2024-2025學年新教材高中物理第56章初識電磁場與電磁波能源與可持續(xù)發(fā)展階段提升課學案魯科版必修3

PAGE8-第5章學問體系·思維導圖考點整合·素養(yǎng)提升考點電磁感應(yīng)現(xiàn)象角度1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生(難度☆☆☆)1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:只要穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變更,閉合導體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。2.引起磁通量變更的幾種狀況:(1)閉合電路導線圍成的面積不變,但閉合電路處的磁感應(yīng)強度大小發(fā)生變更。(2)磁感應(yīng)強度不變,閉合電路導線圍成的面積發(fā)生變更。(3)線圈平面與磁場方向的夾角發(fā)生變更。角度2電磁場的產(chǎn)生(難度☆☆☆)變更的原場產(chǎn)生的新場恒定的磁場(電場)不產(chǎn)生電場(磁場)勻稱變更的磁場(電場)恒定的電場(磁場)不勻稱變更的磁場(電場)變更的電場(磁場)1.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法中正確的是 ()A.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變更,線圈中就肯定有感應(yīng)電流B.只要閉合導線做切割磁感線運動,導線中就肯定有感應(yīng)電流C.穿過某閉合線圈的磁通量為零時,線圈電路中肯定沒有感應(yīng)電流D.當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變更時,閉合電路中肯定有感應(yīng)電流【解析】選D。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:回路閉合、磁通量變更,即使某時刻穿過閉合電路的磁通量為0,但只要磁通量在變更,電路中就有感應(yīng)電流,故選項D正確,A、B、C錯誤。2.(多選)在空間某處存在一變更的磁場,則 ()A.在磁場中放一閉合線圈,線圈中肯定會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.在磁場中放一閉合線圈,線圈中不肯定產(chǎn)生感應(yīng)電流C.在磁場中不放閉合線圈,在變更的磁場四周肯定不會產(chǎn)生電場D.在磁場中不放閉合線圈,在變更的磁場四周肯定會產(chǎn)生電場【解析】選B、D。依據(jù)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件,只有穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變更,線圈中才產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯誤,B正確;變更的磁場產(chǎn)生感生電場,與是否存在閉合線圈無關(guān),C錯誤,D正確。【加固訓練】(多選)(2024·江蘇高考改編)如圖所示,兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1和B2大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變更會在環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()A.同時增大B1減小B2B.同時減小B1增大B2C.同時以相同的變更率增大B1和B2D.同時以相同的變更率減小B1和B2【解析】選A、B。閉合線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變更時,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,同時增大B1減小B2以及同時減小B1增大B2,都會使線圈的磁通量變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流,以相同的變更率增大或減小B1和B2時,磁通量始終為零,沒有發(fā)生變更,故沒有感應(yīng)電流,故A、B正確,C、D錯誤?？键c1對磁感應(yīng)強度B=的相識及應(yīng)用角度1對磁感應(yīng)強度的理解(難度☆☆☆)1.適用條件:通電導線垂直磁場放置。適用于任何磁場,在非勻強磁場中IL為電流元相當于電場中的“摸索電荷”。2.B與F和IL的關(guān)系:磁場在某位置的磁感應(yīng)強度的大小與方向是客觀存在的,與通過導線的電流大小、導線的長短無關(guān),即使不放入載流導線,磁感應(yīng)強度也照樣存在,故不能說“B與F成正比”或“B與IL成反比”。3.磁感應(yīng)強度的方向:小磁針靜止時N極所指的方向,或小磁針靜止時S極所指的反方向。角度2磁感應(yīng)強度的求解(難度☆☆☆)1.運用公式:B=,通過通電直導線在磁場中的受力求解時須要留意導線要與磁場垂直。2.運用公式:B=,通過磁通量求解時須要留意平面S要與磁場垂直。1.對磁感應(yīng)強度的定義式B=的理解,下列說法正確的是 ()A.磁感應(yīng)強度B跟安培力F成正比,跟電流強度I和導線長度L的乘積成反比B.公式表明,磁感應(yīng)強度B的方向與通電導線所受安培力F的方向相同C.磁感應(yīng)強度B是由磁場本身確定的,不隨F,I及L的變更而變更D.假如通電導體在磁場中某處受到的安培力F等于零,則該處的磁感應(yīng)強度也等于零【解析】選C。磁感應(yīng)強度的定義式B=只是比值定義,但磁感應(yīng)強度B是由磁場本身確定的,不隨F,I及L的變更而變更,故A錯誤,C正確;試驗探究可以發(fā)覺磁感應(yīng)強度B的方向與通電導體所受力F的方向垂直,B錯誤;當導體與磁場平行時,受到的安培力F=0,但該處的磁感應(yīng)強度并不等于0,D錯誤。2.在磁場中某一點,已經(jīng)測出一段0.5cm長的導線中通入0.01A電流時,受到的安培力為5.0×10-6N,則下列說法正確的是 ()A.該點磁感應(yīng)強度大小肯定是0.1TB.該點磁感應(yīng)強度大小肯定不大于0.1TC.該點磁感應(yīng)強度大小肯定不小于0.1TD.該點磁感應(yīng)強度的方向即為導線所受安培力的方向【解析】選C。由于導線放置狀況不明,因此磁感應(yīng)強度的最小值Bmin==T=0.1T,而磁感應(yīng)強度的方向與安培力方向垂直,則C正確,A、B、D錯誤。3.勻強磁場中存在一平面,平面面積為0.1cm2,已知該平面的磁通量為0.5Wb,則該勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為 ()A.5T B.500TC.50T D.以上均有可能【解析】選D。磁感應(yīng)強度計算式B=適用于B與S垂直時,由于題干沒有說明平面與磁場的夾角,所以磁感應(yīng)強度可以為隨意值,選項A、B、C給出的答案均有可能,故D正確?！炯庸逃柧殹?.關(guān)于磁感應(yīng)強度B、電流I、導線長度l和電流所受磁場力F的關(guān)系,下面的說法中正確的是 ()A.在B=0的地方,F肯定等于零B.在F=0的地方,B肯定等于零C.若B=1T,I=1A,l=1m,則F肯定等于1ND.若l=1m,I=1A,F=1N,則B肯定等于1T【解析】選A。應(yīng)用公式B=或F=IlB時要留意導線必需垂直于磁場方向放置。故選項A正確,B、C、D錯誤。2.(多選)下列說法正確的是()A.通過某平面的磁感線條數(shù)為零,則此平面處的磁感應(yīng)強度肯定為零B.空間各點磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向C.平行放置的兩條形磁鐵異名磁極間的磁場為勻強磁場D.磁感應(yīng)強度為零,則通過放在該處的某平面的磁感線條數(shù)肯定為零【解析】選B、D。磁感應(yīng)強度反映磁場的強弱和方向,它的方向就是該處磁場的方向,故選項B正確;磁感應(yīng)強度為零,放在該處的某平面肯定無磁感線穿過,故選項D正確;穿過某一平面的磁感線的條數(shù)除與磁場強弱有關(guān)之外,還與平面的放置狀況有關(guān),若某平面無磁感線穿過,可能磁場很強,只是平面平行于磁場放置導致磁感線穿過該平面的條數(shù)為零,所以選項A錯誤;平行放置的兩條形磁鐵異名磁極間的磁場不肯定是勻強磁場,近距離平行放置的兩異名磁極間其中間部分的磁場可認為是勻強磁場,選項C錯誤。考點2安培定則與磁場的疊加角度1安培定則的應(yīng)用(難度☆☆☆)1.安培定則的應(yīng)用:緣由(電流方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指提示:在應(yīng)用安培定則時肯定要留意四指與拇指的作用及指向。2.一個其他形態(tài)電流(如矩形,三角形等)的磁場,從整體效果上可以等效為環(huán)形電流的磁場,也可以分成幾段直線電流推斷,然后用磁場疊加思想處理。角度2磁場的疊加(難度☆☆☆☆)1.磁場的疊加原理:磁感應(yīng)強度是矢量,在進行運算時遵循平行四邊形定則。2.主要步驟:(1)確定磁場場源,如通電導線。(2)定位空間中需求解磁場的點,利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進行合成。1.(多選)如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O為半圓弧的圓心,∠MOP=90°,在M、P處各有一條長直導線垂直穿過紙面,導線中通有垂直紙面對里、大小相等的恒定電流。整個系統(tǒng)處于平行于紙面的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,此時O點的磁感應(yīng)強度為零,則 ()A.勻強磁場的方向水平向左B.M處電流在圓心O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0C.P處電流在圓心O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0D.若把P點處電流反向,其他條件不變,則O點磁感應(yīng)強度大小為B0【解析】選C、D。依據(jù)安培定則可知,兩導線在O點形成的磁感應(yīng)強度如圖所示,兩電流的合磁感應(yīng)強度大小與外磁場大小相等為B0,方向相反。則依據(jù)幾何關(guān)系可知,兩導線單獨形成的磁感應(yīng)強度大小為B0,故A、B錯,C正確;當P處電流反向后,依據(jù)幾何關(guān)系可得合磁場為B0,故D正確。2.(多選)無限長通電直導線在四周某一點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B的大小與電流成正比,與導線到這一點的距離成反比,即B=(式中k為常數(shù)),如圖所示,兩根相距L的無限長直導線M、N通有大小相等、方向相反的電流,a點在兩根導線連線的中點,b點在a點正上方且距兩根直導線的距離均為L,下列說法正確的是()A.a點和b點的磁感應(yīng)強度方向相同B.a點和b點的磁感應(yīng)強度方向相反C.a點和b點的磁感應(yīng)強度大小之比為4∶D.a點和b點的磁感應(yīng)強度大小之比為4∶1【解析】選A、D。設(shè)通電導線在距離L處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0,兩導線MN在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向成120°角,磁感應(yīng)強度的合矢量為B0,方向垂直MN向下;由B=知,兩導線MN在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小均為2B0,磁感應(yīng)強度的合矢量為4B0,方向垂直MN向下。所以a點和b點的磁感應(yīng)強度方向相同,大小之比為4∶1,故A、D正確,B、C錯誤?！炯庸逃柧殹?.(多選)有兩根長直導線a、b相互平行放置,如圖所示為垂直于導線的橫截面圖。在如圖所示的平面內(nèi),O點為兩根導線連線的中點,M、N為兩導線連線段的中垂線上的兩點,與O點的距離相等,aM與MN夾角為θ。若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I,單根導線中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B0。則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度,下列說法中正確的是 ()A.M點和N點的磁感應(yīng)強度方向肯定相反B.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小均為2B0cosθC.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小均為2B0sinθD.在線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不行能為零【解析】選A、B。作出兩根導線在M、N處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的示意圖,并依據(jù)平行四邊形定則求出合磁場,如圖所示,則M、N兩點的磁感應(yīng)強度B大小相等,B=2B0cosθ,方向相反,選項A、B均正確,C錯誤;在線段MN的中點O處,合磁感應(yīng)強度的矢量和為零,選項D錯誤。2.如圖所示,三根長直導線A、B和C垂直紙面并固定于等腰直角三角形的三個頂點上,三根導線均通有方向垂直紙面對里的電流I時,AC的中點O處磁感應(yīng)強度的大小為B0。若使A中的電流反向其他條件不變,則O點處磁感應(yīng)強度的大小變?yōu)?()A.0B.B0C.B0