专题11 电磁感应与电磁波初步 （知识梳理+考点精讲精练+实战训练）-【学考复习】2024年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试（新教材专用）

专题11 电磁感应与电磁波初步 目录 知识梳理 1 考点精讲精练 10 考点一：磁场的基本概念和规律 10 考点二：电磁感应的基本知识 14 考点三：电磁波和能量量子化 19 运动的描述实战训练 23 知识点一 磁场的基本概念和规律 磁场 磁感线 一、电和磁的联系 1．磁极：自然界中的磁体总是存在两个磁极。 2．磁极间的作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 3．电流的磁效应 (1)奥斯特实验：通电导线使小磁针偏转。 (2)实验结论：电流可以产生磁场——发现了电流的磁效应。 二、磁场 1．定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的。 2． 基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。 三、磁感线 1．磁场的方向规定：小磁针静止时N极所指的方向。 2．磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 3．磁感线的疏密表示磁场的强弱。 四、安培定则 1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图13.1-7所示。 2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向，如图13.1-9、13.1-10所示。 3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图13.1-8所示。 五、安培分子电流假说 1．分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。 2．分子电流假说意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质。 磁感应强度 磁通量 一、磁感应强度 1．电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il。 2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素 如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。 (1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。 (2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小。 (3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度l成正比，又与导线中的电流I成正比。 3．磁感应强度的大小 在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度。 4．公式：B＝。 5．单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T＝1。 6.对磁感应强度的理解 (1)公式B＝是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、l均无关。 (2)在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零。 (3)磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。 二、匀强磁场 1．定义：各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场。 2． 磁感线特点：间隔相等的平行直线。 三、磁通量 1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS。 2.拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量。 3．单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1 T·m2。 4．引申：B＝，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度。 5.对磁通量的理解 (1)磁通量的计算 ①公式：Φ＝BS。 适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直。 ②若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScos θ。式中Scos θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。 (2)磁通量的正、负 ①磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 ②若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2。 (3)磁通量的变化量 ①当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。 ②当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。 ③B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。 知识点二 电磁感应的基本知识 1．电流的磁效应引起的思考：既然电流能够产生磁场，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？ 2．法拉第的探索：