第十三章 电磁感应与电磁波初步 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦磁场、电磁感应及量子化等核心知识点，系统梳理12个关键概念（如磁场、磁感线、能量子）、安培定则（直线、环形、螺线管电流）、感应电流产生条件及4个核心关系（B=F/Il、Φ=BS等），通过类比电场构建磁场认知，衔接电磁感应到电磁波、量子化，形成完整知识支架。 该资料以核心素养为导向，科学思维上通过磁场与电场类比深化理解，科学探究结合“探究感应电流产生的条件”实验培养能力，例题涵盖罗兰实验等生活实例及高考模拟题，课中辅助教师落实素养目标，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 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 提能训练 例1　下列说法正确的是(　　) A．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子能量等于两个能级之差 B．爱因斯坦提出了能量子的假设，得出了黑体辐射强度按波长分布的公式 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　原子从低能级向高能级跃迁时吸收光子能量等于两个能级之差，故A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，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　1876年罗兰完成了著名的“罗兰实验”。此实验可简化为将大量的负电荷加在一个橡胶圆盘边缘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时，就会发现小磁针发生偏转，忽略地磁场对小磁针的影响。下列说法错误的是(　　) A．小磁针发生偏转说明电流会产生磁场 B．圆盘中心轴处的磁场方向向下 C．当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极指向左上方 D．当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极指向右上方 答案　B 解析　由题意可知，小磁针受到磁场力的作用而发生偏转，原因是电荷的定向移动形成电流，电流周围产生磁场，A正确；圆盘带负电，根据安培定则可知，产生的磁场方向向上，故圆盘上方为N极，圆盘下方为S极，B错误；当小磁针处于圆盘的左上方时，因圆盘上方为N极，则小磁针的N极指向左上方，C正确；当小磁针处于圆盘的左下方时，因圆盘下方为S极，则小磁针的N极指向右上方，D正确。 例3　(2024·丽水市高二检测)如图所示，有两根相互垂直的无限长直导线1和2，通有大小相等的电流，导线1在纸面内且电流方向竖直向上，导线2垂直于纸面且电流向外。纸面内有a、b两点，a点在两导线的中间且与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点的磁感应强度大小为B0，已知距一无限长直导线d处的磁感应强度大小B＝，其中k为常量，I为无限长直导线的电流大小，下列说法正确的是(　　) A．b点的磁感应强度大小为 B．若去掉导线2，a点的磁感应强度大小为 C．若将导线1中电流大小变为原来的3倍，b点的磁感应强度大小为B0 D．若将导线2中的电流反向，则a点的磁感应强度大小为2B0 答案　C 解析　导线1在a处产生的磁场方向垂直纸面向里，导线2在a处产生的磁场方向竖直向下，因为导线1、2距离a处距离相等，磁感应强度大小相同，设为B，则有B0＝B，即B＝B0，导线1在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为，导线2在b处产生的磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为B，则b点的磁感应强度大小为Bb＝＝B0，A错误；若去掉导线2，a点的磁感应强度大小为导线1在a处产生的磁场，大小为B0，B错误；若将导线1中电流大小变为原来的3倍，则导线1在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，导线2在b处产生的磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为B，则b点的磁感应强度大小为Bb′＝＝B＝B0，C正确；将导线2中的电流反向，导线2在a处产生的磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为B，导线1在a处产生的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，则a点的磁感应强度大小为Ba′＝＝B＝B0，D错误。 例4　某激光器能发射波长为530 nm的激光，发射功率为2.3 W，光速为3×108 m/s，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，则激光器每秒发射的光子数量约为(　　) A．3.0×1018 B．4.3×1017 C．6.1 ×1018 D．5.6 ×1019 答案　C 解析　每个光子能量为E＝h，设1 s内激光发出光子数为n，则Pt＝nE，联立得n＝≈6.1×1018，故选C。 例5　(多选)(2023·天台平桥中学高二月考)在能量量子化研究的历程中，以下说法正确的是(　　) A．物质辐射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 C．能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关 答案　AC 解析　普朗克在研究物体热辐射的规律时发现，电磁波的辐射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份能量叫作一个能量子，能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故A、C正确；黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故B错误；一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故D错误。 例6　(2024·嘉兴市高二期末)如图所示，EFHG为边长为a的正方形金属框，磁场区域边界PM与PN的夹角θ＝45°，磁感应强度B＝B0，此时P点位于GH的中点。 (1)此时金属框的磁通量Φ0为多少？ (2)若将金属框以FH为轴，分别向纸面外转动角度90°和180°，磁通量变化量分别为多少？ (3)以图示位置为计时起点，金属框向右以速度v做匀速直线运动，在F点进入磁场之前，要使线框中不产生感应电流，则磁感应强度B随时间t应如何变化？ 答案　(1)B0a2　(2)－B0a2，－B0a2　(3)B＝()2B0 解析　(1)根据Φ＝BS S＝×()2＝ 故Φ0＝B0a2 (2)若向纸面外转动角度90°，则 Φ1＝0 ΔΦ＝Φ1－Φ0＝－B0a2 若向纸面外转动角度180°，则 Φ2＝－B0a2 ΔΦ＝Φ2－Φ0＝－B0a2 (3)要使金属框中不产生感应电流，即线框中的磁通量不发生变化，则经任意时刻t，线框运动的位移为x＝vt 磁通量Φ＝×(a＋vt)2B Φ＝Φ0 则有×(a＋vt)2B＝B0a2 得B＝()2B0 学科网（北京）股份有限公司 $