上海市高二下學(xué)期合格考總復(fù)習(xí)8磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)

電磁學(xué)（三）磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)◎目標(biāo)導(dǎo)航一、磁場(chǎng)二、常見磁場(chǎng)三、磁感應(yīng)強(qiáng)度四、磁通量五、電磁感應(yīng)現(xiàn)象六、電磁波◎知識(shí)精講一、磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)（1）磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀存在。（2）磁體周圍空間存在磁場(chǎng)；電流周圍空間也存在磁場(chǎng)。

（3）電流周圍空間存在磁場(chǎng)，電流是大量運(yùn)動(dòng)電荷形成的，所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場(chǎng)。靜止電荷周圍空間沒有磁場(chǎng)。（4）同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引是通過磁場(chǎng)產(chǎn)生的。2、磁場(chǎng)的方向規(guī)定：在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極（N極）受力的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

3、磁感線在磁場(chǎng)中畫出有方向的曲線表示磁感線，是理想模型，用來描述磁場(chǎng)并非真實(shí)存在。（1）磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)。

（2）磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

（3）磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極?！纠?】．下列關(guān)于磁感線的說法正確的是()A．磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)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(xì)鐵屑在磁鐵周圍排列的曲線，沒有細(xì)鐵屑的地方就沒有磁感線D．沿磁感線的方向磁場(chǎng)逐漸減弱答案：A解析：為了形象地描繪磁場(chǎng)而引入了磁感線，它可以表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向，選項(xiàng)A正確；磁感線都是閉合曲線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；磁感線是人們假想的曲線，與有無鐵屑無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；磁場(chǎng)的強(qiáng)弱由磁感線的疏密程度表示，而與磁感線的方向無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、常見磁場(chǎng)1．地磁場(chǎng)（1）地球周圍存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。（2）磁偏角：地磁場(chǎng)的磁極和地理南北極的夾角。2．通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)（1）電流周圍磁場(chǎng)方法都是用安培定則判斷，也叫右手螺旋定則。（2）種類：通電直導(dǎo)線；環(huán)形電流；通電螺線管。如下表：安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心垂直于導(dǎo)線的同心圓，越向外越稀疏，磁場(chǎng)越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部方向由S極指向N極，外部由N極指向S極3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)（1）定義：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)度大小和方向都相同（2）磁感線分布特點(diǎn)：間距相同的平行直線。通電螺線管的內(nèi)部近似認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

【例2】．(多選)如圖所示，小磁針的指向正確的是()ABCD答案：ABD詳解：由安培定則可知A中螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)方向向左，A正確；B中赤道處的磁場(chǎng)方向由南向北，B正確；C中小磁針?biāo)谔幍拇艌?chǎng)方向向下，C錯(cuò)誤；D中U形磁體間的磁場(chǎng)向右，D正確?！纠?】．(多選)如圖，一束帶電粒子沿水平方向平行的飛過磁針上方時(shí)，磁針的N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則這束帶電離子可能是（）A.向右飛行的正離子束B.向左飛行的正離子束C.向右飛行的負(fù)離子束D.向左飛行的負(fù)離子束答案：AD詳解：正離子運(yùn)動(dòng)方向即電流方向，小磁針N向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)即表示磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。由安培定則可知，A正確，向左飛行的負(fù)離子等效于向右飛行的正離子，所以D也正確。三、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、定義：在磁場(chǎng)中某處垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。（1）定義式：QUOTEQUOTEQUOTE（條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，或ΔL很小，并且L⊥B）。（2）單位是特斯拉,國際符號(hào)T，1T=1N/A·m（3）性質(zhì)：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致。不是小段通電導(dǎo)線在該點(diǎn)的受力F方向。（4）定義式，表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，與F和IL無關(guān)，只由產(chǎn)生場(chǎng)源及空間位置決定?！纠?】．（多選）將一小段通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圖中能正確反映各量間關(guān)系的是（）（A）（B）（C）（D）答案：BC詳解：BD．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不隨F或IL的變化而變化，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。AC．由于導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)，故B=F/IB，即F=ILB可見F與IL成正比，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確?！纠?】．如圖所示，一根長為L=1m的直導(dǎo)線放在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線水平且與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線中通有向右的電流。（1）若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B，導(dǎo)線中電流I，試計(jì)算導(dǎo)線所受安培力的大小；（2）將該通電導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)到與磁感線平行的位置，此時(shí)導(dǎo)線受安培力又是多大。答案：（1）；（2）0詳解：（1）磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，導(dǎo)線所受安培力的大小QUOTE（2）將該通電導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)到與磁感線平行的位置，導(dǎo)線所受安培力為0。四、磁通量1.定義：穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)Ф表示。2.公式：Φ＝BScos（適用于計(jì)算勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量，Scos為面積S在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影大?。?.Φ是標(biāo)量，只有大小無方向，但是有正負(fù)（進(jìn)該面或出該面）。單位為韋伯，符號(hào)為Wb?！纠?】．如圖，正方形線圈abcd的一半處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直。在線圈以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，穿過線圈的磁通量大?。ǎˋ）一直減小 （B）先增大后減?。–）先減小后增大 （D）先不變后減小答案：D解析：cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)之前，磁通量不變，進(jìn)入磁場(chǎng)后，在磁場(chǎng)垂直的方向上有效面積減小，磁通量減小，D正確。五、電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件條件：①閉合電路②磁通量發(fā)生變化。特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。2．產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果回路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而無感應(yīng)電流。3、右手定則（1）當(dāng)閉合電路中的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向用右手定則判斷。（2）右手定則：如下圖甲，伸開右手，讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向。圖乙中感應(yīng)電流方向判斷為：從a向b（3）四指指向還可以理解為：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向、該部分導(dǎo)體的高電勢(shì)處。圖乙中a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高。圖甲圖乙【例7】.如圖為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置。下列哪種情況下電流表指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)()A.閉合開關(guān)的瞬間B.閉合開關(guān)后，電路中電流穩(wěn)定時(shí)C.閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)D.閉合開關(guān)后，把線圈A從線圈B中拉出時(shí)答案B解析：閉合開關(guān)前后磁通量增加，有感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)；電路中電流穩(wěn)定，通過線圈B的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，電流表指針不偏轉(zhuǎn)，B符合；移動(dòng)滑片，電流改變，磁通量改變，有感應(yīng)電流。把線圈A從線圈B中拉出，通過線圈B的磁通量減小，有感應(yīng)電流。【例8】.如圖，導(dǎo)體棒MN垂直放置在光滑水平導(dǎo)軌ad和bc上與電阻R形成閉合回路。垂直導(dǎo)軌平面僅在abcd區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以下有關(guān)感應(yīng)電流的說法正確的是（）A.若導(dǎo)體棒MN水平向左運(yùn)動(dòng)，通過電阻R電流方向從d→R→cB.若導(dǎo)體棒MN水平向右運(yùn)動(dòng)，通過電阻R電流方向從d→R→cC.當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點(diǎn)O順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電阻R電流方向從c→R→dD.當(dāng)導(dǎo)體棒MN繞其中點(diǎn)O順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R沒有感應(yīng)電流通過答案：C解析：MN向左運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，由右手定則判斷MN中電流向下，c→R→d，A錯(cuò)誤；MN向右運(yùn)動(dòng)，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯(cuò)誤；順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)ON切割磁感線，OM不切割磁感線，感應(yīng)電流向下，即c→R→d，C正確，D錯(cuò)誤。六、電磁波1.光的電磁說（1）麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)，產(chǎn)生電磁波，在空間向外傳播。均勻變化在電場(chǎng)時(shí)間圖像上是直線，正弦函數(shù)圖像是不均勻變化。（2）麥克斯韋電磁理論預(yù)言了電磁波的存在且在真空中波速等于光速c，并認(rèn)為光是一種電磁波。赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，光的電磁本性。2．電磁波：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播開去，就形成了電磁波。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中也能傳播。在真空中的波速為c=3.0×108m/s。光是一種電磁波，同時(shí)具有波動(dòng)性和粒子性。3.電磁波譜及應(yīng)用把電磁波按波長（或頻率）順序排列起來，就構(gòu)成了電磁波譜。波長減小（頻率增大）順序：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。主要應(yīng)用如下：無線電波：通信紅外線：加熱，遙控紫外線：消毒，鑒別紙幣真?zhèn)蝀射線：透視、機(jī)場(chǎng)行李箱安檢γ射線：治療腫瘤，檢測(cè)金屬內(nèi)部缺陷【例9】．關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．γ射線可用于紙幣防偽鑒別工作B．紫外線用于加熱和烘干C．X射線可用于機(jī)場(chǎng)檢查箱內(nèi)的物品D．微波可用于測(cè)量鋼板厚度答案：C解析：紙幣防偽使用紫外線，烘干使用紅外線，行李箱檢查使用X射線，測(cè)量鋼板厚度使用γ射線，C正確?！蜢柟叹毩?xí)1.磁場(chǎng)是矢量場(chǎng)，在空間里的任意位置都具有方向和數(shù)值大小。用來描述磁場(chǎng)大小和方向的物理量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度，而磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是（）A、垂直磁感線切線的方向B、小磁針S極在該點(diǎn)的受力方向C、小磁針N極在該點(diǎn)的受力方向D、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是雜亂無章無法判斷的【答案】C【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向既是小磁針N極在該點(diǎn)的受力方向，也是小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)的N極指向，還是磁感線在該點(diǎn)的切線方向，同時(shí)也是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向2.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)通電螺線管周圍也存在磁場(chǎng)，且和條形磁體周圍的磁場(chǎng)十分類似。如圖所示是一個(gè)通電螺線管周圍的磁場(chǎng)分布情況，圖中A、B、C、D四個(gè)位置的磁場(chǎng)方向與圖中磁針?biāo)谖恢玫拇艌?chǎng)方向一致的是（）A、A位置B、B位置C、C位置D、D位置【答案】B【解析】磁場(chǎng)方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向。3.在聽了物理學(xué)家法拉第歷經(jīng)十年探索最終實(shí)現(xiàn)“磁生電”的故事后，小康決定自己做個(gè)實(shí)驗(yàn)研究一下電磁感應(yīng)現(xiàn)象。他將靈敏電流計(jì)G與線圈L連接，線圈上導(dǎo)線繞法如圖所示。已知當(dāng)電流從電流計(jì)G左端流入時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)。(1)將磁鐵S極從線圈L上方豎直向下插入L時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針將偏轉(zhuǎn)(選填“會(huì)”或“不會(huì)”);(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠(yuǎn)離L時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針將偏轉(zhuǎn)(選填"會(huì)"或"不會(huì)")。【答案】（1）會(huì)（2）會(huì)【解析】閉合回路磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流。（1）穿過線圈的磁通量變大；（2）穿過線圈的磁通量變小都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。4.電磁場(chǎng)是由交替變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)相互聯(lián)系，形成的不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，而電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播，就形成了電磁波。下列有關(guān)電磁波的說法中正確的是()A、微波爐利用紅外線對(duì)食物進(jìn)行快速高效加熱B、遙控和自動(dòng)控制通常用的是電磁波中特定波段的紫外線C、電磁波中的X射線通常用于醫(yī)用消毒D、γ射線常用于治療疾病【答案】D【解析】A微波爐用的是微波不是紅外線，A錯(cuò)B遙控和自動(dòng)控制用的是紅外線，B錯(cuò)C電磁波中的X射線通常用于透視安檢，C錯(cuò)紫外線消毒Dγ射線常用于治療腫瘤5.下列關(guān)于電磁場(chǎng)的說法正確的是（）A.電磁場(chǎng)的本質(zhì)是電場(chǎng)B.電磁場(chǎng)的本質(zhì)是磁場(chǎng)C.電磁場(chǎng)是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)稱D.電磁場(chǎng)是周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的不可分離的統(tǒng)一體【答案】D【解析】變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，逐漸向外傳播，形成電磁場(chǎng)，故電磁場(chǎng)是周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的不可分離的統(tǒng)一體，D對(duì)，ABC錯(cuò)。6.如圖，兩根長直通電導(dǎo)線互相平行，電流方向相同，它們的截面處于等邊?ABC的A和B處。兩根通電導(dǎo)線各自在C點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則C點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度（）A.大小為B，方向與AB垂直B.大小為B，方向與AB平行C.大小為QUOTE33B，方向與AB垂直D.大小為QUOTE33B，方向與AB平行【答案】D【解析】根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線A在C處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于AC方向向右，導(dǎo)線B在C處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于BC方向向右，如圖，根據(jù)平行四邊形定則得到，C處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度為B總=2Bcos30°=QUOTE33B．方向水平向右，ABC錯(cuò)，D對(duì)；7.某處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為5.0×105T，一只蜜蜂在此處花間飛舞。若將該蜜蜂的一個(gè)翅翼視為一個(gè)面積約為20mm2的平面圖形，則地磁場(chǎng)通過該翅翼的磁通量最大值為_________Wb。（保留2位有效數(shù)字）【答案】1.0×10?9【解析】QUOTE8.如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2×102T，一個(gè)直徑為20cm的線圈放在磁場(chǎng)中，線圈平面垂直于磁場(chǎng)，則通過線圈的磁通量為Wb，現(xiàn)將線圈繞某一直徑轉(zhuǎn)過900，則此時(shí)穿過線圈的磁通量為Wb?！敬鸢浮?QUOTE，0【解析】根據(jù)，則有：當(dāng)線圈與磁場(chǎng)方向平行時(shí)：根據(jù)則9.如圖，A、B兩組閉合線圖用同樣的導(dǎo)線繞成，A組有10匝，B組有20匝，兩組線圈半徑之比為2:1。均勻磁場(chǎng)只分布在B組線圈內(nèi)。當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻增強(qiáng)時(shí)（）A.A組線圈中無感應(yīng)電流B.B組線圈中無感應(yīng)電流C.A組線圈中的磁通量總是等于B組線圈中的磁通量D.A組線圈中的磁通量總是大于B組線圈中的磁通量【答案】C【解析】A