第三章 电磁场与电磁波初步 章末素养提升-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（教科版）

章末素养提升 物理观念 10个概念 1.磁场：是一种特殊的物质，对磁体或通电导体有力的作用 2.磁感线：为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的有方向的曲线 3.磁感应强度：一段通电直导线垂直放在磁场中，所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值 4.磁通量：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。即Φ＝BS 5.感应电流：法拉第把他发现的“磁生电”的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流 6.电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体 7.电磁波：变化的电磁场在空间的传播称为电磁波 8.电磁波谱：按波长(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来，就是电磁波谱 9.能量子：普朗克发现电磁波的发射和吸收是不连续的，把每一份的能量叫能量子 10.能级：原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级 1个定则 1.直线电流的磁场 安培定则：用右手握住通电导线，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 2.环形电流的磁场 安培定则：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电流轴线上磁感线的方向 3.通电螺线管的磁场 安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向 1个条件 产生感应电流的条件：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生 4个关系 1.B＝ 2.Φ＝BS 3.c＝λf 4.ε＝hν 能量观 这一章在机械能和电能的基础上把能量的观念拓展到了电磁领域 物质观 把物质的观念拓展到了电磁场 运动与相互作用观 通过电磁感应进一步丰富了运动与相互作用的观念 科学思维 1.类比的思想：对于磁场，通过与电场进行类比学习。如，磁场与电场类比；磁感应强度与电场强度类比；磁感线与电场线类比 2.赫兹对电磁波预言的证实，体现了假说、理论预言、实验证实、质疑创新等科学思维在科学发现中的重要意义 科学探究 通过实验“探究感应电流产生的条件”，提高科学探究能力。从已有认知出发，在初中学习的基础上提出问题。通过法拉第的发现，体会“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现的效应 科学态度与责任 电磁感应现象的发现是电磁学中最重大的发现之一。利用电磁感应原理制造的发电机使人类获取了巨大而廉价的电能，为电气化发展奠定了基础 例1　(2022·山东沂南第一中学高二开学考试)下列说法正确的是(　　) A．原子从低能态向高能态跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级之差 B．爱因斯坦提出了能量子的假设 C．变化的磁场能产生电场，变化的电场不能产生磁场 D．电磁波谱按照波长由大到小顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 答案　D 解析　原子从低能态向高能态跃迁时吸收光子的能量等于前后两个能级之差，故A错误；普朗克引入能量子的概念，故B错误；变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，故C错误；电磁波谱按波长由大到小的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故D正确。 例2　(多选)(2023·云南师大附中高二开学考试)“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜(FAST)。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列说法正确的是(　　) A．电磁波在任何介质中传播速度为一定值 B．普朗克认为振动的带电微粒的能量是量子化的，每一份能量的最小值为ε＝hν C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 答案　BD 解析　电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为3×108 m/s，故A错误；普朗克解释黑体辐射时认为振动的带电微粒的能量是量子化的，每一份能量的最小值为ε＝hν，故B正确；麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，故C错误；赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，故D正确。 例3　(2023·成都市高二期末)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图甲为特高压直流输电塔的仰视图，若两根等高、平行的导线通以大小相等、方向相反的电流，a、b、c三点连线与两导线在同一水平面上，且与两导线垂直，b点为两导线的中点，ab＝bc，d点位于b点的正下方，其平面图如图乙所示。忽略地磁场的影响，下列说法正确的是(　　) A．a点的磁感应强度方向竖直向上 B．b点的磁感应强度为零 C．c点的磁感应强度方向竖直向下 D．d点的磁感应强度为零 答案　C 解析　根据右手螺旋定则可知，两根导线中的电流在abc直线上产生的磁场方向均为竖直方向，a点距离I1较近，则该点的磁感应强度与I1产生的磁场方向相同，即该点的磁感应强度方向竖直向下，选项A错误；根据右手螺旋定则以及磁场叠加可知，b点的磁感应强度方向竖直向上，选项B错误；根据右手螺旋定则可知，c点距离I2较近，则该点的磁感应强度与I2产生的磁场方向相同，c点的磁感应强度方向竖直向下，选项C正确；I1在d点产生的磁场方向指向右上方，I2在d点产生的磁场方向指向左上方，d点的磁感应强度不为零，选项D错误。 例4　(2022·贵阳市高二月考)如图所示的各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是(　　) A．甲图中开关S闭合稳定后，线圈N中 B．乙图矩形导电线圈平面垂直于磁场方向向右平移过程中 C．丙图金属框从A位置向B位置运动，金属框中 D．丁图矩形导电线圈绕水平轴OO′匀速转动过程中 答案　C 解析　题图甲中开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，所以线圈N中不产生感应电流， 故A错误；题图乙矩形导电线圈平面垂直于磁场方向向右平移过程中，穿过线圈平面的磁通量不变，所以线圈中不产生感应电流，故B错误；题图丙金属框从A位置向B位置运动，金属框中磁通量发生变化，所以会在金属框中产生感应电流，故C正确；题图丁矩形导电线圈绕水平轴OO′匀速转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，不发生变化，所以在线圈中无感应电流，故D错误。 例5　(2022·黑龙江铁人中学高二月考)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。当t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为L的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，则： (1)磁感应强度B应随时间t增大还是减小？ (2)从t＝0开始，磁感应强度B与t应满足的关系式。 答案　(1)减小　(2) 解析　(1)金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动时，为使MN棒中不产生感应电流，则必须使MDEN回路磁通量保持不变，故磁感应强度B应随时间t减小。 (2)回路的磁通量保持不变，则有B0L2＝BL(L＋vt) 解得B＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$