【期中知识点归纳】（人教版2019）2023-2024学年高二上学期物理 必修3 第五单元 电磁感应与电磁波初步 试卷.zip

第五单元 电磁感应与电磁波初步

必背知识清单01  电和磁的联系　磁场

1．磁体间的相互作用：同名磁极相互     ，异名磁极相互     ．

2．奥斯特实验：把导线放置在指南针的上方，通电时磁针发生了转动．

实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生    ，首次揭示了电与磁的联系．

3．磁场：磁体与    之间、磁体与         之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质．

(1)磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．

(2)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．

必背知识清单02 磁感线

1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针    时     所指方向就是这一点的磁场方向．

2．磁感线

(1)定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的        都跟该点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作      ．

(2)特点

①磁感线的疏密表示磁场的强弱．      的地方，磁感线较密；       的地方，磁感线较疏．

②磁感线某点的       表示该点磁场的方向．

③在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．

④磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在．

3.几种特殊磁体外部的磁感线分布(如图所示)：

必背知识清单03 安培定则

1．直线电流的磁场

安培定则：如图甲所示，用右手握住导线，让伸直的                      与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是      环绕的方向．

直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示．

2．环形电流的磁场

安培定则：如图所示，让              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             ．

3．通电螺线管的磁场

安培定则：如图所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说    所指的方向是它的     的方向．

必背知识清单04 安培分子电流假说

1.法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——        ．分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．(如图所示)

2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得        时，铁棒对外不显磁性．

必背知识清单05磁感应强度

1．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与            和                 的比值，叫磁感应强度．

2．定义式：        

3．单位：特斯拉，简称特，符号为T.

4．B反映了磁场的     ．

5．磁感应强度是     ，小磁针的N极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向．

必背知识清单06匀强磁场

1．概念：各点磁感应强度      、          的磁场．

2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的        ．

必背知识清单07磁通量

1．定义：匀强磁场中             和与           的平面面积S的乘积．即Φ＝BS.

2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度的乘积表示       ．

3．单位：国际单位是    ，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1 T·m2.

4．引申：B＝，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量．

5. 磁通量的计算：

(1)公式：Φ＝BS.

适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．

(2)若磁感线与平面      ，则Φ＝BScos θ.其中Scos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示．

6．磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时则为负值．

7．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)．

必背知识清单08磁感应强度矢量的叠加

磁感应强度是    ，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的       ．磁感应强度叠加时遵循        定则．

必背知识清单09划时代的发现

1．丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为              ，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系．

2．英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为         ．产生的电流叫作      ．

必背知识清单10感应电流的产生条件

当穿过闭合导体回路的       发生变化时，闭合导体回路中就产生         ．

必背知识清单11磁通量的变化

磁通量的变化大致可分为以下几种情况：

(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．

(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．

(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．

必背知识清单12电磁场与电磁波

1．麦克斯韦电磁场理论

(1)变化的磁场产生电场

①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生         ．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了     ．

②即使在变化的磁场中          ，也同样要在空间产生     ．

(2)变化的电场产生磁场

变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场．

2．电磁场：变化的      和变化的     所形成的不可分割的统一体．

3．电磁波

(1)电磁波的产生：周期性变化的    和周期性变化的      交替产生，由近及远向周围    ，形成      ．

(2)电磁波的特点

①电磁波可以在真空中传播．

②电磁波的传播速度等于光速．

③光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动．

(3)电磁波的波速

①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率．

电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf.

②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s.

必背知识清单13电磁波谱与电磁波的能量

1．电磁波谱

(1)概念：按电磁波的           大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱．

(2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、      、可见光、      、X射线、γ射线．

(3)各种电磁波的特性

①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输．

②红外线：用于加热理疗等．

③可见光：照亮自然界，也可用于通信．

④紫外线：用于灭菌消毒．

⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞．

2．电磁波的能量

(1)光是一种电磁波，光具有     ．

(2)电磁波具有     ，电磁波是一种物质．

必背知识清单14能量量子化

一、热辐射

1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与          有关，所以叫热辐射．

2．特点：温度升高时，热辐射          的成分越来越强．

3．黑体：能够完全    入射的各种波长的电磁波而不发生反射．

二、能量子

1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个          ε叫能量子．

2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s.

3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子．

三、能级

原子的能量是       的，量子化的   值叫能级．

原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后      之差.

电磁感应常考易错陷阱分析

陷阱一：对磁通量、磁通量变化、磁通量变化率的理解

【例1】如图所示，圆形单匝线圈面积为0.5m2，在该圆形线圈平面内有一个面积为0.2m2的正方形区域，该区域内有垂直线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为3.0T，则穿过该圆形线圈的磁通量为（　　）

A．0.6Wb B．0.9Wb C．1.5Wb D．2.1Wb

【例2】两个正方形线圈，放在桌面上，如图所示，一个正方形的边长为10cm，匝数为10匝；另一个正方形的边长为5cm，匝数为5匝。只有小正方形的内部充满匀强磁场，磁感应强度为B，则大小两线圈的磁通量之比为（　　）

A． B． C． D．

【例3】如图所示，线圈a中通有逆时针方向的恒定电流，线圈b、c面积相等且与a共面，规定垂直纸面向里的磁通量为正，则（　　）

A． B．通过线圈c的磁通量为负

C． D．通过线圈b的磁通量为负

【例4】电流可以在其周围空间激发出磁场，直线电流在空间某点激发的磁场磁感应强度大小满足，其中为磁导率，I为电流大小，r为该点到直线电流的距离。如图所示，A、B、C、D、E是半径为R的圆的五等分点，其中B、C、D、E四点有垂直于纸面向里的恒定直线电流，大小均为，A点直线电流大小也为，方向垂直于纸面向外。磁导率可以认为是常量，则圆心O点的磁感应强度大小为（　　）

A． B． C． D．0

【例5】如图所示，匝数为N、面积为S的导线框与磁感应强度B的匀强磁场垂直，中心轴垂直于磁场，则下列说法正确的是（    ）

A．初始位置时，穿过导线框的磁通量为NBS

B．若使线框从初始位置绕转过180°，则穿过导线框平面的磁通量的改变量为0

C．若使线框从初始位置绕转过60°，则穿过导线框平面的磁通量为

D．若使线框从初始位置绕转过90°，则穿过导线框平面的磁通量为BS

陷阱二：电磁感应中的动态分析

【例1】如图所示，线圈abcd水平向右穿过磁场区域B时，在以下情况中，线圈中有感应电流产生的是（　　）

A．整个线圈在磁场中上下平动时

B．整个线圈都在磁场中左右平动

C．线圈离开磁场的过程中

D．线圈进入磁场后在它所在的平面内绕过a点垂直于纸面的轴旋转

【例2】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，磁感应强度，金属棒MN沿框架向右运动。t=0时，磁感应强度为，此时MN到达的位置使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，金属棒MN的运动是（　　）

A．匀速直线运动 B．加速直线运动

C．减速直线运动 D．先加速再减速

【例3】如图所示，矩形线圈位于纸面内，面积为S，匝数为N，过中点和中点的连线恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上，匀强磁场的磁感应强度为B。若线圈绕轴从图示位置开始转动，下列说法正确的是（　　）

A．此时穿过线圈的磁通量为

B．当线圈转动60°时的磁通量为

C．当线圈转动180°的过程中，磁通量的变化量为零

D．线圈在转动过程中，由于没有切割磁感线，所以线圈中不会产生感应电流

【例4】、为光滑的水平平行金属导轨，、为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过、所在的平面，如图所示，则：（  ）

A．若固定，使向右滑动，则回路中电流方向为

B．若向左、向右同时运动，则回路中电流为零

C．若、以相同的速度一起向右滑动，则回路中电流方向为

D．若、都向右运动，且两杆速度，则回路中电流方向为

【例5】如图所示，在光滑水平面上有宽度为d的匀强磁场区域，边界线MN平行于PQ，磁场方向垂直平面向下，磁感应强度大小为B，边长为L(L<d)的正方形金属线框，电阻为R，质量为m，在水平向右的恒力F作用下，从距离MN为处由静止开始运动，线框右边到MN时速度与到PQ时的速度大小相等，运动过程中线框右边始终与MN平行，则下列说法正确的是（）

A．线框在进磁场和出磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量不相等

B．线框的右边刚进入磁场时所受安培力的大小为

C．线框进入磁场过程中一直做加速运动

D．线框右边从MN运动到PQ的过程中，线框中产生的焦耳热小于Fd