2019-2020学年新教材高中物理 第6章 能源与可持续发展 章末复习课课件 鲁科版必修第三册

第6章能源与可持续发展章末复习课巩固知识整层合[体系构建][核心速填]一、磁场的定义______或电流周围存在一种特殊物质，磁场能够对磁体产生___的作用，使磁体与磁体间相互或，使磁针发生．磁体力吸引排斥偏转二、磁场方向在磁场中的任一点，小磁针北极(N极)所受磁场力的方向，亦即小磁针时北极(N极)所指的方向，就是那一点的磁场方向，该点的磁场方向跟小磁针南极(S极)受力方向．三、磁场的描述1．磁感线：如果在磁场中画出一些有方向的，使曲线上每一点的都跟该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线．静止相反假想曲线切线方向2．磁感应强度(1)定义：在磁场中于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫，公式为B＝____.(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是，符号为T,1T＝1N/(A·m)．特斯拉FIl垂直磁感应强度(3)方向：磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的方向，也就是放在该点的小磁针静止时的指向，是矢量．N极磁场3．磁通量(1)定义：磁场中穿过磁场某一面积S的条数称为穿过这个面积的磁通量．(2)计算公式：Φ＝，此公式的适用条件：①磁场；②磁感线与平面．(3)单位：在国际制单位制中是，简称，符号是，1Wb＝1T·m2.磁感线B·S强匀垂直韦伯韦Wb四、电磁感应现象1．电磁感应现象：闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，闭合导体回路中就产生电流．物理学中把这类现象称为．2．感应电流：由电磁感应产生的电流称为．3．产生感应电流的条件是．电磁感应感应电流闭合回路的磁通量发生变化五、电磁波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_________________，电路里会产生感应电流．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没有闭合电路，也同样要在空间产生_______．磁通量发生变化电场电场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，即______的电场在空间产生磁场．变化磁场六、光量子与量子世界1．定义：普朗克认为，物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位ε的，当物质辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε称为．2．能量子大小：ε＝，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)．整数倍一份一份能量子hν提升能力强层化安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则描述了电流方向与磁场方向之间的关系，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”：(1)直线电流的磁场：拇指指向“原因”即电流方向；四指指向“结果”即磁感线的环绕方向．(2)环形电流的磁场：四指指向“原因”即电流方向；拇指指向“结果”即中心轴线的磁感线方向．(3)通电螺线管的磁场：四指指向“原因”即电流方向；拇指指向“结果”即螺线管内部沿中心轴线的磁感线方向，亦即指向螺线管的N极．2．一个其他形状的电流(如矩形、三角形等)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场，采用安培定则判定．也可以分成几段直线电流判定，然后利用磁场叠加思想处理．3．磁场的叠加：磁感应强度是矢量，合成时遵从平行四边形定则．【例1】(多选)如图所示，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外．已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂直于纸面向外．则()A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0AC[由对称性可知，流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等且方向相同，设为B1，流经L2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为B2，由磁场叠加原理有B0－B1－B2＝13B0，B0－B1＋B2＝12B0，联立解得B1＝712B0，B2＝112B0，所以A、C正确．][一语通关]磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的磁感应强度的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．1．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为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点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()A．0B.33B0C.233B0D．2B0C[两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小相等，设为B，方向如图甲所示，此时a点处的磁感应强度为零，则两磁感应强度的合磁感应强度B合的大小等于B0，方向与B0相反，即B0的方向水平向左，此时B＝B02cos30°＝33B0；让P中的电流反向、其他条件不变，两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小仍为B，方向如图乙所示，则两磁感应强度的合磁感应强度大小为B，方向竖直向上，B与B0垂直，其合磁感应强度为Ba＝B2＋B20＝233B0，选项C正确．]学习磁通量应注意的问题1.磁通量的正负磁通量是标量，但有正负之分．磁通量的正负不代表大小，只反映磁通量是怎么穿过某一平面的，若规定向里穿过某一平面的磁通量为正，则向外为负．尤其在计算磁通量变化时更应注意．2．有效面积定义式Φ＝BS中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积，如果平面跟磁场方向不垂直，应取垂直磁场方向上的投影面积，即为有效面积．3．净磁通量若穿过某一平面的磁感线既有穿出的又有穿入的，则穿过该平面的合磁通量为磁感线的净条数，即净磁通量．4．多匝线圈从磁通量的定义中可以看出，穿过某一面积的磁通量是由穿过该面积的磁感线条数的多少决定的，所以，只要n匝线圈的面积相同，放置情况也相同，则n匝线圈与单匝线圈的磁通量相同，即磁通量的大小与线圈匝数n无关．【例2】(多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中正方形ABCD的边长为L，按图示位置放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，下列说法中正确的是()A．通过ABCD平面的磁通量为BL2B．通过BCFE平面的磁通量为22BL2C．通过ADFE平面的磁通量为零D．通过整个三棱柱的磁通量为零BCD[磁感应强度B和ABCD平面不垂直，根据Φ＝BScosθ知，穿过ABCD平面的磁通量为22BL2，故A项错误；磁感应强度B和BCFE平面垂直，故B项正确；磁感应强度B和ADFE平面平行，故通过ADFE平面的磁通量为零，C项正确；磁感线从ABCD平面穿入，进入三棱柱后不终止，从BCFE平面穿出，若穿入磁通量为正，则穿出磁通量为负，故穿过整个三棱柱的磁通量为零，D项正确．][一语通关](1)对磁通量的计算式，只适用于匀强磁场，对非匀强磁场不能直接用Φ＝BS计算．(2)由于磁感线是闭合曲线，因此穿过任何一个闭合曲面的磁通量均为零．(3)穿过线圈的磁通量与磁场的强弱和线圈横截面的大小有关，与线圈的匝数无关．2．如图所示，平面的面积S＝0.6m2，它与匀强磁场方向的夹角α＝30°，若该磁场磁感应强度B＝0.4T，磁场区域足够大．(1)求通过S的磁通量Φ1；(2)若线圈再顺时针转过120°时，求磁通量Φ2；(3)求这个过程中磁通量的变化量ΔΦ.[解析](1)如图位置通过线圈的磁通量为Φ1＝BSsinα＝0.4×0.6×12Wb＝0.12Wb.(2)再转过120°，线圈平面与磁场方向垂直，只不过磁感线穿过线圈的方向改变了．Φ2＝－BS＝－0.4×0.6Wb＝－0.24Wb.(3)转过120°过程磁通量变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb.[答案](1)0.12Wb(2)－0.24Wb(3)0.36Wb能量守恒定律的应用能量守恒定律的表达式(1)从不同状态看，E初＝E末．(2)从能的转化角度看，ΔE增＝ΔE减．(3)从能的转移角度看，ΔEA增＝ΔEB减．【例3】如图所示，皮带的速度是3m/s，两圆心的距离s＝4.5m，现将m＝1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体由静止从左轮运送到右轮正上方时，求：(g取10m/s2)(1)小物体获得的动能Ek；(2)这一过程摩擦产生的热量Q；(3)这一过程电动机消耗的电能E.[解析](1)设小物体与皮带达到共同速度时，物体相对地面的位移为s′μmgs′＝12mv2，解得s′＝3m＜4.5m，即物体可与皮带达到共同速度，此时Ek＝12mv2＝12×1×32J＝4.5J.(2)由μmg＝ma得a＝1.5m/s2，由v＝at得t＝2s，则Q＝μmg(vt－s′)＝0.15×1×10×(6－3)J＝4.5J.(3)由能量守恒知E电＝Ek＋Q＝4.5J＋4.5J＝9J.[答案](1)4.5J(2)4.5J(3)9J3．两块完全相同的木块A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为vA、vB，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为QA、QB，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则()A．vAvB，QAQBB．vAvB，QA＝QBC．vA＝vB，QAQBD．vAvB，QA＝QBD[两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力Ff相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q＝FfΔx相同，根据能量守恒定律有：12mv2＝QA＋12mv2A，12mv2＝QB＋12mv2B＋12mBv′2，由以上两式可知vAvB，故选项D正确．]