通電導(dǎo)線,請(qǐng)思考:(1)當(dāng)線框靠近通電導(dǎo)線過程中,穿過它的磁通量怎樣變化?(2)在移動(dòng)過程中,當(dāng)線框的一半恰好通過導(dǎo)線時(shí),穿過線框的磁感線條數(shù)有何特點(diǎn)?此時(shí)的磁通量是多少?要點(diǎn)提示

(1)線框的面積不變,穿過的磁感線條數(shù)增多,磁通量增大。(2)當(dāng)線框的一半恰好通過導(dǎo)線時(shí),穿過線框垂直紙面向外的磁感線條數(shù)與垂直紙面向里的磁感線條數(shù)相同。此時(shí)的磁通量為零?！局R(shí)歸納】1.磁通量的計(jì)算(1)公式:Φ=BS。適用條件:①勻強(qiáng)磁場(chǎng);②磁感線與平面垂直。(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,若磁感線與平面不垂直,公式Φ=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。例如圖中的S,則有Sn=Scosθ,Φ=BScosθ。2.磁通量的正、負(fù)(1)磁通量是標(biāo)量,但有正、負(fù),當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí),磁通量為正值,則磁感線從此面穿出時(shí)即為負(fù)值。(2)若磁感線沿相反方向穿過同一平面,且正向磁通量為Φ1,反向磁通量為Φ2,則穿過該平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的變化量(1)當(dāng)B不變,有效面積S變化時(shí),ΔΦ=B·ΔS。(B、S相互垂直時(shí))(2)當(dāng)B變化,S不變時(shí),ΔΦ=ΔB·S(B、S相互垂直時(shí))。(3)B和S同時(shí)變化,則ΔΦ=Φ2-Φ1。4.與磁感應(yīng)強(qiáng)度的聯(lián)系(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B主要描述磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)情況,與位置對(duì)應(yīng);而磁通量用來描述磁場(chǎng)中某一個(gè)給定面上的磁場(chǎng)情況,它與給定面對(duì)應(yīng)。(2)由Φ=BS得,即為磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一定義式,表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于穿過垂直磁場(chǎng)方向的單位面積的磁通量。5.與磁感線條數(shù)的關(guān)系磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”,當(dāng)有不同方向的磁感線同時(shí)穿過同一面積時(shí),磁通量指的是合磁場(chǎng)的磁感線穿過其面積的條數(shù),即此時(shí)的磁通量為合磁通量?！緦?shí)例引導(dǎo)】例1如圖所示,線圈平面與水平方向夾角θ=60°,磁感線豎直向下,線圈平面面積S=0.4m2,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6T,則:(1)穿過線圈的磁通量Φ為多少?把線圈以cd為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過120°角,則通過線圈磁通量的變化量為多少?(2)若θ=90°,穿過線圈的磁通量為多少?當(dāng)θ為多大時(shí),穿過線圈的磁通量最大?解析

(1)線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積S⊥=Scos

60°=0.4×

m2=0.2

m2穿過線圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2

Wb=0.12

Wb。線圈以cd為軸順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過120°角后變?yōu)榕c磁場(chǎng)垂直,但由于此時(shí)磁感線從線圈平面穿入的方向與原來相反,故此時(shí)通過線圈的磁通量Φ2=-BS=-0.6×0.4

Wb=-0.24

Wb。故磁通量的變化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12|

Wb=0.36

Wb。(2)θ=90°時(shí),線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積S⊥=0,據(jù)Φ=BS⊥知,此時(shí)穿過線圈的磁通量為零。當(dāng)θ=0°時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)垂直,此時(shí)S⊥=S穿過線圈的磁通量最大。答案

(1)0.12Wb

0.36Wb

(2)0

θ=0°變式訓(xùn)練1如圖所示,半徑為R的圓線圈共有n匝,其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直線圈平面,若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為(

)A.πBR2

B.πBr2

C.nπBR2

D.nπBr2解析

Φ=BS中S是與磁場(chǎng)垂直的有效面積,所以Φ=πBr2。答案

B探究二探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件【情境探究】如圖所示,原線圈(小螺線管)接電源、開關(guān)和滑動(dòng)變阻器,副線圈(大螺線管)接電流表,按照表中實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察有無感應(yīng)電流產(chǎn)生,完成下表。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有無電流)分析論證開關(guān)閉合瞬間①

線圈B中磁場(chǎng)⑤

時(shí),線圈B中有感應(yīng)電流;磁場(chǎng)⑥

時(shí),線圈B中無感應(yīng)電流

開關(guān)斷開瞬間②

開關(guān)保持閉合,滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)③

開關(guān)保持閉合,迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片④

有

有

無有

變化不變【知識(shí)歸納】1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件的理解(1)不論什么情況,只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個(gè)條件,就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流,那么電路一定是閉合的,穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化。(3)磁通量變化ΔΦ與磁通量Φ意義不同,大小也沒有必然的聯(lián)系。感應(yīng)電流的產(chǎn)生與Φ無關(guān),只取決于Φ的變化,即與ΔΦ有關(guān)。2.穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,大致有以下四種情況

B不變、S變例:閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)B變、S不變例:線圈與條形磁鐵發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)B和S都變注意:此時(shí)可由ΔΦ=Φt-Φ0計(jì)算并判斷磁通量是否變化B和S大小都不變,但二者之間的夾角變例:線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)3.感應(yīng)電流有無的判斷流程

【實(shí)例引導(dǎo)】例2在如下所示的各圖中,閉合線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)A.甲和乙

B.甲和丙

C.乙和丁

D.丙和丁解析

甲中磁通量周期性變化,乙中磁通量減小,丙中磁通量為0且不變,丁中磁通量始終不變,故能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是甲和乙,A正確。答案

A規(guī)律方法

判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧(1)電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件,二者缺一不可。(2)磁通量發(fā)生變化,其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上,磁通量很大,若沒有變化,也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,開始磁通量雖然是零,但是變化的,仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。變式訓(xùn)練2(多選)如圖所示,下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)A.如圖甲所示,導(dǎo)體棒AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)B.如圖乙所示,條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)C.如圖丙所示,小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng),開關(guān)S一直接通時(shí)D.如圖丙所示,小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng),開關(guān)S一直接通,當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)解析

A中導(dǎo)體棒順著磁感線運(yùn)動(dòng),穿過閉合電路的磁通量沒有發(fā)生變化,無感應(yīng)電流,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B中條形磁鐵插入線圈時(shí)線圈中的磁通量增加,拔出線圈時(shí)線圈中的磁通量減少,都有感應(yīng)電流,故選項(xiàng)B正確;C中開關(guān)S一直接通,電路中為恒定電流,螺線管A產(chǎn)生的磁場(chǎng)穩(wěn)定,螺線管B中的磁通量無變化,線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D中開關(guān)S接通,滑動(dòng)變阻器的阻值變化使閉合回路中的電流變化,螺線管A的磁場(chǎng)發(fā)生變化,螺線管B中磁通量發(fā)生變化,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項(xiàng)D正確。答案

BD

隨堂檢測(cè)1.在如圖所示磁場(chǎng)中,S1、S2、S3為三個(gè)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相等解析

磁通量表示穿過一個(gè)閉合電路的磁感線條數(shù)的多少,從題圖中可看出穿過S1的磁感線條數(shù)最多,穿過S3的磁感線條數(shù)最少,所以Φ1>Φ2>Φ3。答案

A2.(多選)如圖所示,豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通有恒定電流,有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi),在下列情況中線框產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(

)A.導(dǎo)線中的電流變大B.線框向右平動(dòng)C.線框向下平動(dòng)D.線框以AB邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案

ABD3.(多選)如圖所示,處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的線圈怎樣運(yùn)動(dòng)或變化,線圈中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流(

)A.把線圈從磁場(chǎng)中拉出B.以線圈的任意直徑為軸轉(zhuǎn)動(dòng)C.用力拉線圈的四周使其面積發(fā)生變化D.線圈沿自身所在的平面在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)解析

題中的磁場(chǎng)為有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),把線圈從磁場(chǎng)中拉出,改變的是磁場(chǎng)中線圈的有效面積,磁通量改變產(chǎn)生感應(yīng)電流;以線圈的任意直徑為軸轉(zhuǎn)動(dòng),改變的是線圈平面與磁場(chǎng)方向間的夾角,磁通量改變產(chǎn)生感應(yīng)電流;線圈面積變化時(shí),磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流;線圈沿自身所在的平面做加速運(yùn)動(dòng),在離開磁場(chǎng)前,穿過線圈的磁感線條數(shù)不發(fā)生變化,即磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A、B、C正確,D錯(cuò)誤。答案

ABC4.下列物理現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)的是(

)A.通電導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)B.錄音機(jī)錄制聲音時(shí)使電流信號(hào)錄入磁帶C.磁帶經(jīng)過錄音機(jī)的磁頭時(shí),還原出電流信號(hào)D.電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱解析

導(dǎo)線通電后能產(chǎn)生磁場(chǎng),是電流的磁效應(yīng)現(xiàn)象,不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;錄音機(jī)使電流信號(hào)錄入磁帶,是電流的磁效應(yīng),不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故B錯(cuò)誤;磁帶經(jīng)過錄音機(jī)的磁頭時(shí),還原出電流信號(hào),線圈在磁場(chǎng)中磁通量變化,導(dǎo)致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故C正確;電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱,這是電流的熱效應(yīng),不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故D錯(cuò)誤。答案

C本課結(jié)束第3節(jié)初識(shí)電磁波及其應(yīng)用第4節(jié)初識(shí)光量子與量子世界第5章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電磁波,知道電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。(物理觀念)2.了解電磁波的應(yīng)用與防護(hù),能體會(huì)電磁技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展帶來的影響,能理性討論電磁污染及其防護(hù)的問題,能意識(shí)到物理研究與應(yīng)用會(huì)涉及道德與規(guī)范問題。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)3.知道光是一種電磁波,知道光的能量是不連續(xù)的。初步了解微觀世界的量子化特征。(物理觀念)4.能體會(huì)人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)思維導(dǎo)圖課前篇自主預(yù)習(xí)【必備知識(shí)】一、初識(shí)電磁波及其應(yīng)用1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論:英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋提出,變化的磁場(chǎng)在周圍空間激發(fā)出一種電場(chǎng),變化的電場(chǎng)也能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)。2.電磁場(chǎng):周期性變化的磁場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng),周期性變化的電場(chǎng)周圍也會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)。變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系在一起,就會(huì)在空間形成一個(gè)統(tǒng)一的,不可分割的電磁場(chǎng)。3.電磁波(1)產(chǎn)生:如圖所示,在空間交替變化的電磁場(chǎng)傳播出去就形成電磁波。電磁場(chǎng)傳播示意圖(2)驗(yàn)證:1888年,德國(guó)物理學(xué)家赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。(3)特點(diǎn):傳播速度與真空中的光速相同。(4)應(yīng)用:①收音機(jī)、電視機(jī)、發(fā)報(bào)機(jī)、手機(jī)等通過電磁波實(shí)現(xiàn)了聲音、圖像的傳播。②雷達(dá)利用發(fā)射、接收電磁波檢測(cè)飛行器、船只等遠(yuǎn)距離物體的位置。③衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星傳遞微波通信信號(hào)。④射電望遠(yuǎn)鏡利用接收宇宙中發(fā)射出的電磁波信號(hào)來探測(cè)宇宙天體。(5)電磁污染及防護(hù)①電磁污染:干擾通信系統(tǒng)、電視信號(hào),過量的電磁輻射對(duì)人的心臟、血液和眼睛等都有很大的危害。②電磁防護(hù):從物理學(xué)的角度看,可以從電磁波源,電磁波的傳播途徑及受輻射的人三個(gè)方面進(jìn)行防護(hù)。例如,減小電磁波的發(fā)射功率,通過電纜或光纜傳送電磁信號(hào),屏蔽電磁波源,穿防護(hù)衣、戴防護(hù)頭盔和防護(hù)眼鏡等。二、初識(shí)光量子與量子世界1.光的量子化(1)光的微粒說和光的波動(dòng)說:①牛頓認(rèn)為,光是從光源射出的具有高速度的粒子流,光的微粒說可以解釋光的反射、光的顏色等;②荷蘭物理學(xué)家惠更斯認(rèn)為光是一種波,光的波動(dòng)說可解釋干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象。(2)光量子假說:愛因斯坦在解釋光電效應(yīng)時(shí)受普朗克量子假說的啟發(fā)提出了光量子假說,認(rèn)為光的發(fā)射、傳播和接收都是以一份份光子的形式進(jìn)行的。后來光量子正式命名為光子。(3)光的本質(zhì):光既具有波動(dòng)特性,又具有粒子特性,即具有波粒二象性。2.初識(shí)量子世界(1)普朗克的量子假說:量子假說認(rèn)為物質(zhì)輻射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量單位的整數(shù)倍,即E=nε(n=1,2,3,…)。(2)能量子及其能量:①物質(zhì)輻射(或吸收)的一份最小能量,就是一個(gè)能量子。②能量子的能量ε與頻率ν成正比,即ε=hν,公式中h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s。(3)量子化和量子:一個(gè)物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,那么該物理量是量子化的,并把這個(gè)最小的基本單位稱為量子。(4)量子世界的量子化:在宏觀領(lǐng)域,量子化通?？梢院雎?在微觀世界里,量子化則是顯著的?！咀晕覚z測(cè)】1.正誤判斷,判斷結(jié)果為錯(cuò)誤的小題請(qǐng)說明原因。(1)光是一種電磁波。(

)答案

√(2)穩(wěn)定的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。(

)解析

穩(wěn)定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)。答案

×(3)電磁波可以在介質(zhì)中傳播,也可以在真空中傳播。(

)答案

√(4)能量子的能量不是任意的,其大小與電磁波的頻率成正比。(

)答案

√2.手機(jī)是現(xiàn)代人們最常用的通信工具之一,手機(jī)間通話和收發(fā)信息是利用(

)A.電磁波傳送

B.超聲波傳送C.光纖傳送

D.次聲波傳送解析

手機(jī)相當(dāng)于一個(gè)小型電磁波發(fā)射臺(tái),又相當(dāng)于一個(gè)接收臺(tái),捕捉空中的電磁波,使用戶接收到對(duì)方送來的信息。選項(xiàng)A正確。答案

A課堂篇探究學(xué)習(xí)探究一對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解【情境探究】如圖所示是赫茲實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖,請(qǐng)問赫茲通過此實(shí)驗(yàn)裝置證實(shí)了什么問題?要點(diǎn)提示

實(shí)驗(yàn)演示了電磁波的發(fā)射和接收,驗(yàn)證了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論。

【知識(shí)歸納】1.電磁場(chǎng)的產(chǎn)生如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng),那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng),這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)——變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的,形成不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁場(chǎng)。2.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解

要點(diǎn)筆記

變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng),與是否有閉合電路存在無關(guān)。

磁生電電生磁恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)【實(shí)例引導(dǎo)】例1根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,下列說法正確的是(

)A.有電場(chǎng)的空間一定存在磁場(chǎng),有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的磁場(chǎng)周圍空間一定產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)解析

根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),只有選項(xiàng)D正確。答案

D歸納總結(jié)理解麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論的關(guān)鍵掌握四個(gè)關(guān)鍵詞:“恒定的”“均勻變化的”“非均勻變化的”“周期性變化的(即振蕩的)”。這些都是對(duì)時(shí)間來說的,是時(shí)間的函數(shù)。變式訓(xùn)練1如圖所示的四種電場(chǎng)中,哪一種能產(chǎn)生電磁波(

)解析

由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場(chǎng)時(shí)(如A圖),由于它不激發(fā)磁場(chǎng),故無電磁波產(chǎn)生;當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場(chǎng)時(shí)(如B、C圖),會(huì)激發(fā)出磁場(chǎng),但磁場(chǎng)恒定,不會(huì)激發(fā)出電場(chǎng),故也不會(huì)產(chǎn)生電磁波;只有周期性變化的電場(chǎng)(如D圖),才會(huì)激發(fā)出周期性變化的磁場(chǎng),周期性變化的磁場(chǎng)又激發(fā)出周期性變化的電場(chǎng)……如此周而復(fù)始,便會(huì)形成電磁波。答案

D探究二光量子與量子世界【情境探究】普朗克的能量量子化的觀點(diǎn)與宏觀世界中我們對(duì)能量的認(rèn)識(shí)有什么不同?要點(diǎn)提示

宏觀世界中我們認(rèn)為能量是連續(xù)變化的,普朗克的“能量子”觀點(diǎn)則認(rèn)為能量是一份一份的,每一份是一個(gè)最小能量單位,即能量不是連續(xù)的。宏觀世界中我們認(rèn)為能量是連續(xù)變化的是因?yàn)槊恳粋€(gè)能量子的能量都很小,宏觀變化中有大量的能量子,就可以看作是連續(xù)的。而研究微觀粒子時(shí),單個(gè)的能量子能量就顯示出不連續(xù)性?！局R(shí)歸納】1.普朗克量子假說:物質(zhì)輻射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量單位的整數(shù)倍,即E=nε(n=1,2,3,…)。一份能量就是一個(gè)能量子。2.能量子公式:能量子的能量ε與頻率ν成正比