第十三章 电磁感应与电磁波初步 高二物理人教版（2019）必修第三册期末复习敲重点（原卷版+解析版）

第十三章 电磁感应与电磁波初步——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册期末复习敲重点
第一步：单元学习目标敲重点
重点 ①磁场的性质及描述
②磁感应强度
③感应电流产生的条件
④电磁波的应用
难点 ①磁感应强度
②感应电流产生的条件
第二步：单元思维导图敲重点
第三步：单元重难知识易混易错
重难点：
磁场 磁感线
1.电和磁的联系
磁可以产生电，电也可以产生磁。
2.磁场
①基本性质：磁体间、磁体与电流、电流与电流间都可以通过磁场产生力的作用
②客观存在：磁场是客观存在的，看不见摸不着的。
3.磁感线
磁感线是在磁场中画出的具有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。
4.安培定则
用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
磁感应强度 磁通量
（一）磁感应强度
1.方向：物理学中规定，小磁针静止时，N极所指的方向为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向。
2.大小
（1）公式：
（2）意义：表示磁场强弱和方向的物理量
（3）单位：特斯拉，简称特，符号T，即
（二）匀强磁场：磁感应强度处处相等的磁场
（三）磁通量
1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量
2.公式：Φ=BS
3.单位：韦伯，简称韦，符号Wb。
4.意义：磁通量表示穿过此平面的磁感线条数。
电磁感应现象及应用
（一）电磁感应的发现
1.发现人：法拉第。
2.定义：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。
3.感应电流：电磁感应产生的电流为感应电流。
（二）产生感应电流的条件
1.条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
2.分类：
①变化着的电流
②变化着的磁场
③运动的恒定电流
④运动的磁体
⑤在磁场中运动的导体。
电磁波的发现及应用
（一）电磁场
①均匀变化的电场（磁场）会产生稳定的磁场（电场）。
②非均匀变化的电场（磁场）会产生变化的磁场（电场）。
按照这个理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。
（二）电磁波
麦克斯韦推断：空间中存在电磁波
赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
（三）电磁波谱
电磁波包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，都是电磁波。
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
（四）电磁波的能量：电磁波具有能量
（五）电磁波通信：互联网、卫星通信等
能量量子化
1.热辐射
（1）定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。
（2）特点：热辐射的辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
2.黑体
（1）定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
（2）特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关
3.能量子：振动着的带电粒子的能量只能是某一不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为
4.普朗克常量：h= 6.626 070 15×10-34J·s
5.原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。
第四步：单元核心素养对接高考
单元核心素养
①物理观念：了解磁场、磁感应强度、磁通量、电磁感应的内涵，知道产生感应电流的条件，初步了解电磁场、电磁波，知道电磁场的物质性、光的能量是不连续的；能用磁感应强度、电磁感应、电磁波等有关内容说明电磁技术的一些应用。具有与电磁场、电磁波相关的初步的物质观念、相互作用观念和能量观念。
②科学思维：能在熟悉的情境中运用磁感线等模型解决问题；能对简单的磁场、电磁感应问题进行分析，通过推理，形成结论；能用与电磁场、电磁波相关的证据解释电磁现象；能对已有观点提出有依据的质疑，并能提出有创意的建议。
③科学探究：能上网查询，提出与电磁场、电磁波相关的问题；能动手实验，验证所学的磁学方面的知识，能考虑安全问题；能根据实验现象形成结论；能主动与他人交流实验过程与结果。
④科学态度与责任：通过对场的认识，能体会人类对自然界的认识是不断发展的；能为我国古代在磁学方面的研究成果及其对人类文明的影响而自豪；能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响，能理性讨论电磁污染及其防护的问题，能意识到物理研究与应用会涉及道德与规范问题。
物理科技
例1“4G改变生活，5G改变社会”.5G网络使用的无线电通信频率是在以上的超高频段和极高频段，比4G网络(无线电通信频率在之间)通信拥有更大的带宽，相同时间传递的信息量更大.下列说法正确的是( )
A.5G信号和4G信号都是横波
B.5G信号比4G信号波长更长
C.5G信号比4G信号在真空中的传播速度更快
D.5G信号比4G信号更容易绕过障碍物，便于远距离传播
答案：A
解析：4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确；5G信号比4G信号频率高，故相同时间内传递的信息量更大，但其波长要比4G信号短，故B错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故C错误；因5G信号的频率更高，则波长更短，故5G信号不容易发生明显的衍射现象，不便于远距离传播，故D错误.
例2.某种手机的无线充电原理如图所示.已知发射线圈两端的电压为45 V，电流的频率为，接收线圈两端的电压为5.4 V.充电时效率大约60%.下列说法正确的是( )
A.无线充电工作原理是“电流的磁效应”
B.接收线圈中电流的频率为
C.无线充电发射线圈与接收线圈的匝数比为25:3
D.充电时接收线圈始终有收缩的趋势
答案：B
解析：无线充电工作原理是:变化的电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，利用的是电磁感应现象，A错误；接收线圈中电流的频率与发射线圈中电流的频率相等，均为，B正确；若充电时不漏磁，两线圈可视为理想变压器，功率无损耗，匝数比为，但是本题中充电时效率大约60%，功率有损耗，所以匝数比不是25:3，C错误；发射线圈接的是交流电，当发射线圈的电流减小时，由楞次定律可知接收线圈有扩大的趋势，当发射线圈的电流增大时，由楞次定律可知接收线圈有收缩的趋势，D错误.
例3.为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。
答案：B
解析：地磁的北极在地理的南极附近，故用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必须指向南方，四指弯曲的方向就是电流的方向，故正确表示安培假设中环形电流方向的是B。
例4.如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱A流入时,发现吸引小磁体向下运动,则电磁铁的上端为_________极,小磁体的下端为_______极。
（2）电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性,而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作
4、（1）答案：见解析
解析：解：由安培定则可判断电磁铁的上端为S极，则小磁体的下端为N极。
（2）答案：见解析
解析：因为需要连续充气，所以铁芯应该用软磁性材料制作。第十三章 电磁感应与电磁波初步——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册期末复习敲重点
第一步：单元学习目标敲重点
重点 ①磁场的性质及描述
②磁感应强度
③感应电流产生的条件
④电磁波的应用
难点 ①磁感应强度
②感应电流产生的条件
第二步：单元思维导图敲重点
第三步：单元重难知识易混易错
重难点：
磁场 磁感线
1.电和磁的联系
磁可以产生电，电也可以产生磁。
2.磁场
①基本性质：磁体间、磁体与电流、电流与电流间都可以通过磁场产生力的作用
②客观存在：磁场是客观存在的，看不见摸不着的。
3.磁感线
磁感线是在磁场中画出的具有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。
4.安培定则
用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
磁感应强度 磁通量
（一）磁感应强度
1.方向：物理学中规定，小磁针静止时，N极所指的方向为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向。
2.大小
（1）公式：
（2）意义：表示磁场强弱和方向的物理量
（3）单位：特斯拉，简称特，符号T，即
（二）匀强磁场：磁感应强度处处相等的磁场
（三）磁通量
1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量
2.公式：Φ=BS
3.单位：韦伯，简称韦，符号Wb。
4.意义：磁通量表示穿过此平面的磁感线条数。
电磁感应现象及应用
（一）电磁感应的发现
1.发现人：法拉第。
2.定义：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。
3.感应电流：电磁感应产生的电流为感应电流。
（二）产生感应电流的条件
1.条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
2.分类：
①变化着的电流
②变化着的磁场
③运动的恒定电流
④运动的磁体
⑤在磁场中运动的导体。
电磁波的发现及应用
（一）电磁场
①均匀变化的电场（磁场）会产生稳定的磁场（电场）。
②非均匀变化的电场（磁场）会产生变化的磁场（电场）。
按照这个理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。
（二）电磁波
麦克斯韦推断：空间中存在电磁波
赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
（三）电磁波谱
电磁波包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，都是电磁波。
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
（四）电磁波的能量：电磁波具有能量
（五）电磁波通信：互联网、卫星通信等
能量量子化
1.热辐射
（1）定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。
（2）特点：热辐射的辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
2.黑体
（1）定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
（2）特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关
3.能量子：振动着的带电粒子的能量只能是某一不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为
4.普朗克常量：h= 6.626 070 15×10-34J·s
5.原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。
第四步：单元核心素养对接高考
单元核心素养
①物理观念：了解磁场、磁感应强度、磁通量、电磁感应的内涵，知道产生感应电流的条件，初步了解电磁场、电磁波，知道电磁场的物质性、光的能量是不连续的；能用磁感应强度、电磁感应、电磁波等有关内容说明电磁技术的一些应用。具有与电磁场、电磁波相关的初步的物质观念、相互作用观念和能量观念。
②科学思维：能在熟悉的情境中运用磁感线等模型解决问题；能对简单的磁场、电磁感应问题进行分析，通过推理，形成结论；能用与电磁场、电磁波相关的证据解释电磁现象；能对已有观点提出有依据的质疑，并能提出有创意的建议。
③科学探究：能上网查询，提出与电磁场、电磁波相关的问题；能动手实验，验证所学的磁学方面的知识，能考虑安全问题；能根据实验现象形成结论；能主动与他人交流实验过程与结果。
④科学态度与责任：通过对场的认识，能体会人类对自然界的认识是不断发展的；能为我国古代在磁学方面的研究成果及其对人类文明的影响而自豪；能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响，能理性讨论电磁污染及其防护的问题，能意识到物理研究与应用会涉及道德与规范问题。
物理科技
例1“4G改变生活，5G改变社会”.5G网络使用的无线电通信频率是在以上的超高频段和极高频段，比4G网络(无线电通信频率在之间)通信拥有更大的带宽，相同时间传递的信息量更大.下列说法正确的是( )
A.5G信号和4G信号都是横波
B.5G信号比4G信号波长更长
C.5G信号比4G信号在真空中的传播速度更快
D.5G信号比4G信号更容易绕过障碍物，便于远距离传播
例2.某种手机的无线充电原理如图所示.已知发射线圈两端的电压为45 V，电流的频率为，接收线圈两端的电压为5.4 V.充电时效率大约60%.下列说法正确的是( )
A.无线充电工作原理是“电流的磁效应”
B.接收线圈中电流的频率为
C.无线充电发射线圈与接收线圈的匝数比为25:3
D.充电时接收线圈始终有收缩的趋势
例3.为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。
例4.如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱A流入时,发现吸引小磁体向下运动,则电磁铁的上端为_________极,小磁体的下端为_______极。
（2）电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性,而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作