2022新鲁科版（2019）《高中物理》必修第三册 第5、6章 初识电磁场与电磁波 能源与可持续发展ppt课件.ppt

1、阶段提升课第5章 考考 点电磁感应现象点电磁感应现象角度角度1 1 电磁感应现象的产生电磁感应现象的产生(难度难度)1.1.产生感应电流的条件产生感应电流的条件:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体闭合导体回路中就有感应电流产生。回路中就有感应电流产生。2.2.引起磁通量变化的几种情况引起磁通量变化的几种情况:(1)(1)闭合电路导线围成的面积不变闭合电路导线围成的面积不变,但闭合电路处的磁感应强度大小发生变化。但闭合电路处的磁感应强度大小发生变化。(2)(2)磁感应强度不变磁感应强度不变,闭合电路导线围成的面积发生变化。闭合电路导线围成的面积发生

2、变化。(3)(3)线圈平面与磁场方向的夹角发生变化。线圈平面与磁场方向的夹角发生变化。角度角度2 2 电磁场的产生电磁场的产生(难度难度)变化的原场变化的原场产生的新场产生的新场恒定的磁场恒定的磁场(电场电场)不产生电场不产生电场(磁场磁场)均匀变化的磁场均匀变化的磁场(电场电场)恒定的电场恒定的电场(磁场磁场)不均匀变化的磁场不均匀变化的磁场(电场电场)变化的电场变化的电场(磁场磁场)【素养评价【素养评价】1.1.关于感应电流关于感应电流,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.只要穿过线圈的磁通量发生变化只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流线圈中就一定有感应电流B.

3、B.只要闭合导线做切割磁感线运动只要闭合导线做切割磁感线运动,导线中就一定有感应电流导线中就一定有感应电流C.C.穿过某闭合线圈的磁通量为零时穿过某闭合线圈的磁通量为零时,线圈电路中一定没有感应电流线圈电路中一定没有感应电流D.D.当穿过闭合电路的磁通量发生变化时当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中一定有感应电流闭合电路中一定有感应电流【解析【解析】选选D D。产生感应电流的条件。产生感应电流的条件:回路闭合、磁通量变化回路闭合、磁通量变化,即使某时刻穿过即使某时刻穿过闭合电路的磁通量为闭合电路的磁通量为0,0,但只要磁通量在变化但只要磁通量在变化,电路中就有感应电流电路中就有感应电流

4、,故选项故选项D D正正确确,A,A、B B、C C错误。错误。2.(2.(多选多选)在空间某处存在一变化的磁场在空间某处存在一变化的磁场,则则()A.A.在磁场中放一闭合线圈在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电流线圈中一定会产生感应电流B.B.在磁场中放一闭合线圈在磁场中放一闭合线圈,线圈中不一定产生感应电流线圈中不一定产生感应电流C.C.在磁场中不放闭合线圈在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定不会产生电场在变化的磁场周围一定不会产生电场D.D.在磁场中不放闭合线圈在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定会产生电场在变化的磁场周围一定会产生电场【解析【解析】选选B B、D D

5、。根据感应电流的产生条件。根据感应电流的产生条件,只有穿过闭合线圈的磁通量发生只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化变化,线圈中才产生感应电流线圈中才产生感应电流,A,A错误错误,B,B正确正确;变化的磁场产生感生电场变化的磁场产生感生电场,与是否与是否存在闭合线圈无关存在闭合线圈无关,C,C错误错误,D,D正确。正确。【加固训练【加固训练】(多选多选)(2020)(2020江苏高考改编江苏高考改编)如图所示如图所示,两匀强磁场的磁感应强度两匀强磁场的磁感应强度B B1 1和和B B2 2大大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场

6、的边界重合。下列变化会在环中产生感应电流的是产生感应电流的是()A.A.同时增大同时增大B B1 1减小减小B B2 2B.B.同时减小同时减小B B1 1增大增大B B2 2C.C.同时以相同的变化率增大同时以相同的变化率增大B B1 1和和B B2 2D.D.同时以相同的变化率减小同时以相同的变化率减小B B1 1和和B B2 2 【解析【解析】选选A A、B B。闭合线圈内的磁通量发生改变时。闭合线圈内的磁通量发生改变时,会产生感应电流会产生感应电流,同时增大同时增大B B1 1减小减小B B2 2以及同时减小以及同时减小B B1 1增大增大B B2 2,都会使线圈的磁通量改变都会使线圈

7、的磁通量改变,产生感应电流产生感应电流,以相以相同的变化率增大或减小同的变化率增大或减小B B1 1和和B B2 2时时,磁通量始终为零磁通量始终为零,没有发生变化没有发生变化,故没有感应电故没有感应电流流,故故A A、B B正确正确,C,C、D D错误。错误。【核心素养【核心素养科学思维科学思维】考点考点1 1对磁感应强度对磁感应强度B=B=的认识及应用的认识及应用角度角度1 1 对磁感应强度的理解对磁感应强度的理解(难度难度)1.1.适用条件适用条件:通电导线垂直磁场放置。适用于任何磁场通电导线垂直磁场放置。适用于任何磁场,在非匀强磁场中在非匀强磁场中ILIL为电为电流元相当于电场中的流元

8、相当于电场中的“试探电荷试探电荷”。2.B2.B与与F F和和ILIL的关系的关系:磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的,与与通过导线的电流大小、导线的长短无关通过导线的电流大小、导线的长短无关,即使不放入载流导线即使不放入载流导线,磁感应强度也照磁感应强度也照样存在样存在,故不能说故不能说“B B与与F F成正比成正比”或或“B B与与ILIL成反比成反比”。3.3.磁感应强度的方向磁感应强度的方向:小磁针静止时小磁针静止时N N极所指的方向极所指的方向,或小磁针静止时或小磁针静止时S S极所指的极所指的反方向。反方向。FIL角度角

9、度2 2 磁感应强度的求解磁感应强度的求解(难度难度)1.1.运用公式运用公式:B=,:B=,通过通电直导线在磁场中的受力求解时需要注意导线要与通过通电直导线在磁场中的受力求解时需要注意导线要与磁场垂直。磁场垂直。2.2.运用公式运用公式:B=,:B=,通过磁通量求解时需要注意平面通过磁通量求解时需要注意平面S S要与磁场垂直。要与磁场垂直。FILS 【素养评价【素养评价】1.1.对磁感应强度的定义式对磁感应强度的定义式B=B=的理解的理解,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.磁感应强度磁感应强度B B跟安培力跟安培力F F成正比成正比,跟电流强度跟电流强度I I和导线长度和导线长度L

10、 L的乘积成反比的乘积成反比B.B.公式表明公式表明,磁感应强度磁感应强度B B的方向与通电导线所受安培力的方向与通电导线所受安培力F F的方向相同的方向相同C.C.磁感应强度磁感应强度B B是由磁场本身决定的是由磁场本身决定的,不随不随F,IF,I及及L L的变化而变化的变化而变化D.D.如果通电导体在磁场中某处受到的安培力如果通电导体在磁场中某处受到的安培力F F等于零等于零,则该处的磁感应强度也等则该处的磁感应强度也等于零于零FIL【解析【解析】选选C C。磁感应强度的定义式。磁感应强度的定义式B=B=只是比值定义只是比值定义,但磁感应强度但磁感应强度B B是由磁是由磁场本身决定的场本身

11、决定的,不随不随F,IF,I及及L L的变化而变化的变化而变化,故故A A错误错误,C,C正确正确;实验探究可以发现磁实验探究可以发现磁感应强度感应强度B B的方向与通电导体所受力的方向与通电导体所受力F F的方向垂直的方向垂直,B,B错误错误;当导体与磁场平行时当导体与磁场平行时,受到的安培力受到的安培力F=0,F=0,但该处的磁感应强度并不等于但该处的磁感应强度并不等于0,D0,D错误。错误。FIL2.2.在磁场中某一点在磁场中某一点,已经测出一段已经测出一段0.5 cm0.5 cm长的导线中通入长的导线中通入0.01 A 0.01 A 电流时电流时,受到受到的安培力为的安培力为5.05.

12、01010-6-6 N,N,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.A.该点磁感应强度大小一定是该点磁感应强度大小一定是0.1 T0.1 TB.B.该点磁感应强度大小一定不大于该点磁感应强度大小一定不大于0.1 T0.1 TC.C.该点磁感应强度大小一定不小于该点磁感应强度大小一定不小于0.1 T0.1 TD.D.该点磁感应强度的方向即为导线所受安培力的方向该点磁感应强度的方向即为导线所受安培力的方向【解析【解析】选选C C。由于导线放置情况不明。由于导线放置情况不明,因此磁感应强度的最小值因此磁感应强度的最小值B Bminmin=T=0.1 T,=T=0.1 T,而磁感应强度的方向与安培

13、力方向垂直而磁感应强度的方向与安培力方向垂直,则则C C正确正确,A,A、B B、D D错误。错误。62F5.0 10IL0.01 0.5 103.3.匀强磁场中存在一平面匀强磁场中存在一平面,平面面积为平面面积为0.1 cm0.1 cm2 2,已知该平面的磁通量为已知该平面的磁通量为0.5 Wb0.5 Wb,则该匀强磁场的磁感应强度大小为则该匀强磁场的磁感应强度大小为()A.5 TA.5 TB.500 TB.500 TC.50 TC.50 TD.D.以上均有可能以上均有可能【解析【解析】选选D D。磁感应强度计算式。磁感应强度计算式B=B=适用于适用于B B与与S S垂直时垂直时,由于题干没

14、有说明由于题干没有说明平面与磁场的夹角平面与磁场的夹角,所以磁感应强度可以为任意值所以磁感应强度可以为任意值,选项选项A A、B B、C C给出的答案均给出的答案均有可能有可能,故故D D正确。正确。S【加固训练【加固训练】1.1.关于磁感应强度关于磁感应强度B B、电流、电流I I、导线长度、导线长度l l和电流所受磁场力和电流所受磁场力F F的关系的关系,下面的说下面的说法中正确的是法中正确的是()A.A.在在B=0B=0的地方的地方,F,F一定等于零一定等于零 B.B.在在F=0F=0的地方的地方,B,B一定等于零一定等于零 C.C.若若B=1 T,I=1 A,lB=1 T,I=1 A,

15、l=1 m,=1 m,则则F F一定等于一定等于1 N1 N D.D.若若l=1 m,Il=1 m,I=1 A,F=1 N,=1 A,F=1 N,则则B B一定等于一定等于1 T1 T 【解析【解析】选选A A。应用公式。应用公式B=B=或或F=IlBF=IlB时要注意导线必须垂直于磁场方向放时要注意导线必须垂直于磁场方向放置。故选项置。故选项A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。FIl2.(2.(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A.A.通过某平面的磁感线条数为零通过某平面的磁感线条数为零,则此平面处的磁感应强度一定为零则此平面处的磁感应强度一定为零 B.B.空间各

16、点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 C.C.平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场为匀强磁场平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场为匀强磁场 D.D.磁感应强度为零磁感应强度为零,则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零 【解析【解析】选选B B、D D。磁感应强度反映磁场的强弱和方向。磁感应强度反映磁场的强弱和方向,它的方向就是该处磁场它的方向就是该处磁场的方向的方向,故选项故选项B B正确正确;磁感应强度为零磁感应强度为零,放在该处的某平面一定无磁感线穿过放在该处的某平面一定无磁感线穿过,故选项故选项D D

17、正确正确;穿过某一平面的磁感线的条数除与磁场强弱有关之外穿过某一平面的磁感线的条数除与磁场强弱有关之外,还与平面还与平面的放置情况有关的放置情况有关,若某平面无磁感线穿过若某平面无磁感线穿过,可能磁场很强可能磁场很强,只是平面平行于磁场只是平面平行于磁场放置导致磁感线穿过该平面的条数为零放置导致磁感线穿过该平面的条数为零,所以选项所以选项A A错误错误;平行放置的两条形磁平行放置的两条形磁铁异名磁极间的磁场不一定是匀强磁场铁异名磁极间的磁场不一定是匀强磁场,近距离平行放置的两异名磁极间其中近距离平行放置的两异名磁极间其中间部分的磁场可认为是匀强磁场间部分的磁场可认为是匀强磁场,选项选项C C错

18、误。错误。考点考点2 2安培定则与磁场的叠加安培定则与磁场的叠加角度角度1 1 安培定则的应用安培定则的应用(难度难度)1.1.安培定则的应用安培定则的应用:提醒提醒:在应用安培定则时一定要注意四指与拇指的作用及指向。在应用安培定则时一定要注意四指与拇指的作用及指向。原因原因(电流方向电流方向)结果结果(磁场方向磁场方向)直线电流的磁场直线电流的磁场大拇指大拇指四指四指环形电流及通电螺线管的环形电流及通电螺线管的磁场磁场四指四指大拇指大拇指2.2.一个其他形状电流一个其他形状电流(如矩形如矩形,三角形等三角形等)的磁场的磁场,从整体效果上可以等效为环形从整体效果上可以等效为环形电流的磁场电流的

19、磁场,也可以分成几段直线电流判断也可以分成几段直线电流判断,然后用磁场叠加思想处理。然后用磁场叠加思想处理。【名师支招【名师支招】角度角度2 2 磁场的叠加磁场的叠加(难度难度)1.1.磁场的叠加原理磁场的叠加原理:磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量,在进行运算时遵循平行四边形定则。在进行运算时遵循平行四边形定则。2.2.主要步骤主要步骤:(1)(1)确定磁场场源确定磁场场源,如通电导线。如通电导线。(2)(2)定位空间中需求解磁场的点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。磁场的大小和方向。(3)(3)应用平行

20、四边形定则进行合成。应用平行四边形定则进行合成。【素养评价【素养评价】1.(1.(多选多选)如图所示如图所示,M,M、N N和和P P是以是以MNMN为直径的半圆弧上的三点为直径的半圆弧上的三点,O,O为半圆弧的圆为半圆弧的圆心心,MOP=90,MOP=90,在在M M、P P处各有一条长直导线垂直穿过纸面处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有垂直纸导线中通有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流。整个系统处于平行于纸面的匀强磁场中面向里、大小相等的恒定电流。整个系统处于平行于纸面的匀强磁场中,匀强匀强磁场的磁感应强度大小为磁场的磁感应强度大小为B B0 0,此时此时O O点的磁感应强度为零点的

21、磁感应强度为零,则则()A.A.匀强磁场的方向水平向左匀强磁场的方向水平向左B.MB.M处电流在圆心处电流在圆心O O点处产生的磁感应强度大小为点处产生的磁感应强度大小为 B B0 0C.PC.P处电流在圆心处电流在圆心O O点处产生的磁感应强度大小为点处产生的磁感应强度大小为 B B0 0D.D.若把若把P P点处电流反向点处电流反向,其他条件不变其他条件不变,则则O O点磁感应强度大小为点磁感应强度大小为 B B0 032222【解析【解析】选选C C、D D。根据安培定则可知。根据安培定则可知,两导线在两导线在O O点形成的磁感应强度如图所点形成的磁感应强度如图所示示,两电流的合磁感应强

22、度大小与外磁场大小相等为两电流的合磁感应强度大小与外磁场大小相等为B B0 0,方向相反。则根据几何方向相反。则根据几何关系可知关系可知,两导线单独形成的磁感应强度大小为两导线单独形成的磁感应强度大小为 B B0 0,故故A A、B B错错,C,C正确正确;当当P P处处电流反向后电流反向后,根据几何关系可得合磁场为根据几何关系可得合磁场为 B B0 0,故故D D正确。正确。2222.(2.(多选多选)无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度B B的大小与的大小与电流成正比电流成正比,与导线到这一点的距离成反比与导线到这一点的距离成

23、反比,即即B=(B=(式中式中k k为常数为常数),),如图所示如图所示,两根相距两根相距L L的无限长直导线的无限长直导线M M、N N通有大小相等、方向相反的电流通有大小相等、方向相反的电流,a,a点在两根导点在两根导线连线的中点线连线的中点,b,b点在点在a a点正上方且距两根直导线的距离均为点正上方且距两根直导线的距离均为L,L,下列说法正确的下列说法正确的是是()A.aA.a点和点和b b点的磁感应强度方向相同点的磁感应强度方向相同B.aB.a点和点和b b点的磁感应强度方向相反点的磁感应强度方向相反C.aC.a点和点和b b点的磁感应强度大小之比为点的磁感应强度大小之比为4 4 D

24、.aD.a点和点和b b点的磁感应强度大小之比为点的磁感应强度大小之比为41 41 kIr3【解析【解析】选选A A、D D。设通电导线在距离。设通电导线在距离L L处产生的磁感应强度大小为处产生的磁感应强度大小为B B0 0,两导线两导线MNMN在在b b点产生的磁感应强度方向成点产生的磁感应强度方向成120120角角,磁感应强度的合矢量为磁感应强度的合矢量为B B0 0,方向垂直方向垂直MNMN向下向下;由由B=B=知知,两导线两导线MNMN在在a a点产生的磁感应强度大小均为点产生的磁感应强度大小均为2B2B0 0,磁感应强度的磁感应强度的合矢量为合矢量为4B4B0 0,方向垂直方向垂直

25、MNMN向下。所以向下。所以a a点和点和b b点的磁感应强度方向相同点的磁感应强度方向相同,大小之大小之比为比为41,41,故故A A、D D正确正确,B,B、C C错误。错误。kIr【加固训练【加固训练】1.(1.(多选多选)有两根长直导线有两根长直导线a a、b b互相平行放置互相平行放置,如图所示为垂直于导线的横如图所示为垂直于导线的横截面图。在如图所示的平面内截面图。在如图所示的平面内,O,O点为两根导线连线的中点点为两根导线连线的中点,M,M、N N为两导线连线为两导线连线段的中垂线上的两点段的中垂线上的两点,与与O O点的距离相等点的距离相等,aM,aM与与MNMN夹角为夹角为。

26、若两导线中通有大。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流小相等、方向相同的恒定电流I,I,单根导线中的电流在单根导线中的电流在M M处产生的磁感应强度为处产生的磁感应强度为B B0 0。则关于线段。则关于线段MNMN上各点的磁感应强度上各点的磁感应强度,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.MA.M点和点和N N点的磁感应强度方向一定相反点的磁感应强度方向一定相反B.MB.M点和点和N N点的磁感应强度大小均为点的磁感应强度大小均为2B2B0 0cos cos C.MC.M点和点和N N点的磁感应强度大小均为点的磁感应强度大小均为2B2B0 0sin sin D.D.在线段在线段MN

27、MN上各点的磁感应强度都不可能为零上各点的磁感应强度都不可能为零【解析【解析】选选A A、B B。作出两根导线在。作出两根导线在M M、N N处产生的磁感应强度的示意图处产生的磁感应强度的示意图,并根据并根据平行四边形定则求出合磁场平行四边形定则求出合磁场,如图所示如图所示,则则M M、N N两点的磁感应强度两点的磁感应强度B B大小相大小相等等,B=2B,B=2B0 0cos,cos,方向相反方向相反,选项选项A A、B B均正确均正确,C,C错误错误;在线段在线段MNMN的中点的中点O O处处,合磁合磁感应强度的矢量和为零感应强度的矢量和为零,选项选项D D错误。错误。2.2.如图所示如图

28、所示,三根长直导线三根长直导线A A、B B和和C C垂直纸面并固定于等腰直角三角形的三个垂直纸面并固定于等腰直角三角形的三个顶点上顶点上,三根导线均通有方向垂直纸面向里的电流三根导线均通有方向垂直纸面向里的电流I I时时,AC,AC的中点的中点O O处磁感应强处磁感应强度的大小为度的大小为B B0 0。若使。若使A A中的电流反向其他条件不变中的电流反向其他条件不变,则则O O点处磁感应强度的大小点处磁感应强度的大小变为变为()A.0A.0B.BB.B0 0C.BC.B0 0D.BD.B0 052【解析【解析】选选C C。当三导线中均通有垂直纸面向里的电流。当三导线中均通有垂直纸面向里的电流

29、I I时时,A,A、C C中点中点O O磁感应磁感应强度为强度为B B0 0,用右手螺旋定则判断通电直导线用右手螺旋定则判断通电直导线A A与通电直导线与通电直导线C C在在O O点的合磁场为零点的合磁场为零,则通电直导线则通电直导线B B在在O O点产生的磁场方向沿着点产生的磁场方向沿着AC,AC,由由A A指向指向C,C,磁感应强度为磁感应强度为B B0 0,如果如果使使A A中的电流反向其他条件不变中的电流反向其他条件不变,则通电直导线则通电直导线A A与通电直导线与通电直导线C C在在O O点的合磁场点的合磁场大小为大小为2B2B0 0,方向垂直方向垂直ACAC向上向上;依据矢量的合成法则依据矢量的合成法则,则三根通电直导线在则三根通电直导线在O O点共点共同产生的磁场大小为同产生的磁场大小为:B:B合合=B=B0 0,故故A A、B B、D D错误错误,C,C正确。正确。2200B2B5