（2019人教版必修第三冊）高二物理精講精練 第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步總結(jié)提升（原卷版+解析）

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第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步 知識總結(jié) 內(nèi)容1：磁場　磁感線 一、電和磁的聯(lián)系 1．磁極：自然界中的磁體總是存在兩個磁極。 2．磁極間的作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。 3．電流的磁效應(yīng) （1）奧斯特實驗：通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn)。 （2）實驗結(jié)論：電流可以產(chǎn)生磁場——發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。 二、磁場 1．定義：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，都是通過磁場發(fā)生的。 2．基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或電流有力的作用。 三、磁感線 1．磁場的方向規(guī)定：小磁針靜止時N極所指的方向。 2．磁感線：用來形象地描述磁場的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟這點磁場的方向一致。 3．磁感線的疏密表示磁場的強弱。 四、安培定則 1．直線電流的磁場：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，如圖甲所示。 2．環(huán)形電流的磁場：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場的方向，如圖乙所示。 3．通電螺線管的磁場：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟螺線管電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁場的方向，或拇指指向螺線管的N極，如圖丙所示。 五、安培分子電流假說 1．分子電流假說：安培認為，在物質(zhì)的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流，即分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。 2．分子電流假說意義：能夠解釋磁化以及退磁現(xiàn)象，解釋磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 知識演練 1. 關(guān)于磁場，下列說法正確的是（　?。?A. 磁場的基本性質(zhì)是對處于其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用 B. 磁場是看不見、摸不著、實際不存在的，是人們假想出來的一種物質(zhì) C. 磁場是磁體周圍或通電導(dǎo)體周圍存在的一種物質(zhì)，有小磁針放入其中時，存在磁場；無小磁針放入時，磁場不存在 D. 磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無 2. 在做奧斯特實驗時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是（　?。?A. 沿導(dǎo)線方向放置磁針，使小磁針在導(dǎo)線的延長線上 B. 垂直導(dǎo)線方向放置磁針，使小磁針在導(dǎo)線的正下方 C. 導(dǎo)線沿南北方向放置在小磁針的正上方 D. 導(dǎo)線沿東西方向放置在小磁針的正上方 3. 下列關(guān)于磁感線的說法中正確的是（　　） A. 磁感線可以形象地描述磁場的強弱與方向 B. 磁感線總是從磁鐵的N極發(fā)出，到S極終止 C. 磁感線就是細鐵屑在磁鐵周圍排列的曲線，沒有細鐵屑的地方就沒有磁感線 D. 沿磁感線的方向磁場逐漸減弱 4. （多選）條形磁鐵上部一小磁針平衡時N極指向如圖所示，假定磁鐵內(nèi)部也有一小磁針，平衡時如圖所示，則下列說法正確的是（　?。? A. 磁鐵c端是N極，d端是S極 B. 磁鐵c端是S極，d端是N極 C. 小磁針a端是N極，b端是S極 D. 小磁針a端是S極，b端是N極 5. 當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時北極指向讀者的是（　　） A. B. C. D. 6. 下列說法正確的是（　?。?A. 奧斯特提出“分子電流”假說，認為永磁體的磁場和通電導(dǎo)線的磁場均由運動的電荷產(chǎn)生 B. 安培提出“分子電流”假說，認為永磁體的磁場和通電導(dǎo)線的磁場均由運動的電荷產(chǎn)生 C. 根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵受到強烈振動時磁性會減弱 D. 根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵在高溫條件下磁性會減弱 內(nèi)容2：磁感應(yīng)強度　磁通量 一、磁感應(yīng)強度 1．電流元：很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度l的乘積Il。 2．控制變量法探究影響通電導(dǎo)線受力的因素 如圖所示，三塊相同的蹄形磁鐵，并列放在桌上，直導(dǎo)線所在處的磁場認為是均勻的。 （1）保持磁場中導(dǎo)線長度不變，改變電流大小，觀察直導(dǎo)線擺動角度大小來比較磁場力大小。 （2）保持電流大小不變，改變磁場中導(dǎo)線長度，通過觀察直導(dǎo)線擺動角度大小比較磁場力大小。 （3）實驗結(jié)論：直導(dǎo)線與磁場垂直時，它受力大小既與導(dǎo)線的長度l成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比。 3．磁感應(yīng)強度的大小 在磁場中垂直于磁場方向放置的通電導(dǎo)線，所受的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值叫磁感應(yīng)強度。 4．公式：B＝eq \f(F,Il)。 5．單位：國際單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是T,1 T＝1eq \f(N,A·m)。 二、勻強磁場 1．定義：各點的磁感應(yīng)強度的大小相等、方向相同的磁場。 2．磁感線特點：間隔相等的平行直線。 三、磁通量 1．定義：勻強磁場中磁感應(yīng)強度和與磁場方向垂直的平面面積S的乘積，即Φ＝BS。 2．拓展：磁場B與研究的平面不垂直時，這個面在垂直于磁場B方向的投影面積S′與B的乘積表示磁通量。 3．單位：國際單位制是韋伯，簡稱韋，符號是Wb,1 Wb＝1_T·m2。 4．引申：B＝eq \f(Φ,S)，表示磁感應(yīng)強度等于穿過單位面積的磁通量，因此磁感應(yīng)強度B又叫磁通密度。 知識演練 1. 關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是（　?。?A. 由可知，B與F成正比、與IL成反比 B. 通電導(dǎo)線放在磁場中的某點，那點就有磁感應(yīng)強度，如果將通電導(dǎo)線拿走，那點的磁感應(yīng)強度就為零 C. 通電導(dǎo)線所受磁場力不為零的地方一定存在磁場，通電導(dǎo)線不受磁場力的地方一定不存在磁場 D. 磁場中某一點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，其大小和方向是唯一確定的，與是否放入通電導(dǎo)線無關(guān) 2. 將長為L的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧，固定于垂直于紙面向外、大小為B的勻強磁場中，兩端點A、C連線豎直，如圖所示．若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是（　　） A. ILB，水平向左 B. ILB，水平向右 C. ，水平向右 D. ，水平向左 3. 如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為（　?。? A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶4 D. 4∶1 4. 如圖，兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點，且與直面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是（　?。? A. O點處的磁感應(yīng)強度為零 B. a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反 C. c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同 D. a、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同 5. （多選）圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為B0和B0，方向也垂直于紙面向外。則（　?。? A. 流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 B. 流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 C. 流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 D. 流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 內(nèi)容3：電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用 一、劃時代的發(fā)現(xiàn) 1．電流的磁效應(yīng)引起的思考：既然電流能夠產(chǎn)生磁場，那么，為什么不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流呢？ 2．法拉第的探索：經(jīng)歷了長達10年的探索，經(jīng)歷了一次次失敗，最終領(lǐng)悟到，“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。 3．電磁感應(yīng)：由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象。 4．感應(yīng)電流：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流。 二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1．探索感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 （1）實驗裝置 （2）實驗過程 2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。 三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用 1．最早的發(fā)電機：法拉第的圓盤發(fā)電機。 2．電廠里的發(fā)電機、生產(chǎn)和生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的。 知識演練 1. 如圖所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電導(dǎo)線ef。已知ef平行于ab，當(dāng)ef豎直向上平移時，電流磁場穿過圓面積的磁通量將（　?。? A. 逐漸增大 B. 逐漸減小 C. 始終為零 D. 不為零，但保持不變 2. 如圖所示，一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側(cè)A點運動到磁鐵S極的右側(cè)B點，A、B兩點關(guān)于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將（　?。? A. 先增大，后減小 B. 先減小，后增大 C. 先增大，后減小、再增大，再減小 D. 先減小，后增大、再減小，再增大 3. 磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數(shù)”。在圖示磁場中，S1、S2、S3為三個面積相同的相互平行的線圈，穿過S1、S2、S3的磁通量分別為Φ1、Φ2、Φ3，且都不為0。下列判斷正確的是（　　） A. Φ1最大 B. Φ2最大 C. Φ3最大 D. Φ1、Φ2、Φ3相等 4.（多選）下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（　?。?A. B. C. D. 5. （多選）某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗時，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖所示的實驗電路，閉合開關(guān)，下列說法正確的是（　?。? A. 線圈A插入線圈B的過程中，有感應(yīng)電流 B. 線圈A從線圈B中拔出過程中，有感應(yīng)電流 C. 線圈A停在線圈B中，有感應(yīng)電流 D. 線圈A拔出線圈B的過程中，線圈B的磁通量在減小 6.（多選）如圖所示裝置中，在下列各種情況下，能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（　?。? A. 開關(guān)S接通的瞬間 B. 開關(guān)S接通后，電路中有穩(wěn)定電流時 C. 開關(guān)S接通后，移動滑動變阻器的滑動觸頭的過程中 D. 開關(guān)S斷開的瞬間 內(nèi)容4：電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用 一、電磁場 1．變化的磁場產(chǎn)生電場。 2．變化的電場產(chǎn)生磁場。 3．變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一的電磁場。 二、電磁波 1．麥克斯韋的預(yù)言 （1）電磁波的預(yù)言：變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。 （2）電磁波可以在真空中傳播。 （3）光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動，電磁波的速度等于光速。 2．赫茲的貢獻：赫茲證實了電磁波的存在，證實了麥克斯韋的電磁場理論。 三、電磁波譜 1．電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系：c＝λf。 2．電磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。 3．電磁波譜的概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，形成電磁波譜。 4．電磁波譜組成 5．各種電磁波的應(yīng)用 （1）無線電波中的長波、中波、短波用于廣播及其他信號的傳播。 （2）微波用于衛(wèi)星通信、電視等信號傳輸。 （3）紅外線用來加熱理療。 （4）可見光讓我們看見這個世界，也可用于通信。 （5）紫外線可以消毒。 （6）X射線用于診斷病情。 （7）γ射線可以摧毀病變的細胞。 四、電磁波的能量 1．電磁波具有能量，電磁波是物質(zhì)存在的一種形式。 2．微波爐加熱食物應(yīng)用了一種電磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下熱運動加劇，內(nèi)能增加，溫度升高。 3．光是一種電磁波——傳播著的電磁場，光具有能量。 五、電磁波通信 1．電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)。 2．以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息服務(wù)都是通過電磁波來傳遞的。 知識演練 1. （多選）關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（　?。?A. 變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān) B. 周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場 C. 變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場 D. 電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場 2. （多選）下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是（　?。?A. 只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B. 電磁波的傳播需要介質(zhì) C. 停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在 D. 電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的 3. 電磁波在真空中傳播的速度是3.00×108m/s， 有一個廣播電臺的頻率為90.0MHz， 這個臺發(fā)射的電磁波的波長為（　?。?A. 2.70m B. 3.00m C. 3.33m D. 270m 4. 下列各組電磁波中，按波長由長到短排列正確的是（　?。?A. 紅外線、紫外線、可見光、射線 B. 射線、紫外線、紅外線、可見光 C. 射線、紫外線、可見光、紅外線 D. 紅外線、可見光、紫外線、射線 5. （多選）關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是（　?。?A. X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變 B. γ射線是波長最短的電磁波，它的頻率比X射線還要高 C. 紫外線的頻率比紫光低 D. 在電磁波譜中，穿透能力最強的是X射線 內(nèi)容五：能量量子化 一、熱輻射 1．熱輻射：一切物體都在輻射電磁波。 2．熱輻射規(guī)律：溫度越高，熱輻射中波長較短的成分越強。 3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。 4．黑體輻射：黑體向外輻射電磁波的現(xiàn)象。 二、能量子 1．普朗克的能量子假設(shè)：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個最小的能量值ε叫作能量子。 2．能量子大小：ε＝hν。 ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 3．愛因斯坦光子假設(shè)：光是由一個個不可分割的能量子組成，這些能量子叫作光子，光子的能量ε＝hν。 三、能級 1．定義：原子量子化的能量值。 2．原子處于能級最低的狀態(tài)時最穩(wěn)定，由高能級向低能級躍遷時放出光子。 3．原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出的光子的能量，等于兩個能級之差。 4．原子光譜的譜線是一些分立的亮線。 知識演練 1. 已知某單色光的波長為，在真空中光速為，普朗克常量為，則電磁波輻射的能量子的值為（　?。?A. B. C. D. 以上均不正確 2. 某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為p ，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為（　?。?A. B. C. D. 3. （多選）下列說法正確的是（　?。?A. 原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐?，可以連續(xù)變化 B. 原子從低能級向高能級躍遷時放出光子 C. 原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差 D. 原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光譜只有一些分立的亮線 4. （多選）關(guān)于太陽光譜,下列說法正確的是（　?。?A. 太陽光譜是吸收光譜 B. 太陽光譜中的暗線,是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的 C. 根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析太陽的物質(zhì)組成 D. 根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析地球大氣層中含有哪些元素 5. “神光Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大的高功率激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長λ=0.35um的紫外激光，已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？ 第二部分 專題講解 專題1：電場線與磁感線的比較 1.相似之處 （1）電場線和磁感線都是為了形象地描述場而引入的假想的曲線，實際上并不存在。 （2）電場線和磁感線都是用來描述場的強弱和方向的，電場線和磁感線切線方向分別表示了電場和磁場的方向。 （3）電場線和磁感線都不能相交。因為如果相交，在相交點就會出現(xiàn)兩個切線方向，與電場和磁場中某一確定點的場的方向是唯一的相矛盾。 2．電場線和磁感線的顯著區(qū)別：電場線起始于正電荷或無窮遠，終止于無窮遠或負電荷，是非閉合的曲線，而磁感線是閉合的曲線。 【例1】(多選)關(guān)于電場線和磁感線的概念，以下說法正確的是(　　) A．電場線和磁感線都是不封閉的曲線 B．沿著磁感線的方向，磁場越來越弱 C．任意兩條電場線或磁感線都不能相交 D．電場線和磁感線的疏密都表示場的強弱 專題2：安培定則的應(yīng)用及磁場疊加 1.安培定則的“因”和“果”判斷磁場的方向 2.磁場的疊加 （1）磁感應(yīng)強度是矢量，磁場中每一點磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向。 （2）多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和，疊加時遵循矢量合成法則。 【例2】　如圖所示，完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時a點的磁感應(yīng)強度大小為B1，b點的磁感應(yīng)強度大小為B2。當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，c點的磁感應(yīng)強度大小為(　　) 甲　　　　乙 A．B1－eq \f(B2,2)　　　 B．B2－eq \f(B1,2) C．B2－B1 D．eq \f(B1,3) 【技巧與方法】 1.安培定則的“因”和“果”判斷磁場的方向 2.磁場的疊加 （1）磁感應(yīng)強度是矢量，磁場中每一點磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向。 （2）多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和，疊加時遵循矢量合成法則。 【例2】　如圖所示，完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時a點的磁感應(yīng)強度大小為B1，b點的磁感應(yīng)強度大小為B2。當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，c點的磁感應(yīng)強度大小為(　　) 甲　　　　乙 A．B1－eq \f(B2,2)　　　B．B2－eq \f(B1,2) C．B2－B1 D．eq \f(B1,3) 專題3：對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及應(yīng)用 1.判斷磁通量變化 2.利用產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流 （1）磁通量是否變化。 （2）是否為閉合回路。 二者同時滿足才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。 【例3】　上海市某中學(xué)的幾位同學(xué)把一條大約10 m長電線的兩端連接在一個靈敏電流計的接線柱上，形成閉合導(dǎo)體回路。甲、乙兩位同學(xué)沿南北方向站立勻速搖動電線時，靈敏電流計的示數(shù)I1，兩位同學(xué)沿東西方向站立勻速搖動電線時，靈敏電流計的示數(shù)I2，則(　　) A．I1＝0，I2≠0　 B．I1≠0，I2＝0 C．I1≠0，I2≠0 D．I1＝0，I2＝0 【技巧與方法】 只要閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流。 開關(guān)和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開關(guān)閉合瞬間有開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動無開關(guān)閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有原因(電流的方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指原因(電流的方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指變化情形舉例磁通量變化量磁場變化永磁鐵靠近或遠離線圈、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流發(fā)生變化ΔΦ＝ΔB·S有效面積 變化回路面積變化閉合線圈的部分導(dǎo)線做切割磁感線運動ΔΦ＝B·ΔS回路平面與磁場夾角變化線圈在磁場中轉(zhuǎn)動ΔΦ＝|Φ2－Φ1| 第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步 知識總結(jié) 內(nèi)容1：磁場　磁感線 一、電和磁的聯(lián)系 1．磁極：自然界中的磁體總是存在兩個磁極。 2．磁極間的作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。 3．電流的磁效應(yīng) （1）奧斯特實驗：通電導(dǎo)線使小磁針偏轉(zhuǎn)。 （2）實驗結(jié)論：電流可以產(chǎn)生磁場——發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。 二、磁場 1．定義：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，都是通過磁場發(fā)生的。 2．基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或電流有力的作用。 三、磁感線 1．磁場的方向規(guī)定：小磁針靜止時N極所指的方向。 2．磁感線：用來形象地描述磁場的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟這點磁場的方向一致。 3．磁感線的疏密表示磁場的強弱。 四、安培定則 1．直線電流的磁場：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，如圖甲所示。 2．環(huán)形電流的磁場：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場的方向，如圖乙所示。 3．通電螺線管的磁場：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟螺線管電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁場的方向，或拇指指向螺線管的N極，如圖丙所示。 五、安培分子電流假說 1．分子電流假說：安培認為，在物質(zhì)的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流，即分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。 2．分子電流假說意義：能夠解釋磁化以及退磁現(xiàn)象，解釋磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 知識演練 1. 關(guān)于磁場，下列說法正確的是（　?。?A. 磁場的基本性質(zhì)是對處于其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用 B. 磁場是看不見、摸不著、實際不存在的，是人們假想出來的一種物質(zhì) C. 磁場是磁體周圍或通電導(dǎo)體周圍存在的一種物質(zhì)，有小磁針放入其中時，存在磁場；無小磁針放入時，磁場不存在 D. 磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無 【詳解】A．磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用，A正確； BCD．磁場雖然看不見摸不著，但是它是客觀存在的，BCD錯誤。 故選A。 2. 在做奧斯特實驗時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是（　?。?A. 沿導(dǎo)線方向放置磁針，使小磁針在導(dǎo)線的延長線上 B. 垂直導(dǎo)線方向放置磁針，使小磁針在導(dǎo)線的正下方 C. 導(dǎo)線沿南北方向放置在小磁針的正上方 D. 導(dǎo)線沿東西方向放置在小磁針的正上方 【詳解】為了使現(xiàn)象明顯，應(yīng)該將小磁針放置在導(dǎo)線一側(cè)，且平行導(dǎo)線方向放置小磁針。又由于小磁針只能在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所以應(yīng)該將小磁針放置在導(dǎo)線下方或上方，即將小磁針和導(dǎo)線放置在同一豎直面內(nèi)，而不能將小磁針和導(dǎo)線放置在同一水平面內(nèi)，由于地球的磁場是沿南北方向的，為了使實驗現(xiàn)象明顯，應(yīng)該使電流的磁場不沿南北方向，最好沿與南北方向夾角最大的東西方向，所以應(yīng)在南北方向放置導(dǎo)線。 故選C。 3. 下列關(guān)于磁感線的說法中正確的是（　?。?A. 磁感線可以形象地描述磁場的強弱與方向 B. 磁感線總是從磁鐵的N極發(fā)出，到S極終止 C. 磁感線就是細鐵屑在磁鐵周圍排列的曲線，沒有細鐵屑的地方就沒有磁感線 D. 沿磁感線的方向磁場逐漸減弱 【詳解】A．磁場是一種看不見的特殊物質(zhì)，人們?yōu)榱诵蜗蟮拿枋龃艌龆肓舜鸥芯€這一假想的曲線，它可以表示磁場的強弱與方向，故A正確； B．磁場線都是閉合的曲線，故B錯誤； C．磁感線是人們假想的曲線，與有無鐵屑無關(guān)，故C錯誤； D．磁場的強弱由磁感線的疏密程度表示，與磁場的方向無關(guān)，故D錯誤。 故選A。 4. （多選）條形磁鐵上部一小磁針平衡時N極指向如圖所示，假定磁鐵內(nèi)部也有一小磁針，平衡時如圖所示，則下列說法正確的是（　　） A. 磁鐵c端是N極，d端是S極 B. 磁鐵c端是S極，d端是N極 C. 小磁針a端是N極，b端是S極 D. 小磁針a端是S極，b端是N極 【詳解】小磁針靜止時N極的指向即為該處的磁場方向，條形磁鐵外部磁感線方向是由N極指向S極，而內(nèi)部是由S極指向N極，由題圖中上面小磁針靜止時N極所指的方向可判定磁鐵d端是N極，c端是S極；磁鐵內(nèi)部的小磁針，由內(nèi)部磁場方向可判定，a端是S極，b端是N極。 故選BD。 5. 當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時北極指向讀者的是（　?。?A. B. C. D. 【詳解】A、通電直導(dǎo)線電流從左向右，根據(jù)右手螺旋定則，則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌龇较虼怪奔埫嫦蚶铮孕〈裴橃o止時北極背離讀者，故A錯誤； B、如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則，磁場的方向逆時針（從上向下看），因此小磁針靜止時北極背離讀者，故B錯誤； C、環(huán)形導(dǎo)線的電流方向如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則，則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌龇较虼怪奔埫嫦蛲?，所以小磁針靜止時北極指向讀者，故C正確； D、根據(jù)右手螺旋定則，結(jié)合電流的方向，則通電螺線管的內(nèi)部磁場方向，由右向左，則小磁針的靜止時北極指向左，故D錯誤； 故選C 6. 下列說法正確的是（　　） A. 奧斯特提出“分子電流”假說，認為永磁體的磁場和通電導(dǎo)線的磁場均由運動的電荷產(chǎn)生 B. 安培提出“分子電流”假說，認為永磁體的磁場和通電導(dǎo)線的磁場均由運動的電荷產(chǎn)生 C. 根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵受到強烈振動時磁性會減弱 D. 根據(jù)“分子電流”假說，磁鐵在高溫條件下磁性會減弱 【詳解】AB．“分子電流”假說是由安培提出來的；根據(jù)安培的“分子電流”假說可知，磁鐵及通電導(dǎo)線的磁性是由內(nèi)部運動電荷產(chǎn)生的磁場疊加而成的，選項A錯誤，B正確； CD．磁鐵在高溫和強烈振動下分子電流會變得雜亂，從而使磁性減弱，故CD正確 故選BCD 內(nèi)容2：磁感應(yīng)強度　磁通量 一、磁感應(yīng)強度 1．電流元：很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度l的乘積Il。 2．控制變量法探究影響通電導(dǎo)線受力的因素 如圖所示，三塊相同的蹄形磁鐵，并列放在桌上，直導(dǎo)線所在處的磁場認為是均勻的。 （1）保持磁場中導(dǎo)線長度不變，改變電流大小，觀察直導(dǎo)線擺動角度大小來比較磁場力大小。 （2）保持電流大小不變，改變磁場中導(dǎo)線長度，通過觀察直導(dǎo)線擺動角度大小比較磁場力大小。 （3）實驗結(jié)論：直導(dǎo)線與磁場垂直時，它受力大小既與導(dǎo)線的長度l成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比。 3．磁感應(yīng)強度的大小 在磁場中垂直于磁場方向放置的通電導(dǎo)線，所受的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值叫磁感應(yīng)強度。 4．公式：B＝eq \f(F,Il)。 5．單位：國際單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是T,1 T＝1eq \f(N,A·m)。 二、勻強磁場 1．定義：各點的磁感應(yīng)強度的大小相等、方向相同的磁場。 2．磁感線特點：間隔相等的平行直線。 三、磁通量 1．定義：勻強磁場中磁感應(yīng)強度和與磁場方向垂直的平面面積S的乘積，即Φ＝BS。 2．拓展：磁場B與研究的平面不垂直時，這個面在垂直于磁場B方向的投影面積S′與B的乘積表示磁通量。 3．單位：國際單位制是韋伯，簡稱韋，符號是Wb,1 Wb＝1_T·m2。 4．引申：B＝eq \f(Φ,S)，表示磁感應(yīng)強度等于穿過單位面積的磁通量，因此磁感應(yīng)強度B又叫磁通密度。 知識演練 1. 關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是（　?。?A. 由可知，B與F成正比、與IL成反比 B. 通電導(dǎo)線放在磁場中的某點，那點就有磁感應(yīng)強度，如果將通電導(dǎo)線拿走，那點的磁感應(yīng)強度就為零 C. 通電導(dǎo)線所受磁場力不為零的地方一定存在磁場，通電導(dǎo)線不受磁場力的地方一定不存在磁場 D. 磁場中某一點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，其大小和方向是唯一確定的，與是否放入通電導(dǎo)線無關(guān) 【詳解】ABD．磁感應(yīng)強度只是定義式，而不是決定式，磁感應(yīng)強度B是由磁場本身決定的，與有無通電導(dǎo)線放入其中無關(guān)，A、B錯誤，D正確； C．當(dāng)通電導(dǎo)線平行于磁場方向放置時，通電導(dǎo)線所受到的磁場力為零，而此處的B≠0，故C錯誤。 故選D。 2. 將長為L的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧，固定于垂直于紙面向外、大小為B的勻強磁場中，兩端點A、C連線豎直，如圖所示．若給導(dǎo)線通以由A到C、大小為I的恒定電流，則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是（　?。? A. ILB，水平向左 B. ILB，水平向右 C. ，水平向右 D. ，水平向左 【詳解】弧長為L，圓心角為60°，則弦長：，導(dǎo)線受到的安培力：F=BI?AC=，由左手定則可知，導(dǎo)線受到的安培力方向：水平向左；故D，ABC錯誤． 故選D 3. 如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為（　?。? A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶4 D. 4∶1 【詳解】根據(jù)磁通量的定義，當(dāng)B垂直于S時，穿過線圈的磁通量為Ф=BS，其中S為有磁感線穿過區(qū)域的面積，所以圖中a、b兩線圈的磁通量相等，所以A正確；BCD錯誤． 故選A 4. 如圖，兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點，且與直面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是（　　） A. O點處的磁感應(yīng)強度為零 B. a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反 C. c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同 D. a、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同 【詳解】A．由安培定則和磁場疊加原理可判斷出O點處的磁感應(yīng)強度方向向下，一定不為零，A錯誤； B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，均向下，B錯誤； C．c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，均向下，C正確； D．a(chǎn)、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向相同，D錯誤。 故選C。 5. （多選）圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為B0和B0，方向也垂直于紙面向外。則（　?。? A. 流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 B. 流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 C. 流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 D. 流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B0 【詳解】外磁場、電流的磁場方向如圖所示 在b點 B0＝B0－B1＋B2 在a點 B0＝B0－B1－B2 由上述兩式解得 B1＝B0，B2＝B0 故選AC。 內(nèi)容3：電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用 一、劃時代的發(fā)現(xiàn) 1．電流的磁效應(yīng)引起的思考：既然電流能夠產(chǎn)生磁場，那么，為什么不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流呢？ 2．法拉第的探索：經(jīng)歷了長達10年的探索，經(jīng)歷了一次次失敗，最終領(lǐng)悟到，“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。 3．電磁感應(yīng)：由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象。 4．感應(yīng)電流：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流。 二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1．探索感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 （1）實驗裝置 （2）實驗過程 2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。 三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用 1．最早的發(fā)電機：法拉第的圓盤發(fā)電機。 2．電廠里的發(fā)電機、生產(chǎn)和生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的。 知識演練 1. 如圖所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電導(dǎo)線ef。已知ef平行于ab，當(dāng)ef豎直向上平移時，電流磁場穿過圓面積的磁通量將（　?。? A. 逐漸增大 B. 逐漸減小 C. 始終為零 D. 不為零，但保持不變 【詳解】ABCD．導(dǎo)線ef中的電流激發(fā)的磁場，其磁感線是環(huán)繞ef的一系列同心圓，由于ef位于直徑ab的正上方，所以從直徑一側(cè)進入圓的磁感線，必將從直徑另一側(cè)的對稱位置出來，即圓中的磁通量始終是為零的，故ABD錯誤，C正確。 故選C。 2. 如圖所示，一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側(cè)A點運動到磁鐵S極的右側(cè)B點，A、B兩點關(guān)于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將（　　） A. 先增大，后減小 B. 先減小，后增大 C. 先增大，后減小、再增大，再減小 D. 先減小，后增大、再減小，再增大 【詳解】穿過線圈的磁通量應(yīng)以磁鐵內(nèi)部磁場為主的，而內(nèi)部的磁感線是一定值，在A、B點時，外部磁感線比較密，即與內(nèi)部相反的磁感線多，相抵后剩下的內(nèi)部的磁感線就少；中間位置時，外部磁感線比較疏，即與內(nèi)部相反的磁感線少，相抵后剩下的內(nèi)部的磁感線就多。所以兩端磁通量小，中間磁通量大。故A正確；BCD錯誤。 故選A。 3. 磁通量可以形象地理解為“穿過一個閉合電路的磁感線的條數(shù)”。在圖示磁場中，S1、S2、S3為三個面積相同的相互平行的線圈，穿過S1、S2、S3的磁通量分別為Φ1、Φ2、Φ3，且都不為0。下列判斷正確的是（　　） A. Φ1最大 B. Φ2最大 C. Φ3最大 D. Φ1、Φ2、Φ3相等 【詳解】由于磁通量可以理解為穿過一個閉合電路的磁感線的條數(shù)的多少，從題圖中可看出穿過S1的磁感線條數(shù)最多，所以Φ1最大。 故選A。 4.（多選）下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（　?。?A. B. C. D. 【詳解】A．電路沒有閉合，無感應(yīng)電流。故A錯誤； B．面積增大，通過閉合電路的磁通量增大，有感應(yīng)電流。故B正確； C．穿過圓環(huán)的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應(yīng)電流。故C錯誤； D．穿過閉合電路的磁通量減小，有感應(yīng)電流。故D正確。 故選BD。 5. （多選）某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗時，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖所示的實驗電路，閉合開關(guān)，下列說法正確的是（　?。? A. 線圈A插入線圈B的過程中，有感應(yīng)電流 B. 線圈A從線圈B中拔出過程中，有感應(yīng)電流 C. 線圈A停在線圈B中，有感應(yīng)電流 D. 線圈A拔出線圈B的過程中，線圈B的磁通量在減小 【詳解】ABC．由感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件知AB選項中均有磁通量的變化，C項中磁通量不變。故AB正確；C錯誤； D．在線圈A拔出線圈B的過程中，線圈B的磁通量減小。故D正確。 故選ABD。 6.（多選）如圖所示裝置中，在下列各種情況下，能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（　?。? A. 開關(guān)S接通的瞬間 B. 開關(guān)S接通后，電路中有穩(wěn)定電流時 C. 開關(guān)S接通后，移動滑動變阻器的滑動觸頭的過程中 D. 開關(guān)S斷開的瞬間 【詳解】A．將開關(guān)突然接通的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場從無到有，穿過穿過銅環(huán)A的磁通量增大，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確； B．開關(guān)S接通后，電路中有穩(wěn)定電流時，線圈產(chǎn)生穩(wěn)恒的磁場，穿過銅環(huán)A的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B錯誤； C．開關(guān)S接通后，移動滑動變阻器的滑動觸頭的過程中，變阻器接入電路的電阻變化，回路中電流變化，線圈產(chǎn)生的磁場變化，穿過銅環(huán)A磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C正確； D．開關(guān)S斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場從有到無消失，穿過穿過銅環(huán)A的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D正確。 故選ACD。 內(nèi)容4：電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用 一、電磁場 1．變化的磁場產(chǎn)生電場。 2．變化的電場產(chǎn)生磁場。 3．變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一的電磁場。 二、電磁波 1．麥克斯韋的預(yù)言 （1）電磁波的預(yù)言：變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。 （2）電磁波可以在真空中傳播。 （3）光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動，電磁波的速度等于光速。 2．赫茲的貢獻：赫茲證實了電磁波的存在，證實了麥克斯韋的電磁場理論。 三、電磁波譜 1．電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系：c＝λf。 2．電磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。 3．電磁波譜的概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，形成電磁波譜。 4．電磁波譜組成 5．各種電磁波的應(yīng)用 （1）無線電波中的長波、中波、短波用于廣播及其他信號的傳播。 （2）微波用于衛(wèi)星通信、電視等信號傳輸。 （3）紅外線用來加熱理療。 （4）可見光讓我們看見這個世界，也可用于通信。 （5）紫外線可以消毒。 （6）X射線用于診斷病情。 （7）γ射線可以摧毀病變的細胞。 四、電磁波的能量 1．電磁波具有能量，電磁波是物質(zhì)存在的一種形式。 2．微波爐加熱食物應(yīng)用了一種電磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下熱運動加劇，內(nèi)能增加，溫度升高。 3．光是一種電磁波——傳播著的電磁場，光具有能量。 五、電磁波通信 1．電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)。 2．以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息服務(wù)都是通過電磁波來傳遞的。 知識演練 1. （多選）關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（　　） A. 變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān) B. 周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場 C. 變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場 D. 電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場 【詳解】A．變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，選項A正確； B．周期性變化的磁場產(chǎn)生的電場一定也是周期性變化的，且頻率相同，選項B正確； C．若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，選項C錯誤； D．只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，只有變化的磁場才能產(chǎn)生電場，選項D錯誤。 故選AB。 2. （多選）下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是（　?。?A. 只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B. 電磁波的傳播需要介質(zhì) C. 停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在 D. 電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的 【詳解】A．要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變化的電場（或磁場）產(chǎn)生的磁場（或電場）必須是周期性變化的，故A錯誤； B．電磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，故B錯誤； C．電磁波可以脫離“波源”而獨立存在，故C正確； D．電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量的傳播過程，故D正確。 故選CD。 3. 電磁波在真空中傳播的速度是3.00×108m/s， 有一個廣播電臺的頻率為90.0MHz， 這個臺發(fā)射的電磁波的波長為（　?。?A. 2.70m B. 3.00m C. 3.33m D. 270m 【詳解】電磁波的傳播速度是光速，頻率波長速度的關(guān)系是c=λf，所以，故C正確．故選C． 4. 下列各組電磁波中，按波長由長到短排列正確的是（　?。?A. 紅外線、紫外線、可見光、射線 B. 射線、紫外線、紅外線、可見光 C. 射線、紫外線、可見光、紅外線 D. 紅外線、可見光、紫外線、射線 【詳解】電磁波譜可大致分為：無線電波，紅外線，可見光，紫外線，倫琴射線，射線伽馬射線，故D正確，ABC錯誤． 故選D． 5. （多選）關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是（　?。?A. X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變 B. γ射線是波長最短的電磁波，它的頻率比X射線還要高 C. 紫外線的頻率比紫光低 D. 在電磁波譜中，穿透能力最強的是X射線 【詳解】A．X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，選項A正確； B．γ射線是波長最短的電磁波，它的頻率比X射線還要高，選項B正確； CD．在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，紫外線的頻率比紫光高，在電磁波譜中γ射線的穿透能力最強，選項CD錯誤。? 故選AB。 內(nèi)容五：能量量子化 一、熱輻射 1．熱輻射：一切物體都在輻射電磁波。 2．熱輻射規(guī)律：溫度越高，熱輻射中波長較短的成分越強。 3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。 4．黑體輻射：黑體向外輻射電磁波的現(xiàn)象。 二、能量子 1．普朗克的能量子假設(shè)：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個最小的能量值ε叫作能量子。 2．能量子大小：ε＝hν。 ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 3．愛因斯坦光子假設(shè)：光是由一個個不可分割的能量子組成，這些能量子叫作光子，光子的能量ε＝hν。 三、能級 1．定義：原子量子化的能量值。 2．原子處于能級最低的狀態(tài)時最穩(wěn)定，由高能級向低能級躍遷時放出光子。 3．原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出的光子的能量，等于兩個能級之差。 4．原子光譜的譜線是一些分立的亮線。 知識演練 1. 已知某單色光的波長為，在真空中光速為，普朗克常量為，則電磁波輻射的能量子的值為（　　） A. B. C. D. 以上均不正確 【詳解】根據(jù)，又，所以，故A正確，BCD錯誤． 故選：A。 2. 某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為p ，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為（　?。?A. B. C. D. 【詳解】每個光子的能量為 設(shè)每秒激光器發(fā)出的光子數(shù)是n，則 聯(lián)立可得 故選A。 3. （多選）下列說法正確的是（　?。?A. 原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐?，可以連續(xù)變化 B. 原子從低能級向高能級躍遷時放出光子 C. 原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差 D. 原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光譜只有一些分立的亮線 【詳解】原子的能量是量子化的，原子從高能級會自發(fā)地向低能級躍遷，向外放出光子。光子的能量hν＝E初－E末，由于能級的分立性，放出的光子的能量也是分立的。 故選CD。 4. （多選）關(guān)于太陽光譜,下列說法正確的是（　　） A. 太陽光譜是吸收光譜 B. 太陽光譜中的暗線,是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的 C. 根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析太陽的物質(zhì)組成 D. 根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析地球大氣層中含有哪些元素 【詳解】試題分析：太陽光譜是吸收光譜．因為太陽是一個高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時，會被太陽大氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀察到的太陽光譜是吸收光譜，所以分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀察到它的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會直接發(fā)光．由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時不會被地球大氣層中的物質(zhì)原子吸收．故選項A、B正確 5. “神光Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大的高功率激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2400J、波長λ=0.35um的紫外激光，已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？ 【答案】4.23×1021（個） 【詳解】一個紫外激光光子的能量，則該紫外激光所含光子數(shù)（個）. 第二部分 專題講解 專題1：電場線與磁感線的比較 1.相似之處 （1）電場線和磁感線都是為了形象地描述場而引入的假想的曲線，實際上并不存在。 （2）電場線和磁感線都是用來描述場的強弱和方向的，電場線和磁感線切線方向分別表示了電場和磁場的方向。 （3）電場線和磁感線都不能相交。因為如果相交，在相交點就會出現(xiàn)兩個切線方向，與電場和磁場中某一確定點的場的方向是唯一的相矛盾。 2．電場線和磁感線的顯著區(qū)別：電場線起始于正電荷或無窮遠，終止于無窮遠或負電荷，是非閉合的曲線，而磁感線是閉合的曲線。 【例1】(多選)關(guān)于電場線和磁感線的概念，以下說法正確的是(　　) A．電場線和磁感線都是不封閉的曲線 B．沿著磁感線的方向，磁場越來越弱 C．任意兩條電場線或磁感線都不能相交 D．電場線和磁感線的疏密都表示場的強弱 【解析】CD　電場線和磁感線都是為了形象描述場而引入的模型，由于曲線的切線方向表示場的方向，所以不可能相交，其疏密都反映場的強弱，故B錯誤，C、D正確；電場線不閉合，而磁感線是閉合的，在條形磁鐵外部，磁感線由N極到S極；在條形磁鐵內(nèi)部由S極到N極，故A錯誤。 專題2：安培定則的應(yīng)用及磁場疊加 1.安培定則的“因”和“果”判斷磁場的方向 2.磁場的疊加 （1）磁感應(yīng)強度是矢量，磁場中每一點磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向。 （2）多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和，疊加時遵循矢量合成法則。 【例2】　如圖所示，完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時a點的磁感應(yīng)強度大小為B1，b點的磁感應(yīng)強度大小為B2。當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，c點的磁感應(yīng)強度大小為(　　) 甲　　　　乙 A．B1－eq \f(B2,2)　　　 B．B2－eq \f(B1,2) C．B2－B1 D．eq \f(B1,3) 【解析】A　對于圖中單個環(huán)形電流，根據(jù)安培定則，其在中軸線上的磁場方向均是向左，故c點的磁場方向也是向左的； 令aO1＝O1b＝bO2＝O2c＝r，設(shè)單個環(huán)形電流在距離中點r位置的磁感應(yīng)強度為B0，在距離中點3r位置的磁感應(yīng)強度為B3，故a點磁感應(yīng)強度：B1＝B0＋B3，b點磁感應(yīng)強度：B2＝B0＋B0，當(dāng)撤去環(huán)形電流乙后，c點磁感應(yīng)強度：Bc＝B3＝B1－eq \f(B2,2)，故A正確，B、C、D錯誤。 【技巧與方法】 1.安培定則的“因”和“果”判斷磁場的方向 2.磁場的疊加 （1）磁感應(yīng)強度是矢量，磁場中每一點磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向。 （2）多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和，疊加時遵循矢量合成法則。 【例2】　如圖所示，完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時a點的磁感應(yīng)強度大小為B1，b點的磁感應(yīng)強度大小為B2。當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，c點的磁感應(yīng)強度大小為(　　) 甲　　　　乙 A．B1－eq \f(B2,2)　　　B．B2－eq \f(B1,2) C．B2－B1 D．eq \f(B1,3) 【解析】A　對于圖中單個環(huán)形電流，根據(jù)安培定則，其在中軸線上的磁場方向均是向左，故c點的磁場方向也是向左的； 令aO1＝O1b＝bO2＝O2c＝r，設(shè)單個環(huán)形電流在距離中點r位置的磁感應(yīng)強度為B0，在距離中點3r位置的磁感應(yīng)強度為B3，故a點磁感應(yīng)強度：B1＝B0＋B3，b點磁感應(yīng)強度：B2＝B0＋B0，當(dāng)撤去環(huán)形電流乙后，c點磁感應(yīng)強度：Bc＝B3＝B1－eq \f(B2,2)，故A正確，B、C、D錯誤。 專題3：對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及應(yīng)用 1.判斷磁通量變化 2.利用產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流 （1）磁通量是否變化。 （2）是否為閉合回路。 二者同時滿足才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。 【例3】　上海市某中學(xué)的幾位同學(xué)把一條大約10 m長電線的兩端連接在一個靈敏電流計的接線柱上，形成閉合導(dǎo)體回路。甲、乙兩位同學(xué)沿南北方向站立勻速搖動電線時，靈敏電流計的示數(shù)I1，兩位同學(xué)沿東西方向站立勻速搖動電線時，靈敏電流計的示數(shù)I2，則(　　) A．I1＝0，I2≠0　 B．I1≠0，I2＝0 C．I1≠0，I2≠0 D．I1＝0，I2＝0 【解析】C　由于地球的周圍存在磁場，且磁感線的方向是從地理的南極指向地理的北極，所以當(dāng)兩個同學(xué)朝東西方向站立，并勻速搖動電線時，導(dǎo)線就會做切割磁感線運動，靈敏電流計有讀數(shù)I2≠0；沿南北方向站立勻速搖動電線時，由于北半球的磁場有向下的分量，所以穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流，所以I1≠0，故C正確。 【技巧與方法】 只要閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流。 開關(guān)和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開關(guān)閉合瞬間有開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動無開關(guān)閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有原因(電流的方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指原因(電流的方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指變化情形舉例磁通量變化量磁場變化永磁鐵靠近或遠離線圈、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流發(fā)生變化ΔΦ＝ΔB·S有效面積 變化回路面積變化閉合線圈的部分導(dǎo)線做切割磁感線運動ΔΦ＝B·ΔS回路平面與磁場夾角變化線圈在磁場中轉(zhuǎn)動ΔΦ＝|Φ2－Φ1|