2025新课改-高中物理-必修第3册（20讲）16 C能源与可持续发展 提升版

2025新课改-高中物理-必修第3册（20讲）16C能源与可持续发展提升版能源与可持续发展知识点：能源与可持续发展一、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．这个规律叫作能量守恒定律．二、能量转移或转化的方向性1．能量转移或转化的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．2．能量耗散(1)能量耗散的概念：燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些散失的能量收集起来重新利用．(2)能量品质降低：能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源．(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．三、能源的分类与应用1．可再生能源：在自然界中可以再生的能源，如：水能、风能、潮汐能等．2．不可再生能源：自然界中无法在短时间内再生的能源，如：煤炭、石油、天然气等．3．我国在能源的开发利用方面，有以下几种发电方式：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电．四、能源与社会发展1．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期．2．人类社会可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡．人类要树立新的能源安全观，转变能源的供需模式：既要提倡节能，又要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源．技巧点拨一、能量的转化与守恒1．自然界中不同形式的能量可以相互转化，一种形式的能量减少一定伴随着其他形式的能量增加，能量的总量保持不变．2．能量守恒定律的适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律．3．能量守恒定律的表达式(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．(2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量．4．应用步骤(1)明确研究对象及研究过程；(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化；(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少；(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)．二、能源的分类与应用1．地球上的绝大部分能源来源于太阳的辐射能2．能源的分类(1)可再生能源：自然界可以源源不断地提供，或在自然界中可以再生，如：水能、风能、潮汐能．(2)不可再生能源：自然界无法在短时间内再生，如：煤炭、石油、天然气．三、能源与社会发展1．能源的重要性：能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运动的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱．2．能源和环境污染(1)温室效应：石油、煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，由于二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一样，只准太阳光的热辐射进来，不让室内长波热辐射出去，使地球气温上升，这种效应叫温室效应．温室效应造成的影响：温室效应使两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化，影响人体健康．(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水．形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤．(3)光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物．这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾．这些物质有毒，能引起人的多种疾病．另外，常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染物．例题精练1．（2021•嘉兴二模）为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能，如图所示。已知该地区的风速约为10m/s，空气的密度为约1.3kg/m3。若使风力发电机转动的风通过的截面积约为400m2，且风能的25%可转化为电能，则发电功率约为（）A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W2．（2021春•孝南区校级月考）如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生感应电流，实现风能向电能的转化。若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为ρ，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为（）A． B． C． D．随堂练习1．（2020•普陀区二模）物体在竖直方向上分别做匀速上升、加速上升和减速上升三种运动。下列说法正确的是（）A．匀速上升机械能不变 B．加速上升机械能增加 C．减速上升机械能一定减小 D．上升过程机械能一定增加2．（2019•福建学业考试）下列关于能量转化的说法中正确的是（）A．电灯主要是将电能转化为机械能 B．电风扇主要是将电能转化为化学能 C．电热水器主要是将电能转化为机械能 D．太阳能热水器主要是将太阳能转化为内能3．（2019秋•宝山区校级期中）下列能源中，不是“可再生能源”的是（）A．太阳能 B．潮汐能 C．风能 D．天然气综合练习一．选择题（共14小题）1．（2021春•诸暨市期末）三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约为100m，每秒约有1×104m3的水用来发电，水的重力势能约有20%转化为电能，水的密度为1.0×103kg/m2．火电厂每发一度电大约需要耗标准煤为0.3kg，同时排放二氧化碳为1kg。关于三峡水电站，下列说法正确的是（）A．发电平均功率约为2×1012W B．每天的发电量约为4.8×107kW•h C．相比于同功率的火电厂，每天约可减少煤炭消耗2×106kg D．相比于同功率的火电厂，每天约可减少二氧化碳排放4.8×106kg2．（2020•广东学业考试）关于家用电器工作时发生能量转化的描述，下列说法正确的是（）A．电饭煲将内能转化为电能 B．电熨斗将机械能转化为电能 C．手摇发电机将机械能转化为电能 D．电吹风将机械能转化为电能3．（2021春•上虞区期末）太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车，已知太阳辐射的总功率约为4×1026W，太阳到地球的距离约为1.5×1011m，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗。某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%．如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5kW，且其中来自于太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约为（已知半径为R的球体积为V＝πR3，表面积为S＝4πR2）（）A．2m2 B．6m2 C．8m2 D．12m24．（2020•浙江校级学业考试）太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车．已知太阳辐射的总功率约为4×1026W，太阳到地球的距离约为1.5×1011m，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的通量损耗，某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%．如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5kW，且其中的来自于太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约为（已知半径为r的球体积为V＝πr3，球表面积为S＝4πr2）（）A．2m2 B．6m2 C．8m2 D．12m25．（2020•鲤城区校级模拟）物体在水平面上运动，当它的速度由9m/s减小到7m/s的过程中，内能增量是某个定值，如果物体继续运动，又产生相等内能增量，这时物体速度应是（）A．5.66m/s B．4.12m/s C．5m/s D．3m/s6．（2020秋•海珠区校级期末）下列过程中，哪个是电能转化为机械能（）A．太阳能电池充电 B．电灯照明 C．电风扇工作 D．风力发电7．（2020秋•长安区校级期中）如图所示，竖直平面内有一固定的光滑椭圆大环，其长轴长BD＝4L、短轴长AC＝2L，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在大环的中心0，下端连接一个质量为m、电荷量q、可视为质点的小环，小环刚好套在大环上且与大环及弹簧绝缘，整个装置处在水平向右的匀强电场中，将小环从A点由静止释放，小环运动到B点的速度恰好为0，已知小环在A、B两点时弹簧的形变量大小相等，下列说法不正确的是（）A．小环从A点运动到B点的过程中，弹簧的弹性势能一直增大 B．小环从A点运动到B点的过程中，小环的电势能一直减小 C．电场强度的大小 D．小环在A点时受到大环对它的弹力大小8．（2020•浙江模拟）风能是可再生资源中目前发展最快的清洁能源，风力发电也是具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式。近年来，我国风电产业规模逐渐扩大，已成为能源发展的重要领域。在风电技术发展方面，由于相同风速时发电功率的不同，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率。具体风速对应的功率如图乙所示，设甲图中风力发电机片叶片长度为30m，所处地域全天风速均为7.5m/s，空气的密度为1.29kg/m3，圆周率π取3.14，下列说法不正确的是（）A．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为52% B．用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制风力发电机后，每台风力发电机每天能多发电7200kW•h C．无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为7.69×105J D．若煤的热值为3.2×107J/kg那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45kg煤所产生的内能相当9．（2021春•南昌期末）下列说法中正确的是（）A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律 C．大雾天气学生感觉到教室潮湿，说明教室内的绝对湿度较大 D．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的10．（2020秋•杭州期末）随着“共享单车”的持续火热，“共享汽车”也悄然出现。下表是某种共享汽车的主要参数根据上述信息，则下列说法正确的是（）空车质量800kg电池容量44kW•h标准承载200kg最大续航（充满电最大行驶路程）200km所受阻力与汽车总重比值0.09A．工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电能 B．电池容量44kW•h指的是汽车电池充满电时的电量 C．标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶10min的耗电量为3kW•h D．若标准承载下汽车速度能达120km/h，则汽车电动机最大输出功率不小于30kW11．（2021春•越城区校级月考）电动车以电力为能源，一般使用铅酸电池或锂离子电池进行供电；太阳能电动车在此基础上，将太阳能转化成电能对车供电，很大程度上降低了电动车的使用成本，而且非常环保。太阳能电动车能量管理系统软件程序不仅要能够监测和记录传感器的输入，而且还应包括有电动源组在内的电动汽车功能模块，这个模块系统以电动源组、控制系统和负载为主要对象，通过优化计算，可以使电动车在任何速度和负载下都达到最佳的运行效率。现假设太阳能电动车的电能可以全部输出且输出功率恒定，已知太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率为P0，太阳能电池的光电转换效率为n，电池板面积为S，太阳能电动车质量为m，在水平公路上行驶时所受的阻力恒定，经过时间t，太阳能电动车达到了最大行驶速度vm．在时间t内太阳能电动车行驶的距离为（）A． B． C． D．12．（2020•广西学业考试）电动机工作的目的是为了将电能转化为（）A．内能 B．化学能 C．光能 D．机械能13．（2021春•诸暨市期末）一台大型电磁铁在工作时电压为400V，电流为200A，有20%的电能转化为热能。如果产生的热量用水冷却，水的进口温度为20℃，要使水的出口温度不超过80℃，则水的最小流量约为（已知水的比热容为4.2×103J/kg•℃）（）A．0.6L/min B．3.8L/min C．19L/min D．228L/min14．（2020•宁夏学业考试）下述做法能改善空气质量的是（）A．以煤等燃料作为主要生活燃料 B．利用太阳能、风能和氢能等干净能源替代化石能源 C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车 D．限制使用电动车二．多选题（共10小题）15．（2020秋•绍兴期末）关于能源的开发和利用，下列观点正确的是（）A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为 B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的 C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响 D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径16．（2020•朝阳区模拟）下列关于能量守恒定律的认识正确的是（）A．某种形式的能减少，一定不存在其他形式的能增加 B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械﹣﹣永动机不可能制成 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了17．（2020秋•马关县校级月考）关于能量守恒定律，下列说法中正确的是（）A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一个物体 B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化 C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少 D．能量守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失18．（2021春•南岗区校级期中）下列有关能量转化的说法中正确的是（）A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化 B．只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到100% C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行 D．热量可能从低温物体传给高温物体19．（2021春•沭阳县期中）2020年5月，我国首次海域“可燃冰”试采成功。可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源，1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.8m3的水，下列关于可燃冰说法正确的是（）A．“可燃冰”是不可再生能源 B．“可燃冰”属于可再生能源 C．1m3可燃冰比0.8m3的水质量小 D．相同体积的可燃冰和天然气完全燃烧后，可燃冰释放的热量多20．（2020•花山区校级模拟）下列说法正确的是（）A．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的 B．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，这表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现 C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 E．在水池中，一个气泡从池底浮起，此过程可认为气泡的温度不变，气泡内气体为理想气体，则外界对气泡做正功，同时气泡吸热21．（2021春•淮安期末）关于能量和能源，下列说法正确的是（）A．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少，所以要节约能源 B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断增加，所以没有必要节约能源 C．能量在转化的转移过程中，其总量保持不变 D．在能源的利用过程中，能源在可利用的品质上降低了22．（2020秋•东莞市校级期末）我国水能资源的特点不正确的是（）A．资源量大，居世界第一位 B．分布不均匀，大部分集中在西南地区 C．大型水电站比重大 D．东部沿海地区水能资源丰富23．（2021春•珠晖区校级期末）下列关于能量说法正确的是（）A．化学能是由于化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量 B．核能是由于核反应，物质的原子结构发生变化而产生的能量 C．可再生能源就是可以长期提供或可以再生的能源 D．能量是守恒的，因此我们不需要节约能源24．（2021春•顺义区期末）下列能源属于清洁能源的是（）A．石油 B．风能 C．煤炭 D．太阳能三．填空题（共3小题）25．（2020秋•黄浦区校级期中）目前测得的太阳常数的标准值为n0（太阳常数是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位面积上、单位时间内所接受的太阳辐射能，其单位为（W/m2）。地球半径为R，太阳中心与地球之间的距离为L，且射到大气顶层的太阳能只有50%能达到地面，其余被大气吸收和反射，无法达到地面。用上述字母表示：太阳辐射的总功率为，太阳每秒辐射到地面的总能量为。（球体面积公式：S＝4πR2）26．（2021春•陆丰市校级期末）自然界有无穷无尽的能源，如石油、太阳能、水能、风能等，其中属于不可再生的能源的是．27．（2021春•陆丰市校级期末）不同形式的能量之间是可以相互转化的，我们所消耗的能量，大部分是辐射到地球后转化而来的．磁场的性质知识点一：磁场磁感线一、电和磁的联系磁场1．磁体间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．2．奥斯特实验：把导线放置在指南针的上方，通电时磁针发生了转动．实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．3．磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质．二、磁感线1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是这一点的磁场方向．2．磁感线(1)定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线．(2)特点①磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏．②磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向．三、安培定则1．直线电流的磁场安培定则：如下图甲所示，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．直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示．2．环形电流的磁场安培定则：如下图所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．3．通电螺线管的磁场安培定则：如下图所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向．技巧点拨一、磁场与磁感线1．磁场(1)磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．(2)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．2．磁感线(1)定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．(2)特点：①在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向即过该点的磁感线的切线方向．③磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．④磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在．(3)几种特殊磁体外部的磁感线分布(如下图所示)：二、安培定则1.直线电流的磁场(1)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，如下图所示．(2)画法：如下图所示(3)特点：是非匀强磁场，距导线越远处磁场越弱．2．通电螺线管的磁场(1)安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁感线的方向，如下图所示．(2)磁感线特点两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，管外是非匀强磁场，画法如下图所示．3．环形电流的磁场(1)安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，如下图所示．(2)磁感线的特点两侧分别是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如下图所示．三、安培分子电流假说1.法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．(如下图所示)2．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．例题精练1．（2020秋•杭州月考）小李同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁，当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即转向左侧，如图所示。则此时（）A．导线A端接电池负极 B．铁钉内磁场方向向左 C．铁钉左端为电磁铁的N极 D．小磁针所在位置的磁场方向水平向左2．（2021•广东模拟）已知通电长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，则关于a、b、c、e、f五点，下列说法正确的是（）A．f、a点磁感应强度相同 B．c、e两点磁感应强度大小之比为2：1 C．c点磁感应强度最大 D．c点磁感应强度方向与ac平行随堂练习1．（2021•河南模拟）如图所示，在平面直角坐标系xOy中放置着两根相互平行的通电直导线，其中一根直导线与y轴重合，另一根直导线在x＝a处，两直导线中电流大小相等，方向均沿y轴负方向。已知直线电流周围空间某点的磁感应强度大小B＝k，其中I为直线电流强度的大小，r为空间某点到直线电流的距离。若规定垂直纸面向外的方向为磁感应强度的正方向，则两通电直导线在0＜x＜a之间产生的磁感应强度随x变化的图象正确的是（）A． B． C． D．2．（2021•肥城市模拟）在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置。如图所示，已知一根金属长直管线平行于水平地面，为探测其具体位置，首先给金属管线通上恒定电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L。由此可确定（）A．金属管线在EF正下方，深度为L B．金属管线在EF正下方，深度为L C．金属管线的走向垂直于EF，深度为L D．金属管线的走向垂直于EF，深度为L3．（2020秋•仓山区校级期末）如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧。当螺线管通以恒定电流时，不计其它磁场的影响，小磁针静止时N极的指向是（）A．向左 B．向右 C．向上 D．向下知识点二：磁感应强度磁通量一、磁感应强度1．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度．2．定义式：B＝eq\f(F,Il).3．单位：特斯拉，简称特，符号为T.4．B反映了磁场的强弱．5．磁感应强度是矢量，小磁针的N极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向．二、匀强磁场1．概念：各点磁感应强度大小相等、方向相同的磁场．2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线．三、磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积．即Φ＝BS.2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度的乘积表示磁通量．3．单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1Wb＝1T·m2.4．引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量．技巧点拨一、磁感应强度1．物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量．2．大小：当导线方向与磁场方向垂直时B＝eq\f(F,Il).3．方向：磁感应强度的方向就是小磁针北极在磁场中某点受力的方向，也就是该处的磁场方向．4．描述：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向．5．匀强磁场如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场．二、磁通量1.磁通量的计算：(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BScosθ.其中Scosθ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如下图所示．2．磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时则为负值．3．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)．三、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．例题精练1．（2021春•杭州期末）如图所示，是我国独立自主设计建造的东方超环（EAST），是世界上第一个建成并投入运行的全超导托克马克核聚变实验装置，其内部磁体可产生强磁场，下列单位不是磁感应强度单位的是（）A．T B．N⋅A﹣1⋅m﹣1 C．N⋅s⋅m﹣1⋅C﹣1 D．Wb2．（2021•诸暨市模拟）工程技术人员常把磁感应强度叫做磁通密度。磁通密度的单位若用国际单位制单位的符号来表示，下列正确的是（）A． B． C． D．随堂练习1．（2021春•宝山区期末）将一根长为20cm的直导线，垂直于磁场方向放在匀强磁场中的P处，通以0.5A电流时，它受到的磁场力为1.0N，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为（）A．0 B．0.1T C．1T D．10T2．（2021春•宜春月考）如图，在水平向右的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，有一边长为L的正方形导线框，以OO′为轴从图示位置逆时针匀速转动，角速度为ω。OO′轴距AD为，距BC为，说法正确的是（）A．感应电动势的最大值为BL2ω B．感应电动势的最大值为 C．从图示位置开始转过60°的过程中，磁通量的变化量为 D．从图示位置开始转过120°的过程中，磁通量的变化量为3．（2021春•芜湖期中）关于磁通量及其变化，下列说法正确的是（）A．磁通量和磁通量的变化都有正负，所以它们是矢量 B．穿过线框的磁通量的大小一定等于磁感应强度大小与线框面积大小的乘积 C．当穿过金属线框的磁通量发生变化时，金属线框中一定有感应电动势 D．当穿过金属线框的磁通量发生变化时，金属线框中一定有感应电流综合练习一．选择题（共20小题）1．（2021春•浙江月考）下列物理量的单位中，属于磁感应强度单位的是（）A．W B．F C．A•h D．T2．（2020秋•广州期末）匀强磁场中放置一根长为0.15m且通有4A电流的直导线，若仅调整导线方向，其受到的磁场力大小只能在0到0.6N之间变化，则该磁场的磁感应强度大小为（）A．3T B．1T C．0.3T D．0.1T3．（2020秋•广州期末）关于磁感应强度大小下列说法正确的是（）A．通电导线所受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向 C．放在同一磁场中两根通电导线中电流相等时受力大小一定相等 D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关4．（2020秋•阳泉期末）下列说法正确的是（）A．带电粒子在电场和磁场中都一定会受到力的作用 B．电场和磁场都可用假想的闭合曲线进行形象的描述 C．物体的带电量不可能小于1.6×10﹣19C D．比较磁通量时，需要考虑磁感线从面的哪一侧穿过，因为磁通量是矢量5．（2020秋•阳泉期末）关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A．由B＝可知，B与F成正比，与IL成反比 B．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零 C．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关 D．通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场6．（2020秋•湖北期末）关于磁场的说法正确的是（）A．静止通电导线在磁场中受安培力做功而运动，是磁场能转化为机械能 B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显 C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向 D．把与匀强磁场垂直的某线圈的匝数减半，则通过该线圈的磁通量也减半7．（2020秋•遂宁期末）下列关于磁感线、磁通量的说法中，正确的是（）A．磁感线和电场线一样，有起点有终点 B．磁通量有正负，所以磁通量是矢量 C．在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积 D．地磁场穿过地球赤道所在平面的磁通量为零8．（2020秋•宿州期末）下列说法中正确的是（）A．电势有正负，所以是矢量 B．若磁场中通过某个面的磁通量小，则磁感应强度就小 C．磁感线总是从磁体的N极出发指向磁体的S极 D．某处磁感应强度的方向规定为小磁针静止时N极所指的方向9．（2020秋•古县校级期末）如图面积为S的矩形线圈abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成θ角，当线圈以ab为轴顺时针转过90°时，穿过abcd面的磁通量的变化量的绝对值为（）A．BScosθ B．BS（sinθ+cosθ） C．BSsinθ D．BS10．（2020秋•房山区期末）下列说法是某同学对概念、公式的理解，其中正确的是（）A．根据电场强度定义式E＝，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q无关 B．根据公式B＝可知，磁感应强度B与通电导线所受到的磁场力F成正比，与电流I和导线长度L的乘积IL成反比 C．电荷在电场中某点所受静电力的方向就是这点电场强度的方向 D．磁场中某点磁感应强度B的方向，与通电导线在该点所受磁场力F的方向相同11．（2021•沙坪坝区校级模拟）磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是（）A．a、b两处的磁感应强度大小Ba＞Bb B．a、b两处的磁感应强度大小Ba＜Bb C．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有Fa＜Fb D．一电荷分别静止在a、b两处均受洛伦兹力，且大小一定有fa＜fb12．（2021•甲卷）两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O'Q在一条直线上，PO'与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（）A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B13．（2021春•莱州市校级月考）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”下列说法正确的是（）A．地球内部不存在磁场 B．地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场的南极在地理的北极附近，地磁场的北极在地理的南极附近14．（2021•湖北模拟）有一种磁悬浮地球仪，通电时地球仪会悬浮起来（图甲）。实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来。则下列叙述中正确的是（）A．地球仪只受重力作用 B．电路中的电源必须是交流电源 C．电路中的b端点须连接直流电源的正极 D．增大线圈中的电流，地球仪飘浮的高度不会改变15．（2021春•贵池区校级月考）以下说法中正确的是（）A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的 C．电场和磁场是同一种物质 D．电场中某点的场强方向和点电荷在该点的受力方向相同16．（2021春•双峰县校级月考）如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成以A为顶点的等腰直角三角形，其中A、B电流的方向垂直纸面向里，C电流方向垂直纸面向外，其中B、C电流大小为I，在A处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线A通过的电流大小为2I，则导线A受到的安培力是（）A．2B0IL，竖直向上 B．2B0IL，水平向右 C．2B0IL，竖直向上 D．2B0IL，水平向右17．（2021春•河南期中）如图所示，a、b为两条平行长直导线，两导线中均通有水平向右的恒定电流，A、B是空间两点，与直导线均在纸面内，则下列判断正确的是（）A．A点的磁场方向一定垂直纸面向外 B．A点的磁场方向一定垂直纸面向内 C．B点的磁场方向一定垂直纸面向外 D．B点的磁场方向一定垂直纸面向内18．（2021•松江区二模）如图，两通电直导线a、b相互平行，b中电流向上。若两导线相互吸引，则a中电流在b导线处产生的磁场方向（）A．向左 B．垂直纸面向里 C．向右 D．垂直纸面向外19．（2021•杨浦区二模）如图，两平行通电直导线a、b垂直纸面放置，分别通以垂直纸面向里的电流I1、I2，另一通电电流方向垂直纸面向外的直导线c与两导线共面。导线c受到的安培力为零，则（）A．增大I1，导线c受到的安培力向左 B．增大I2，导线c受到的安培力向右 C．I1反向，导线c受到的安培力向左 D．I2反向，导线c受到的安培力向左20．（2021•新疆模拟）如图，在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，在竖直平面内的等边三角形abc的a、b两点分别放置一长直导线，导线中通有大小相等、方向垂直纸面向外的恒定电流，测得c点的磁感应强度大小为2B。若仅将b处电流反向，则此时c处的磁感应强度大小为（）A．0 B．B C．B D．2B二．多选题（共10小题）21．（2020秋•德城区校级月考）在图所示的条形磁铁产生的磁场中，垂直条形磁铁中心轴线放置3个相同的闭合线圈S1、S2和S3，三个线圈的中心在条形磁铁中心轴线上，穿过各个线圈的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，则（）A．Φ1＞Φ2 B．Φ2＜Φ3 C．Φ1＝Φ2 D．Φ1＞Φ322．（2020秋•河池期末）在地面某处附近的磁场的磁感应强度大小约为5.5×10﹣5T，将一个面积为2m2的线框放在该处，则通过线框的磁通量可能为（）A．0 B．5.5×10﹣6Wb C．5.5×10﹣1Wb D．1.1×10﹣3Wb23．（2020秋•肥东县校级期末）有一小段通电直导线，长为1cm，通以5A的电流，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为0.1N，则该磁场磁感应强度B可能是（）A．B＝1T B．B＝2T C．B＝3T D．B＝4T24．（2020秋•烟台期末）下列关于磁感应强度和磁通量的说法中正确的是（）A．由B＝可知，B与F成正比，与I和L的乘积IL成反比 B．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，由磁场本身决定 C．穿过一个面的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零 D．磁感应强度和磁通量都是矢量25．（2020秋•滨海新区期末）磁感应强度是表征磁场强弱的物理量。关于磁感应强度的单位T，下列表达式中正确的是（）A．1T＝1Wb/m2 B．1T＝1V/m C．1T＝1N/A•m D．1T＝1N/C26．（2020秋•城中区校级期末）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中的电流大小等于L2中的电流大小的两倍。L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称且磁感应强度大小分别为Ba、Bb，则（）A．Ba小于Bb B．Ba大于Bb C．Ba、Bb方向相同 D．Ba、Bb方向相反27．（2020秋•大连期末）如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，c、O、d在一条直线上，O为MN连线的中点，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 B．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向不相同 D．O点处的磁感应强度为零28．（2020秋•贵阳期末）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。一矩形线框通有逆时针方向的电流，位于两条导线所在平面的正中间，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是（）A．均向左 B．均向右 C．a的向右，b的向左 D．a的向左，b的向右29．（2020秋•青铜峡市校级期末）关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（）A．磁感线看不见，摸不到，