2025新課改-高中物理-必修第3冊（20講）16 C能源與可持續(xù)發(fā)展 提升版

2025新課改-高中物理-必修第3冊（20講）16C能源與可持續(xù)發(fā)展提升版能源與可持續(xù)發(fā)展知識點：能源與可持續(xù)發(fā)展一、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變．這個規(guī)律叫作能量守恒定律．二、能量轉移或轉化的方向性1．能量轉移或轉化的方向性：一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的．2．能量耗散(1)能量耗散的概念：燃料燃燒時一旦把熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用．電池中的化學能轉化為電能，電能又通過燈泡轉化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們很難把這些散失的能量收集起來重新利用．(2)能量品質降低：能量耗散雖然不會導致能量總量的減少，卻會導致能量品質的降低，從便于利用的能源變成不便于利用的能源．(3)能量耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性．三、能源的分類與應用1．可再生能源：在自然界中可以再生的能源，如：水能、風能、潮汐能等．2．不可再生能源：自然界中無法在短時間內(nèi)再生的能源，如：煤炭、石油、天然氣等．3．我國在能源的開發(fā)利用方面，有以下幾種發(fā)電方式：太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、風能發(fā)電、核能發(fā)電．四、能源與社會發(fā)展1．人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、煤炭時期、石油時期．2．人類社會可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡．人類要樹立新的能源安全觀，轉變能源的供需模式：既要提倡節(jié)能，又要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源．技巧點撥一、能量的轉化與守恒1．自然界中不同形式的能量可以相互轉化，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．應用步驟(1)明確研究對象及研究過程；(2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化；(3)確定參與轉化的能量中，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)．二、能源的分類與應用1．地球上的絕大部分能源來源于太陽的輻射能2．能源的分類(1)可再生能源：自然界可以源源不斷地提供，或在自然界中可以再生，如：水能、風能、潮汐能．(2)不可再生能源：自然界無法在短時間內(nèi)再生，如：煤炭、石油、天然氣．三、能源與社會發(fā)展1．能源的重要性：能源是社會存在與發(fā)展永遠不可或缺的必需品，是國民經(jīng)濟運動的物質基礎，它與材料、信息構成現(xiàn)代社會的三大支柱．2．能源和環(huán)境污染(1)溫室效應：石油、煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，由于二氧化碳對長波的輻射有強烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一樣，只準太陽光的熱輻射進來，不讓室內(nèi)長波熱輻射出去，使地球氣溫上升，這種效應叫溫室效應．溫室效應造成的影響：溫室效應使兩極的冰雪融化，海平面上升，淹沒沿海城市，使海水倒流入河流，從而使耕地鹽堿化；溫室效應使全球降水量變化，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使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤．(3)光化學煙霧：內(nèi)燃機工作時的高溫使空氣和燃料中的多種物質發(fā)生化學反應，產(chǎn)生氮的氧化物和碳氫化合物．這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——光化學煙霧．這些物質有毒，能引起人的多種疾?。硗?，常規(guī)能源燃燒時產(chǎn)生的浮塵也是一種污染物．例題精練1．（2021?嘉興二模）為了更好地利用自然資源，某地區(qū)利用風力發(fā)電為當?shù)厣钌a(chǎn)提供電能，如圖所示。已知該地區(qū)的風速約為10m/s，空氣的密度為約1.3kg/m3。若使風力發(fā)電機轉動的風通過的截面積約為400m2，且風能的25%可轉化為電能，則發(fā)電功率約為（）A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W2．（2021春?孝南區(qū)校級月考）如圖所示為風力發(fā)電機，風力帶動葉片轉動，葉片再帶動轉子（磁極）轉動，使定子（線圈，不計電阻）中產(chǎn)生感應電流，實現(xiàn)風能向電能的轉化。若葉片長為l，設定的額定風速為v，空氣的密度為ρ，額定風速下發(fā)電機的輸出功率為P，則風能轉化為電能的效率為（）A． B． C． D．隨堂練習1．（2020?普陀區(qū)二模）物體在豎直方向上分別做勻速上升、加速上升和減速上升三種運動。下列說法正確的是（）A．勻速上升機械能不變 B．加速上升機械能增加 C．減速上升機械能一定減小 D．上升過程機械能一定增加2．（2019?福建學業(yè)考試）下列關于能量轉化的說法中正確的是（）A．電燈主要是將電能轉化為機械能 B．電風扇主要是將電能轉化為化學能 C．電熱水器主要是將電能轉化為機械能 D．太陽能熱水器主要是將太陽能轉化為內(nèi)能3．（2019秋?寶山區(qū)校級期中）下列能源中，不是“可再生能源”的是（）A．太陽能 B．潮汐能 C．風能 D．天然氣綜合練習一．選擇題（共14小題）1．（2021春?諸暨市期末）三峽水電站是我國最大的水力發(fā)電站，平均水位落差約為100m，每秒約有1×104m3的水用來發(fā)電，水的重力勢能約有20%轉化為電能，水的密度為1.0×103kg/m2．火電廠每發(fā)一度電大約需要耗標準煤為0.3kg，同時排放二氧化碳為1kg。關于三峽水電站，下列說法正確的是（）A．發(fā)電平均功率約為2×1012W B．每天的發(fā)電量約為4.8×107kW?h C．相比于同功率的火電廠，每天約可減少煤炭消耗2×106kg D．相比于同功率的火電廠，每天約可減少二氧化碳排放4.8×106kg2．（2020?廣東學業(yè)考試）關于家用電器工作時發(fā)生能量轉化的描述，下列說法正確的是（）A．電飯煲將內(nèi)能轉化為電能 B．電熨斗將機械能轉化為電能 C．手搖發(fā)電機將機械能轉化為電能 D．電吹風將機械能轉化為電能3．（2021春?上虞區(qū)期末）太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉化為電能工作的一種新型汽車，已知太陽輻射的總功率約為4×1026W，太陽到地球的距離約為1.5×1011m，假設太陽光傳播到達地面的過程中約有40%的能量損耗。某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉化為機械能的轉化效率約為15%．如果驅動該太陽能汽車正常行駛所需的機械功率為5kW，且其中來自于太陽能電池，則所需的太陽能電池板的面積至少約為（已知半徑為R的球體積為V＝πR3，表面積為S＝4πR2）（）A．2m2 B．6m2 C．8m2 D．12m24．（2020?浙江校級學業(yè)考試）太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉化為電能工作的一種新型汽車．已知太陽輻射的總功率約為4×1026W，太陽到地球的距離約為1.5×1011m，假設太陽光傳播到達地面的過程中約有40%的通量損耗，某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉化為機械能的轉化效率約為15%．如果驅動該太陽能汽車正常行駛所需的機械功率為5kW，且其中的來自于太陽能電池，則所需的太陽能電池板的面積至少約為（已知半徑為r的球體積為V＝πr3，球表面積為S＝4πr2）（）A．2m2 B．6m2 C．8m2 D．12m25．（2020?鯉城區(qū)校級模擬）物體在水平面上運動，當它的速度由9m/s減小到7m/s的過程中，內(nèi)能增量是某個定值，如果物體繼續(xù)運動，又產(chǎn)生相等內(nèi)能增量，這時物體速度應是（）A．5.66m/s B．4.12m/s C．5m/s D．3m/s6．（2020秋?海珠區(qū)校級期末）下列過程中，哪個是電能轉化為機械能（）A．太陽能電池充電 B．電燈照明 C．電風扇工作 D．風力發(fā)電7．（2020秋?長安區(qū)校級期中）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán)，其長軸長BD＝4L、短軸長AC＝2L，勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心0，下端連接一個質量為m、電荷量q、可視為質點的小環(huán)，小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣，整個裝置處在水平向右的勻強電場中，將小環(huán)從A點由靜止釋放，小環(huán)運動到B點的速度恰好為0，已知小環(huán)在A、B兩點時彈簧的形變量大小相等，下列說法不正確的是（）A．小環(huán)從A點運動到B點的過程中，彈簧的彈性勢能一直增大 B．小環(huán)從A點運動到B點的過程中，小環(huán)的電勢能一直減小 C．電場強度的大小 D．小環(huán)在A點時受到大環(huán)對它的彈力大小8．（2020?浙江模擬）風能是可再生資源中目前發(fā)展最快的清潔能源，風力發(fā)電也是具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸擴大，已成為能源發(fā)展的重要領域。在風電技術發(fā)展方面，由于相同風速時發(fā)電功率的不同，我國目前正逐步采用變槳距控制風力發(fā)電機替代定槳距控制風力發(fā)電機，來提高風力發(fā)電的效率。具體風速對應的功率如圖乙所示，設甲圖中風力發(fā)電機片葉片長度為30m，所處地域全天風速均為7.5m/s，空氣的密度為1.29kg/m3，圓周率π取3.14，下列說法不正確的是（）A．變槳距控制風力發(fā)電機將風能轉化成電能的效率為52% B．用變槳距控制風力發(fā)電機替換定槳距控制風力發(fā)電機后，每臺風力發(fā)電機每天能多發(fā)電7200kW?h C．無論采用變槳距控制風力發(fā)電機還是定槳距控制風力發(fā)電機，每臺發(fā)電機每秒鐘轉化的空氣動能均為7.69×105J D．若煤的熱值為3.2×107J/kg那么一臺變槳距控制風力發(fā)電機每小時獲得的風能與完全燃燒45kg煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當9．（2021春?南昌期末）下列說法中正確的是（）A．懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動 B．第一類永動機和第二類永動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律 C．大霧天氣學生感覺到教室潮濕，說明教室內(nèi)的絕對濕度較大 D．一定質量的單晶體在熔化過程中分子勢能一定是增大的10．（2020秋?杭州期末）隨著“共享單車”的持續(xù)火熱，“共享汽車”也悄然出現(xiàn)。下表是某種共享汽車的主要參數(shù)根據(jù)上述信息，則下列說法正確的是（）空車質量800kg電池容量44kW?h標準承載200kg最大續(xù)航（充滿電最大行駛路程）200km所受阻力與汽車總重比值0.09A．工作時，電動汽車的電動機是將機械能轉化成電能 B．電池容量44kW?h指的是汽車電池充滿電時的電量 C．標準承載下，電動汽車以72km/h的速度勻速行駛10min的耗電量為3kW?h D．若標準承載下汽車速度能達120km/h，則汽車電動機最大輸出功率不小于30kW11．（2021春?越城區(qū)校級月考）電動車以電力為能源，一般使用鉛酸電池或鋰離子電池進行供電；太陽能電動車在此基礎上，將太陽能轉化成電能對車供電，很大程度上降低了電動車的使用成本，而且非常環(huán)保。太陽能電動車能量管理系統(tǒng)軟件程序不僅要能夠監(jiān)測和記錄傳感器的輸入，而且還應包括有電動源組在內(nèi)的電動汽車功能模塊，這個模塊系統(tǒng)以電動源組、控制系統(tǒng)和負載為主要對象，通過優(yōu)化計算，可以使電動車在任何速度和負載下都達到最佳的運行效率。現(xiàn)假設太陽能電動車的電能可以全部輸出且輸出功率恒定，已知太陽光垂直照射到地面上時，單位面積的輻射功率為P0，太陽能電池的光電轉換效率為n，電池板面積為S，太陽能電動車質量為m，在水平公路上行駛時所受的阻力恒定，經(jīng)過時間t，太陽能電動車達到了最大行駛速度vm．在時間t內(nèi)太陽能電動車行駛的距離為（）A． B． C． D．12．（2020?廣西學業(yè)考試）電動機工作的目的是為了將電能轉化為（）A．內(nèi)能 B．化學能 C．光能 D．機械能13．（2021春?諸暨市期末）一臺大型電磁鐵在工作時電壓為400V，電流為200A，有20%的電能轉化為熱能。如果產(chǎn)生的熱量用水冷卻，水的進口溫度為20℃，要使水的出口溫度不超過80℃，則水的最小流量約為（已知水的比熱容為4.2×103J/kg?℃）（）A．0.6L/min B．3.8L/min C．19L/min D．228L/min14．（2020?寧夏學業(yè)考試）下述做法能改善空氣質量的是（）A．以煤等燃料作為主要生活燃料 B．利用太陽能、風能和氫能等干凈能源替代化石能源 C．鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車 D．限制使用電動車二．多選題（共10小題）15．（2020秋?紹興期末）關于能源的開發(fā)和利用，下列觀點正確的是（）A．能源是有限的，無節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短期行為 B．根據(jù)能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的 C．能源的開發(fā)和利用，必須同時考慮其對生態(tài)環(huán)境的影響 D．不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機、加強環(huán)境保護的重要途徑16．（2020?朝陽區(qū)模擬）下列關于能量守恒定律的認識正確的是（）A．某種形式的能減少，一定不存在其他形式的能增加 B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機械﹣﹣永動機不可能制成 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消失了17．（2020秋?馬關縣校級月考）關于能量守恒定律，下列說法中正確的是（）A．能量能從一種形式轉化為另一種形式，但不能從一個物體轉移到另一個物體 B．能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉化 C．一個物體能量增加，必然伴隨著別的物體能量減少 D．能量守恒定律證明了能量既不會創(chuàng)生，也不會消失18．（2021春?南崗區(qū)校級期中）下列有關能量轉化的說法中正確的是（）A．不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化 B．只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以使內(nèi)燃機的效率達到100% C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進行 D．熱量可能從低溫物體傳給高溫物體19．（2021春?沭陽縣期中）2020年5月，我國首次海域“可燃冰”試采成功。可燃冰是一種藏在深海海底的新型能源，1m3可燃冰可轉化為164m3的天然氣和0.8m3的水，下列關于可燃冰說法正確的是（）A．“可燃冰”是不可再生能源 B．“可燃冰”屬于可再生能源 C．1m3可燃冰比0.8m3的水質量小 D．相同體積的可燃冰和天然氣完全燃燒后，可燃冰釋放的熱量多20．（2020?花山區(qū)校級模擬）下列說法正確的是（）A．凡是不違背能量守恒定律的實驗構想，都是能夠實現(xiàn)的 B．做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的，這表明要使物體的內(nèi)能發(fā)生變化，既可以通過做功來實現(xiàn)，也可以通過熱傳遞來實現(xiàn) C．保持氣體的質量和體積不變，當溫度升高時，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多 D．溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 E．在水池中，一個氣泡從池底浮起，此過程可認為氣泡的溫度不變，氣泡內(nèi)氣體為理想氣體，則外界對氣泡做正功，同時氣泡吸熱21．（2021春?淮安期末）關于能量和能源，下列說法正確的是（）A．能量在轉化和轉移過程中，其總量會不斷減少，所以要節(jié)約能源 B．能量在轉化和轉移過程中，其總量會不斷增加，所以沒有必要節(jié)約能源 C．能量在轉化的轉移過程中，其總量保持不變 D．在能源的利用過程中，能源在可利用的品質上降低了22．（2020秋?東莞市校級期末）我國水能資源的特點不正確的是（）A．資源量大，居世界第一位 B．分布不均勻，大部分集中在西南地區(qū) C．大型水電站比重大 D．東部沿海地區(qū)水能資源豐富23．（2021春?珠暉區(qū)校級期末）下列關于能量說法正確的是（）A．化學能是由于化學反應，物質的分子結構變化而產(chǎn)生的能量 B．核能是由于核反應，物質的原子結構發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量 C．可再生能源就是可以長期提供或可以再生的能源 D．能量是守恒的，因此我們不需要節(jié)約能源24．（2021春?順義區(qū)期末）下列能源屬于清潔能源的是（）A．石油 B．風能 C．煤炭 D．太陽能三．填空題（共3小題）25．（2020秋?黃浦區(qū)校級期中）目前測得的太陽常數(shù)的標準值為n0（太陽常數(shù)是指平均日地距離時，在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位面積上、單位時間內(nèi)所接受的太陽輻射能，其單位為（W/m2）。地球半徑為R，太陽中心與地球之間的距離為L，且射到大氣頂層的太陽能只有50%能達到地面，其余被大氣吸收和反射，無法達到地面。用上述字母表示：太陽輻射的總功率為，太陽每秒輻射到地面的總能量為。（球體面積公式：S＝4πR2）26．（2021春?陸豐市校級期末）自然界有無窮無盡的能源，如石油、太陽能、水能、風能等，其中屬于不可再生的能源的是．27．（2021春?陸豐市校級期末）不同形式的能量之間是可以相互轉化的，我們所消耗的能量，大部分是輻射到地球后轉化而來的．磁場的性質知識點一：磁場磁感線一、電和磁的聯(lián)系磁場1．磁體間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．2．奧斯特實驗：把導線放置在指南針的上方，通電時磁針發(fā)生了轉動．實驗意義：奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即電流可以產(chǎn)生磁場，首次揭示了電與磁的聯(lián)系．3．磁場：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，是通過磁場發(fā)生的，磁場是磁體或電流周圍一種看不見、摸不著的特殊物質．二、磁感線1．磁場的方向：物理學規(guī)定，在磁場中的某一點，小磁針靜止時N極所指方向就是這一點的磁場方向．2．磁感線(1)定義：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線．(2)特點①磁感線的疏密表示磁場的強弱．磁場強的地方，磁感線較密；磁場弱的地方，磁感線較疏．②磁感線某點的切線方向表示該點磁場的方向．三、安培定則1．直線電流的磁場安培定則：如下圖甲所示，用右手握住導線，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．直線電流周圍的磁感線環(huán)繞情況如圖乙所示．2．環(huán)形電流的磁場安培定則：如下圖所示，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)形導線軸線上磁感線的方向．3．通電螺線管的磁場安培定則：如下圖所示，右手握住螺線管，讓彎曲的四指與螺線管電流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁場的方向或者說拇指所指的方向是它的北極的方向．技巧點撥一、磁場與磁感線1．磁場(1)磁場的客觀性：磁場與電場一樣，也是一種物質，是一種看不見而又客觀存在的特殊物質．存在于磁體、通電導線、運動電荷、變化電場、地球的周圍．(2)磁場的基本性質：對放入其中的磁極、電流、運動的電荷有力的作用，而且磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的．2．磁感線(1)定義：磁感線是為了形象地描述磁場而人為假想的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同．(2)特點：①在磁體外部，磁感線從N極發(fā)出，進入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的強弱，磁感線越密的地方磁場越強；磁場方向即過該點的磁感線的切線方向．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)榱诵蜗竺枋龃艌龆傧氲木€，并不真實存在．(3)幾種特殊磁體外部的磁感線分布(如下圖所示)：二、安培定則1.直線電流的磁場(1)安培定則：用右手握住導線，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，如下圖所示．(2)畫法：如下圖所示(3)特點：是非勻強磁場，距導線越遠處磁場越弱．2．通電螺線管的磁場(1)安培定則：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁感線的方向，如下圖所示．(2)磁感線特點兩端分別是N極和S極，管內(nèi)是勻強磁場，管外是非勻強磁場，畫法如下圖所示．3．環(huán)形電流的磁場(1)安培定則：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)形導線軸線上磁感線的方向，如下圖所示．(2)磁感線的特點兩側分別是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱，畫法如下圖所示．三、安培分子電流假說1.法國學者安培提出：在物質內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——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．(如下圖所示)2．當鐵棒中分子電流的取向大致相同時，鐵棒對外顯磁性；當鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時，鐵棒對外不顯磁性．例題精練1．（2020秋?杭州月考）小李同學用鐵釘與漆包線繞成電磁鐵，當接通電路后，放在其上方的小磁針N極立即轉向左側，如圖所示。則此時（）A．導線A端接電池負極 B．鐵釘內(nèi)磁場方向向左 C．鐵釘左端為電磁鐵的N極 D．小磁針所在位置的磁場方向水平向左2．（2021?廣東模擬）已知通電長直導線在周圍空間某位置產(chǎn)生的磁感應強度大小與電流強度成正比，與該位置到長直導線的距離成反比。如圖所示，現(xiàn)有通有電流大小相同的兩根長直導線分別固定在正方體的兩條邊dh和hg上，彼此絕緣，電流方向分別由d流向h、由h流向g，則關于a、b、c、e、f五點，下列說法正確的是（）A．f、a點磁感應強度相同 B．c、e兩點磁感應強度大小之比為2：1 C．c點磁感應強度最大 D．c點磁感應強度方向與ac平行隨堂練習1．（2021?河南模擬）如圖所示，在平面直角坐標系xOy中放置著兩根相互平行的通電直導線，其中一根直導線與y軸重合，另一根直導線在x＝a處，兩直導線中電流大小相等，方向均沿y軸負方向。已知直線電流周圍空間某點的磁感應強度大小B＝k，其中I為直線電流強度的大小，r為空間某點到直線電流的距離。若規(guī)定垂直紙面向外的方向為磁感應強度的正方向，則兩通電直導線在0＜x＜a之間產(chǎn)生的磁感應強度隨x變化的圖象正確的是（）A． B． C． D．2．（2021?肥城市模擬）在城市建設施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置。如圖所示，已知一根金屬長直管線平行于水平地面，為探測其具體位置，首先給金屬管線通上恒定電流，再用可以測量磁場強弱、方向的儀器進行以下操作：①用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應強度最強的某點，記為a；②在a點附近的地面上，找到與a點磁感應強度相同的若干點，將這些點連成直線EF；③在地面上過a點垂直于EF的直線上，找到磁場方向與地面夾角為45°的b、c兩點，測得b、c兩點距離為L。由此可確定（）A．金屬管線在EF正下方，深度為L B．金屬管線在EF正下方，深度為L C．金屬管線的走向垂直于EF，深度為L D．金屬管線的走向垂直于EF，深度為L3．（2020秋?倉山區(qū)校級期末）如圖所示，小磁針放置在螺線管軸線的左側。當螺線管通以恒定電流時，不計其它磁場的影響，小磁針靜止時N極的指向是（）A．向左 B．向右 C．向上 D．向下知識點二：磁感應強度磁通量一、磁感應強度1．定義：一段通電直導線垂直放在磁場中所受的力與導線中的電流和導線的長度的乘積的比值，叫磁感應強度．2．定義式：B＝eq\f(F,Il).3．單位：特斯拉，簡稱特，符號為T.4．B反映了磁場的強弱．5．磁感應強度是矢量，小磁針的N極在磁場中某點受力的方向，就是這點磁感應強度的方向．二、勻強磁場1．概念：各點磁感應強度大小相等、方向相同的磁場．2．磁感線特點：勻強磁場的磁感線是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：磁場與平面不垂直時，這個面在垂直于磁場方向的投影面積S′與磁感應強度的乘積表示磁通量．3．單位：國際單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb,1Wb＝1T·m2.4．引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感應強度的大小等于穿過垂直磁場方向的單位面積的磁通量．技巧點撥一、磁感應強度1．物理意義：磁感應強度是表示磁場強弱和方向的物理量．2．大小：當導線方向與磁場方向垂直時B＝eq\f(F,Il).3．方向：磁感應強度的方向就是小磁針北極在磁場中某點受力的方向，也就是該處的磁場方向．4．描述：磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小，磁感線的切線方向表示磁感應強度的方向．5．勻強磁場如果磁場中各處的磁感應強度大小和方向都相同，則該磁場為勻強磁場．二、磁通量1.磁通量的計算：(1)公式：Φ＝BS.適用條件：①勻強磁場；②磁感線與平面垂直．(2)若磁感線與平面不垂直，則Φ＝BScosθ.其中Scosθ為面積S在垂直于磁感線方向上的投影面積S1，如下圖所示．2．磁通量的正負：磁通量是標量，但有正負，若磁感線從某一面穿入時，磁通量為正值，磁感線從此面穿出時則為負值．3．磁通量可用穿過某一平面的磁感線條數(shù)表示．若有磁感線沿相反方向穿過同一平面，則磁通量等于穿過該平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)．三、磁感應強度矢量的疊加磁感應強度是矢量，當空間存在幾個磁體(或電流)時，每一點的磁場等于各個磁體(或電流)在該點產(chǎn)生磁場的矢量和．磁感應強度疊加時遵循平行四邊形定則．例題精練1．（2021春?杭州期末）如圖所示，是我國獨立自主設計建造的東方超環(huán)（EAST），是世界上第一個建成并投入運行的全超導托克馬克核聚變實驗裝置，其內(nèi)部磁體可產(chǎn)生強磁場，下列單位不是磁感應強度單位的是（）A．T B．N?A﹣1?m﹣1 C．N?s?m﹣1?C﹣1 D．Wb2．（2021?諸暨市模擬）工程技術人員常把磁感應強度叫做磁通密度。磁通密度的單位若用國際單位制單位的符號來表示，下列正確的是（）A． B． C． D．隨堂練習1．（2021春?寶山區(qū)期末）將一根長為20cm的直導線，垂直于磁場方向放在勻強磁場中的P處，通以0.5A電流時，它受到的磁場力為1.0N，現(xiàn)將該通電導線從磁場中撤走，則P處的磁感應強度為（）A．0 B．0.1T C．1T D．10T2．（2021春?宜春月考）如圖，在水平向右的勻強磁場中，磁感應強度大小為B，有一邊長為L的正方形導線框，以OO′為軸從圖示位置逆時針勻速轉動，角速度為ω。OO′軸距AD為，距BC為，說法正確的是（）A．感應電動勢的最大值為BL2ω B．感應電動勢的最大值為 C．從圖示位置開始轉過60°的過程中，磁通量的變化量為 D．從圖示位置開始轉過120°的過程中，磁通量的變化量為3．（2021春?蕪湖期中）關于磁通量及其變化，下列說法正確的是（）A．磁通量和磁通量的變化都有正負，所以它們是矢量 B．穿過線框的磁通量的大小一定等于磁感應強度大小與線框面積大小的乘積 C．當穿過金屬線框的磁通量發(fā)生變化時，金屬線框中一定有感應電動勢 D．當穿過金屬線框的磁通量發(fā)生變化時，金屬線框中一定有感應電流綜合練習一．選擇題（共20小題）1．（2021春?浙江月考）下列物理量的單位中，屬于磁感應強度單位的是（）A．W B．F C．A?h D．T2．（2020秋?廣州期末）勻強磁場中放置一根長為0.15m且通有4A電流的直導線，若僅調整導線方向，其受到的磁場力大小只能在0到0.6N之間變化，則該磁場的磁感應強度大小為（）A．3T B．1T C．0.3T D．0.1T3．（2020秋?廣州期末）關于磁感應強度大小下列說法正確的是（）A．通電導線所受磁場力大的地方磁感應強度一定大 B．垂直磁場放置的通電導線受力的方向就是磁感應強度的方向 C．放在同一磁場中兩根通電導線中電流相等時受力大小一定相等 D．磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關4．（2020秋?陽泉期末）下列說法正確的是（）A．帶電粒子在電場和磁場中都一定會受到力的作用 B．電場和磁場都可用假想的閉合曲線進行形象的描述 C．物體的帶電量不可能小于1.6×10﹣19C D．比較磁通量時，需要考慮磁感線從面的哪一側穿過，因為磁通量是矢量5．（2020秋?陽泉期末）關于磁感應強度，下列說法正確的是（）A．由B＝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，該點就有磁感應強度，如果將通電導線拿走，該點的磁感應強度就為零 C．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，與通電導線無關 D．通電導線受安培力不為零的地方一定存在磁場，通電導線不受安培力的地方一定不存在磁場6．（2020秋?湖北期末）關于磁場的說法正確的是（）A．靜止通電導線在磁場中受安培力做功而運動，是磁場能轉化為機械能 B．因地磁場影響，在進行奧斯特實驗時，通電導線南北放置時實驗現(xiàn)象最明顯 C．垂直磁場放置的通電導線受力的方向就是磁感應強度的方向 D．把與勻強磁場垂直的某線圈的匝數(shù)減半，則通過該線圈的磁通量也減半7．（2020秋?遂寧期末）下列關于磁感線、磁通量的說法中，正確的是（）A．磁感線和電場線一樣，有起點有終點 B．磁通量有正負，所以磁通量是矢量 C．在勻強磁場中，穿過某平面的磁通量等于磁感應強度與該面面積的乘積 D．地磁場穿過地球赤道所在平面的磁通量為零8．（2020秋?宿州期末）下列說法中正確的是（）A．電勢有正負，所以是矢量 B．若磁場中通過某個面的磁通量小，則磁感應強度就小 C．磁感線總是從磁體的N極出發(fā)指向磁體的S極 D．某處磁感應強度的方向規(guī)定為小磁針靜止時N極所指的方向9．（2020秋?古縣校級期末）如圖面積為S的矩形線圈abcd，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線圈平面成θ角，當線圈以ab為軸順時針轉過90°時，穿過abcd面的磁通量的變化量的絕對值為（）A．BScosθ B．BS（sinθ+cosθ） C．BSsinθ D．BS10．（2020秋?房山區(qū)期末）下列說法是某同學對概念、公式的理解，其中正確的是（）A．根據(jù)電場強度定義式E＝，電場中某點的電場強度和試探電荷的電荷量q無關 B．根據(jù)公式B＝可知，磁感應強度B與通電導線所受到的磁場力F成正比，與電流I和導線長度L的乘積IL成反比 C．電荷在電場中某點所受靜電力的方向就是這點電場強度的方向 D．磁場中某點磁感應強度B的方向，與通電導線在該點所受磁場力F的方向相同11．（2021?沙坪壩區(qū)校級模擬）磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度大小Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應強度大小Ba＜Bb C．一通電直導線分別放在a、b兩處，所受的安培力大小一定有Fa＜Fb D．一電荷分別靜止在a、b兩處均受洛倫茲力，且大小一定有fa＜fb12．（2021?甲卷）兩足夠長直導線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O'Q在一條直線上，PO'與OF在一條直線上，兩導線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導線d處的磁感應強度大小為B，則圖中與導線距離均為d的M、N兩點處的磁感應強度大小分別為（）A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B13．（2021春?萊州市校級月考）中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！毕铝姓f法正確的是（）A．地球內(nèi)部不存在磁場 B．地理南、北極與地磁場的南、北極完全重合 C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D．地磁場的南極在地理的北極附近，地磁場的北極在地理的南極附近14．（2021?湖北模擬）有一種磁懸浮地球儀，通電時地球儀會懸浮起來（圖甲）。實際原理是如圖乙所示，底座是線圈，地球儀是磁鐵，通電時能讓地球儀懸浮起來。則下列敘述中正確的是（）A．地球儀只受重力作用 B．電路中的電源必須是交流電源 C．電路中的b端點須連接直流電源的正極 D．增大線圈中的電流，地球儀飄浮的高度不會改變15．（2021春?貴池區(qū)校級月考）以下說法中正確的是（）A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質 B．磁場是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的 C．電場和磁場是同一種物質 D．電場中某點的場強方向和點電荷在該點的受力方向相同16．（2021春?雙峰縣校級月考）如圖所示，三根長為L的直線電流在空間構成以A為頂點的等腰直角三角形，其中A、B電流的方向垂直紙面向里，C電流方向垂直紙面向外，其中B、C電流大小為I，在A處產(chǎn)生的磁感應強度的大小均為B0，導線A通過的電流大小為2I，則導線A受到的安培力是（）A．2B0IL，豎直向上 B．2B0IL，水平向右 C．2B0IL，豎直向上 D．2B0IL，水平向右17．（2021春?河南期中）如圖所示，a、b為兩條平行長直導線，兩導線中均通有水平向右的恒定電流，A、B是空間兩點，與直導線均在紙面內(nèi)，則下列判斷正確的是（）A．A點的磁場方向一定垂直紙面向外 B．A點的磁場方向一定垂直紙面向內(nèi) C．B點的磁場方向一定垂直紙面向外 D．B點的磁場方向一定垂直紙面向內(nèi)18．（2021?松江區(qū)二模）如圖，兩通電直導線a、b相互平行，b中電流向上。若兩導線相互吸引，則a中電流在b導線處產(chǎn)生的磁場方向（）A．向左 B．垂直紙面向里 C．向右 D．垂直紙面向外19．（2021?楊浦區(qū)二模）如圖，兩平行通電直導線a、b垂直紙面放置，分別通以垂直紙面向里的電流I1、I2，另一通電電流方向垂直紙面向外的直導線c與兩導線共面。導線c受到的安培力為零，則（）A．增大I1，導線c受到的安培力向左 B．增大I2，導線c受到的安培力向右 C．I1反向，導線c受到的安培力向左 D．I2反向，導線c受到的安培力向左20．（2021?新疆模擬）如圖，在方向豎直向下、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，在豎直平面內(nèi)的等邊三角形abc的a、b兩點分別放置一長直導線，導線中通有大小相等、方向垂直紙面向外的恒定電流，測得c點的磁感應強度大小為2B。若僅將b處電流反向，則此時c處的磁感應強度大小為（）A．0 B．B C．B D．2B二．多選題（共10小題）21．（2020秋?德城區(qū)校級月考）在圖所示的條形磁鐵產(chǎn)生的磁場中，垂直條形磁鐵中心軸線放置3個相同的閉合線圈S1、S2和S3，三個線圈的中心在條形磁鐵中心軸線上，穿過各個線圈的磁通量分別為Φ1、Φ2和Φ3，則（）A．Φ1＞Φ2 B．Φ2＜Φ3 C．Φ1＝Φ2 D．Φ1＞Φ322．（2020秋?河池期末）在地面某處附近的磁場的磁感應強度大小約為5.5×10﹣5T，將一個面積為2m2的線框放在該處，則通過線框的磁通量可能為（）A．0 B．5.5×10﹣6Wb C．5.5×10﹣1Wb D．1.1×10﹣3Wb23．（2020秋?肥東縣校級期末）有一小段通電直導線，長為1cm，通以5A的電流，把它置于勻強磁場中某處，受到的磁場力為0.1N，則該磁場磁感應強度B可能是（）A．B＝1T B．B＝2T C．B＝3T D．B＝4T24．（2020秋?煙臺期末）下列關于磁感應強度和磁通量的說法中正確的是（）A．由B＝可知，B與F成正比，與I和L的乘積IL成反比 B．磁感應強度是描述磁場強弱的物理量，由磁場本身決定 C．穿過一個面的磁通量為零，該處的磁感應強度不一定為零 D．磁感應強度和磁通量都是矢量25．（2020秋?濱海新區(qū)期末）磁感應強度是表征磁場強弱的物理量。關于磁感應強度的單位T，下列表達式中正確的是（）A．1T＝1Wb/m2 B．1T＝1V/m C．1T＝1N/A?m D．1T＝1N/C26．（2020秋?城中區(qū)校級期末）如圖所示，紙面內(nèi)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中的電流大小等于L2中的電流大小的兩倍。L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱且磁感應強度大小分別為Ba、Bb，則（）A．Ba小于Bb B．Ba大于Bb C．Ba、Bb方向相同 D．Ba、Bb方向相反27．（2020秋?大連期末）如圖所示，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，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，c、O、d在一條直線上，O為MN連線的中點，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．a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同 B．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同 C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向不相同 D．O點處的磁感應強度為零28．（2020秋?貴陽期末）如圖所示，在光滑的水平桌面上，a和b是兩條固定的平行長直導線，通過的電流強度相等。一矩形線框通有逆時針方向的電流，位于兩條導線所在平面的正中間，在a、b產(chǎn)生的磁場作用下靜止。則a、b的電流方向可能是（）A．均向左 B．均向右 C．a(chǎn)的向右，b的向左 D．a(chǎn)的向左，b的向右29．（2020秋?青銅峽市校級期末）關于磁場和磁感線，下列說法正確的是（）A．磁感線看不見，摸不到，