2024-2025學(xué)年新教材高中物理第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步章末綜合提升學(xué)案新人教版必修第三冊(cè)

PAGE4-第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步[鞏固層·學(xué)問(wèn)整合][提升層·實(shí)力強(qiáng)化]電場(chǎng)線與磁感線的比較1.相像之處(1)電場(chǎng)線和磁感線都是為了形象地描述場(chǎng)而引入的假想的曲線，事實(shí)上并不存在。(2)電場(chǎng)線和磁感線都是用來(lái)描述場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的，電場(chǎng)線和磁感線切線方向分別表示了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向。(3)電場(chǎng)線和磁感線都不能相交。因?yàn)榧偃缦嘟唬谙嘟稽c(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)切線方向，與電場(chǎng)和磁場(chǎng)中某一確定點(diǎn)的場(chǎng)的方向是唯一的相沖突。2．電場(chǎng)線和磁感線的顯著區(qū)分：電場(chǎng)線起始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷，是非閉合的曲線，而磁感線是閉合的曲線?！纠?】(多選)關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的概念，以下說(shuō)法正確的是()A．電場(chǎng)線和磁感線都是不封閉的曲線B．沿著磁感線的方向，磁場(chǎng)越來(lái)越弱C．隨意兩條電場(chǎng)線或磁感線都不能相交D．電場(chǎng)線和磁感線的疏密都表示場(chǎng)的強(qiáng)弱CD[電場(chǎng)線和磁感線都是為了形象描述場(chǎng)而引入的模型，由于曲線的切線方向表示場(chǎng)的方向，所以不行能相交，其疏密都反映場(chǎng)的強(qiáng)弱，故B錯(cuò)誤，C、D正確；電場(chǎng)線不閉合，而磁感線是閉合的，在條形磁鐵外部，磁感線由N極到S極；在條形磁鐵內(nèi)部由S極到N極，故A錯(cuò)誤。]安培定則的應(yīng)用及磁場(chǎng)疊加1.安培定則的“因”和“果”推斷磁場(chǎng)的方向緣由(電流的方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)直線電流的磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)四指大拇指2.磁場(chǎng)的疊加(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向。(2)多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和，疊加時(shí)遵循矢量合成法則?！纠?】如圖所示，完全相同的甲、乙兩個(gè)環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點(diǎn)，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時(shí)a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，c甲乙A．B1－eq\f(B2,2) B．B2－eq\f(B1,2)C．B2－B1 D．eq\f(B1,3)A[對(duì)于圖中單個(gè)環(huán)形電流，依據(jù)安培定則，其在中軸線上的磁場(chǎng)方向均是向左，故c點(diǎn)的磁場(chǎng)方向也是向左的；令aO1＝O1b＝bO2＝O2c＝r，設(shè)單個(gè)環(huán)形電流在距離中點(diǎn)r位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，在距離中點(diǎn)3r位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B3，故a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度：B1＝B0＋B3，b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度：B2＝B0＋B0，當(dāng)撤去環(huán)形電流乙后，c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度：Bc＝B3＝B1－eq\f(B2,2)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。][一語(yǔ)通關(guān)]1兩環(huán)形電流均存在時(shí)，兩環(huán)心連線上隨意點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為兩環(huán)形電流單獨(dú)存在所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。2距環(huán)形電流的距離不同的點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小也不同。對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及應(yīng)用1.推斷磁通量改變改變情形舉例磁通量改變量磁場(chǎng)改變永磁鐵靠近或遠(yuǎn)離線圈、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流發(fā)生改變?chǔ)う担溅·S有效面積改變回路面積改變閉合線圈的部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)ΔΦ＝B·ΔS回路平面與磁場(chǎng)夾角改變線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|2.利用產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件推斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(1)磁通量是否改變。(2)是否為閉合回路。二者同時(shí)滿意才能產(chǎn)生感應(yīng)電流?！纠?】上海市某中學(xué)的幾位同學(xué)把一條大約10m長(zhǎng)電線的兩端連接在一個(gè)靈敏電流計(jì)的接線柱上，形成閉合導(dǎo)體回路。甲、乙兩位同學(xué)沿南北方向站立勻速搖動(dòng)電線時(shí)，靈敏電流計(jì)的示數(shù)I1，兩位同學(xué)沿東西方向站立勻速搖動(dòng)電線時(shí)，靈敏電流計(jì)的示數(shù)I2，則()A．I1＝0，I2≠0 B．I1≠0，I2＝0C．I1≠0，I2≠0 D．I1＝0，I2＝0C[由于地球的四周存在磁場(chǎng)，且磁感線的方向是從地理的南極指向地理的北極，所以當(dāng)兩個(gè)同學(xué)朝東西方向站立，并勻速搖動(dòng)電線時(shí)，導(dǎo)線就會(huì)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)有讀數(shù)I2≠0；沿南北方向站立勻速搖動(dòng)電線時(shí)，由于北半球的磁場(chǎng)有向下的重量，所以穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生改變，有感應(yīng)電流，所以I1≠0，故C正確。][一語(yǔ)通關(guān)]只要閉合回路的磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應(yīng)電流。[培育層·素養(yǎng)升華]科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍。電磁波的應(yīng)用也是這樣。它在使人類的生活發(fā)生改變的同時(shí)也存在著副作用——電磁污染。頻率超過(guò)0.1MHz的電磁波的強(qiáng)度足夠大時(shí)就會(huì)對(duì)人體造成威逼。依據(jù)有關(guān)規(guī)定，工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量)不得超過(guò)0.50W/m2。[設(shè)問(wèn)探究]假設(shè)某小型無(wú)線電通信裝置的放射電磁波的功率是1W，放射頻率為10MHz，(1)該設(shè)備每秒放射的能量子有多少個(gè)？(2)人應(yīng)當(dāng)距離該通信裝置多遠(yuǎn)才處于符合規(guī)定的平安區(qū)域？提示：(1)由ε＝hν，N＝eq\f(Pt,ε)可得該設(shè)備每秒放射的能量子數(shù)為N＝eq\f(1×1,6.63×10－34×10×106)個(gè)＝1.51×1026個(gè)。(2)設(shè)以通信裝置為球心，半徑為R的球面以外是符合規(guī)定的平安區(qū)域，則eq\f(P,4πR2)＝0.50W/m2可得R＝eq\r(\f(P,4π×0.50W/m2))≈0.40m。[深度思索]1．有人依據(jù)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布狀況用塑料制作了一個(gè)模具，模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁感線重合，如圖所示。另取一個(gè)松軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上某位置，線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(地磁場(chǎng)很弱，可以忽視)()A．線圈切割磁感線，線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流B．線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流C．由于線圈所在處的磁場(chǎng)是不勻稱的，故不能推斷線圈中是否有電流產(chǎn)生D．若線圈平面放置不水平，則移動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B[線圈貼著模具上下移動(dòng)的過(guò)程中，由于穿過(guò)線圈的磁通量不變，可知不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確；即使線圈平面放置不水平，移動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量也不變，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]2．人眼對(duì)綠光最為敏感，假如每秒有N個(gè)波長(zhǎng)為λ的綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)，現(xiàn)有一個(gè)光源以功率P勻稱地向各個(gè)方向放射波長(zhǎng)為λ的綠光，設(shè)瞳孔在暗處的直徑為D，且不計(jì)空氣對(duì)光的汲取，那么眼睛最遠(yuǎn)在多大距離能夠看到這個(gè)光源？(普朗克常量用h表示，真空中光速用c表示)[解析]設(shè)瞳孔與光源相距為r，在t＝1s內(nèi)，瞳孔處單位面積上的能量為E0＝eq\f(Pt,4πr2)，瞳孔在1s內(nèi)接收到的能量為E＝E0·πeq\f(D2,4)，若此時(shí)剛好可以看到，則有E＝Nheq\f(c,λ)，由以上式子聯(lián)立可得，r＝eq\f(D,4)eq\r(\f(Pλ1s,Nh