高中物理人教版新教材必修第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步 章末复习学案 Word版含答案

章末复习
学习目标
1.了解我国古代对磁现象的认识和应用及其对人类文明的影响。
2.通过实验,了解磁场。知道磁场是一种物质,体会场的统一性与多样性。
3.知道磁感应强度和磁通量。能用磁感线描述磁场体会物理模型在探索自然规律中的作用。
4.知道电流的磁场。会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。
5.了解电磁感应现象的发现过程,体会科学探索中科学思想和科学态度的重要作用。
6.通过实验,探究并了解感应电流产生的条件。能举例说明电磁感应在生产生活中的应用。
7.初步了解麦克斯韦电磁理论的基本观点以及在物理学发展中的意义。了解电磁波,认识电磁场的物质性。认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。知道光也是一种电磁波。
8.了解热辐射和普朗克的能量子的假设以及爱因斯坦的光子论。
自主预习
基础回顾
一、磁场、磁感应强度
1.磁场的基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有　　　　的作用。?
2.磁感应强度
(1)物理意义:描述磁场的强弱和　　　　。?
(2)定义式:B=　　　　(通电导线垂直于磁场)。?
(3)方向:小磁针静止时N极的指向。
(4)单位:　　　　　,符号为T。?
3.匀强磁场
(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向　　　　　的磁场称为匀强磁场。?
(2)特点:疏密程度相同、方向相同的平行直线。
4.地磁场
(1)地磁的N极在地理　　　　附近,S极在地理　　　　附近。?
(2)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度　　　　,且方向水平　　　　。?
5.磁场的叠加
磁感应强度是矢量,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。
　　二、磁感线的特点
1.磁感线上某点的　　　　方向就是该点的磁场方向。?
2.磁感线的疏密程度定性地表示磁场的　　　　,在磁感线较密的地方磁场　　　　;在磁感线较疏的地方磁场　　　　。?
(1)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,在磁体外部,从　　　　指向　　　　;在磁体内部,由　　　　指向　　　　。?
(2)同一磁场的磁感线不中断、不　　　、不相切。?
(3)磁感线是假想的曲线,客观上并不存在。
三、磁通量
1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向　　　　的面积S与B的乘积。?
2.公式:Φ=　　　?
3.适用条件:(1)匀强磁场;(2)S为垂直磁场的　　　　　。?
4.磁通量是　　　　(填“标量”或“矢量”)。?
5.物理意义:相当于穿过某一面积的　　　　的条数。?
四、电磁感应现象
1.定义:当穿过闭合导体回路的　　　　发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。?
2.条件:穿过闭合电路的磁通量　　　　。?
五、电磁波　电磁波谱
1.麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生　　　　,变化的电场能够在周围空间产生　　　　。?
2.电磁波
(1)电磁场在空间由近及远的传播,形成　　　　　。?
(2)电磁波的传播不需要　　　　,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度　　　　(都等于光速)。?
3.电磁波谱:按照电磁波的　　　　或　　　　的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。?
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。?
自测题组
1.思考判断
(1)磁场中某点磁感应强度的大小,跟放在该点的试探电流元的情况无关。(　　)
(2)磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。(　　)
(3)垂直磁场放置的线圈面积减小时,穿过线圈的磁通量可能增大。(　　)
(4)磁感线是真实存在的。(　　)
(5)在同一幅图中,磁感线越密,磁场越强。(　　)
(6)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。(　　)
(7)穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生。(　　)
(8)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生。(　　)
(9)电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场。(　　)
(10)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(　　)
(11)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(　　)
2.(多选)一小段长为l的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中,当通过它的电流为I时,所受安培力为F。以下关于磁感应强度B的说法正确的是(　　)
A.磁感应强度B一定等于
B.磁感应强度B可能大于或等于
C.磁场中通电直导线受力大的地方,磁感应强度一定大
D.在磁场中通电直导线也可以不受力
3.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生
B.穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生
C.线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生
D.当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势
4.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是(　　)
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
课堂探究
一、重点问题提炼
(一)对磁感应强度的理解及磁场和电场的对比
1.理解磁感应强度的三点注意事项
(1)磁感应强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式B=认为B与F成正比,与Il成反比。
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入,如果平行磁场放入,则所受安培力为零,但不能说该点的磁感应强度为零。
(3)磁感应强度是矢量,其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向,也是小磁针静止时N极的指向。
2.磁感应强度B与电场强度E的比较
比较项 磁感应强度B 电场强度E
物理 意义 描述磁场强弱的物理量 描述电场性质的物理量
B=(通电导线与B垂直) E=
方向 磁感线切线方向,小磁针N极受力方向(静止时N极所指方向) 电场线切线方向,正电荷受力方向
大小 决定
因素 由磁场决定,与检验电流无关 由电场决定,与检验电荷无关
场的 叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和 合电场强度等于各个电场的电场强度的矢量和
单位 1 T=1 N/(A·m) 1 V/m=1 N/C
　　(二)磁感线和电流周围的磁场
1.磁感线的特点
(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。
(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱。
①磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极。
②同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。
③磁感线是假想的曲线,客观上并不存在。
2.几种常见的磁场
(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
(2)电流的磁场
类别 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,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场 环形电流的两侧是N极和S极,且离圆环中心越远,磁场越弱
安培 定则





续表
类别 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场
横截 面图


纵截 面图


　　(三)对电磁感应现象的理解与判断
1.磁通量发生变化的三种常见情况
(1)磁场强弱不变,有效面积改变;
(2)有效面积不变,磁场强弱改变;
(3)有效面积和磁场强弱均改变。
2.判断感应电流的流程
(1)确定研究的回路。
(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ。
(3)
二、疑难问题剖析
磁场的叠加问题
解题思路:
(1)确定磁场场源,如通电导线。
(2)定位空间中需求解磁场的点,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN。
(3)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁场B。
三、例题展示
【例题1】如图所示,甲、乙是直线电流的磁场,丙、丁是环形电流的磁场,戊、己是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
【变式训练1】1876年美国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了一个小磁针,将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时,发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响,则下列说法错误的是(　　)
A.小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流
B.小磁针发生偏转说明了电荷的运动会产生磁场
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
【例题2】下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是(　　)
【变式训练2】如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　)
A.ab向右运动,同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小
C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)
四、小微专题
【例题3】(多选)如图所示,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线l1、l2,l1中的电流方向向左,l2中的电流方向向上;l1的正上方有a、b两点,它们相对于l2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外。则(　　)
A.流经l1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B.流经l1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C.流经l2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D.流经l2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
【变式训练3】如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零,如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.0 B.B0 C.B0 D.2B0
【情境融合】
如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。
(1)将实物电路中所缺的导线补充完整。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将线圈L1迅速插入线圈L2中,灵敏电流计的指针将　　　　偏转。(选填“向左”“向右”或“不”)?
(3)线圈L1插入线圈L2后,将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时,灵敏电流计的指针将　　　　偏转。(选填“向左”“向右”或“不”)?
[课后练习]
基础巩固训练
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如图。结合上述材料,下列说法不正确的是(　　)
A.地理南、北极与地磁场的北、南极不重合
B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近
C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
2.如图所示,a和b是一条磁感线上的两点,关于这两点磁感应强度大小的判断,正确的是(　　)
A.一定是a点的磁感应强度大
B.一定是b点的磁感应强度大
C.一定是两点的磁感应强度一样大
D.无法判断
3.(多选)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图所示,
当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是(　　)
A.线圈a中有感应电流
B.线圈b中有感应电流
C.线圈c中无感应电流
D.线圈d中无感应电流
4.(多选)关于电磁波,下列说法正确的是(　　)
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
5.(多选)随着网络技术的发展,WiFi无线网络(标识如图所示)成为一种时尚。WiFi实质是一种短程无线传输技术,能够在一定范围内支持互联网接入的无线电信号。下列关于WiFi的说法,正确的是(　　)
A.WiFi信号实质是一种电磁波
B.WiFi信号不可能在真空中传输
C.WiFi信号限于短程传输,是因为其波长太短
D.WiFi信号限于短程传输,是因为在传输过程中存在能量损失
能力提升训练
6.(多选)在图甲、乙中两点电荷电荷量相等,丙、丁中通电导线电流大小相等,竖直虚线为两点电荷、两通电导线的中垂线,O为连线的中点。下列说法正确的是(　　)
A.图甲和图丁中,在连线和中垂线上,O点的电场强度和磁感应强度都最小
B.图甲和图丁中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度都相等
C.图乙和图丙中,在连线和中垂线上,O点的电场强度和磁感应强度都最大
D.图乙和图丙中,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点电场强度和磁感应强度都相等
7.如图所示,垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1>I2,纸面内的一点H到两根导线的距离相等,则该点的磁感应强度方向可能为图中的(　　)
A.B1 B.B2 C.B3 D.B4
参考答案
自主预习
一、1.力
2.(1)方向　(2)　(4)特斯拉
3.(1)处处相同
4.(1)南极　北极　(2)大小相等　向北
二、1.切线
2.强弱　强　弱(1)N　S　S　N　(2)相交
三、1.垂直
2.BS
3.(2)有效面积
4.标量　5.磁感线
四、1.磁通量
2.发生变化
五、1.电场　磁场
2.(1)电磁波　(2)介质　相同
3.波长　频率　可见光
自测题组
1.(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√　(9)×　(10)×　(11)×
2.BD　3.CD　4.B
课堂探究
【例题1】
【变式训练1】A
【例题2】A
【变式训练2】A
【例题3】AC
【变式训练3】C
【情境融合】(1)如图
(2)向右　(3)向左
课后练习
1.C　2.D　3.AD　4.ABC　5.AD　6.AD　7.C