2025人教高中物理同步講義練習(xí)必修三12.4能源與可持續(xù)發(fā)展（人教版2019必修第三冊(cè)）（含答案）

2025人教高中物理同步講義練習(xí)必修三12.4能源與可持續(xù)發(fā)展（人教版2019必修第三冊(cè)）（含答案）第十二章電能能量守恒定律第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)知道不同形式的能量可互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量總量保持不變，能量轉(zhuǎn)化是有方向性的。了解可再生能源和不可再生能源的分類，認(rèn)識(shí)能源的過(guò)度開發(fā)和利用對(duì)環(huán)境的影響1.掌握能量守恒定律的內(nèi)容和重要意義.2.了解什么是能源的耗散和品質(zhì)降低，認(rèn)識(shí)自然界中能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性.3.了解能源的分類與應(yīng)用.4.認(rèn)識(shí)當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)．（一）課前閱讀：1.近幾年流行一種“自發(fā)電電動(dòng)車”，基本原理是將一小型發(fā)電機(jī)緊靠車輪處，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動(dòng)車，你認(rèn)為僅靠這種方式，電動(dòng)車能持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去嗎？2．內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為電能，電能可以轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、機(jī)械能……既然能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，為什么還要節(jié)約能源呢？（二）基礎(chǔ)梳理一、能量守恒定律、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性1．能量守恒定律能量既不會(huì)憑空，也不會(huì)憑空，它只能從一種形式為其他形式，或者從一個(gè)物體到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量．2．能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性（1）一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是的．（2）能量的耗散：其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能后不能再重復(fù)利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散．（3）能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有【拓展補(bǔ)充】把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過(guò)一會(huì)，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象:原來(lái)溫度相同的水和雞蛋，過(guò)一會(huì)兒水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升?二、能量的分類與應(yīng)用1．能源的分類(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作能源．化石能源無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，所以這類能源叫作不可再生能源．(2)可再生能源：水能和風(fēng)能等能源，歸根結(jié)底來(lái)源于太陽(yáng)能．這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．2．能源的開發(fā)與應(yīng)用近年來(lái)，我國(guó)在能源開發(fā)方面取得了很大的成就：如：發(fā)電、水力發(fā)電、發(fā)電、發(fā)電．【即學(xué)即練】判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)由能量守恒定律知，能量是取之不盡、用之不竭的，也不必要節(jié)約能源．()(2)熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體，也可以自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體．()三、能源與社會(huì)發(fā)展1．隨著人口迅速增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及工業(yè)化程度的提高，能源短缺和過(guò)度使用帶來(lái)的環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題．2．可持續(xù)發(fā)展(1)可持續(xù)發(fā)展的核心：追求發(fā)展與、的平衡：既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代的需求．(2)需要做好兩方面：①要大力提倡；②發(fā)展能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產(chǎn)及消費(fèi)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染程度低的能源．【即學(xué)即練】判斷下列說(shuō)法的正誤.(3)大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源．()(4)能量的耗散就是能量的總量在減少．()能量守恒定律能量守恒定律的理解與應(yīng)用1．自然界中不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，一種形式的能量減少一定伴隨著其他形式的能量增加，能量的總量保持不變．2．能量守恒定律的適用范圍能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是在各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律．3．能量守恒定律的表達(dá)式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和．(2)ΔE增＝ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量．4．應(yīng)用步驟(1)明確研究對(duì)象及研究過(guò)程；(2)明確該過(guò)程中，哪些形式的能量在變化；(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少；(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)．【典例精析】例1．能量守恒定律的建立是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大飛躍，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一．下列說(shuō)法正確的是()A．因?yàn)槟芰渴睾悖阅芰靠梢噪S意使用B．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化C．因?yàn)槟芰坎粫?huì)消失，所以不可能有能源危機(jī)D．能量可以被消滅，也可以被創(chuàng)生例2．某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速約為v，空氣的密度為ρ，如果把通過(guò)橫截面積S的風(fēng)的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為電能，則用上述已知量計(jì)算電功率的公式為()A．P＝eq\f(1,2)ρSv B．P＝eq\f(1,2)ρSv2C．P＝eq\f(1,2)ρSv3 D．P＝eq\f(1,2)ρSv4二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性對(duì)“能量的耗散和品質(zhì)降低”的理解(1)各種形式的能最終都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也不過(guò)只能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了．(2)從可被利用的價(jià)值來(lái)看，內(nèi)能較之機(jī)械能、電能等，是一種低品質(zhì)的能量．由此可知，能量的耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量的總量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，實(shí)際上是將能量從高度有用的形式降級(jí)為不太可用的形式．(3)能量的耗散導(dǎo)致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源．【典例精析】例3．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，下列說(shuō)法正確的是()A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體C．熱量的傳遞過(guò)程不具有方向性D．在自發(fā)的條件下熱量的傳遞過(guò)程具有方向性例4．熱現(xiàn)象過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中無(wú)法把耗散的能量重新收集、重新加以利用．下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法中正確的是()A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量減少了B．能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了C．能量耗散表明，能量守恒定律不一定正確三、能源的分類與應(yīng)用能源與社會(huì)發(fā)展1．能源的分類按可否再生分為可再生能源與不可再生能源(1)不可再生能源：人們把煤炭、石油、天然氣叫作化石能源．化石能源無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，被叫作不可再生能源．(2)可再生能源：在自然界可以再生，例如水能、風(fēng)能、潮汐能、生物能、地?zé)崮艿龋?．能源和環(huán)境污染(1)溫室效應(yīng)：石油和煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，因此加劇了溫室效應(yīng)．溫室效應(yīng)使得兩極的冰雪融化，海平面上升，淹沒(méi)沿海城市，使海水倒流入河流，從而使耕地鹽堿化；溫室效應(yīng)使全球降水量變化，影響氣候和植被變化，影響人體健康．(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水．形成酸雨的主要原因是燃燒煤炭和石油，以及工業(yè)生產(chǎn)等釋放到大氣中的二氧化硫等物質(zhì)使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤．(3)光化學(xué)煙霧：內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔铮@些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧．這些物質(zhì)有毒，會(huì)引起人的多種疾病．另外，常規(guī)能源燃燒時(shí)產(chǎn)生的浮塵也是一種主要的污染物．3．能源與社會(huì)發(fā)展要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就要樹立新的能源安全觀，并轉(zhuǎn)變能源的供需模式．一方面大力提倡節(jié)約能源，另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源，推動(dòng)人類與自然的和諧發(fā)展．【典例精析】例5．某市有20萬(wàn)臺(tái)空調(diào)機(jī)，每臺(tái)空調(diào)機(jī)在夏季平均使用60天，每天耗電8kW·h.為了節(jié)約能源，該市政府建議大家都把室內(nèi)設(shè)定溫度提高1℃，這樣每臺(tái)空調(diào)機(jī)每天可節(jié)省6%的電能．那么這樣做能使該市在夏季節(jié)省多少電能？已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是2.92×107J/kg.發(fā)電廠的發(fā)電效率是30%.請(qǐng)計(jì)算一下，這項(xiàng)節(jié)能建議的實(shí)現(xiàn)能在1年內(nèi)節(jié)約多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤？(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有其他運(yùn)動(dòng)中的電磁能、化學(xué)能、原子能等。(2)各種形式的能，通過(guò)某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒解題的步驟(1)首先分析研究對(duì)象的受力和做功情況，能量的轉(zhuǎn)化方向及初、末狀態(tài)能量的具體形式。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。(3)依據(jù)ΔE減＝ΔE增列式求解。3．能源的分類方式及能源特點(diǎn)對(duì)比分類方法分類名稱特點(diǎn)舉例按形式或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)分一次能源自然形成，未經(jīng)加工太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能、潮汐能二次能源由一次能源?jīng)加工轉(zhuǎn)換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術(shù)分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣、水能新能源正在開發(fā)，或有新的利用方式太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣、風(fēng)能按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮懿豢稍偕茉炊唐趦?nèi)無(wú)法轉(zhuǎn)換獲得煤、石油、天然氣、核燃料按對(duì)環(huán)境的污染情況分清潔能源對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有污染太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能、水能污染能源會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境化石燃料(煤、石油、天然氣)4．能源對(duì)環(huán)境的影響(1)常規(guī)能源對(duì)環(huán)境的影響：石油和煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”，引發(fā)了一系列問(wèn)題，如兩極的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地鹽堿化……這些都是人類過(guò)度開發(fā)自然所產(chǎn)生的嚴(yán)重問(wèn)題。(2)做好環(huán)境保護(hù)工作：目前的任務(wù)是采用能源新技術(shù)，解決突出的環(huán)境污染問(wèn)題。例如，城市生活垃圾問(wèn)題，變垃圾為能源；提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率，解決尾氣問(wèn)題，達(dá)到廢氣“零排放”；環(huán)境污染的綜合治理問(wèn)題，解決廢物、廢水、廢氣等，變廢為寶。一、單選題1．（2022·山西·高二統(tǒng)考學(xué)業(yè)考試）2021年全國(guó)青年科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽中風(fēng)帆車項(xiàng)目是利用自然風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)帆車前進(jìn)，2022年該大賽中太空車項(xiàng)目是利用電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)太空車攀爬障礙物。關(guān)于它們的能量轉(zhuǎn)化，以下說(shuō)法正確的是（）A．都是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．都是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．風(fēng)帆車將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，太空車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．風(fēng)帆車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，太空車將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2．（2022春·海南省直轄縣級(jí)單位·高一?？计谥校┮韵聨追N發(fā)電方式，屬于利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的是（）A．核電站發(fā)電 B．太陽(yáng)能發(fā)電C．風(fēng)力發(fā)電 D．火力發(fā)電3．（2023·浙江金華·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）碳酸飲料具有高熱量，過(guò)量飲用會(huì)影響身體健康。如圖所示是一款碳酸飲料的相關(guān)信息，與圖中“大卡”對(duì)應(yīng)的單位是（）A．W B．J C．K D．4．（2023春·寧夏銀川·高二統(tǒng)考學(xué)業(yè)考試）能量守恒定律是人類認(rèn)識(shí)自然的最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，下列說(shuō)法正確的是（）A．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化B．能量可以被創(chuàng)生，也可以被消滅C．因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，所以不需要?jié)約能源D．因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，所以不可能發(fā)生能源危機(jī)5．（2023春·遼寧遼陽(yáng)·高二統(tǒng)考期末）一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當(dāng)對(duì)它擠壓或拉伸時(shí)，它的兩端就會(huì)形成一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一種燃?xì)獯蚧饳C(jī)，就是應(yīng)用了該元件的壓電效應(yīng)制成的。只要用大拇指壓一下打火機(jī)上的按鈕，壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生10kV~20kV的高壓，形成火花放電，從而點(diǎn)燃可燃?xì)怏w。上述過(guò)程中，壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是（）A．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．光能轉(zhuǎn)化為電能 D．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能6．（2023春·浙江衢州·高一統(tǒng)考期末）如圖所示，為我國(guó)某地的一風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其葉片的半徑為R，若風(fēng)速恰好與葉片轉(zhuǎn)動(dòng)所在圓面垂直，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η。已知空氣密度為ρ，風(fēng)速為v。下列說(shuō)法正確的是（）

A．單位時(shí)間內(nèi)沖擊發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的質(zhì)量為B．單位時(shí)間內(nèi)沖擊發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的動(dòng)能為C．該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為D．若每天平均有的風(fēng)能資源，則每天發(fā)電量為7．（2023春·江蘇徐州·高一徐州市第一中學(xué)?？计谥校?022年6月30日位于浙江安吉的長(zhǎng)龍山抽水蓄能電站全部機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電。該項(xiàng)目是華東地區(qū)最大的抽水蓄能電站，主要承擔(dān)整個(gè)華東電網(wǎng)調(diào)峰、填谷的雙倍調(diào)峰功能。電站在電網(wǎng)用電低谷時(shí)將水抽到高處，在電網(wǎng)用電高峰時(shí)再利用水能發(fā)電，平均用4度谷電能換3度峰電。電站每年可生產(chǎn)清潔電能2.435×109kwh。已知峰電價(jià)格0.50元，谷電價(jià)格0.30元。下列說(shuō)法正確的是（）A．水能是不可再生能源B．該電站產(chǎn)生的電能小于消耗的電能，從經(jīng)濟(jì)的角度沒(méi)有實(shí)際意義C．電站實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存，需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為電能，說(shuō)明能量不僅數(shù)量上守恒，在可利用的品質(zhì)上也不變D．電站每年發(fā)電直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為2.435×104萬(wàn)元8．（2023春·浙江臺(tái)州·高一浙江省臨海市大田中學(xué)?？茧A段練習(xí)）風(fēng)能是一種潔凈、無(wú)污染、可再生的能源，臨海括蒼山山頂上建有全國(guó)第四大風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，如圖所示。已知該地區(qū)的風(fēng)速約為6m/s，空氣密度約，已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉葉片長(zhǎng)度為40m，且風(fēng)能的30％可轉(zhuǎn)化為電能，則一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率約為（）A． B．C． D．二、多選題9．（2023春·內(nèi)蒙古包頭·高一統(tǒng)考期末）現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)“綠色、低碳、節(jié)能”的新型生活方式。下列做法符合節(jié)能要求的是（

）A．電腦使用完畢后關(guān)機(jī)并切斷電源B．電視機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)C．長(zhǎng)時(shí)間外出需要切斷熱水器電源D．手機(jī)充電結(jié)束后拔掉充電器10．（2022·高二課時(shí)練習(xí)）煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣”新技術(shù)，讓煤變成合成氣（一氧化碳及氫氣總含量≥90%），把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程涉及化學(xué)變化和物理變化B．煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程涉及化學(xué)變化但沒(méi)有物理變化C．該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的清潔利用D．該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用11．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程的說(shuō)法中不正確的是（）A．所有能量守恒的過(guò)程都能自發(fā)地發(fā)生B．摩擦生熱的過(guò)程是不可逆過(guò)程C．人們對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)和利用，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生D．能的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律，因此不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)12．（2022·高三課時(shí)練習(xí)）下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法正確的是（）A．能量耗散使能量的總量減少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能被人類利用D．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低13．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）細(xì)繩一端固定在天花板上，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，如圖所示。使小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．小球機(jī)械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球擺動(dòng)過(guò)程中，只有動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化D．總能量守恒，但小球的機(jī)械能減少14．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖為裝在屋頂上的太陽(yáng)能電池板，每塊電池板的面積為2m2。晴天時(shí)，電池板每平方米每分鐘接收到的太陽(yáng)能為6×104J，電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。以下說(shuō)法不正確的是（）A．太陽(yáng)能為可再生能源B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%表示此過(guò)程能量不守恒C．晴天時(shí)太陽(yáng)照射2h，每塊電池板的產(chǎn)生的電能1.44×107JD．晴天時(shí)的一天，一塊電池板產(chǎn)生的電能可以提供十盞60W的白熾燈正常工作20小時(shí)15．（2023·浙江溫州·樂(lè)清市知臨中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）三峽水力發(fā)電站是我國(guó)最大的水力發(fā)電站，三峽水庫(kù)蓄水后，平均水位落差約為100m，水的流量約為。船只通航需要約的流量，其余流量可全部用來(lái)發(fā)電。水流沖擊水輪機(jī)發(fā)電時(shí)，水流減少的機(jī)械能有20%轉(zhuǎn)化為電能。則三峽發(fā)電站（）A．最大功率約為B．年發(fā)電量約為C．天發(fā)電量能充滿約輛新能源汽車D．通航一天流失的能量16．（2022春·山西·高一統(tǒng)考期末）2022年2月18日，我國(guó)選手谷愛(ài)凌榮獲北京冬奧會(huì)女子滑雪U型槽項(xiàng)目的冠軍。如圖所示，型槽可簡(jiǎn)化成由、兩個(gè)相同的四分之一圓弧與水平雪道組成，與圓弧雪道相切。質(zhì)量為的谷愛(ài)凌（可視為質(zhì)點(diǎn)）從點(diǎn)自由下落，由左側(cè)點(diǎn)進(jìn)入型槽中，從右側(cè)點(diǎn)自由飛出后上升至點(diǎn)。其中，，圓弧半徑。不計(jì)空氣阻力，下列判斷正確的是（）A．谷愛(ài)凌運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的速度為B．谷愛(ài)凌首次運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)，對(duì)點(diǎn)的壓力為C．谷愛(ài)凌由到過(guò)程損耗的機(jī)械能比到過(guò)程的大D．谷愛(ài)凌第二次離開型槽后，最高能夠到達(dá)相對(duì)于點(diǎn)的位置

第十二章電能能量守恒定律第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)知道不同形式的能量可互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量總量保持不變，能量轉(zhuǎn)化是有方向性的。了解可再生能源和不可再生能源的分類，認(rèn)識(shí)能源的過(guò)度開發(fā)和利用對(duì)環(huán)境的影響1.掌握能量守恒定律的內(nèi)容和重要意義.2.了解什么是能源的耗散和品質(zhì)降低，認(rèn)識(shí)自然界中能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性.3.了解能源的分類與應(yīng)用.4.認(rèn)識(shí)當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)．（一）課前閱讀：1.近幾年流行一種“自發(fā)電電動(dòng)車”，基本原理是將一小型發(fā)電機(jī)緊靠車輪處，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動(dòng)車，你認(rèn)為僅靠這種方式，電動(dòng)車能持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去嗎？答案僅靠這種方式，不能使電動(dòng)車持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去．因?yàn)榭窟@種方式，只能將電動(dòng)車的一部分能量收集起來(lái)，但電動(dòng)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力做負(fù)功，不斷把電動(dòng)車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律，要想使電動(dòng)車持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，必須不斷地給電動(dòng)車補(bǔ)充新的能量，如用腳蹬電動(dòng)車或給電動(dòng)車的電源充電．2．內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為電能，電能可以轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、機(jī)械能……既然能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，為什么還要節(jié)約能源呢？答案雖然能量的總量沒(méi)有減少，但由于能量轉(zhuǎn)化的方向性，使能量從便于利用的形式轉(zhuǎn)化為不便于利用的形式，導(dǎo)致了可利用的能源減少，因此我們?nèi)砸?jié)約能源．（二）基礎(chǔ)梳理一、能量守恒定律、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性1．能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變．2．能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性（1）一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的．（2）能量的耗散：其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能后不能再重復(fù)利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散．（3）能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性【拓展補(bǔ)充】把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過(guò)一會(huì)，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象:原來(lái)溫度相同的水和雞蛋，過(guò)一會(huì)兒水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升?答案：不能發(fā)生二、能量的分類與應(yīng)用1．能源的分類(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源．化石能源無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，所以這類能源叫作不可再生能源．(2)可再生能源：水能和風(fēng)能等能源，歸根結(jié)底來(lái)源于太陽(yáng)能．這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．2．能源的開發(fā)與應(yīng)用近年來(lái)，我國(guó)在能源開發(fā)方面取得了很大的成就：如：太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核能發(fā)電．【即學(xué)即練】判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)由能量守恒定律知，能量是取之不盡、用之不竭的，也不必要節(jié)約能源．(×)(2)熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體，也可以自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體．(×)三、能源與社會(huì)發(fā)展1．隨著人口迅速增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及工業(yè)化程度的提高，能源短缺和過(guò)度使用化石能源帶來(lái)的環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題．2．可持續(xù)發(fā)展(1)可持續(xù)發(fā)展的核心：追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡：既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代的需求．(2)需要做好兩方面：①要大力提倡節(jié)能；②發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產(chǎn)及消費(fèi)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染程度低的清潔能源．【即學(xué)即練】判斷下列說(shuō)法的正誤.(3)大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源．(√)(4)能量的耗散就是能量的總量在減少．(×)能量守恒定律能量守恒定律的理解與應(yīng)用1．自然界中不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，一種形式的能量減少一定伴隨著其他形式的能量增加，能量的總量保持不變．2．能量守恒定律的適用范圍能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是在各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律．3．能量守恒定律的表達(dá)式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和．(2)ΔE增＝ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量．4．應(yīng)用步驟(1)明確研究對(duì)象及研究過(guò)程；(2)明確該過(guò)程中，哪些形式的能量在變化；(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少；(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)．【典例精析】例1．能量守恒定律的建立是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大飛躍，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一．下列說(shuō)法正確的是()A．因?yàn)槟芰渴睾?，所以能量可以隨意使用B．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化C．因?yàn)槟芰坎粫?huì)消失，所以不可能有能源危機(jī)D．能量可以被消滅，也可以被創(chuàng)生答案B解析能量是守恒的，但在利用能量的過(guò)程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，符合自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都有方向性，是不可逆的，應(yīng)節(jié)約能源，故A、C錯(cuò)誤；自然界中的能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，不同形式的能量間可以相互轉(zhuǎn)化，故B正確；能量不能被創(chuàng)生，也不能被消滅，故D錯(cuò)誤．例2．某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速約為v，空氣的密度為ρ，如果把通過(guò)橫截面積S的風(fēng)的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為電能，則用上述已知量計(jì)算電功率的公式為()A．P＝eq\f(1,2)ρSv B．P＝eq\f(1,2)ρSv2C．P＝eq\f(1,2)ρSv3 D．P＝eq\f(1,2)ρSv4答案C解析風(fēng)能完全轉(zhuǎn)化為電能，由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝Pt，其中m＝ρV＝ρvtS，聯(lián)立解得P＝eq\f(ρv3tS,2t)＝eq\f(1,2)ρSv3，A、B、D錯(cuò)誤，C正確．二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性對(duì)“能量的耗散和品質(zhì)降低”的理解(1)各種形式的能最終都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也不過(guò)只能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了．(2)從可被利用的價(jià)值來(lái)看，內(nèi)能較之機(jī)械能、電能等，是一種低品質(zhì)的能量．由此可知，能量的耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量的總量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，實(shí)際上是將能量從高度有用的形式降級(jí)為不太可用的形式．(3)能量的耗散導(dǎo)致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源．【典例精析】例3．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，下列說(shuō)法正確的是()A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體C．熱量的傳遞過(guò)程不具有方向性D．在自發(fā)的條件下熱量的傳遞過(guò)程具有方向性答案BD解析自然界一切自發(fā)過(guò)程都有方向性，如熱傳導(dǎo)，熱量總是由高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體；又如擴(kuò)散，氣體總是自發(fā)地由密度大的地方向密度小的地方擴(kuò)散．在外界幫助下氣體可以由密度小的地方向密度大的地方擴(kuò)散，熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外界做功把熱量從低溫物體傳向高溫物體，故選B、D.例4．熱現(xiàn)象過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中無(wú)法把耗散的能量重新收集、重新加以利用．下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法中正確的是()A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量減少了B．能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了C．能量耗散表明，能量守恒定律不一定正確答案B解析能量雖然有耗散但總的能量是守恒的，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中總量不會(huì)減少，故A、C錯(cuò)誤；能量耗散表明在能源的利用過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了，故B正確；自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性，能量耗散就是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映了這種方向性，故D錯(cuò)誤．三、能源的分類與應(yīng)用能源與社會(huì)發(fā)展1．能源的分類按可否再生分為可再生能源與不可再生能源(1)不可再生能源：人們把煤炭、石油、天然氣叫作化石能源．化石能源無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，被叫作不可再生能源．(2)可再生能源：在自然界可以再生，例如水能、風(fēng)能、潮汐能、生物能、地?zé)崮艿龋?．能源和環(huán)境污染(1)溫室效應(yīng)：石油和煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，因此加劇了溫室效應(yīng)．溫室效應(yīng)使得兩極的冰雪融化，海平面上升，淹沒(méi)沿海城市，使海水倒流入河流，從而使耕地鹽堿化；溫室效應(yīng)使全球降水量變化，影響氣候和植被變化，影響人體健康．(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水．形成酸雨的主要原因是燃燒煤炭和石油，以及工業(yè)生產(chǎn)等釋放到大氣中的二氧化硫等物質(zhì)使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤．(3)光化學(xué)煙霧：內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔铮@些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧．這些物質(zhì)有毒，會(huì)引起人的多種疾?。硗猓Ｒ?guī)能源燃燒時(shí)產(chǎn)生的浮塵也是一種主要的污染物．3．能源與社會(huì)發(fā)展要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就要樹立新的能源安全觀，并轉(zhuǎn)變能源的供需模式．一方面大力提倡節(jié)約能源，另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源，推動(dòng)人類與自然的和諧發(fā)展．【典例精析】例5．某市有20萬(wàn)臺(tái)空調(diào)機(jī)，每臺(tái)空調(diào)機(jī)在夏季平均使用60天，每天耗電8kW·h.為了節(jié)約能源，該市政府建議大家都把室內(nèi)設(shè)定溫度提高1℃，這樣每臺(tái)空調(diào)機(jī)每天可節(jié)省6%的電能．那么這樣做能使該市在夏季節(jié)省多少電能？已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是2.92×107J/kg.發(fā)電廠的發(fā)電效率是30%.請(qǐng)計(jì)算一下，這項(xiàng)節(jié)能建議的實(shí)現(xiàn)能在1年內(nèi)節(jié)約多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤？(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案2.1×1013J2.4×103t解析設(shè)可節(jié)省的電能為E，則E＝8×6%×60×20×104kW·h＝5.76×106kW·h≈2.1×1013J，設(shè)1年內(nèi)節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量為m，由能量守恒定律有2.92×107J/kg×m×30%＝E，解得m≈2.4×106kg＝2.4×103t.1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有其他運(yùn)動(dòng)中的電磁能、化學(xué)能、原子能等。(2)各種形式的能，通過(guò)某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒解題的步驟(1)首先分析研究對(duì)象的受力和做功情況，能量的轉(zhuǎn)化方向及初、末狀態(tài)能量的具體形式。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。(3)依據(jù)ΔE減＝ΔE增列式求解。3．能源的分類方式及能源特點(diǎn)對(duì)比分類方法分類名稱特點(diǎn)舉例按形式或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)分一次能源自然形成，未經(jīng)加工太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能、潮汐能二次能源由一次能源?jīng)加工轉(zhuǎn)換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術(shù)分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣、水能新能源正在開發(fā)，或有新的利用方式太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣、風(fēng)能按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮懿豢稍偕茉炊唐趦?nèi)無(wú)法轉(zhuǎn)換獲得煤、石油、天然氣、核燃料按對(duì)環(huán)境的污染情況分清潔能源對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有污染太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能、水能污染能源會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境化石燃料(煤、石油、天然氣)4．能源對(duì)環(huán)境的影響(1)常規(guī)能源對(duì)環(huán)境的影響：石油和煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”，引發(fā)了一系列問(wèn)題，如兩極的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地鹽堿化……這些都是人類過(guò)度開發(fā)自然所產(chǎn)生的嚴(yán)重問(wèn)題。(2)做好環(huán)境保護(hù)工作：目前的任務(wù)是采用能源新技術(shù)，解決突出的環(huán)境污染問(wèn)題。例如，城市生活垃圾問(wèn)題，變垃圾為能源；提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率，解決尾氣問(wèn)題，達(dá)到廢氣“零排放”；環(huán)境污染的綜合治理問(wèn)題，解決廢物、廢水、廢氣等，變廢為寶。一、單選題1．（2022·山西·高二統(tǒng)考學(xué)業(yè)考試）2021年全國(guó)青年科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽中風(fēng)帆車項(xiàng)目是利用自然風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)帆車前進(jìn)，2022年該大賽中太空車項(xiàng)目是利用電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)太空車攀爬障礙物。關(guān)于它們的能量轉(zhuǎn)化，以下說(shuō)法正確的是（）A．都是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．都是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．風(fēng)帆車將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，太空車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．風(fēng)帆車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，太空車將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】C【解析】風(fēng)帆車項(xiàng)目是利用自然風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)帆車前進(jìn)，風(fēng)帆車是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，太空車項(xiàng)目是利用電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)太空車攀爬障礙物，太空車是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。故選C。2．（2022春·海南省直轄縣級(jí)單位·高一?？计谥校┮韵聨追N發(fā)電方式，屬于利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的是（）A．核電站發(fā)電 B．太陽(yáng)能發(fā)電C．風(fēng)力發(fā)電 D．火力發(fā)電【答案】C【解析】A．核電站發(fā)電是利用核能最終轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，故A錯(cuò)誤；B．太陽(yáng)能發(fā)電利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，故B錯(cuò)誤；C．風(fēng)力發(fā)電是利用空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，即利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，故C正確；D．火力發(fā)電是先將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，接著轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。故選C。3．（2023·浙江金華·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）碳酸飲料具有高熱量，過(guò)量飲用會(huì)影響身體健康。如圖所示是一款碳酸飲料的相關(guān)信息，與圖中“大卡”對(duì)應(yīng)的單位是（）A．W B．J C．K D．【答案】B【解析】“大卡”是熱量單位，熱量的國(guó)際單位為焦耳一大卡等于1000卡約等于4200焦耳。故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。4．（2023春·寧夏銀川·高二統(tǒng)考學(xué)業(yè)考試）能量守恒定律是人類認(rèn)識(shí)自然的最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，下列說(shuō)法正確的是（）A．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化B．能量可以被創(chuàng)生，也可以被消滅C．因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，所以不需要?jié)約能源D．因?yàn)槟芰渴鞘睾愕?，所以不可能發(fā)生能源危機(jī)【答案】A【解析】A．不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，總量不變。故A正確；B．能量不能被創(chuàng)生，也不能被消滅。故B錯(cuò)誤；CD．雖然能量是守恒的，總量不變，但是我們可以利用的能源是有限的，故一定要節(jié)約能源防止能源危機(jī)。故CD錯(cuò)誤。故選A。5．（2023春·遼寧遼陽(yáng)·高二統(tǒng)考期末）一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當(dāng)對(duì)它擠壓或拉伸時(shí)，它的兩端就會(huì)形成一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一種燃?xì)獯蚧饳C(jī)，就是應(yīng)用了該元件的壓電效應(yīng)制成的。只要用大拇指壓一下打火機(jī)上的按鈕，壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生10kV~20kV的高壓，形成火花放電，從而點(diǎn)燃可燃?xì)怏w。上述過(guò)程中，壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是（）A．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．光能轉(zhuǎn)化為電能 D．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能【答案】D【解析】壓電陶瓷片能量轉(zhuǎn)化前要消耗機(jī)械能（大拇指壓一下打火機(jī)上的按鈕），轉(zhuǎn)化后得到了電能（產(chǎn)生10kV~20kV的高壓，形成火花放電），故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。6．（2023春·浙江衢州·高一統(tǒng)考期末）如圖所示，為我國(guó)某地的一風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其葉片的半徑為R，若風(fēng)速恰好與葉片轉(zhuǎn)動(dòng)所在圓面垂直，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η。已知空氣密度為ρ，風(fēng)速為v。下列說(shuō)法正確的是（）

A．單位時(shí)間內(nèi)沖擊發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的質(zhì)量為B．單位時(shí)間內(nèi)沖擊發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的動(dòng)能為C．該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為D．若每天平均有的風(fēng)能資源，則每天發(fā)電量為【答案】C【解析】AB．單位時(shí)間內(nèi)沖擊發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的質(zhì)量為單位時(shí)間內(nèi)沖擊發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的動(dòng)能為故AB錯(cuò)誤；C．該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為故C正確；D．若每天平均有的風(fēng)能資源，則每天發(fā)電量滿足故D錯(cuò)誤。故選C。7．（2023春·江蘇徐州·高一徐州市第一中學(xué)?？计谥校?022年6月30日位于浙江安吉的長(zhǎng)龍山抽水蓄能電站全部機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電。該項(xiàng)目是華東地區(qū)最大的抽水蓄能電站，主要承擔(dān)整個(gè)華東電網(wǎng)調(diào)峰、填谷的雙倍調(diào)峰功能。電站在電網(wǎng)用電低谷時(shí)將水抽到高處，在電網(wǎng)用電高峰時(shí)再利用水能發(fā)電，平均用4度谷電能換3度峰電。電站每年可生產(chǎn)清潔電能2.435×109kwh。已知峰電價(jià)格0.50元，谷電價(jià)格0.30元。下列說(shuō)法正確的是（）A．水能是不可再生能源B．該電站產(chǎn)生的電能小于消耗的電能，從經(jīng)濟(jì)的角度沒(méi)有實(shí)際意義C．電站實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存，需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為電能，說(shuō)明能量不僅數(shù)量上守恒，在可利用的品質(zhì)上也不變D．電站每年發(fā)電直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為2.435×104萬(wàn)元【答案】D【解析】A．水能是可再生能源，故A錯(cuò)誤；B．雖然該電站產(chǎn)生的電能小于消耗的電能，消耗4度谷電能換3度峰電，但峰電價(jià)格0.50元，谷電價(jià)格0.30元，則可知每4度谷電能換3度峰電產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為元，因此從經(jīng)濟(jì)的角度是有意義的，故B錯(cuò)誤；C．電站實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，雖然能量是守恒的，但有一部分能量被耗散，不能實(shí)現(xiàn)百分之百的轉(zhuǎn)化，而需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為電能的量減少了，利用的品質(zhì)下降了，故C錯(cuò)誤；D．電站每年可生產(chǎn)清潔電能則需要消耗的電能為直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為故D正確。故選D。8．（2023春·浙江臺(tái)州·高一浙江省臨海市大田中學(xué)?？茧A段練習(xí)）風(fēng)能是一種潔凈、無(wú)污染、可再生的能源，臨海括蒼山山頂上建有全國(guó)第四大風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，如圖所示。已知該地區(qū)的風(fēng)速約為6m/s，空氣密度約，已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉葉片長(zhǎng)度為40m，且風(fēng)能的30％可轉(zhuǎn)化為電能，則一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率約為（）A． B．C． D．【答案】B【解析】在1s內(nèi)經(jīng)葉片的空氣體積為空氣質(zhì)量空氣的動(dòng)能風(fēng)能的30％可轉(zhuǎn)化為電能，則有1s的電能，就是發(fā)電功率，約為。故選B。二、多選題9．（2023春·內(nèi)蒙古包頭·高一統(tǒng)考期末）現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)“綠色、低碳、節(jié)能”的新型生活方式。下列做法符合節(jié)能要求的是（

）A．電腦使用完畢后關(guān)機(jī)并切斷電源B．電視機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)C．長(zhǎng)時(shí)間外出需要切斷熱水器電源D．手機(jī)充電結(jié)束后拔掉充電器【答案】ACD【解析】A．電腦使用完畢后關(guān)機(jī)并切斷電源符合現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)“綠色、低碳、節(jié)能”的新型生活方式，故A正確；B．電視機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，仍會(huì)消耗電能，不節(jié)能，因此不符合現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)“綠色、低碳、節(jié)能”的新型生活方式，故B錯(cuò)誤；C．長(zhǎng)時(shí)間外出需要切斷熱水器電源符合現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)“綠色、低碳、節(jié)能”的新型生活方式，故C正確；D．手機(jī)充電結(jié)束后拔掉充電器符合現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)“綠色、低碳、節(jié)能”的新型生活方式，故D正確。故選ACD。10．（2022·高二課時(shí)練習(xí)）煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣”新技術(shù)，讓煤變成合成氣（一氧化碳及氫氣總含量≥90%），把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程涉及化學(xué)變化和物理變化B．煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程涉及化學(xué)變化但沒(méi)有物理變化C．該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的清潔利用D．該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用【答案】ACD【解析】AB．煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程中既有物理變化，又有化學(xué)變化，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．該技術(shù)使煤得以良好利用又環(huán)保，故CD正確。故選ACD。11．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程的說(shuō)法中不正確的是（）A．所有能量守恒的過(guò)程都能自發(fā)地發(fā)生B．摩擦生熱的過(guò)程是不可逆過(guò)程C．人們對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)和利用，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生D．能的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律，因此不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)【答案】ACD【解析】A．并非所有能量守恒的過(guò)程都能自發(fā)地進(jìn)行，如在沒(méi)有引起其他變化的情況下，熱量不能自發(fā)地從低溫向高溫傳遞，A錯(cuò)誤，符合題意；B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化具有方向性可知，摩擦生熱的過(guò)程是不可逆過(guò)程，B正確，不符合題意；C．能量是不能憑空產(chǎn)生的，此說(shuō)法違背了能量守恒定律，C錯(cuò)誤，符合題意；D．能的轉(zhuǎn)化過(guò)程雖然符合能量守恒定律，但是在轉(zhuǎn)化過(guò)程中存在著“能量耗散”和“品質(zhì)降低”，能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化，不能再重復(fù)利用，因此會(huì)發(fā)生能源危機(jī)，D錯(cuò)誤，符合題意。故選ACD。12．（2022·高三課時(shí)練習(xí)）下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法正確的是（）A．能量耗散使能量的總量減少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能被人類利用D．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低【答案】BCD【解析】ABD．能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中有一部分以內(nèi)能的形式被周圍環(huán)境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品質(zhì)降低，故A錯(cuò)誤，BD正確；C．耗散在環(huán)境中的內(nèi)能無(wú)法再被人類利用，故C正確。故選BCD。13．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）細(xì)繩一端固定在天花板上，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，如圖所示。使小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．小球機(jī)械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球擺動(dòng)過(guò)程中，只有動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化D．總能量守恒，但小球的機(jī)械能減少【答案】AD【解析】A．小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球停止擺動(dòng)，說(shuō)明機(jī)械能通過(guò)克服阻力做功不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即機(jī)械能不守恒，故A正確；B．小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量的種類變了，但能量不會(huì)消失，故B錯(cuò)誤；CD．小球長(zhǎng)時(shí)間擺動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)，機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故擺動(dòng)的幅度越來(lái)越小，但總能量守恒，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。14．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖為裝在屋頂上的太陽(yáng)能電池板，每塊電池板的面積為2m2。晴天時(shí)，電池板每平方米每分鐘接收到的太陽(yáng)能為6×104J，電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。以下說(shuō)法不正確的是（）A．太陽(yáng)能為可再生能源B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%表示此過(guò)程能量不守恒C．晴天時(shí)太陽(yáng)照射2h，每塊電池板的產(chǎn)生的電能1.44×107JD．晴天時(shí)的一天，一塊電池板產(chǎn)生的電能可以提供十盞60W的白熾燈正常工作20小時(shí)【答案】BCD【解析】A．太陽(yáng)能可以從自然界里源源不斷的得到補(bǔ)充，屬于可再生能源，故A正確，不符題意；B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%只是表示太陽(yáng)能有25%能轉(zhuǎn)化成電能，并不代表能量不守恒，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．由題意可知晴天時(shí)太陽(yáng)照射2h，每塊電池板的產(chǎn)生的電能故C錯(cuò)誤，符合題意；D．晴天時(shí)的一天，日照按8h計(jì)算，一塊電池板產(chǎn)生的電能為能讓十盞60W的白熾燈工作的時(shí)間故D錯(cuò)誤，符合題意。本題選不正確的，故選BCD。15．（2023·浙江溫州·樂(lè)清市知臨中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）三峽水力發(fā)電站是我國(guó)最大的水力發(fā)電站，三峽水庫(kù)蓄水后，平均水位落差約為100m，水的流量約為。船只通航需要約的流量，其余流量可全部用來(lái)發(fā)電。水流沖擊水輪機(jī)發(fā)電時(shí)，水流減少的機(jī)械能有20%轉(zhuǎn)化為電能。則三峽發(fā)電站（）A．最大功率約為B．年發(fā)電量約為C．天發(fā)電量能充滿約輛新能源汽車D．通航一天流失的能量【答案】AB【解析】A．三峽發(fā)電站的最大功率為P=ρ（Q1-Q2）gh×20%=1.0×103×（1.35×104×-3500）×10×100×20%=2×109W故A正確；B．年發(fā)電量約為故B正確；C．一天的發(fā)電量為每臺(tái)新能源汽車需要的電量為不符合實(shí)際，故C錯(cuò)誤；D．通航一天流失的能量W=ρQ2ght×20%=1.0×103×0.35×104×10×100×20%×24×3.6×106J=6×1016J故D錯(cuò)誤。故選AB。16．（2022春·山西·高一統(tǒng)考期末）2022年2月18日，我國(guó)選手谷愛(ài)凌榮獲北京冬奧會(huì)女子滑雪U型槽項(xiàng)目的冠軍。如圖所示，型槽可簡(jiǎn)化成由、兩個(gè)相同的四分之一圓弧與水平雪道組成，與圓弧雪道相切。質(zhì)量為的谷愛(ài)凌（可視為質(zhì)點(diǎn)）從點(diǎn)自由下落，由左側(cè)點(diǎn)進(jìn)入型槽中，從右側(cè)點(diǎn)自由飛出后上升至點(diǎn)。其中，，圓弧半徑。不計(jì)空氣阻力，下列判斷正確的是（）A．谷愛(ài)凌運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的速度為B．谷愛(ài)凌首次運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)，對(duì)點(diǎn)的壓力為C．谷愛(ài)凌由到過(guò)程損耗的機(jī)械能比到過(guò)程的大D．谷愛(ài)凌第二次離開型槽后，最高能夠到達(dá)相對(duì)于點(diǎn)的位置【答案】AC【解析】A．谷愛(ài)凌從點(diǎn)自由下落到點(diǎn)過(guò)程，則有解得谷愛(ài)凌運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的速度為A正確；B．谷愛(ài)凌從點(diǎn)自由下落到第一次到點(diǎn)過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理可得谷愛(ài)凌經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得解得根據(jù)牛頓第三定律可知谷愛(ài)凌首次運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)，對(duì)點(diǎn)的壓力小于，B錯(cuò)誤；C．谷愛(ài)凌從到的過(guò)程，由于軌道存在摩擦，谷愛(ài)凌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做功，機(jī)械能越來(lái)越小，在左右圓弧軌道對(duì)稱的同高度位置重力勢(shì)能相同，左側(cè)的動(dòng)能大于右側(cè)的動(dòng)能，故左側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)需要提供較大的向心力，軌道支持力較大，比較左右圓弧軌道對(duì)稱的同高度位置，左側(cè)的運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力也較大，故從到過(guò)程中克服摩擦力做的功比從到過(guò)程中克服摩擦力做的功多，可知谷愛(ài)凌由到過(guò)程損耗的機(jī)械能比到過(guò)程的大，C正確；D．設(shè)谷愛(ài)凌第一次經(jīng)過(guò)型槽過(guò)程，克服摩擦力做功為，根據(jù)動(dòng)能定理可得解得谷愛(ài)凌第二次經(jīng)過(guò)型槽過(guò)程，克服摩擦力做功為，由于第二次經(jīng)過(guò)型槽的平均速率小于第一次經(jīng)過(guò)型槽的平均速率，可知假設(shè)谷愛(ài)凌第二次離開型槽后，最高能夠到達(dá)相對(duì)于點(diǎn)的位置，根據(jù)動(dòng)能定理可得聯(lián)立解得D錯(cuò)誤；故選AC。

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第1節(jié)磁場(chǎng)磁感線課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)能列舉磁現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響。關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展1.知道磁場(chǎng)的概念，知道磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的.2.理解磁感線的概念，知道磁感線的特點(diǎn).3.理解安培定則，會(huì)用安培定則判斷電流的磁場(chǎng)方向．（一）課前閱讀：1.如圖所示，通電導(dǎo)線放在蹄形磁體附近，懸掛導(dǎo)線的細(xì)線偏離豎直方向，說(shuō)明通電導(dǎo)線受到力的作用，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的作用力是如何產(chǎn)生的？2．演示實(shí)驗(yàn)：將一根與電源、開關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置．將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方或下方，請(qǐng)觀察直導(dǎo)線通、斷電時(shí)小磁針的偏轉(zhuǎn)情況．觀察到什么現(xiàn)象？通過(guò)這種現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？3．重做上面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)觀察當(dāng)電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化．觀察到什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么？（二）基礎(chǔ)梳理一、電和磁的聯(lián)系磁場(chǎng)1．磁極之間的相互作用：同名磁極相互，異名磁極相互．2．奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線放置在小磁針的，通電時(shí)磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)．3．磁場(chǎng)：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是通過(guò)發(fā)生的，磁場(chǎng)是磁體或電流周圍一種看不見(jiàn)、摸不著的客觀存在的【拓展補(bǔ)充】通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn)1820年4月，在一次講課中，奧斯特偶然地把導(dǎo)線放置在一個(gè)指南針的上方，通電時(shí)磁針轉(zhuǎn)動(dòng)了(如上圖)。這個(gè)現(xiàn)象雖然沒(méi)有引起聽眾的注意，但卻是奧斯特盼望已久的他連續(xù)進(jìn)行了大量研究，同年7月發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁的聯(lián)系。為此，安培寫道:“奧斯特先生···.··已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個(gè)新紀(jì)元聯(lián)系在一起了。”二、磁感線1．磁場(chǎng)的方向：物理學(xué)規(guī)定，在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針靜——所指方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向．2．磁感線(1)定義：在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線．(2)特點(diǎn)①磁感線的表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．磁場(chǎng)強(qiáng)的地方，磁感線；磁場(chǎng)弱的地方，磁感線．②磁感線上某點(diǎn)的表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向．【即學(xué)即練】判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)磁極之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，也是一種客觀存在的特殊物質(zhì)．()(2)磁感線可以形象地描述各磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致．()(3)磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的．()(4)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是以導(dǎo)線為圓心的圓．()三、安培定則1．直線電流的磁場(chǎng)安培定則：如圖甲所示，用握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向．直線電流周圍的磁感線分布情況如圖乙所示．2．環(huán)形電流的磁場(chǎng)安培定則：如圖甲所示，讓右手與環(huán)形電流的方向一致，——就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向．3．通電螺線管的磁場(chǎng)安培定則：如圖所示，用右手握住螺線管，讓彎曲的四指與————一致，伸直的拇指所指的方向就是磁場(chǎng)的方向．【拓展補(bǔ)充】磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力來(lái)推動(dòng)的列車，它通過(guò)電磁力實(shí)現(xiàn)列車與軌道之間的無(wú)接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車運(yùn)行。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，減少了摩擦力，行走時(shí)不同于其他列車需要接觸地面，只受來(lái)自空氣的阻力，高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400公里以上，中低速磁懸浮則多數(shù)在100-200公里/小時(shí)。磁場(chǎng)磁感線1．磁場(chǎng)(1)磁場(chǎng)的客觀性：磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見(jiàn)而又客觀存在的特殊物質(zhì)．存在于磁體、通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷、變化電場(chǎng)、地球的周圍．(2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁極、通電導(dǎo)體、運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用，而且磁體與磁體、磁體與通電導(dǎo)體、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的．2．磁感線(1)定義：磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而人為假想的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致．(2)特點(diǎn)：①在磁體外部，磁感線從N極發(fā)出，進(jìn)入S極；在磁體內(nèi)部由S極回到N極．②磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場(chǎng)越強(qiáng)；磁場(chǎng)方向與過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向一致．③磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．④磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)而假想的線，并不真實(shí)存在．(3)幾種特殊磁體外部的磁感線分布(如圖所示)：3．地磁場(chǎng)及其磁感線(1)地磁場(chǎng)地球在地面附近空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)，叫作地磁場(chǎng)，如圖所示，地球?qū)嶋H上就是一個(gè)巨大的磁體，它也有兩個(gè)磁極，分別是地磁南極和地磁北極．(2)對(duì)地磁場(chǎng)的理解雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大，因此，一般我們認(rèn)為：①地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地理北極附近，地球的地理兩極和地磁兩極不重合，形成了磁偏角．②地磁場(chǎng)在水平方向總是從地磁南極指向北極，而豎直方向則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向均與地面平行．【典例精析】例1．(多選)下列有關(guān)磁場(chǎng)的說(shuō)法，正確的是()A．磁體周圍的空間存在看不見(jiàn)、摸不著的磁場(chǎng)B．磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的C．磁場(chǎng)是有方向的，在條形磁體的磁場(chǎng)中的不同位置，其磁場(chǎng)方向一般不同D．在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，小磁針S極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同例2．關(guān)于磁感線的描述，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都跟小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致B．磁感線總是從磁體的N極出發(fā)，到S極終止C．磁感線分布圖中沒(méi)有畫磁感線的地方，表明該處沒(méi)有磁場(chǎng)D．磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的二、安培定則用安培定則判斷電流磁場(chǎng)的方向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)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場(chǎng)越弱環(huán)形電流環(huán)內(nèi)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)部磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場(chǎng)類似條形磁體的磁場(chǎng)，方向由N極指向S極【典例精析】例3．如圖所示，a、b是直線電流的磁場(chǎng)截面圖，c、d是環(huán)形電流的磁場(chǎng)截面圖，e、f是螺線管電流的磁場(chǎng)的截面圖．試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向．例4．(多選)(2021·南寧市期末)如圖所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端．當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端．下列判斷正確的是()A．F為蓄電池正極B．螺線管P端為S極C．流過(guò)電阻R的電流方向向下D．管內(nèi)磁場(chǎng)方向由Q指向P三、安培分子電流假說(shuō)1.法國(guó)學(xué)者安培提出：在物質(zhì)內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．(如圖所示)2．當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對(duì)外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無(wú)章時(shí)，鐵棒對(duì)外不顯磁性．【典例精析】例5．安培觀察到通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)很相似，提出了“分子電流”假說(shuō)．他認(rèn)為，在物質(zhì)內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的，如圖所示)，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．下列將分子電流(箭頭表示電子運(yùn)動(dòng)方向)等效為小磁體的選項(xiàng)圖中正確的是()1．常見(jiàn)永磁體的磁感線分布2．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，磁感線密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏的地方磁場(chǎng)弱。(3)磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。(4)磁體外部磁感線從N極指向S極，磁體內(nèi)部磁感線從S極指向N極。(5)磁感線閉合而不相交、不相切，也不中斷。3．電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比較電場(chǎng)磁場(chǎng)不同點(diǎn)產(chǎn)生電荷周圍磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周圍基本性質(zhì)對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用對(duì)放入其中的磁體、電流有力的作用作用特點(diǎn)對(duì)放入其中的磁體不產(chǎn)生力的作用對(duì)放入其中的靜止電荷無(wú)力的作用相同點(diǎn)都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質(zhì)，和實(shí)物一樣具有質(zhì)量和能量等物質(zhì)的基本屬性三種常見(jiàn)電流的磁場(chǎng)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)線的多組同心圓，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)部磁場(chǎng)比外部強(qiáng)，內(nèi)部磁場(chǎng)方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，方向由N極指向S極一、單選題1．在宇宙環(huán)境中，地磁場(chǎng)保護(hù)著地球，地質(zhì)記錄表明，自地球在46億年前形成以來(lái)，已經(jīng)有過(guò)數(shù)百次地磁反轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，地球的磁場(chǎng)在“反極性”（地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相反）和“正極性”（地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相同）之間不斷變換。物理學(xué)家的研究認(rèn)為，地球的磁極反轉(zhuǎn)在未來(lái)仍可能會(huì)發(fā)生。下列關(guān)于地磁反轉(zhuǎn)期間的說(shuō)法正確的是（）A．對(duì)依靠磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的物種不會(huì)有影響B(tài)．若地磁場(chǎng)處于最弱的狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)對(duì)地球生物的生存有影響C．太陽(yáng)輻射的高能粒子直接轟擊地球的大氣層，可能引發(fā)一些疾病D．地球磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)可能是瞬間發(fā)生，而不是一個(gè)緩慢、漸進(jìn)的過(guò)程2．如圖所示，為電磁鐵，C為膠木秤盤，和C（包括支架）的總重量，為鐵片，質(zhì)量為，整個(gè)裝置用輕繩懸于點(diǎn)，當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過(guò)程中，輕繩上拉力（）A． B．C． D．3．關(guān)于電流周圍的磁感線分布情況，圖中正確的是()A． B．C． D．4．如圖所示的磁場(chǎng)中,穩(wěn)定時(shí)小磁針位置正確的是()A． B．C． D．5．磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，下列論述正確的是()A．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，a處磁場(chǎng)強(qiáng)B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)在同一條磁感線上，所以兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同C．磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向D．兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng)6．當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時(shí)北極指向讀者的是（）A． B．C． D．7．圖中能正確表示通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)或條形磁鐵周圍磁場(chǎng)的是（）A． B．C． D．8．兩根彼此絕緣且緊貼在一起的直導(dǎo)線分別通有方向如圖所示的電流，在其角平分線M上的點(diǎn)P處放一個(gè)小磁針，小磁針靜止時(shí)N極垂直于紙面向外。下列關(guān)于I1、I2大小的判斷正確的是（

）A．I1>I2 B．I1=I2 C．I1<I2 D．無(wú)法判斷二、多選題9．如圖所示，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針上方有一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，開始時(shí)兩者在紙面內(nèi)平行放置。當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)如圖所示的電流I時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極向里，S極向外，停留在與紙面垂直的位置上，這一現(xiàn)象說(shuō)明（）A．小磁針感知到了電流的磁場(chǎng)B．小磁針處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C．小磁針處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里D．把小磁針移走，該處就沒(méi)有磁場(chǎng)了10．電流的磁效應(yīng)揭示了電與磁的關(guān)系。下面四幅圖中描述磁場(chǎng)方向與電流方向之間的關(guān)系，其中磁感線分布正確的是（）A． B．C． D．11．如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓周上有六個(gè)等分點(diǎn)a、b、c、d、e、f，兩根直導(dǎo)線垂直紙面放在a、d兩點(diǎn)?，F(xiàn)給導(dǎo)線通有大小相等、方向垂直紙面向里的電流，下列說(shuō)法正確的是（）A．O處磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 B．a(chǎn)、d兩處磁場(chǎng)方向相同C．a(chǎn)、d兩處磁場(chǎng)方向相反 D．b、c、e、f四點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等12．如圖所示，紙面上a、b、c三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，a、b、d三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)等腰直角三角形，兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直紙面分別放置在a、b兩點(diǎn)處，通以圖示方向的大小相等的電流，整個(gè)裝置處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)當(dāng)中，c點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在周圍某點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小滿足（式中I為電流強(qiáng)度，r為該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離，k為常量且大于零），a、b間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)線中電流強(qiáng)度大小為。下列說(shuō)法正確的是（）A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直ab向右B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向平行于ab向上C．點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向平行于ab向上D．點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直ab向右13．如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針上方．若帶電粒子飛過(guò)小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則帶電粒子可能是（）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14．如圖所示，放在通電螺線管內(nèi)部中間的小磁針，靜止時(shí)小磁針的N極指向右側(cè)（螺線管的c端），則下列判斷正確的是（）A．c為通電螺線管的S極，d為通電螺線管的N極B．d為通電螺線管的S極，c為通電螺線管的N極C．a(chǎn)為電源的正極、b為電源的負(fù)極D．a(chǎn)為電源的負(fù)極、b為電源的正極

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第1節(jié)磁場(chǎng)磁感線課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)能列舉磁現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響。關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展1.知道磁場(chǎng)的概念，知道磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的.2.理解磁感線的概念，知道磁感線的特點(diǎn).3.理解安培定則，會(huì)用安培定則判斷電流的磁場(chǎng)方向．（一）課前閱讀：1.如圖所示，通電導(dǎo)線放在蹄形磁體附近，懸掛導(dǎo)線的細(xì)線偏離豎直方向，說(shuō)明通電導(dǎo)線受到力的作用，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的作用力是如何產(chǎn)生的？答案磁體在周圍產(chǎn)生了磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生了作用力．2．演示實(shí)驗(yàn)：將一根與電源、開關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置．將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方或下方，請(qǐng)觀察直導(dǎo)線通、斷電時(shí)小磁針的偏轉(zhuǎn)情況．觀察到什么現(xiàn)象？通過(guò)這種現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？答案觀察到通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，斷電時(shí)小磁針又回到原來(lái)的位置．通電后導(dǎo)線上方或下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明通電后導(dǎo)線周圍的空間對(duì)小磁針產(chǎn)生力的作用，由此我們可以得出：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周圍存在著磁場(chǎng)．3．重做上面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)觀察當(dāng)電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化．觀察到什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么？答案觀察到電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，說(shuō)明電流的磁場(chǎng)方向也發(fā)生變化．（二）基礎(chǔ)梳理一、電和磁的聯(lián)系磁場(chǎng)1．磁極之間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．2．奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線放置在小磁針的上方，通電時(shí)磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)．磁效應(yīng)電與磁3．磁場(chǎng)：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)是磁體或電流周圍一種看不見(jiàn)、摸不著的客觀存在的物質(zhì)【拓展補(bǔ)充】通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn)1820年4月，在一次講課中，奧斯特偶然地把導(dǎo)線放置在一個(gè)指南針的上方，通電時(shí)磁針轉(zhuǎn)動(dòng)了(如上圖)。這個(gè)現(xiàn)象雖然沒(méi)有引起聽眾的注意，但卻是奧斯特盼望已久的他連續(xù)進(jìn)行了大量研究，同年7月發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁的聯(lián)系。為此，安培寫道:“奧斯特先生···.··已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個(gè)新紀(jì)元聯(lián)系在一起了。”二、磁感線1．磁場(chǎng)的方向：物理學(xué)規(guī)定，在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)N極所指方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向．2．磁感線(1)定義：在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線．(2)特點(diǎn)①磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．磁場(chǎng)強(qiáng)的地方，磁感線較密；磁場(chǎng)弱的地方，磁感線較疏．②磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向．【即學(xué)即練】判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)磁極之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，也是一種客觀存在的特殊物質(zhì)．(√)(2)磁感線可以形象地描述各磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致．(√)(3)磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的．(×)(4)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是以導(dǎo)線為圓心的圓．(√)三、安培定則1．直線電流的磁場(chǎng)安培定則：如圖甲所示，用右手握住導(dǎo)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．直線電流周圍的磁感線分布情況如圖乙所示．2．環(huán)形電流的磁場(chǎng)安培定則：如圖甲所示，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(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向．3．通電螺線管的磁場(chǎng)安培定則：如圖所示，用右手握住螺線管，讓彎曲的四指與螺線管電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁場(chǎng)的方向．【拓展補(bǔ)充】磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力來(lái)推動(dòng)的列車，它通過(guò)電磁力實(shí)現(xiàn)列車與軌道之間的無(wú)接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車運(yùn)行。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，減少了摩擦力，行走時(shí)不同于其他列車需要接觸地面，只受來(lái)自空氣的阻力，高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400公里以上，中低速磁懸浮則多數(shù)在100-200公里/小時(shí)。磁場(chǎng)磁感線1．磁場(chǎng)(1)磁場(chǎng)的客觀性：磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見(jiàn)而又客觀存在的特殊物質(zhì)．存在于磁體、通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷、變化電場(chǎng)、地球的周圍．(2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁極、通電導(dǎo)體、運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用，而且磁體與磁體、磁體與通電導(dǎo)體、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的．2．磁感線(1)定義：磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而人為假想的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致．(2)特點(diǎn)：①在磁體外部，磁感線從N極發(fā)出，進(jìn)入S極；在磁體內(nèi)部由S極回到N極．②磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場(chǎng)越強(qiáng)；磁場(chǎng)方向與過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向一致．③磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．④磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)而假想的線，并不真實(shí)存在．(3)幾種特殊磁體外部的磁感線分布(如圖所示)：3．地磁場(chǎng)及其磁感線(1)地磁場(chǎng)地球在地面附近空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)，叫作地磁場(chǎng)，如圖所示，地球?qū)嶋H上就是一個(gè)巨大的磁體，它也有兩個(gè)磁極，分別是地磁南極和地磁北極．(2)對(duì)地磁場(chǎng)的理解雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大，因此，一般我們認(rèn)為：①地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地理北極附近，地球的地理兩極和地磁兩極不重合，形成了磁偏角．②地磁場(chǎng)在水平方向總是從地磁南極指向北極，而豎直方向則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向均與地面平行．【典例精析】例1．(多選)下列有關(guān)磁場(chǎng)的說(shuō)法，正確的是()A．磁體周圍的空間存在看不見(jiàn)、摸不著的磁場(chǎng)B．磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的C．磁場(chǎng)是有方向的，在條形磁體的磁場(chǎng)中的不同位置，其磁場(chǎng)方向一般不同D．在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，小磁針S極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同答案ABC解析磁場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著，但它是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，它的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用；磁極間的相互作用就是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的；磁場(chǎng)具有方向性，在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致，小磁針S極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相反，在條形磁體的磁場(chǎng)中的不同位置，其磁場(chǎng)方向一般不同，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤．例2．關(guān)于磁感線的描述，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都跟小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致B．磁感線總是從磁體的N極出發(fā)，到S極終止C．磁感線分布圖中沒(méi)有畫磁感線的地方，表明該處沒(méi)有磁場(chǎng)D．磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的答案A解析磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)方向，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止時(shí)，N極所指的方向一致，A正確；對(duì)于磁體的磁感線，在外部由N極指向S極，在內(nèi)部由S極指向N極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感線分布圖中沒(méi)有畫磁感線的地方，并不表示那里沒(méi)有磁場(chǎng)存在，因?yàn)槲覀儾荒軐⒄麄€(gè)區(qū)域都畫滿線條，通過(guò)磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)總能而且只能畫出一條磁感線，我們常常選擇畫出需要的條數(shù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感線的形狀可以用細(xì)鐵屑來(lái)模擬，但磁感線是一種假想曲線，實(shí)際上是不存在的，D項(xiàng)錯(cuò)誤．二、安培定則用安培定則判斷電流磁場(chǎng)的方向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)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場(chǎng)越弱環(huán)形電流環(huán)內(nèi)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)部磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部磁場(chǎng)類似條形磁體的磁場(chǎng)，方向由N極指向S極【典例精析】例3．如圖所示，a、b是直線電流的磁場(chǎng)截面圖，c、d是環(huán)形電流的磁場(chǎng)截面圖，e、f是螺線管電流的磁場(chǎng)的截面圖．試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向．答案見(jiàn)解析解析根據(jù)安培定則，可以確定題圖a中電流方向垂直紙面向里，題圖b中電流方向從下向上，題圖c中電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?，題圖d中磁感線方向從上向下，題圖e中磁感線方向向左，題圖f中磁感線方向向右．例4．(多選)(2021·南寧市期末)如圖所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端．當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端．下列判斷正確的是()A．F為蓄電池正極B．螺線管P端為S極C．流過(guò)電阻R的電流方向向下D．管內(nèi)磁場(chǎng)方向由Q指向P答案AD解析閉合開關(guān)后，小磁針N極偏向螺線管Q端，說(shuō)明小磁針?biāo)谖恢么艌?chǎng)方向向左，即螺線管的P端為N極，Q端為S極，螺旋管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由Q指向P，由安培定則可知，電流從右端流出、左端流入，因此，電源的F為正極，E為負(fù)極，流過(guò)電阻R的電流方向向上，故B、C錯(cuò)誤，A、D正確．三、安培分子電流假說(shuō)1.法國(guó)學(xué)者安培提出：在物質(zhì)內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．(如圖所示)2．當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對(duì)外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無(wú)章時(shí)，鐵棒對(duì)外不顯磁性．【典例精析】例5．安培觀察到通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)很相似，提出了“分子電流”假說(shuō)．他認(rèn)為，在物質(zhì)內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的，如圖所示)，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．下列將分子電流(箭頭表示電子運(yùn)動(dòng)方向)等效為小磁體的選項(xiàng)圖中正確的是()答案B解析繞核運(yùn)動(dòng)的電子帶負(fù)電，則環(huán)形電流方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反，根據(jù)安培定則可知其左側(cè)為N極，故選B.1．常見(jiàn)永磁體的磁感線分布2．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，磁感線密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏的地方磁場(chǎng)弱。(3)磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。(4)磁體外部磁感線從N極指向S極，磁體內(nèi)部磁感線從S極指向N極。(5)磁感線閉合而不相交、不相切，也不中斷。3．電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比較電場(chǎng)磁場(chǎng)不同點(diǎn)產(chǎn)生電荷周圍磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周圍基本性質(zhì)對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用對(duì)放入其中的磁體、電流有力的作用作用特點(diǎn)對(duì)放入其中的磁體不產(chǎn)生力的作用對(duì)放入其中的靜止電荷無(wú)力的作用相同點(diǎn)都是不依賴于人的意志而客觀存在的特殊物質(zhì)，和實(shí)物一樣具有質(zhì)量和能量等物質(zhì)的基本屬性三種常見(jiàn)電流的磁場(chǎng)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)線的多組同心圓，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)部磁場(chǎng)比外部強(qiáng)，內(nèi)部磁場(chǎng)方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，方向由N極指向S極一、單選題1．在宇宙環(huán)境中，地磁場(chǎng)保護(hù)著地球，地質(zhì)記錄表明，自地球在46億年前形成以來(lái)，已經(jīng)有過(guò)數(shù)百次地磁反轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，地球的磁場(chǎng)在“反極性”（地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相反）和“正極性”（地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相同）之間不斷變換。物理學(xué)家的研究認(rèn)為，地球的磁極反轉(zhuǎn)在未來(lái)仍可能會(huì)發(fā)生。下列關(guān)于地磁反轉(zhuǎn)期間的說(shuō)法正確的是（）A．對(duì)依靠磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的物種不會(huì)有影響B(tài)．若地磁場(chǎng)處于最弱的狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)對(duì)地球生物的生存有影響C．太陽(yáng)輻射的高能粒子直接轟擊地球的大氣層，可能引發(fā)一些疾病D．地球磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)可能是瞬間發(fā)生，而不是一個(gè)緩慢、漸進(jìn)的過(guò)程【答案】C【解析】A．地磁反轉(zhuǎn)期間，對(duì)依靠磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的物種會(huì)有影響，A錯(cuò)誤；B．地磁場(chǎng)能使太陽(yáng)輻射的高能帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，對(duì)地球的生物有一定的變化作