第13章 电磁感应与电磁波初步 知能素养提升 （Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第三册物理（人教版2019）

知能素养提升 [见学生用书P89] 类型一　安培定则的应用和磁场的叠加 【例1】 如图所示，在直角三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为IA和IB，∠A＝30°，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度B＝k，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线的电流强度。若C点合磁感应强度方向水平向右，则两直导线的电流强度IB与IA之比为(　D　) 例1图 A. B. C. D. 【解析】 由安培定则可知，C点处磁场的磁感应强度B合的方向平行BC向右，如图所示，可知，＝sin 30°＝，又＝，计算可得＝，D正确。 【变式1】 如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，D为圆弧中点，A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零。如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小为(　A　) 变式1图 A．2(－1)B B．2(＋1)B C．2B D．0 【解析】 O处的磁感应强度是A、D、C处电流分别在O处产生的磁感应强度与空间存在的匀强磁场的磁感应强度的矢量和，O处的磁感应强度恰好为零，则A、D、C处电流在O处产生磁感应强度的矢量和一定与匀强磁场的磁感应强度等大反向，由矢量合成可得，A、C、D处电流在O处产生的磁感应强度大小均为BO＝，所以如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小B′＝B＋BO－BO＝2BO＝2(－1)B，A正确。 类型二　感应电流的产生 【例2】 如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是(　B　) 【解析】 根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流，B正确。 【变式2】 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法正确的是(　A　) 变式2图 A．开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转 B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转 【解析】 开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，A正确；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流变化，使线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，C、D错误。 类型三　能量量子化 【例3】 40瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光。设所发射的可见光的平均波长为580 nm，求该白炽灯每秒钟辐射可见光的光子个数。(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) 【答案】 n＝5.8×1018。 【解析】 光子能量为ε＝， 设灯泡每秒内发出的光子数为n， 灯泡电功率为P，则n＝，其中η＝5% 是灯泡的发光效率， 代入数据解得n＝5.8×1018。 【变式3】 某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的(　B　) A．是紫外线 B．是红外线 C．光子能量约为1.3×10－13 J D．光子数约为每秒3.8×1017个 【解析】 该激光的波长比可见光的波长长，属于红外线，A错误，B正确；光子能量 ε＝h＝6.63×10－34× J＝1.326×10－19 J，C错误；每秒钟发出的光子数 n＝＝≈3.8×1016个，D错误。 1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　D　) A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电(恒定电流)线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 【解析】 产生感应电流的条件是穿过闭合回路中的磁通量发生变化，引起磁通量变化的原因有①闭合回路中的磁场变化；②在磁场不变的条件下，闭合回路中的有效面积变化；③闭合回路的面积、磁场均变化。A、B、C中的闭合回路的面积及回路中的磁场均不变，A、B、C均错误；D中线圈通电或断电的瞬间改变了电流的大小，使另一个闭合回路中的磁场发生变化，故有感应电流产生，D正确。 2．如图所示，在磁感应强度