第三章磁场和磁路电磁感应2018修订

第2节 磁感应强度新课教学过程一进行新课1．磁感应强度的方向【演示】让小磁针处于条形磁铁产生的磁场和竖直方向通电导线产生的磁场中的各个点时，小磁针的N 极所指的方向不同，来认识磁场具有方向性，明确磁感应强度的方向的规定。

【板书】小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向过渡语：能不能用很小一段通电导体来检验磁场的强弱呢？2．磁感应强度的大小【演示1】用不同的条形磁铁所能吸起的铁钉的个数是不同的，说明磁场有强弱。

【演示2】探究影响通电导线受力的因素（如图）先介绍匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。

后定性演示（控制变量法）①保持通电导线的长度不变，改变电流的大小②保持电流不变，改变通电导线的长度。

让学生观察导线受力情况。

【板书1】精确实验表明，通电导线和磁场方向垂直时，通电导线受力（磁场力）大小IL F ∝ 写成等式为：F = BIL ①式中B 为比例系数。

注意：①B 与导线的长度和电流的大小无关②在不同的磁场中B 的值不同（即使同样的电流导线的受力也不样）再用类比电场强度的定义方法，从而得出磁感应强度的定义式【板书2】磁感应强度的大小（表征磁场强弱的物理量）（1）定义： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力（安培力）F 跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值叫磁感应强度。

符号：B说明：如果导线很短很短，B 就是导线所在处的磁感应强度。

其中，I 和导线长度L 的乘积IL 称电流元。

（2）定义式：IL F B = ② （3）单位：在国际单位制中是特斯特，简称特，符号T. 1T=N/A ·m（4）物理意义：磁感应强度B 是表示磁场强弱的物理量.对B 的定义式的理解：①要使学生了解比值F/IL 是磁场中各点的位置函数。

换句话说，在非匀强磁场中比值F/IL 是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变I 和L ，F 都与IL 的乘积大小成比例地变化，比值F/IL 跟IL 的乘积大小无关。

3 电磁波谱电磁波的应用4 无线电波的发射、传播和接收[学习目标] 1.了解电磁波各波段的特性和主要作用.2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.3.了解有效地发射电磁波的两个条件.4.了解调制、调幅、调谐、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用.一、电磁波谱电磁波的应用1.电磁波谱：按电磁波的波长(或频率)大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱.2.电磁波谱按频率由小到大的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.3.不同电磁波的特点及应用(1)无线电波：波长从几毫米到几十千米的电磁波，主要用于通信、广播及其他信号传播.(2)红外线①波长位于微波和可见光之间的电磁波.波长范围在760～106nm..D..(5)γ射线①比X射线波长更短的电磁波，波长范围为10－7～10－2nm.②特点：穿透能力比X射线更强.③应用：工业上进行探伤；医学上用来治疗某些疾病.二、无线电波的发射、传播和接收1.无线电波的发射(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：第一，振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去.第二，要有足够高的振荡频率.(2)载波：用来“运载”信号的高频等幅波. (3)调制：把传递的信号“加”到载波上的过程.分类⎩⎪⎨⎪⎧调幅：使高频振荡的振幅随信号而变.调频：使高频振荡的频率随信号而变.2.无线电波的传播(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波. 适用于能够绕过地面障碍物的长波、中波和中短波. 短波和微波不宜用地波传播.(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波. 适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波. 实验证明：微波易穿过电离层进入太空，长波易被电离层吸收. (3)直线传播：沿直线传播的电磁波，叫做空间波或视波.适用于微波. 3.无线电波的接收 (1)接收原理电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中产生感应电流.因此空中的导体可以用来接收电磁波.(2)电磁谐振(电谐振)当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路中激起的感应电流最强. (3)调谐使接收电路产生电谐振的过程. 调谐电路：能够调谐的接收电路. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线.( × ) (2)X 射线的穿透本领比γ射线更强.( × ) (3)低温物体不能辐射红外线.( × )(4)调制就是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去.( × )(5)当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流.( × )一、电磁波谱及电磁波的应用[导学探究] 电磁波在我们日常生活中应用相当广泛，请你列举出下列电磁波的应用实例：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线.答案无线电波：收音机；微波：电视机；红外线：电烤箱；可见光：人可看到的五彩缤纷的世界；紫外线：紫外线消毒灯；X射线：X光透视机；γ射线：γ射线探伤.[知识深化] 不同电磁波的特性及应用例1(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A.波长不同的电磁波在本质上完全相同B.电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C.电磁波谱的频带很宽D.电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄答案AC解析电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已.其中最长波长是最短波长的1021倍以上.例2下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.(1)X光机，.(2)紫外线灯，.(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好.这里的“神灯”是利用.A.光的全反射B.紫外线具有很强的荧光作用C.紫外线具有杀菌消毒作用D.X射线有很强的贯穿力E.红外线具有显著的热效应F.红外线波长较长，易发生衍射答案(1)D (2)C (3)E解析(1)X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X 射线，故选择D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选择C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故选择E.二、无线电波的发射、传播和接收[导学探究]1.将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图1所示.图1(1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到了什么现象？为什么？(2)当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？答案(1)微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管接收到了电磁波.(2)没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有接收到电磁波.因为发射电磁波要有天线.2.按图2甲，用两个莱顿瓶(附矩形发射框和带氖泡的矩形接收框)、感应圈和直流电源连成电路.如图乙所示，发射框上的铜球与莱顿瓶上的铜球相距约1～2cm，氖泡两端分别接莱顿瓶的内壁和外壁金属箔.感应圈高压加在铜球和莱顿瓶上，使铜球间发生火花放电.调节接收框上的可移动的竖直金属滑动杆，使它从最右端慢慢向左移动，观察接收框上的氖泡发光有什么变化？并说明产生这种变化的原因.图2答案在滑动杆向左滑动的过程中，氖泡先变亮后变暗，当矩形接收框与发射框的大小差不多时氖泡最亮.当两框大小相等时，两框的电感接近相等，与莱顿瓶组成的LC振荡电路的固有频率接近相同，发射电路与接收电路发生电谐振，接收框接收到的信号最强，所以氖泡最亮.[知识深化]1.无线电波的发射、传播和接收过程2.对概念的理解(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程.(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振”.(3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程.例3为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施( )A.增大电容器极板的正对面积B.增大电容器极板的间距C.增大电感线圈的匝数D.提高供电电压答案 B解析要增大无线电波向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C，要减小L，可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法；要减小C，可采用增大板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法.故B正确.例4在如图3所示的电路中，C1＝200pF，L1＝40μH，L2＝160μH，怎样才能使回路2与回路1发生电谐振？发生电谐振的频率是多少？图3答案 改变可变电容器C 2的电容，使得C 2为50pF 1.78MHz解析 发生电谐振时两电路的固有频率相同.为使回路发生电谐振，可以改变可变电容器C 2的电容，使f 2＝f 1， 即12πL 2C 2＝12πL 1C 1C 2＝L 1C 1L 2＝40×200160pF ＝50 pF.发生电谐振时的频率f 1＝12πL 1C 1≈1.78×106Hz ＝1.78 MHz.1.(电磁波谱)(多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是( ) A.无线电波、可见光、红外线 B.无线电波、可见光、γ射线 C.红光、黄光、绿光 D.紫外线、X 射线、γ射线 答案 BCD解析 电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X 射线→γ射线，由此可知B 、C 、D 选项正确.2.(电磁波的特性及应用)电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是( ) A.雷达——无线电波 B.手机——X 射线 C.紫外消毒柜——紫外线 D.遥控器——红外线 答案 B解析 雷达是利用了无线电波中的微波来测距的，故A 正确；手机采用的是无线电波，X 射线对人体有很大的辐射，不能用于通信，故B 错误；紫外线具有很强的消毒作用，故C 正确；红外线可以用于遥控器，故D 正确.3.(电磁波的发射)(多选)关于电磁波的发射过程，下列说法正确的是( ) A.必须对信号进行调制 B.必须使信号产生电谐振C.必须把传输信号加到高频电流上D.必须使用开放回路答案ACD解析在电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，把传输信号加到高频电流上.为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D正确.而产生电谐振是在接收过程中，B错误.4.(电磁波的接收)一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是用细线密绕匝数多的线圈，另一组是用粗线疏绕匝数少的线圈，由此可以判断( )A.匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波B.匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波C.匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波D.匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波答案 A解析根据匝数多密绕的线圈电感大、匝数少疏绕的线圈电感小，可排除B、D选项；根据T＝2πLC，电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据c＝fλ，频率越小，波长越长，故用细线密绕匝数多的线圈可用于接收中波，可知A选项是正确的.一、选择题考点一电磁波谱1.一种电磁波入射到半径为1m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的( )A.可见光B.γ射线C.无线电波D.紫外线答案 C2.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是( )A.红外线的频率最大，可见光的频率最小B.伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小C.可见光的频率最大，红外线的频率最小D.伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小答案 B解析在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从大到小的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线.考点二电磁波的特性及应用3.(多选)电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图1所示，由电磁波谱可知( )图1A.微波是不可见光B.红外线可以灭菌消毒C.紫外线的波长比红外线长D.X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构答案AD解析微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线穿透性强，可以用来检查生物骨骼结构，选项D正确.4.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同答案 B解析声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误.5.在烤箱中能看见一种淡红色的光，下列关于这种光的说法中正确的是( )A.是电热丝发出的红外线B.是电热丝发出的红光C.主要是利用这种光为食物加热D.给食物加热是利用比这种光波长更短的电磁波答案 B解析烤箱中看到的淡红色的光是可见的红光，起加热作用的主要是波长较长的红外线，而不是红光，故正确选项为B.6.“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B.一切物体均在不停地辐射红外线C.一切高温物体均在不停地辐射红外线D.“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线答案 B解析所有物体都发射红外线，因而“红外夜视仪”可以看清黑暗中的物体.7.如图2所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定( )图2A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的答案 C解析紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的.故选C.考点三无线电波的发射、传播和接收8.(多选)关于无线电广播过程，下列说法正确的是( )A.话筒将声音信号转变成音频信号B.每个电台都能使用任意频率发射电磁波信号C.接收机上的天线，直接接收来自广播台的声音信号D.收音机上的“调谐”旋钮起到选台的作用答案AD解析话筒是声传感器，将声音信号转变成音频信号(低频电信号)，故A正确；每个电台发射的电磁波的频率都是特定的，故B错误；接收机上的天线，通过电谐振原理将所需信号从众多的电磁波信号中选出来，故C错误；收音机上的“调谐”旋钮通过改变自身频率，利用电谐振原理将所需信号从众多的电磁波信号中选出来，起到选台的作用，故D正确.9.世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是( ) A.收听到的电台离收音机最近 B.收听到的电台频率最高 C.接收到的电台电磁波能量最强D.接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振 答案 D解析 选台就是调谐过程，使f 固＝f 电磁波，在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强，故选D.10.(多选)如图3所示，调谐电路可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，可采用以下哪种措施( )图3A.增大调谐电路中线圈的匝数B.加大电源电压C.减少调谐电路中线圈的匝数发生电谐振才能较好地收到电台信f ＝12πLC知，在C 无法C 、D 正确.L ，要想接收波长为λ的电台信号，应把调谐电路中B.12πLc λC.λ22πLc 2 D.λ24π2Lc2 答案 D 解析 由T ＝2πLC ，在真空中c ＝λT 得，C ＝λ24π2Lc2，故选D.1112.(多选)图4甲为一个调谐接收电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像，则()图4A.i 1是L 1中的电流图像B.i 1是L 2中的电流图像C.i 2是L 2中的电流图像D.i 3是流过耳机的电流图像 答案 ACD解析 L 1中由于电磁感应，产生的感应电流的图像同题图乙相似，但是由于L 2和D 串联，所以当L 2的电压与D 反向时，电路不通，因此这时L 2中没有电流，所以L 2中的电流图像应是题图丙.高频部分通过C 2，通过耳机的电流如同题图丁中的i 3，只有低频的音频电流，故选项A 、C 、D 正确.二、非选择题13.(电磁波的接收)收音机调谐回路中可变电容器旋到电容为100pF 时能收到波长为300m 的电磁波，如果要收到波长为240m 的电磁波，可变电容器的电容要调为多少？这个回路的电感为多少？答案 64pF 2.5×10－4H解析 根据v ＝λf 和f ＝12πLC ，有λ＝v ·2πLC ， 其中v ＝3×108m/s ，则300＝3×108×2πL ×100×10－12 240＝3×108×2πLC ′解得：L ≈2.5×10－4H ，C ′＝64pF.。

人教版高中物理选修知识点——第三章《磁场》人教版高中物理选修3-1部分学问点内部资料第三章《磁场》一、磁现象和磁场1）磁体分为自然磁石和人造磁体。

磁体吸引铁质物体的性质叫做磁性。

磁体磁性最强的区域叫做磁极。

同名磁极互相排斥；异名磁极互相吸引。

2）电流的磁效应奥斯特发觉，电流能使磁针偏转，因此，电流就等效成磁体。

3）磁场①磁场与电场一样，都是看不见摸不着，客观存在的物质。

电流和磁体的周围都存在磁场。

①磁体与磁体之间、磁体与电流之间，以及电流与电流之间的互相作用，是通过磁场发生的。

①地球的磁场地球的地理两极与地磁两极并不重合，其间有一个夹角，这就是地磁偏角。

地理南极附近是地磁北极；地理北极附近是地磁南极。

二、磁感应强度B1）物理意义：磁感应强度B 为矢量，它是描述磁场强弱的物理量。

2）方向：小磁针静止时N 极所指的方向或者小磁针N 极的受力方向规定为该点的磁感应强度的方向。

3）大小：ILF B ，单位：特斯拉（T ）条件：磁场B 的方向与电流I 的方向垂直。

其中：IL 为电流元，F 为电流元受到的磁场力。

三、几种常见的磁场1）磁感线为了形象地描述磁场，曲线上每一点的切线方向都是该点的磁感应强度B 的方向。

2）安培定则（右手螺旋定则）①第一种描述：对于直线电流，右手握住导线，1、拇指指向电流的方向；2、弯曲的四指指向磁感线的方向。

直线电流的磁感线都是以电流为轴的同心圆，越远离电流磁场越弱。

①其次种描述：对于环形电流，1、弯曲的四指指向环形电流的方向；2、拇指指向环内部的磁感线方向。

环形电流内部的磁场恰好与外部的磁场反向。

3）安培分子电流假说分子电流使每个物质微粒都成为极小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。

安培分子电流假说揭示了磁的电本质。

一条铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的；当分子电流的取向全都时，铁棒被磁化。

磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性。

4）磁通量Φ①定义式：BS =φ，单位：韦伯（Wb ）其中：S 为在磁场中的有效面积。

电磁波的发觉【教学目标】(一)知识与技术1.明白赫兹用实验证明了电磁波的存在.2.明白振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。

回路中振荡电流的产生进程。

4.明白电磁振荡的周期和频率。

5. 了解有效发射电磁波的两个条件，明白电磁波的特点及其与机械波的异同．(二)进程与方式通过结合生活中各类相应现象及常识，明白得电磁振荡在人们生活中的地位。

通过对电磁波发觉进程的了解，熟悉规律的普遍性与特殊性，培育学生的逻辑推理和类比推理能力。

(三)情感、态度与价值观培育学生崇尚科学、献身科学的精神。

【教学重点】电磁振荡进程中电场能与磁场能的彼此转化规律。

LC回路振荡进程中电场强度和磁感应强度的彼此转化规律。

转变的磁场产生电场。

【教学难点】LC回路振荡进程中电场强度和磁感应强度的彼此转化规律。

【教学方式】演示推理和类比推理【教学进程】(一)引入新课(导入画面)师：大伙儿看到的画面是“神舟六号”发射场面。

“神舟六号”上天后，人们是如何明白它抵达预定的地址呢？生：无线电波。

师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。

现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，能够说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”确实是现代文明的神经中枢，或叫现代化的代名词。

那么，电磁波是什么？它是如何产生的？它有什么性质？如何利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题。

要解决这些问题，咱们第一来学习有关电磁振荡的知识。

(二)进行新课1.赫兹的电火花师：麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。

还有待于科学实验的证明。

是赫兹把那个天才的预言变成了世人公认的真理。

(引导学生阅读教材，了解赫兹证明电磁波存在的探讨历程)教师能够向学生介绍赫兹的生平简介(见附录)，激发学生求知上进的热情，对学生进行物理情感教育。

2.电磁振荡的产生实验演示：(1)出示电路图投影片，照电路图连接电路。

(2)引导学生分析：将S扳到a点，电容器是充电仍是放电？上极板带何种电荷？［学生得出结论］电容器充电，上极板带正电。