粤教版高中物理必修第三册第6章电磁现象与电磁波章末综合提升学案

第6章 电磁现象与电磁波

[巩固层·知识整合]

[提升层·能力强化]

1.对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能，W＝Q＝UIt＝t＝Pt。

2．对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热。在这种情况下，不能用I2Rt或t来计算电功，电功用W＝UIt来计算，电热用Q＝I2Rt计算。

【例1】　如图所示，电源的电动势是6 V，内阻是0.5 Ω，电动机M的线圈电阻为0.5 Ω，限流电阻R0为3 Ω，若理想电压表的示数为3 V，试求：

(1)电源的功率和电源的输出功率；

(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。

[解析]　(1)I＝IR0＝＝1 A；电源的功率PE＝IE＝6 W；内电路消耗的功率Pr＝I2r＝0.5 W；电源的输出功率P出＝PE－Pr＝5.5 W。

(2)电动机分压UM＝E－Ir－UR0＝2.5 V；

电动机消耗的功率PM＝IUM＝2.5 W；

热功率P热＝I2rM＝0.5 W；电动机输出的机械功率P机＝PM－P热＝2 W。

[答案]　(1)6 W　5.5 W　(2)2.5 W　2 W

1.磁场：磁场是存在于磁极周围的一种特殊物质，磁体之间、磁体与电流之间以及电流与电流之间的作用都是通过这种特殊的物质而发生的。

2．磁场的强弱用磁感应强度来表示，磁感应强度B的大小只取决于磁场本身的性质，与F、I、L无关。

3．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，线上某点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。磁感线是闭合的曲线，在磁体内部磁感线从S极指向N极，在磁体外部磁感线从N极指向S极。

【例2】　关于磁场和磁感线，下列说法正确的是(　　)

A．磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的

B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映

C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向

D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止

C　[磁体和电流周围的空间均存在着磁场，磁场和电场一样也是一种客观存在的物质，为了形象地描述磁场，用磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线；铁屑在磁场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下转动，最后规则地排列起来，显示出磁感线的形状，并非磁场的客观反映；电流的磁场和磁体的磁场的磁感线都是闭合曲线，在磁体外从N极到S极，在磁体内从S极到N极；而电场线从正电荷出发到负电荷终止，不闭合，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线上任一点的切线方向，即小磁针N极在某点所受磁场力的方向，就是该点磁场方向，也就是磁感应强度的方向。因此正确选项为C。]

1.“光电子的动能”可以是介于0～Ekm的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率增大而增大。

2．光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应。

3．入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)。

【例3】　(多选)如图所示是现代化工业生产中部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器等几部分组成。当用绿光照射图中光电管阴极K时，可发生光电效应，则以下说法中正确的是(　　)

A．增大绿光的照射强度，光电子的最大初动能增大

B．增大绿光的照射强度，电路中的光电流增大

C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流

D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流

BD　[光电子的最大初动能由入射光的频率决定，选项A错误；增大绿光的照射强度，单位时间内入射的光子数增多，所以光电流增大，选项B正确；改用比绿光波长更大的光照射时，该光的频率不一定满足发生光电效应的条件，故选项C错误；若改用频率比绿光大的光照射，一定能发生光电效应，故选项D正确。]

[培养层·素养升华]

日常生活中的量子物理学实例

量子力学是一门公认的与其它任何科学不一样、相当奇特的科学，它描写微观世界的事物。在许多人看来，抽象和违反直觉的的量子物理是可望而不可及。实际上许多量子物理学的实例就在你身边！下面仅举几个日常生活中的量子物理学实例，其中有的往往并没有被意识到是量子力学的事例。

[设问探究]

1．很多人喜欢吃烧烤，熊熊的烧烤炭火燃烧，加热发着红光而烤熟东西。炽热的物体会发光是一种人们司空见惯的现象：加热物体时会先发出红色，温度再高时变成黄色，然后温度再高时变成白色。具体的颜色取决于什么？

2．一块玻璃和一块铁放在相同的高温下，出现的现象相同，几百年来科学家们一直想认知这是为什么。直到1900年，量子力学的奠基人之一普朗克正确地解释了这一现象。你知道这是为什么吗？

3．无论是夜晚还是白天，你到处都可以看到省电的荧光灯；你现在计算机或手机屏幕上看信息，所使用的光是荧光的；你打开平板电视，所使用的是被称为发光二极管的LED荧光的背光显示器。与白炽灯泡有什么不同？

提示：

1．不取决于是什么物质，只要是足够地热就够了，也不取决于如何加热，仅取决于温度。

2．尽管它们的物理性质非常不同，但它们发出完全相同的光谱。

3．老式的白炽灯泡通过使一根灯丝发热到足以发出明亮的白光的方式来发光，就如上面烧烤发光一样，所以白炽灯泡会很热。但荧光灯比白炽灯更高效，因为能量主要直接参与发光，而不是加热灯丝。因此，荧光灯的热量更低、能源效率更高且使用寿命更长。

[深度思考]

1．现在各行各业基本都有应用激光了，以后激光的应用会越来越普及。比如家里的水龙头，菜刀，电脑芯片，电路板等，激光是怎么产生的？

2．你的电脑与手机还包含带有称为电荷耦合器件传感器的数码相机，这个传感器基于什么原因？

[参考答案]

1．这是因为光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。微观粒子都具有特定的一套能级(通常这些能级是分立的)。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态(或者简单地表述为处在某一个能级上)。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。

2．这个传感器基于光电效应。

[素养点评]

量子力学，在科学家爱因斯坦和玻尔的眼中被看作是“上帝跟宇宙玩掷骰子”的学科，它带来了许许多多令人震惊不已的结论。量子化是量子力学中非常重要和基本的概念，同时这一概念对习惯于经典力学连续概念的学生而言又是抽象甚至怪诞的，甚至有点不可捉摸的感然，而许多量子物理学的实例就在你身边！利用生活中的实例更便于学生对量子化的了解和认识。