2021年新教材高中物理 第十三章 电磁感应与电磁波初步 章末整合提升（含解析）新人教版必修3.docx

1、章末整合提升主题一功和功率的计算1.安培定则的应用.安培定则描述了电流方向与电流产生的磁场的方向之间的关系,应用它可以判断直线电流、环形电流及通电螺线管周围磁感线的分布及方向.在应用时,应注意分清“因”和“果”.2.磁场叠加问题.空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加,磁感应强度是矢量,可以利用平行四边形定则解决磁场的叠加问题.通常,题目中出现的磁场不是匀强磁场.如图所示,通电直导线M、N中的电流大小相等,M中的电流在C点的磁感应强度为B1,B1垂直MC,N中的电流在C点的磁感应强度为B2,B2垂直NC,C点的磁感应强度为B1和B2的矢量和B.【典例1】如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中

2、,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,二者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的A点的磁感应强度为0.如果让P中的电流反向,其他条件不变,那么A点的磁感应强度的大小为 ()A.0B.33B0C.233B0D.2B0解析:导线P和Q中电流I均垂直于纸面向里时,设它们在A点产生的磁感应强度大小分别为BP、BQ,则BP=BQ=B1,如图所示.BP与BQ的夹角为60,它们在A点的合磁场的磁感应强度平行于PQ向右、大小为3B1.又根据题意A点的实际磁感应强度BA=0,则B0=3B1,且B0平行于PQ向左.若P中电流反向,则BP反向、大小不变,BQ和BP大

3、小不变,夹角变为120,二者的合磁场的磁感应强度大小为B1=B1(方向垂直于PQ向上,与B0垂直),此时A点实际磁感应强度BA=B02+B12=233B0,则选项A、B、D均错误,选项C正确.答案:C【典例2】如图甲所示,A、B两平行直导线中通有相同的电流,当两通电导线垂直纸面放置于圆周上,且两导线与圆心连线的夹角为60时,圆心处的磁感应强度大小为B.如图乙所示,C导线中通有与A、B导线完全相同的电流,A、B、C垂直纸面放置在圆周上,且A、B两导线与圆心连线的夹角为120,B、C两导线与圆心连线的夹角为30,则此时圆心处的磁感应强度大小为( ) 甲 乙A.63B B.B C.0 D.2B解析:

4、当A、B两导线与圆心连线的夹角为60时,它们在圆心处的磁感应强度如图甲所示,设BA=BB=B1,则有B=3B1.如图乙所示,当A、B两导线与圆心连线夹角为120时,它们在圆心处的磁感应强度的矢量和为B=B1;B与C导线在圆心处产生的磁场叠加,磁感应强度矢量和为2B1,因此圆心处的磁感应强度大小为63B,选项A正确. 甲 乙答案:A主题二磁通量及其变化1.对磁通量的理解.磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积是穿过这个面积的磁通量,定义式为=BS,适用于匀强磁场;磁通量也可以用穿过某一面积磁感线的净条数来表示.(1)面积S是指平面中有磁场的那部分区域的有效面积.如图所示,若闭合回路abcd和

5、矩形ABCD共面,均与匀强磁场垂直,面积分别为S1和S2,且S1S2,但磁场分布在矩形ABCD对应的区域,穿过S1和S2的磁通量是相同的,=BS中的S是指闭合回路中包含磁场的那部分的有效面积S2.(2)如果平面与磁感应强度B不垂直,可将磁感应强度B向着垂直于平面的方向投影,也可以将平面向着垂直于磁感应强度B的方向投影.特例:BS时,=0;BS时,最大(=BS).(3)磁通量与线圈的匝数无关.线圈匝数的多少不改变线圈面积的大小,所以不管有多少匝线圈,S是不变的,B也和线圈无关,所以磁通量不受线圈匝数影响.也可以理解为磁通量大小只取决于穿过闭合线圈的磁感线条数.2.磁通量的正、负.(1)磁通量是标

6、量,其正、负不表示大小,只表示与规定的正方向相同或相反.若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量为1,反向磁通量为2,则磁通量等于穿过该平面的磁通量的代数和,即=1-2,这类似于导体带电时的“净”电荷.(2)穿过任意闭合曲面的磁通量一定为0.例如一个球面,磁感线只要穿入球面,就一定穿出球面,穿过球面的磁感线的净条数为0,即穿过球面的磁通量为0.3.磁通量的变化量.如图所示,为磁场方向与平面的夹角.B是匀强磁场的磁感应强度,线圈的面积为S,穿过线圈的磁通量=BSsin .(1)S、不变,B改变,这时=BSsin .(2)B、不变,S改变,这时=SBsin .(3)B、S不变,改变,这时=BS

7、(sin 2-sin 1).磁通量是由B、S及它们间的夹角共同决定的,磁通量的变化情况应从B、S、这三个方面去考虑.【典例3】如图所示,一有界匀强磁场(磁感应强度为B)恰好完全垂直穿过圆环C,正方形线框A与圆环C在同一平面内.设正方形线框A的面积为S1,圆环C的面积为S2,则穿过正方形线框的磁通量为()A.BS1B.BS2 C.B(S1-S2) D.B(S1+S2)解析:线框平面与磁场方向垂直,穿过正方形线框的磁通量=BS2,故选项B正确.答案:B【典例4】如图所示,框架面积为S,框架所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直.(1)若使框架绕OO轴从初始位置转过60,则穿过框架的磁通量为多少?(2)若使框架绕OO轴从初始位置转过90,则穿过框架的磁通量为多少?(3)若使框架绕OO轴从初始位置转过180,则穿过框架的磁通量变化量为多少?解析:(1)当框架绕OO轴转过60,=BS=BScos 60=12BS.(2)当框架绕OO轴转过90时,由磁感线垂直穿过线框变为磁感线与磁场平行,=0.(3)在初始位置时,磁感线与框架平面垂直,1=BS,框架转过180时,磁感线仍然垂直穿过框架,只不过穿过方向改变了,因而2=-BS,=2-1=-2BS,即磁通量变化了2BS.答案:(1)12BS(2)0(3)2BS