第十三章 电磁感应与电磁波初步 章末素养提升(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（人教版）

该高中物理单元复习讲义以新课标核心素养为框架，通过表格系统梳理物理观念体系，涵盖磁场、磁感线等12个核心概念，安培定则（直线、环形、螺线管电流磁场）、感应电流产生条件及B=F/Il、Φ=BS等4个关键关系，清晰呈现物质、相互作用、能量观念的内在联系与重难点分布。 讲义亮点在于例题设计兼顾基础与提升，如例1辨析磁体磁性影响（概念理解）、例2罗兰实验分析电流磁场（科学推理）、例5通过金属棒运动推导B-t关系（模型建构），培养科学思维与探究素养，助力不同层次学生掌握方法，教师可据此实施精准复习教学。

章末素养提升 物理观念 12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：用来形象描述磁场引入的假想的线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致 3.磁感应强度：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度 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：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波 8.电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱 9.热辐射：一切物体都在辐射电磁波，且辐射强度与物体的温度有关，所以叫热辐射 10.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 11.能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子 12.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导线轴线上磁场的方向 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：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流 4个关系 1.B＝(B与I垂直) 2.Φ＝BS(B与S垂直) 3.c＝λf 4.ε＝hν 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.通过“做一做”可以体会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　(2024·辽宁省部分高中高二期中联考)下列关于磁场和磁体的说法中正确的是(　　) A．高温可以使磁体的磁性越来越强 B．宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，危险程度不亚于黑洞，其磁场只存在于“磁星”外部，内部不存在磁场 C．电磁起重机的中心部件是电磁铁，其工作原理主要利用了电流的一种效应，此效应的发现者是奥斯特 D．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角，地磁南极在地理南极附近 答案　C 解析　高温可以使磁体的磁性越来越弱，故A错误；磁体的内部和外部都存在磁场，故B错误；电磁起重机的中心部件是电磁铁，其工作原理主要利用了电流的磁效应，此效应的发现者是奥斯特，故C正确；地磁南极在地理北极附近，故D错误。 例2　(多选)(2023·山东省青岛二中高二月考)1876年物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按图示方向(自上向下看顺时针)高速旋转，发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响，则下列说法正确的是(　　) A．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了电场 B．小磁针发生偏转说明因电荷运动形成的电流产生了磁场 C．当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转 D．当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转 答案　BCD 解析　由题意可知，小磁针受到磁场力的作用，由于电荷的定向移动形成的电流，产生了磁场，故A错误，B正确；小磁针处于圆盘的左上方时，圆盘带负电，根据安培定则可知，产生的磁场方向向上，则小磁针的N极向左侧偏转，故C正确；同理，当小磁针处于圆盘的左下方时，则小磁针的N极向右侧偏转，故D正确。 例3　如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N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，这时O点的磁感应强度大小为B1。若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为(　　) A.∶1 B.∶2 C．1∶1 D．1∶2 答案　B 解析　如图甲所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则知，二者在圆心O处产生的磁感应强度方向相同，磁感应强度大小都为B＝；当将M处长直导线移至P处时，如图乙所示，每根直导线在圆心O处产生的磁感应强度大小为，根据平行四边形定则，由图乙中的几何关系可得cos 30°＝＝＝，故B正确。 例4　(2024·常州市高二期中)闭合金属线圈或线框在磁场中运动的情景如各图所示，下列有关线圈或线框中磁通量变化或产生感应电流的说法中正确的有(　　) ①甲图，线框从P进入垂直纸面的匀强磁场区域到达Q的过程中，线框中始终有感应电流 ②乙图，磁感线向右，垂直纸面的线圈从P到达Q的过程中，线圈中有感应电流 ③丙图，线圈从磁体的上端M到达N的过程中，线圈中磁通量先减小后增大 ④丁图，与通电导线在同一平面内的线框远离导线的过程中，线框中有感应电流 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 答案　D 解析　题图甲，线框从P进入垂直纸面的匀强磁场区域到达Q的过程中，线框未完全进入匀强磁场区域和未完全穿出磁场区域时，穿过线框的磁通量发生变化，有感应电流，在线框完全进入磁场区域后运动的过程中，穿过线框的磁通量不会发生变化，没有感应电流，故①错误；题图乙，磁感线向右，垂直纸面的线圈从P到达Q的过程中，穿过线圈的磁通量减小，线圈中有感应电流，故②正确；题图丙，线圈从磁体的上端M到达N的过程中，线圈中磁通量先增大后减小，故③错误；题图丁，与通电导线在同一平面内的线框远离导线的过程中，穿过线框的磁通量减少，线框中有感应电流，故④正确。故选D。 例5　(2023·黑龙江省大庆铁人中学高二月考)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，磁感应强度大小为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)求从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)B＝ 解析　(1)由感应电流产生的条件可知，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，则穿过MDEN回路的磁通量保持不变，故磁感应强度B应随时间t减小。 (2)穿过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 $