2020-2021學(xué)年高中物理 第5、6章 初識電磁場與電磁波 能源與可持續(xù)發(fā)展 階段提升課學(xué)案 魯科版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第5、6章 初識電磁場與電磁波 能源與可持續(xù)發(fā)展 階段提升課學(xué)案 魯科版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第5、6章 初識電磁場與電磁波 能源與可持續(xù)發(fā)展 階段提升課學(xué)案 魯科版必修3年級：姓名：- 9 -第5章知識體系思維導(dǎo)圖考點(diǎn)整合素養(yǎng)提升 考 點(diǎn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象角度1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生(難度)1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化,閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。2.引起磁通量變化的幾種情況:(1)閉合電路導(dǎo)線圍成的面積不變,但閉合電路處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小發(fā)生變化。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,閉合電路導(dǎo)線圍成的面積發(fā)生變化。(3)線圈平面與磁

2、場方向的夾角發(fā)生變化。角度2電磁場的產(chǎn)生(難度)變化的原場產(chǎn)生的新場恒定的磁場(電場)不產(chǎn)生電場(磁場)均勻變化的磁場(電場)恒定的電場(磁場)不均勻變化的磁場(電場)變化的電場(磁場)1.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法中正確的是()a.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應(yīng)電流b.只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動,導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流c.穿過某閉合線圈的磁通量為零時,線圈電路中一定沒有感應(yīng)電流d.當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時,閉合電路中一定有感應(yīng)電流【解析】選d。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:回路閉合、磁通量變化,即使某時刻穿過閉合電路的磁通量為0,但只要磁通量在變化,電路中就有感應(yīng)電流,故選項(xiàng)d

3、正確,a、b、c錯誤。2.(多選)在空間某處存在一變化的磁場,則()a.在磁場中放一閉合線圈,線圈中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流b.在磁場中放一閉合線圈,線圈中不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流c.在磁場中不放閉合線圈,在變化的磁場周圍一定不會產(chǎn)生電場d.在磁場中不放閉合線圈,在變化的磁場周圍一定會產(chǎn)生電場【解析】選b、d。根據(jù)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件,只有穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中才產(chǎn)生感應(yīng)電流,a錯誤,b正確;變化的磁場產(chǎn)生感生電場,與是否存在閉合線圈無關(guān),c錯誤,d正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)(2020江蘇高考改編)如圖所示,兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b1和b2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。

4、下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()a.同時增大b1減小b2b.同時減小b1增大b2c.同時以相同的變化率增大b1和b2d.同時以相同的變化率減小b1和b2【解析】選a、b。閉合線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生改變時,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,同時增大b1減小b2以及同時減小b1增大b2,都會使線圈的磁通量改變,產(chǎn)生感應(yīng)電流,以相同的變化率增大或減小b1和b2時,磁通量始終為零,沒有發(fā)生變化,故沒有感應(yīng)電流,故a、b正確,c、d錯誤。 考點(diǎn)1對磁感應(yīng)強(qiáng)度b=的認(rèn)識及應(yīng)用角度1對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(難度)1.適用條件:通電導(dǎo)線垂直磁場放置。適用于任何磁場,在非勻強(qiáng)磁場中il為電流元相當(dāng)于電場中的“試探電荷”。2.b與f和

5、il的關(guān)系:磁場在某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向是客觀存在的,與通過導(dǎo)線的電流大小、導(dǎo)線的長短無關(guān),即使不放入載流導(dǎo)線,磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在,故不能說“b與f成正比”或“b與il成反比”。3.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向:小磁針靜止時n極所指的方向,或小磁針靜止時s極所指的反方向。角度2磁感應(yīng)強(qiáng)度的求解(難度)1.運(yùn)用公式:b=,通過通電直導(dǎo)線在磁場中的受力求解時需要注意導(dǎo)線要與磁場垂直。2.運(yùn)用公式:b=,通過磁通量求解時需要注意平面s要與磁場垂直。1.對磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式b=的理解,下列說法正確的是()a.磁感應(yīng)強(qiáng)度b跟安培力f成正比,跟電流強(qiáng)度i和導(dǎo)線長度l的乘積成反比b.公式表明,磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方

6、向與通電導(dǎo)線所受安培力f的方向相同c.磁感應(yīng)強(qiáng)度b是由磁場本身決定的,不隨f,i及l(fā)的變化而變化d.如果通電導(dǎo)體在磁場中某處受到的安培力f等于零,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也等于零【解析】選c。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式b=只是比值定義,但磁感應(yīng)強(qiáng)度b是由磁場本身決定的,不隨f,i及l(fā)的變化而變化,故a錯誤,c正確;實(shí)驗(yàn)探究可以發(fā)現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向與通電導(dǎo)體所受力f的方向垂直,b錯誤;當(dāng)導(dǎo)體與磁場平行時,受到的安培力f=0,但該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度并不等于0,d錯誤。2.在磁場中某一點(diǎn),已經(jīng)測出一段0.5 cm長的導(dǎo)線中通入0.01 a 電流時,受到的安培力為5.010-6 n,則下列說法正確的是()a.該點(diǎn)磁感

7、應(yīng)強(qiáng)度大小一定是0.1 tb.該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定不大于0.1 tc.該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定不小于0.1 td.該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向即為導(dǎo)線所受安培力的方向【解析】選c。由于導(dǎo)線放置情況不明,因此磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值bmin= t=0.1 t,而磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與安培力方向垂直,則c正確,a、b、d錯誤。3.勻強(qiáng)磁場中存在一平面,平面面積為0.1 cm2,已知該平面的磁通量為0.5 wb,則該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()a.5 tb.500 tc.50 td.以上均有可能【解析】選d。磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算式b=適用于b與s垂直時,由于題干沒有說明平面與磁場的夾角,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度可以為任意值,選項(xiàng)a

8、、b、c給出的答案均有可能,故d正確?！炯庸逃?xùn)練】 1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度b、電流i、導(dǎo)線長度l和電流所受磁場力f的關(guān)系,下面的說法中正確的是() a.在b=0的地方,f一定等于零 b.在f=0的地方,b一定等于零 c.若b=1 t,i=1 a,l=1 m,則f一定等于1 n d.若l=1 m,i=1 a,f=1 n,則b一定等于1 t 【解析】選a。應(yīng)用公式b=或f=ilb時要注意導(dǎo)線必須垂直于磁場方向放置。故選項(xiàng)a正確,b、c、d錯誤。 2.(多選)下列說法正確的是 () a.通過某平面的磁感線條數(shù)為零,則此平面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 b.空間各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向 c.平行放

9、置的兩條形磁鐵異名磁極間的磁場為勻強(qiáng)磁場 d.磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,則通過放在該處的某平面的磁感線條數(shù)一定為零 【解析】選b、d。磁感應(yīng)強(qiáng)度反映磁場的強(qiáng)弱和方向,它的方向就是該處磁場的方向,故選項(xiàng)b正確;磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,放在該處的某平面一定無磁感線穿過,故選項(xiàng)d正確;穿過某一平面的磁感線的條數(shù)除與磁場強(qiáng)弱有關(guān)之外,還與平面的放置情況有關(guān),若某平面無磁感線穿過,可能磁場很強(qiáng),只是平面平行于磁場放置導(dǎo)致磁感線穿過該平面的條數(shù)為零,所以選項(xiàng)a錯誤;平行放置的兩條形磁鐵異名磁極間的磁場不一定是勻強(qiáng)磁場,近距離平行放置的兩異名磁極間其中間部分的磁場可認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場,選項(xiàng)c錯誤。 考點(diǎn)2安培定則與磁場的疊加角度

10、1安培定則的應(yīng)用(難度)1.安培定則的應(yīng)用:原因(電流方向)結(jié)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提醒:在應(yīng)用安培定則時一定要注意四指與拇指的作用及指向。2.一個其他形狀電流(如矩形,三角形等)的磁場,從整體效果上可以等效為環(huán)形電流的磁場,也可以分成幾段直線電流判斷,然后用磁場疊加思想處理。角度2磁場的疊加(難度)1.磁場的疊加原理:磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,在進(jìn)行運(yùn)算時遵循平行四邊形定則。2.主要步驟:(1)確定磁場場源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場的點(diǎn),利用安培定則判定各個場源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成。1.(

11、多選)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=90,在m、p處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有垂直紙面向里、大小相等的恒定電流。整個系統(tǒng)處于平行于紙面的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0,此時o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,則()a.勻強(qiáng)磁場的方向水平向左b.m處電流在圓心o點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0c.p處電流在圓心o點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0d.若把p點(diǎn)處電流反向,其他條件不變,則o點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0【解析】選c、d。根據(jù)安培定則可知,兩導(dǎo)線在o點(diǎn)形成的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示,兩電流的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與外磁場大小相等為b0,方向相反。則根

12、據(jù)幾何關(guān)系可知,兩導(dǎo)線單獨(dú)形成的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0,故a、b錯,c正確;當(dāng)p處電流反向后,根據(jù)幾何關(guān)系可得合磁場為b0,故d正確。2.(多選)無限長通電直導(dǎo)線在周圍某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小與電流成正比,與導(dǎo)線到這一點(diǎn)的距離成反比,即b=(式中k為常數(shù)),如圖所示,兩根相距l(xiāng)的無限長直導(dǎo)線m、n通有大小相等、方向相反的電流,a點(diǎn)在兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn),b點(diǎn)在a點(diǎn)正上方且距兩根直導(dǎo)線的距離均為l,下列說法正確的是()a.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同b.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反c.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為4d.a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為41【解析】選a、d。設(shè)通電導(dǎo)

13、線在距離l處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0,兩導(dǎo)線mn在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成120角,磁感應(yīng)強(qiáng)度的合矢量為b0,方向垂直mn向下;由b=知,兩導(dǎo)線mn在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2b0,磁感應(yīng)強(qiáng)度的合矢量為4b0,方向垂直mn向下。所以a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,大小之比為41,故a、d正確,b、c錯誤。【加固訓(xùn)練】1.(多選)有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置,如圖所示為垂直于導(dǎo)線的橫截面圖。在如圖所示的平面內(nèi),o點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn),m、n為兩導(dǎo)線連線段的中垂線上的兩點(diǎn),與o點(diǎn)的距離相等,am與mn夾角為。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流i,單根導(dǎo)線中的電流在m處產(chǎn)生的磁

14、感應(yīng)強(qiáng)度為b0。則關(guān)于線段mn上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法中正確的是()a.m點(diǎn)和n點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一定相反b.m點(diǎn)和n點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2b0cos c.m點(diǎn)和n點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2b0sin d.在線段mn上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零【解析】選a、b。作出兩根導(dǎo)線在m、n處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的示意圖,并根據(jù)平行四邊形定則求出合磁場,如圖所示,則m、n兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b大小相等,b=2b0cos ,方向相反,選項(xiàng)a、b均正確,c錯誤;在線段mn的中點(diǎn)o處,合磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零,選項(xiàng)d錯誤。2.如圖所示,三根長直導(dǎo)線a、b和c垂直紙面并固定于等腰直角三角形的三個頂點(diǎn)上,三根導(dǎo)線均通有方向垂直紙面向里的電流i時,ac的中點(diǎn)o處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b0。若使a中的電流反向其他條件不變,則o點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)?)a.0b.b0