专题05 电磁场和电磁波初步（期中复习课件）高二物理上学期教科版

期中复习·考点清单 高二物理上册 •教科版版 专题05 电磁场与电磁波初步 目 录 01 知识清单 02 方法模型归纳 03 巩固提升 知识清单 01 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 1．磁场 （1）基本特性：磁场对处于其中的_______、______和__________ 有力的作用． （2）方向：小磁针的_____极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时N极的指向． （3）磁场和电场的比较 比较项目 电场 磁场 不同点 产生 电荷 磁体、电流（运动电荷） 基本性质 对放入其中的______有力的作用 对放入其中的磁体、电流及运动电荷有力的作用 作用特点 对放入其中的磁体____力的作用 对放入其中的_______的电荷无力的作用 相同点 磁场和电场都是不依赖人的意志而客观存在的特殊物质 清单01 磁场 磁感线 磁体 电流 运动电荷 N 电荷 无 静止 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 2．磁感线 （1）引入：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致． （2）特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是_____的曲线． （3）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场（如图下所示）． 切线 闭合 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 比较项目 磁感线 电场线 相似点 意义 为形象描述磁场的_____和相对_____而假想的线 为形象描述电场的______和相对____而假想的线 方向 线上各点的_____方向即该点的磁场方向，也是小磁针____极的受力方向 线上各点的_____方向即该点的电场方向，也是_______受静电力的方向 密疏 表示磁场的______ 表示电场的________ 特点 不同磁感线在空间_________ 不同电场线在空间_______ 不同点 ①磁感线是_________的曲线； ②电场中，电场线始于_________或__________处，止于负电荷或无限远处，是__________的曲线（电磁场中的电场线是闭合的） （4）磁感线和电场线的比较 方向 强弱 方向 强弱 切线 N 切线 正电荷 强弱 强弱 不相交 不相交 闭合 正电荷 无限远 不闭合 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 3．安培定则   直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 特点 无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似，管内为_____磁场且磁场最强，管外为______磁场 环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越_____ 安培定则 立体图 横截面图 匀强 非匀强 弱 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 1．磁感应强度 （1）定义式：______（通电导线垂直于磁场）． （2）方向：小磁针静止时_____的指向． （3）磁感应强度是反映_________的物理量，由磁场_____决定，是用比值法定义的． （4）磁场的叠加 磁感应强度是_____，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解． 清单02 磁感应强度 磁通量 B＝ N极 磁场性质 矢量 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 2. 匀强磁场 （1）定义：各点磁感应强度大小______，方向_____的磁场。 （2）磁感线的特点：磁感线时一组平行且______的直线。 （3）实例分析：距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场,除边缘部分外,可以认为是_____磁场,如下图甲所示;两个平行放置较近的线圈通电时,其中间区域的磁场近似为_____磁场,如图乙所示;通电螺线管_______的磁场,如图丙所示。 相等 相同 等距 匀强 匀强 内部 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 3. 磁通量 （1）定义：匀强磁场中___________B和与磁场方向_____的平面面积S⊥的乘积． （2）磁通量的计算：Φ＝BS⊥. 适用条件：①___________；②磁感线与平面______． （3）若磁感线与平面不垂直，则Φ＝_________.其中Scosθ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示． （4）磁通量的正负：磁通量是_______，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁通量为___值，磁感线从此面穿出时则为______值． （5）磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数（磁通量的代数和）． 磁感应强度 垂直 垂直 BScosθ 标量 匀强磁场 正 负 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 1. 电磁感应 （1）概念：当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了____，此现象叫做__________现象。 （2）感应电流：电磁感应现象中产生的电流叫做______电流。 （3）产生感应电流的两个条件：①电路是______的；②穿过该闭合回路的________发生变化。 2. 电磁感应现象的应用 发电机、变压器和电磁炉 清单03 电磁感应现象及其应用 电流 电磁感应 感应 闭合 磁通量 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 3. 几种常见的产生感应电流的情形 变化情形 举例 磁通量变化量 磁感应强度变化 永磁体靠近或远离线圈、电磁铁（螺线管）内电流发生变化 ΔΦ＝ΔB·S 有效面积变化 有磁感线穿过的回路面积变化 闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动 ΔΦ＝B·ΔS 回路平面与磁场夹角变化   线圈在磁场中转动 磁感应强度和有效面积同时变化   弹性线圈在向外拉的过程中 ΔΦ＝Φ2－Φ1 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 1. 对麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点 （1）变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生_____的电场； ②非均匀变化的磁场产生______的电场； ③周期性振荡的磁场产生________振荡的电场； （2）变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生______的磁场； ②非均匀变化的电场产生________的磁场； ③周期性振荡的电场产生_________振荡的磁场。 清单04 电磁波的发现及应用 恒定 变化 同频率 恒定 变化 同频率 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 2．电磁波 （1）历史：_________预言电磁波的存在；_____通过实验捕捉到电磁波，证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性。 （2）特点： ①电磁波是_____波，电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两_______， 如图所示。 ②电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是能量的______过程； ③只有______________的电场和磁场相互激发才能形成电磁波； ④电磁波的传播________介质，在真空中传播速度_______光在真空中的 传播速度，即. 麦克斯韦 赫兹 横 垂直 辐射 周期性变化 不需要 等于 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 （3）波长、频率和波速的关系：________ （4）电磁波与机械波的比较 名称 项目 电磁波 机械波 产生 由___________的电场、磁场产生 由质点（波源）的振动产生 波的特点 ____波 纵波或横波 波速 在真空中等于光速c＝3×108 m/s；在介质中波速较小 在空气中不大（如声波波速在空气中约为340 m/s）；在液体和固体中较大 是否需要介质 _________介质（在真空中仍可传播） 必须有介质（真空中不能传播） 传播能量 电磁能 机械能 周期性变化 不需要 横 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 3．电磁波普 （1）定义：按照电磁波的 或 大小的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。 （2）按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、_________ 、紫外线、X射线、γ射线。 波长 频率 可见光 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 （3）无线电波的分类及应用 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率 由左向右，频率由低到高 波长 由左向右，波长由长到短 特性 传递信息 热作用强 感光性强 化学作用 穿透力强 穿透力强 穿透力最强 用途 通 信 、广播 、导航 加热、遥测、摄像、制导 照 明、照相等 杀菌、消毒、治疗皮肤病等 检测、探测、透视、医疗等 检测、探测、透视、医疗等 探测、医疗等 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 1．热辐射 （1）定义：我们周围的____________都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。 （2）热辐射的特点：物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。即辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 2．物体表面对外界射来的电磁波的吸收和反射 除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光所致。 3．黑体 （1）理解：能够____________入射的各种波长的电磁波而__________反射的物体就叫作黑体。 （2）黑体辐射的特点：辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的_______有关。 清单05 微观世界的量子化 一切物体 完全吸收 不发生 温度 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 4．普朗克的能量子理论 （1）普朗克的假设 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 能量子公式：________，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s。 （2）普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是_______（分立）的。 （3）能量子理论在微观与宏观世界的联系与区别 由于ε＝hν极微小，所以在宏观尺度内研究物体的能量时，我们可以认为物体的能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子的能量时，能量量子化（ε＝hν）不可忽略，即必须考虑能量量子化。 ε＝hν 不连续 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 5．光子 爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的。也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作______。 光子 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 6．能级 （1）定义：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是________的。这些量子化的能量值叫作能级。 （2）理解：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。 原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 量子化 知识清单 01 清单01 磁场 磁感线 7．量子力学的建立 19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。 方法与模型 02 方法模型归纳 02 模型01 地磁场及其磁感应的分布 【典例1】中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（　　） A．地磁场的磁感线不闭合 B．地理南、北极与地磁场的南、北极重合 C．地磁南极在地理北极附近 D．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 【详解】A．地磁场的磁感线是闭合的，在地球外部从N极到S极，内部从S极到N极，选项A错误； BC．地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，地磁南极在地理北极附近，选项B错误，C正确； D．只有在地球赤道上方位置的地磁场方向才与地面平行，选项D错误。 故选C。 方法模型归纳 02 模型02 安培分子假说 【典例2】安培认为，在物质内部，存在着一种环形电流—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。若某一物质微粒两侧磁极如图所示，下列利用安培定则判断电流方向正确的是（　　） 【详解】根据安培定则：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。 故选D。 方法模型归纳 02 模型03 磁通量大小计算 【典例3】如图所示，一边长为l的匝正方形导线框abcd，其内部有一边长为的正方形匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直导线框向里。则穿过导线框的磁通量为（    ） A． B． C． D． 【详解】穿过导线框的磁通量为 方法模型归纳 02 模型04 磁通量的变化量的计算 【典例4】一匝数为N匝、边长为2R的正方形线圈如图放置，在其内部半径为R的虚线圆范围内有与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，如果将线圈绕虚线圆的某一条直径旋转270°，这个过程中穿过线圈的磁通量变化量的大小为（　　） A．πBR2 B．NπBR2 C．4BR2 D．4NBR2 【详解】根据磁通量的定义可知，初状态的磁通量 旋转270°后的磁通量 因此磁通量的变化量的大小 方法模型归纳 02 模型05 磁通量的变化判断分分析 【典例5】如图，空间固定一条形磁体（其轴线水平），穿过圆环的磁通量先减小再增大的是（　　） A．圆环a沿磁体轴线由磁体N极向右移至S极 B．圆环a沿磁体轴线由磁体N极左侧向左移至无穷远 C．圆环b从磁体正下方竖直下落 D．圆环c从磁体右边的位置1下降到位置3 【详解】A．圆环a沿磁体轴线由磁体N极向右移至S极，穿过圆环的磁通量先增大后减小，故A错误； B．圆环a沿磁体轴线由磁体N极左侧向左移至无穷远，穿过圆环的磁通量一直减小，故B错误； C．圆环b从磁体正下方竖直下落，穿过圆环的磁通量一直减小，故C错误； D．圆环c从磁体右边的位置1下降到2位置，穿过圆环的磁通量一直减小，从位置2降到位置3，穿过圆环的磁通量一直增大，故D正确。 方法模型归纳 02 模型06 导体棒切割磁场产生感应电流 【典例6】如图所示是探究电磁感应现象的实验装置。用绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，在下面的实验探究中，关于电流表的指针是否偏转填写在下面的空格处。 (1)磁体不动，使导体AB左右大幅度摆动， 电流表的指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。 (2)导体AB不动，使磁体平行于导体AB上下平移， 电流表的指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。 【详解】（1）（1）[1]磁体不动，使导体AB左右大幅度摆动时，导体AB切割磁感线，回路中就会产生感应电流，因此电流表的指针偏转。 （2）（2）[2]导体AB不动，使磁体平行于导体AB上下平移，则导体AB不切割磁感线，回路中就不会产生感应电流，因此电流表的指针不偏转。 方法模型归纳 02 模型07 插拔线圈产生感应电流 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分 (1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时， ； (2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向右移动滑片，此过程中电流表指针 偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针 偏转；（均选填“向左”或“向右”或“不”） (3)某同学按图乙完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，要避免电击发生，故在拆除电路前应________ （选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。 电流表指针 的偏转方向 向右 向左 断开开关 方法模型归纳 02 模型08 开关通断产生感应电流 【典例8】如图是法拉第探究“磁生电”的实验，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与开关，另一线圈B闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针。下列说法正确的是（　　） A．A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原 B．保持开关闭合，小磁针始终发生偏转 C．开关断开瞬间，小磁针不会发生偏转 D．A、B线圈没有直接连接，无论如何操作小磁针都不会发生偏转 【详解】AB．A线圈接通瞬间，在铁环产生顺时针方向的磁场，使得穿过线圈B的磁通量增加，根据楞次定律和安培定则可知，在线圈B中产生逆时针方向感应电流，电流稳定后穿过A、B的磁通量不再发生变化，所以B中不再有感应电流，即小磁针偏转一下随即复原，故A正确，B错误； CD．当开关断开，A线圈中的电流中断瞬间，使得穿过B的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，在B中产生顺时针方向感应电流，小磁针会反向偏转，线圈A电流减为零后穿过A、B的磁通量不再变化，所以B中不再有感应电流，小磁针偏转一下后随即复原，故CD错误。 故选A。 A 方法模型归纳 02 模型09 调节滑动变阻器产生感应电流 【典例9】小明同学利用如图装置研究电磁感应现象时，发现电流表的指针向右偏转（电流表的偏转满足左进左偏，右进右偏），该同学可能进行的操作是（  ） A．断开开关瞬间 B．开关闭合时在线圈A中插入铁芯 C．开关断开时将滑动变阻器的滑片向左滑动 D．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动 【详解】A．断开开关瞬间向下穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从左侧进入电流表，则电流表应左偏，故A错误； B．开关闭合时在线圈A中插入铁芯，则导致向下穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从右侧进入电流表，则电流表应右偏，故B正确； C．开关断开时，线圈A无电流，滑动变阻器的滑片滑动不影响B，故C错误； D．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动，导致A的电流减小，向下穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从左侧进入电流表，则电流表应左偏，故D错误。 B 方法模型归纳 02 模型10 麦克斯韦电磁理论 【典例10】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（     ） A．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场 B．赫兹预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调频 D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波容易发生明显衍射现象 【详解】A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，故变化的电场不一定产生变化的磁场，A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B错误； C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调谐，C错误； D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波波长较长，容易发生明显衍射现象，D正确。 故选D。 D 方法模型归纳 02 模型11 电磁波 【典例11】随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（　　） A．甲波的波长比可见光的小 B．乙波的波长比可见光的大 C．甲波的波长比乙波的小 D．乙波比甲波更容易发生衍射现象 【详解】ABC．由图可知，甲波和乙波的波长都比可见光的大，甲波的波长比乙波的大，选项AC错误，B正确； D．甲波长较大，则甲波比乙波更容易发生衍射现象，选项D错误。 B 巩固提升 03 巩固提升 03 如图所示，四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d，放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时，在正方形中心O点的磁感应强度大小都是B。则四根通电导线同时存在时，O点的磁感应强度的大小和方向为（　　） A．B，方向向右 B．B，方向向左 C．，方向向右 D．，方向向左 D 巩固提升 03 2. 如图所示，在A、B处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，若AB＝BC＝AC，则C点的磁感应强度的方向为（　　） A．穿过、两线圈磁通量相同 B．穿过线圈的磁通量比的大 C．穿过线圈的磁通量比的大 D．因为不知道匝数和的大小关系， 所以无法比较穿过、两线圈的磁通量大小 A 巩固提升 03 3.如图所示，边长为l的n匝正方形线框abcd内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感强度为B，下列说法正确的是（　　） A．磁通量是矢量，既有大小又有方向 B．图示位置时，穿过线框的磁通量为 C．图示位置时，穿过线框的磁通量为 D．从图示位置绕bc转过90°的过程中，穿过线框的磁通量减少 D 巩固提升 03 4. 一等腰直角三棱柱如图所示，其中底面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法不正确的是（    ） A．通过整个三棱柱的磁通量为零 B．通过平面的磁通量大小为 C．通过平面的磁通量大小为 D．通过平面的磁通量大小为零 B 巩固提升 03 5.如图所示，abcd是边长的正方形金属框，匀强磁场区域左边界到bc的距离也为L，右边界MP与水平线MN间的夹角，且M点为cd边的中点。磁感应强度B=0.01T，方向垂直纸面向外。 （1）求图示位置金属框的磁通量的大小； （2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量的大小。 （1）图示位置金属框的磁通量大小为 （2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，金属框的磁通量为 磁通量的变化量大小为 感谢观看 Thank you 汇报人：WPS $$