人教版高中物理必修第三册第十三章课时学案

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第十三章 eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(,,,,,,,)) 电磁感应与电磁波初步1　磁场　磁感线　 　 核心素养点击eq \a\vs4\al(　　一、电和磁的联系　磁场)1．填一填(1)电和磁的联系①自然界中的磁体总是存在着两个磁极。②磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。③电流的磁效应：1820年丹麦物理学家奥斯特通过通电导线使小磁针偏转的实验发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。(2)磁场①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都是通过磁场发生的。②基本性质：磁场对磁极或通电导体有力的作用。③通电导线间的相互作用力特点：同向通电导线相互吸引，异向通电导线相互排斥。④磁场尽管看不见、摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。2．判断(1)奥斯特实验说明了电流可以产生磁场。(√)(2)单独一个带电体可以只带正电荷，同样单独一个磁体可以只有N极。(×)(3)磁场的基本性质是对磁极或电流有力的作用。(√)3．想一想奥斯特实验：南北方向的直导线放置在小磁针上方，给直导线通电，如图所示。观察实验现象。(1)导线通电后观察到什么现象？提示：导线通电后发现小磁针转动了。(2)实验现象说明了什么问题？提示：实验现象说明了通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有力的作用。奥斯特实验发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。eq \a\vs4\al(　　二、磁感线　安培定则)1．填一填(1)磁感线①磁场方向规定：物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。②定义：用来形象地描述磁场的一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点磁场的方向一致。③磁感线可以描述磁场的强弱，磁感线较密，表示磁场较强。(2)安培定则电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(右手螺旋定则)来判断。各种电流的磁场磁感线判断方法如下：①直线电流：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。②环形电流：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场的方向。③通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁场的方向，或者说拇指所指的就是通电螺线管N极的方向。2．判断(1)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(×)(2)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。(√)(3)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场。(√)3．想一想通电的螺线管相当于一个条形磁铁，一端是N极，另一端是S极，把一个小磁针放入螺线管内部，小磁针的N极指向螺线管的哪端？提示：指向螺线管的N极。小磁针N极的指向是N极受到磁场力的方向，N极受力的方向是该位置的磁感线的方向，在螺线管内部，磁感线方向由S极指向N极，所以小磁针的N极指向螺线管的N极。eq \a\vs4\al(主题探究一)　　eq \a\vs4\al(对磁场的理解)【重难释解】1．磁场的存在：磁体的周围、电流的周围都存在磁场。2．磁场的客观性：磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的。场和实物是物质存在的两种形式。3．磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。4．磁场的方向性：有方向，处在磁场中能够自由转动的小磁针，静止时N极的指向，即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向。(1)磁体和电流周围的磁场是同一种性质的场，具有相同的特点和基本性质。(2)场是物质的另一种存在形式，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量等物质的基本属性。　　　　[特别提醒] 　　eq \a\vs4\al(典例1)　(多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　)A．图甲中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．图乙中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的C．图丙中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．图丙中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的解题指导：(1)磁体和电流的周围都存在磁场。(2)磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用。[解析]　甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的。综上所述，选项B、C正确。[答案]　BC自然界有两种基本的物质形态：实物和场(1)实物即具体的、有形的物质形态，由物质粒子组成。(2)场是物质的另一种存在形态，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量、动量等物质的基本属性。【素养训练】1．奥斯特实验说明了(　　)A．磁场的存在 B．磁场的方向性C．电流可以产生磁场 D．磁体间有相互作用解析：选C　奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场，故C正确。2．下列关于磁场的说法中正确的是(　　)A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用C．把磁体放在真空中，磁场就消失了D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失解析：选B　理解磁场的物质形态时应与电场类比，磁场看不见、摸不着，但不会因主观意识而存在或消失，磁场与电场一样，都是客观存在的物质形态。磁场是磁体、电流或运动电荷周围存在的一种特殊物质，说它“特殊”，是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”，是因为它和我们常见的实物一样，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用，因此我们说磁场是和我们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质。虽然它看不见、摸不着，但可以通过它的基本性质反映出来，故B正确，A、C、D错误。3．下列关于磁场的说法正确的是(　　)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．磁体与磁体之间是直接发生作用的D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场解析：选A　磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错；电流也能产生磁场，D错。eq \a\vs4\al(主题探究二)　　eq \a\vs4\al(常见磁场及安培定则的应用)[问题驱动]如图所示的通电螺线管内部有一小磁针，关于其内部小磁针静止时N极的指向，甲认为“螺线管的右端相当于N极，故小磁针静止时右端为S极”，乙认为“由于螺线管内部磁感线方向由左向右，小磁针静止时N极指向与磁场方向相同，故右端是N极”，你认为谁的看法正确？提示：乙的看法正确。因“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于磁体外部的作用情况，而小磁针静止时N极的指向与磁场方向相同在任何情况下都适用。　　　　 【重难释解】1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。2．常见永磁体的磁场3．三种常见的电流的磁场[特别提醒](1)磁场是分布在立体空间的。(2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。(3)应用安培定则判定直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。(4)环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。　　　　 　　eq \a\vs4\al(典例2)　(多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则(　　)A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右解题指导：(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似。(2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向。[解析]　由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误。[答案]　BD【素养训练】4.通电螺线管磁场分布如图所示。图中A、B、C、D四个位置各点磁场方向与图中小磁针所在位置的磁场方向一致的是(　　)A．A位置 B．B位置C．C位置 D．D位置解析：选B　由题图可知，小磁针N极所指的方向水平向右，而A点磁场方向斜向左上；B点的磁场方向水平向右；C点的磁场方向斜向左下；D点的磁场方向斜向左上，可知图中A、B、C、D四个位置各点磁场方向与图中小磁针所在位置的磁场方向一致的是B位置。故选B。5.(多选)如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于北、南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况，下列说法正确的是(　　)A．带同种电荷 B．带异种电荷C．B带正电荷 D．A带正电荷解析：选BD　由于小磁针N极转向纸里，可知该点磁场方向向里，又根据安培定则，A、B间存在由A向B的电流，由此可知A带正电荷，B带负电荷，选项B、D正确。6．当导线中分别通以如图所示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是(　　)解析：选C　通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误。一、培养创新意识和创新思维1．地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(图甲)。在地磁两极，磁针竖直指向地面；在赤道上，磁针水平指示南北。磁针指示南北是一种近似的说法，小磁针的指向与地理正南正北方向之间的夹角称为磁偏角。对于地球磁性的成因，目前仍没有确定的说法，部分科学家认为是由地核中熔化了的金属(铁和镍)的环流引起的。地磁场对人类的生产生活都有重要意义。根据地磁场出现的异常情况，可发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。地磁场能使来自太阳的高速带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。科学家还根据对地球火山岩石的精确测定，发现地磁场强度和方向发生过多次变化(图乙)。　甲　　　　　　　　　　　乙假如地磁场是由地球表面带电荷引起的，试分析地球表面电荷的电性。提示：负电荷。因地球表面带有电荷，地球自转时产生环形电流，根据右手螺旋定则可知地球表面环形电流方向自东向西，而地球自转方向自西向东，故地球表面电荷为负电荷。2.指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示。它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转动。由于受地磁场作用，司南的磁勺尾静止时指向南方。下列说法中正确的是(　　)A．磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用B．磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰C．磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰D．磁勺的N极位于司南的磁勺尾部解析：选A　司南能够指示南北，是由于地球具有磁场，地磁场是南北指向，故A正确；司南的指向会受到附近磁铁和铁块的干扰，故B、C错误；由于司南的磁勺尾静止时指向南方，所以磁勺的S极位于司南的磁勺尾部，故D错误。二、注重学以致用和思维建模3．(2023·广东1月学考)图是电磁式充气泵的结构示意图。当电流从电磁铁的线圈a端流入时，小磁铁被吸引而向下运动，实现充气，则此时(　　)A．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是N极B．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是S极C．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是N极D．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是S极解析：选C　当电流从电磁铁的接线柱a流入时，从上向下看，电流是顺时针方向，由右手螺旋定则可得，电磁铁下端为N极，上端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，小磁铁被吸引向下运动，所以小磁铁下端为N极。故选C。4．关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，其中有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案：(1)取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时始终指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场。(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极。你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正。解析：有需要改正的地方，小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极；有需改进的地方，即应在不同的地点多做几次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向。答案：见解析[课时跟踪检测]A组—重基础·体现综合1．(2023·广东1月学考)关于磁场和磁感线，下列说法正确的是(　　)A．磁场和磁感线都是真实存在的B．磁感线越密的地方，磁场越强C．沿磁感线方向，磁场一定逐渐减弱解析：选B　磁感线是人为假想的曲线，不是真实存在的，A错误；沿磁感线方向，磁场不一定逐渐减弱，要看磁感线的疏密，磁感线越密的地方，磁场越强，B正确，C错误。2．(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是(　　)A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：选BC　指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，B正确；因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确；在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。3．(多选)如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生摆动，以下说法正确的是(　　)A．这个力F是通过磁场产生的B．这个力F没有反作用力C．这个力F的反作用力作用在通电导线上D．这个力F的反作用力作用在蹄形磁铁上解析：选AD　蹄形磁铁通过磁铁的磁场对通电导线产生了力的作用，同时通电导线也通过导线的磁场对蹄形磁铁产生了力的作用。4．(多选)如图所示，小磁针的指向正确的是(　　)解析：选ABD　小磁针静止时N极的指向为该处磁场方向，由安培定则可知A中螺线管内的磁场方向向左，A正确；B中赤道处的磁场方向由南向北，B正确；C中小磁针所在处的磁场方向向下，C错误；D中U形磁体间的磁场向右，D正确。5.如图是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是(　　)A．a点的磁场方向为图中Ba指向B．b点的磁场方向为图中Bb指向C．a点的磁场较强，b点的磁场较弱D．a点的磁场较弱，b点的磁场较强解析：选C　磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误；磁感线疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点的磁场较强，b点的磁场较弱，故C正确，D错误。6.(多选)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。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法正确的是(　　)A．地理南、北极与地磁南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁的南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．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解析：选ABD　由题意可知，地理南、北极与地磁南、北极不重合，存在地磁偏角，故A正确；磁感线是闭合的，由图可推知地球内部也存在磁场，地磁的南极在地理北极附近，故B正确；只有赤道上方附近的地磁场方向才与地面平行，故C错误；根据安培定则可知，通电导线的磁场方向与导线中电流的方向垂直，可知因地磁场影响，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，故D正确。7．如图所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右从条形磁铁上方缓慢移动时，弹簧测力计的示数(　　)A．不变B．逐渐减小C．先减小后增大D．先增大后减小解析：选C　磁铁上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右移动时，所受磁铁的吸引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大，故选C。8．将A、B两个磁环先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对的磁极极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图所示，设两磁环受到的重力相等且都为G，则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是(　　)A．F＜G B．F＝GC．G＜F＜2G D．F＝2G解析：选D　由A、B两磁环相对的磁极极性相同，知它们之间相互作用力是斥力，A悬浮在空中，说明A受力平衡，因此，A受到的重力和B对A的排斥力大小相等，根据牛顿第三定律，B受到A的斥力大小等于G，对B受力分析可知，B受到重力、向下的斥力和底座对B向上的支持力，B静止，所以F支＝2G，所以B对底座的压力F等于2G。9．物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是(　　)A．该实验必须在地球赤道上进行B．通电直导线应该竖直放置C．通电直导线应该水平东西方向放置D．通电直导线应该水平南北方向放置解析：选D　小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选D。B组—重应用·体现创新10．(多选)关于安培分子电流假说的说法正确的是(　　)A．安培观察到物质内部有分子电流存在就提出了假说B．为了解释磁铁产生磁场的原因，安培提出了假说C．事实上物体内部都存在类似的分子电流D．据后来科学家研究，原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符解析：选BCD　安培为了解释磁铁产生磁场的原因，提出的分子环形电流假说，认为在物质微粒内部，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形成一个微小的磁体，未被磁化的物体，分子电流的方向杂乱无章，对外不显磁性；磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性，说明了磁现象产生的本质，故A错误，B正确；安培提出了分子环形电流假说，事实上物体内部都存在类似的分子电流，故C正确；安培提出了分子环形电流假说后，根据科学家研究，原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符，故D正确。11．(2022·湖南学业考试)关于电流周围磁场的磁感线分布情况，符合安培定则的是(　　)解析：选C　根据安培定则，直线电流左侧磁场方向应垂直纸面向外，右侧磁场方向应垂直纸面向里，故A错误；根据安培定则，磁场方向应为逆时针，故B错误；根据安培定则，从上往下看，磁场方向应为逆时针，故C正确；根据安培定则，通电螺线管内部磁场方向应由左指向右，故D错误。12.如图所示为磁场作用力演示仪中的线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当线圈中通以如图所示方向的电流时(　　)A．小磁针N极向里转B．小磁针N极向外转C．小磁针在纸面内向左摆动D．小磁针在纸面内向右摆动解析：选A　由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里，而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转，故A正确。13．(多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，b、e两点所在的磁感线为一直线，其中c、d两点关于该直线对称，下面说法正确的是(　　) A．这5个位置中，e点的磁场最强B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁场一定为零C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁场方向相同D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同解析：选AD　从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁场最强，A正确；a处磁感线相对其他位置比较稀疏，a处磁场较弱，但并不是零，B错误；在c、d两点处的磁感线的切线方向表示c、d点的磁场方向，所以c、d两点的磁场方向并不相同，C错误；b、e两点处的磁感线在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同，故D正确。14．如图所示，长直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者串联在同一电路中，它们之间相距较远，产生的磁场互不影响，开关S闭合后，图中所示的四个可自由转动的小磁针a、b、c、d的北极(黑色一端)静止时的指向正确的是(　　)A．a　　　 B．b　　　C．c　　　　 D．d解析：选B　可自由转动的小磁针在磁场中静止时的北极指向与其所在处磁感线的方向一致，通电直导线AB周围的磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在与导线垂直的平面上，其方向为逆时针方向(俯视)，A错误；通电螺线管C周围的磁感线分布与条形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针b处的磁感线方向由右指向左，小磁针c处的磁感线方向由左指向右，B正确，C错误；电磁铁D周围的磁感线分布与蹄形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针d处的磁感线方向由左指向右，D错误。15.如图所示，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　)A．沿＋x方向B．沿－x方向C．沿＋y方向D．沿－y方向解析：选A　电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向，故选项A正确。16．如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。答案：如图所示：2　磁感应强度　磁通量　　 核心素养点击　　　eq \a\vs4\al(　　一、磁感应强度　匀强磁场)1．填一填(1)电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积叫作电流元。(2)控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图所示，三块相同的蹄形磁铁并列放在桌面上，可以认为直导线所在磁极间的磁场是均匀的。①保持磁场中导线长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。②保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小。③实验结论：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度l成正比，又与导线中的电流I成正比。(3)磁感应强度表征磁场强弱的物理量。大小等于在磁场中垂直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。(4)定义式：B＝eq \f(F,Il)。(5)单位在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T,1 T＝1eq \f(N,A·m)。(6)匀强磁场各点的磁感应强度的大小相等，方向相同的磁场，其磁感线用间隔相等的平行直线表示。2．判断(1)通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零。(×)(2)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比。(×)(3)磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力大小F与电流I和导线长度l的乘积的比值。(×)3．选一选在磁感应强度的定义式B＝eq \f(F,Il)中，有关各物理量间的关系，下列说法正确的是(　　)A．B由F、I和l决定 B．F由B、I和l决定C．I由B、F和l决定 D．l由B、F和I决定解析：选B　磁感应强度是磁场中某点的固有性质，与放入什么样的导线无关；电流是由导线的电阻和导线两端的电压决定的；而导线长度更是与磁场没有关系，在放入磁场前就确定了；由受力大小F＝BIl知，F由B、I、l三项共同决定，故B正确。eq \a\vs4\al(　　二、磁通量)1．填一填(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：国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1_T·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。2．判断(1)磁通量越大，线圈所在处的磁感应强度越大。(×)(2)磁感线具有方向，因此，穿过某个面的磁通量也有方向，磁通量是矢量。(×)(3)穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量越大，磁感应强度越大。(√)3．想一想若通过某面积的磁通量等于零，则该处一定无磁场，你认为对吗？提示：不对。磁通量除与磁感应强度、面积有关外，还与平面和磁场夹角有关，当平面与磁场平行时，磁通量为零，但磁场仍存在。eq \a\vs4\al(主题探究一)　　eq \a\vs4\al(对磁感应强度的理解)[问题驱动]观察如图所示的“探究影响通电导线受力的因素”的实验，思考以下几个问题：(1)实验装置中，通电导线应如何放入磁场中？为什么？提示：通电导线应垂直放入磁场中，只有通电导线与磁场方向垂直时，它所受磁场力才是最大，此时磁场力F与电流和导线长度的乘积Il的关系最简单。(2)通过实验总结通电直导线受力大小与导线长度、电流大小的关系。提示：当通电直导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度l成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和l的乘积Il成正比，即eq \f(F,Il)是一个恒量。　　　　 【重难释解】1．磁感应强度的定义式：B＝eq \f(F,Il)。(1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立。(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。2．方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向。(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。　　eq \a\vs4\al(典例1)　关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　)A．由B＝eq \f(F,Il)可知，B与F成正比，与Il成反比B．通电导线放在磁场中某点，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变为零C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0)D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定[解析]　由定义式B＝eq \f(F,Il)可知，磁感应强度是属于比值定义的，B与F、Il均没有关系，故A错误；通电导线放在磁场中的某点，就有可能受到安培力，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度仍存在，故B错误；同一条通电导线放在磁场中某处所受的安培力不一定相同，受到放置的角度限制，若导线平行磁场方向放置在磁场中，即使此处的磁感应强度不为零，通电导线在该处所受安培力也一定为零，故C错误；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，故D正确。[答案]　D正确理解比值定义法(1)定义B＝eq \f(F,Il)是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量物理量磁感应强度与测量方法无关。(2)定义a＝eq \f(Δv,Δt)、E＝eq \f(F,q)也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定义式中的两个物理量决定的。　　　 【素养训练】1．(多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是(　　)解析：选BC　磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或Il的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝eq \f(F,Il)，即F＝IlB，所以B不变的情况下F与Il成正比，故A错误，C正确。2．(2022·广东1月学考)一条长度为0.5 m，电流为20 A的通电直导线，置于匀强磁场中，磁场的方向与导线垂直，导线上受到的磁场力大小为0.1 N，则该磁场的磁感应强度大小为(　　)A．0.01 T　　　　　 B．0.02 TC．0.1 T D．0.2 T解析：选A　由题意知磁场的方向与导线垂直，故磁感应强度B＝eq \f(F,Il)，解得B＝0.01 T，A正确。3．有一小段通电直导线，长为1 cm，通过的电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度可能为(　　)A．B＝1.5 T B．B＝1 TC．B＝2.5 T D．以上情况都有可能解析：选C　磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的，如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1 N，则该点的磁感应强度为B＝eq \f(F,IL)＝eq \f(0.1,5×0.01) T＝2 T；如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为0.1 N时，由定义式可知，磁感应强度B将大于2 T，故选项C正确。eq \a\vs4\al(主题探究二)　　eq \a\vs4\al(,磁通量的理解和计算 )[问题驱动](1)如图所示，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′，若有n条磁感线通过S′，则通过面积S的磁感线有多少条？提示：n条。(2)若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？提示：B增大时，通过面积S的磁感线条数增多。　　　　 【重难释解】1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS。适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直。(2)若磁场与平面不垂直，S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BScos θ。式中Scos θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。2．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当以磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2。3．磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。　　eq \a\vs4\al(典例2)　面积为0.5 m2的矩形线圈处于磁感应强度为3 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，穿过该线圈的磁通量是多少？如果转动线圈使线圈平面与磁场方向夹角为60°(如图所示)，穿过该线圈的磁通量又是多少？解题指导：在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，可根据磁通量的定义式Φ＝BS计算磁通量；当线圈平面与磁场方向不垂直时，可应用Φ＝BScos α计算磁通量，α为线圈平面与垂直于磁场方向投影面的夹角。[解析]　已知S＝0.5 m2，B＝3 T。因线圈平面与磁场方向垂直，所以Φ1＝BS＝3×0.5 Wb＝1.5 Wb因线圈平面与磁场方向夹角为60°，即与垂直于磁场方向投影面的夹角为30°，所以Φ2＝BScos α＝3×0.5×cos 30° Wb＝1.3 Wb当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过该线圈的磁通量是1.5 Wb；当线圈平面与磁场方向夹角为60°时，穿过该线圈的磁通量是1.3 Wb。[答案]　1.5 Wb　1.3 Wb磁通量的理解(1)线圈平面与磁场方向垂直时磁通量最大，线圈转动后穿过线圈的磁感线条数减少，磁通量减小。(2)在匀强磁场中才能应用公式Φ＝BScos α计算磁通量。应用公式时还需要明确公式中各物理量的含义。[迁移·发散]在一些问题的讨论中，有时需要知道磁通量的变化量。磁通量的变化量ΔΦ指变化后的磁通量Φ2与变化前的磁通量Φ1之差的绝对值，即ΔΦ＝|Φ2－Φ1|。在上述问题中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？提示：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|1.3 Wb－1.5 Wb|＝0.2 Wb。 【素养训练】4．(2023·广东1月学考)(多选)如图所示，平行金属轨道固定在水平面内，M区域内有竖直向上的匀强磁场，与轨道垂直且接触良好的导体棒向右运动，导体棒与导轨及电阻R构成回路。则(　　)A．棒在M区域运动时，回路磁通量不变B．棒在M区域运动时，回路磁通量增大C．棒在N区域运动时，回路磁通量不变D．棒在N区域运动时，回路磁通量增大解析：选BC　根据Φ＝BS，由图可知棒在M区域运动时，穿过闭合回路的有效面积S在增大，则回路磁通量Φ增大，故A错误，B正确；根据Φ＝BS，由图可知棒在N区域运动时，穿过闭合回路的有效面积S保持不变，则回路磁通量Φ不变，故C正确，D错误。5．如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB。当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将(　　)A．逐渐增大　　　　 B．逐渐减小C．始终为0 D．不为0但保持不变解析：选C　通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在AB的外侧磁感线向下穿过圆平面，在AB的里侧磁感线向上穿过圆平面，根据对称性可知，穿过圆面积的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零，保持不变，故A、B、D错误，C正确。6.如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是(　　)A．Φa＞Φb B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．不能确定解析：选A　通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条形磁铁的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线。条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极，在磁体的外部是从N极到S极，内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线。对两个圆环，磁体内部的磁感线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多少，磁通量就抵消多少，所以圆环面积越大，磁通量反而越小，故A正确。eq \a\vs4\al(主题探究三)　　eq \a\vs4\al(磁感应强度的叠加)【重难释解】1．合磁场的计算方法：两个以上电流在空间产生磁场时，空间各处的磁感应强度是各电流单独产生磁场时磁感应强度的矢量和。2．求解电流磁场叠加问题的步骤：先用安培定则判断各电流磁场的方向，再用平行四边形定则求磁感应强度的矢量和。eq \a\vs4\al(典例3)　(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eq \f(1,3)B0和eq \f(1,2)B0，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eq \f(7,12)B0　B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为eq \f(1,12)B0　C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为eq \f(1,12)B0　D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为eq \f(7,12)B0　[解析]　外磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知在b点：eq \f(1,2)B0＝B0－B1＋B2在a点：eq \f(1,3)B0＝B0－B1－B2由上述两式解得B1＝eq \f(7,12)B0，B2＝eq \f(1,12)B0，故A、C正确。[答案]　AC【素养训练】7．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍。两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。下列说法正确的是(　　)A．a点与b点的磁感应强度相同B．a点与c点的磁感应强度相同C．a点与d点的磁感应强度相同D．a点与b、c、d三点的磁感应强度均不相同解析：选B　通电直导线在周围形成的磁场，方向可由安培定则判断，各点的磁感应强度由两直导线在该点形成的合磁场决定，从右向左画出各点的磁感应强度的平面图，如图所示，由对称性可知a点与c点的合磁感应强度等大同向，b点与d点的合磁感应强度等大同向。故B正确。8．如图所示，两根互相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，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列说法正确的是(　　)A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处的磁感应强度方向不同解析：选C　a、b、c、d四个点的磁感应强度均为M、N两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，M、N在O点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，A错误；由对称性可知，a、b两点处的磁感应强度大小和方向均相同，c、d两点处的磁感应强度大小和方向均相同，B错误，C正确；a、c两点处的磁感应强度均垂直于ab连线竖直向下，方向相同，D错误。9.如图，四根导线分布在圆平面内，AC、BD是圆的直径且互成60°，O为圆心，导线所通电流方向在图中标出。已知每条导线在O点磁感应强度大小为B0，则圆心O处磁感应强度的大小和方向为(　　)A．大小为零B．大小2B0，方向水平向左C．大小2eq \r(3)B0，方向水平向右D．大小2B0，方向水平向右解析：选C　根据安培定则，每根通电导线在中心O点产生磁场的磁感应强度的方向如图所示，由平行四边形定则可知B＝2×2B0cos 30°＝2eq \r(3)B0，方向水平向右，C正确，A、B、D错误。一、培养创新意识和创新思维1.在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线正下方10 cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量为5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图所示。由此测出该通电直导线在其正下方10 cm 处产生磁场的磁感应强度大小约为(　　)A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 TC．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T解析：选C　如图所示为磁场的分布图，则该位置产生的磁感应强度B2的大小B2＝B1tan 60°≈8.66×10－5 T。二、注重学以致用和思维建模2．(多选)安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知(　　)A.测量地点位于南半球B．当地的地磁场大小约为50 μTC．第2次测量时y轴正向指向南方D．第3次测量时y轴正向指向东方解析：选BC　如图所示，地磁南极大致在地理北极附近，地磁北极大致在地理南极附近。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；磁感应强度为矢量，故由表格中第1次数据可看出此处的磁感应强度大致为B＝eq \r(By2＋Bz2)，计算得B≈50 μT，B正确；由以上分析知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，第2次测量By<0，故y轴指向南方，第3次测量Bx>0，故x轴指向北方而y轴则指向西方，C正确，D错误。3．如图甲、乙所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度B。已知：CD段导线长度：4×10－2 m天平平衡时钩码重力：4×10－5 N通过导线的电流：0.5 A解析：由题意知，I＝0.5 A，G＝4×10－5 N，l＝4×10－2 m。电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即F＝G。由磁感应强度的定义式B＝eq \f(F,Il)得：B＝eq \f(F,Il)＝eq \f(4×10－5,0.5×4×10－2) T＝2.0×10－3 T。所以通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10－3 T。答案：2.0×10－3 T[课时跟踪检测]A组—重基础·体现综合1．关于磁通量，下列说法中正确的是(　　)A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感应强度越大C．穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度解析：选C　磁通量Φ＝BS是标量，它的方向是人为规定的，正、负只是表明从不同的面穿入，磁通量越大，磁感应强度不一定越大。若圆环平面与磁场方向平行，磁通量为零，但磁感应强度不为零。2．(多选)关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是(　　)A．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大B．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关C．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大D．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关解析：选AD　磁极在磁场中的受力跟放置方向无关，电流在磁场中的受力与放置方向有关。3．如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成θ＝30°角；导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，下列做法不正确的是(　　) A．增大电流IB．增加直导线的长度C．使导线在纸面内顺时针转过30°D．使导线在纸面内逆时针转过60°解析：选C　由磁场力公式F＝IlB(l指与磁场方向垂直的有效长度)可知，导线与磁场方向垂直时磁场力最大，导线与磁场平行时磁场力为零；增大电流和直导线长度均能使磁场力增大，故C符合题意。4.特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则(　　)A．b点处的磁感应强度大小为0B．d点处的磁感应强度大小为0C．a点处的磁感应强度方向竖直向下D．c点处的磁感应强度方向竖直向下解析：选C　电流周围的磁场截面图如图所示，因I1>I2，则离导线相同距离处B1>B2。由磁感应强度的叠加可以看出，a处的磁感应强度方向竖直向下；b处的磁感应强度大小为Bb1－Bb2，方向竖直向上；c处磁感应强度方向为竖直向上；d处磁感应强度不为0。故答案为C。5.(多选)如图所示，A和B为两根互相平行的长直导线，通以同方向等大电流，虚线C为在A和B所确定的平面内与A、B等距的直线，则下列说法正确的是(　　)A．两导线间的空间不存在磁场B．虚线C处磁感应强度为零C．AC间磁感应强度垂直纸面向里D．CB间磁感应强度垂直纸面向外解析：选BCD　设电流A、B在空间产生的磁感应强度大小分别为BA、BB，根据安培定则，电流A在AB间产生的磁场垂直纸面向里，而电流B在AB间产生的磁场垂直纸面向外，又因IA＝IB，故在AC区，BA>BB，合磁场方向垂直于纸面向里，在BC区，BABb>Bc，Φa<Φb<ΦcC．Ba>Bb>Bc，Φa>Φb>ΦcD．Ba>Bb>Bc，Φa＝Φb＝Φc解析：选C　靠近螺线管的地方磁场强，由题图知，a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba>Bb>Bc；三个小圆环的面积相同，根据磁通量的定义Φ＝BS可知，Φa>Φb>Φc，所以A、B、D错误，C正确。5.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，且磁感线与线圈abcd在竖直方向的投影垂直。将abcd绕ad轴转动180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为(　　)A．0 B．2BSC．2BScos θ D．2BSsin θ解析：选C　设转动前穿过线圈的磁通量为－BScos θ，将线圈平面abcd绕ad轴转动180°角后，磁感线从线圈的另一面穿过，此时穿过线圈的磁通量为BScos θ，所以穿过线圈平面的磁通量的变化量为2BScos θ。6．(多选)如图所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合圆环A中产生感应电流的是(　　)A．开关S接通的瞬间B．开关S接通后，电路中电流稳定时C．开关S接通后，滑动变阻器触头滑动的瞬间D．开关S断开的瞬间解析：选ACD　将开关S突然接通的瞬间，线圈产生的磁场从无到有，穿过铜环A的磁通量增大，铜环A中产生感应电流，故A正确；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳定的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，铜环A中没有感应电流产生，故B错误；通电时，使滑动变阻器的触头滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A的磁通量变化，铜环A中产生感应电流，故C正确；将开关S突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，铜环A中产生感应电流，故D正确。7．在如图所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是(　　)解析：选D　A选项中因为线圈平面平行于磁感线，在以OO′为轴转动的过程中，线圈平面始终与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所以无感应电流产生；B选项中，线圈平面也与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，竖直向上运动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；C选项中尽管线圈在转动，但B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，线圈中无感应电流产生；D选项中图示状态Φ＝0，当转过90°时Φ＝BS，所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈中产生感应电流，D符合题意。8．为了探究电磁感应现象的产生条件，如图给出了必备的实验仪器。(1)请你用笔画线代替导线，将实验电路连接完整。(2)正确连接实验电路后，在闭合开关时灵敏电流计的指针发生了偏转。开关闭合后，迅速移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计的指针________(填“发生”或“不发生”)偏转。断开开关时灵敏电流计的指针________(填“发生”或“不发生”)偏转。解析：(1)A线圈与滑动变阻器、电源、开关构成闭合电路，B线圈与灵敏电流计连接构成回路。(2)移动变阻器的滑片和断开开关都会导致B线圈中的磁通量发生变化，从而使B线圈中产生感应电流，进而让灵敏电流计指针发生偏转。答案：(1)如图所示　(2)发生　发生B组—重应用·体现创新9．如图所示，把一个铜环先后放入甲、乙两个足够大磁场中，甲为匀强磁场，乙为非匀强磁场。磁场的中心轴AB、A′B′垂直铜环的平面且通过圆心，OO′为圆环的竖直对称轴。下列说法正确的是(　　)A．将铜环沿AB、A′B′方向移动，甲、乙两图中的铜环都有感应电流B．将铜环绕OO′轴转动，甲、乙两图中的铜环都有感应电流C．将铜环绕轴AB、A′B′旋转，甲、乙两图中的铜环都有感应电流D．将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动，甲、乙两图中的铜环都有感应电流解析：选B　将铜环沿AB、A′B′方向移动，甲图中铜环内的磁通量不变，没有感应电流，乙图中铜环内的磁通量发生变化，有感应电流，故A错误；将铜环绕OO′轴转动，甲、乙两图中的铜环内磁通量都发生变化，都有感应电流，故B正确；将铜环绕轴AB、A′B′旋转，甲、乙两图中的铜环内的磁通量都不变，故都没有感应电流，故C错误；将铜环沿垂直AB、A′B′方向上下来回移动，甲图中的铜环内的磁通量不变，没有感应电流，乙图中的铜环内的磁通量变化，有感应电流，故D错误。10．(多选)如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁形成的竖直向下的磁场中，如果导体棒AB沿水平方向前后运动速度的大小为v1，两磁极沿水平方向前后运动速度的大小为v2，则(　　)A．当v1＝v2，且方向相同时，可以产生感应电流B．当v1＝v2，且方向相反时，可以产生感应电流C．当v1≠v2时，方向相同或相反都可以产生感应电流D．当v2＝0时，v1的方向改为与磁感线的夹角为θ，且0°<θ<90°，可以产生感应电流解析：选BCD　当v1＝v2，且方向相同时，导体棒和磁铁无相对运动，导体棒AB不切割磁感线，回路中无感应电流，A错误；当v1＝v2，且方向相反时，则导体棒AB切割磁感线，穿过回路的磁通量变大或变小，都有感应电流产生，B正确；当v1≠v2时，无论方向相同或相反，导体棒和磁铁都有相对运动，穿过回路的磁通量都会发生变化，有感应电流产生，C正确；当v2＝0，v1的方向与磁感线的夹角0°<θ<90°时，v1有垂直磁感线方向的分量，即导体棒AB仍在切割磁感线，穿过回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，D正确。11．(多选)如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是(　　)A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流解析：选AC　线框ABCD在进入和离开匀强磁场区域时，穿过线框的磁通量发生变化，线框ABCD中有感应电流；线框ABCD在匀强磁场中运动时，无论加速还是匀速，磁通量都没发生变化，线框ABCD中没有感应电流。故A、C正确，B、D错误。12．(多选)如图所示，在同一铁芯上有A和C两个线圈，其中A线圈与滑动变阻器、电源、开关相连，C线圈两端与灵敏电流计相连。在以下采取的做法中，能使灵敏电流计指针偏转的是(　　) A．开关S闭合的瞬间B．开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动C．开关S闭合后，变阻器滑片P保持不动D．开关S断开的瞬间解析：选ABD　当开关S闭合瞬间，A线圈中电流变化，磁通量变化，使C线圈中的磁通量变化，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，选项A正确。当开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动时，闭合电路的总电阻减小，电流增大，A线圈中电流增大，磁通量增加，使C线圈中的磁通量增加，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，选项B正确。若开关S闭合后，变阻器滑片P不动，闭合电路中电流恒定，A线圈中的磁通量不变，C线圈中的磁通量不变，无感应电流，灵敏电流计指针不偏转，选项C错误。当开关S断开瞬间，A线圈中电流变化，磁通量变化，C线圈中的磁通量变化，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，选项D正确。13.(多选)如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生(　　)A．把线圈变成圆形(周长不变)B．使线圈在磁场中加速平移C．使磁场增强或减弱D．使线圈以过ab的直线为轴旋转解析：ACD　选项A中，线圈的面积变化，磁通量变化，故A正确；选项B中，无论线圈在磁场中匀速还是加速平移，磁通量都不变，故B错误；选项C、D中，线圈中的磁通量发生变化，故C、D正确。14．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是(　　)A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析：选BD　题图甲中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A不符合题意；题图乙中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故选项B符合题意；题图丙中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C不符合题意；题图丙中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故选项D符合题意。15．如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计Ⓖ相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计Ⓖ中是否有示数？(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间。解析：(1)开关闭合时，线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也是从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中磁通量发生变化，因此线圈Ⅱ中产生了感应电流，电流计Ⓖ有示数。(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流恒定不变，电流的磁场也不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量穿过，但磁通量恒定不发生变化，则线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计Ⓖ无示数。(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑片，滑动变阻器接入电路中的电阻变化，线圈Ⅰ中电流也变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，因此线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计Ⓖ有示数。(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也是从有到无，因此，线圈Ⅱ中磁通量也发生了变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计Ⓖ有示数。答案：(1)有　(2)无　(3)有　(4)有4　电磁波的发现及应用核心素养点击eq \a\vs4\al(　　一、电磁场与电磁波)1．填一填(1)电磁场①麦克斯韦的电磁理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。②电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。(2)电磁波①麦克斯韦推断：周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场。②麦克斯韦预言：周期性变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。③机械波的传播离不开介质，电磁波可以在真空中传播。④光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的速度等于光速。⑤赫兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。2．判断(1)稳定的电场产生稳定的磁场。(×)(2)周期性变化的磁场产生周期性变化的电场。(√)(3)电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播。(√)3．选一选建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是(　　)A．法拉第　　　　　　 B．奥斯特C．赫兹 D．麦克斯韦解析：选D　麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，选项D正确。eq \a\vs4\al(　　二、电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信)1．填一填(1)电磁波谱①电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf。②电磁波在真空中的速度：c＝3×108 m/s。③电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。④各种电磁波的应用a．无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传播。b．红外线可以用于加热理疗，可见光可以用于通信。c．紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞。(2)电磁波的能量①光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量。②电磁波具有能量，电磁波是一种物质。(3)电磁波通信①电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。②信息通信都是通过电磁波来传递的。③电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。2．判断(1)光是一种电磁波。(√)(2)电磁波的传播速度一定为3×108 m/s。(×)(3)电磁波具有能量可用于对物体加热，也可以携带信息，用于信息通信。(√)3．选一选电磁波在真空中传播的速度v＝3.00×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为(　　)A．2.70 m B．270 mC．3.00 m D．3.33 m解析：选D　根据λ＝eq \f(c,f)得，λ＝eq \f(3.00×108,90.0×106) m≈3.33 m。eq \a\vs4\al(主题探究一)　　eq \a\vs4\al(对麦克斯韦电磁场理论的理解)【重难释解】1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。　　eq \a\vs4\al(典例1)　关于电磁场的理论，下列说法正确的是(　　)A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B．变化的磁场周围产生的电场一定是变化的C．均匀变化的磁场周围产生的电场是均匀变化的D．振荡电场周围产生的磁场也是振荡的[解析]　非均匀变化的电场产生变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，但不一定变化，故A、B错误；均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的电场产生变化的磁场，故C错误；周期性变化的振荡电场一定产生同周期变化的振荡磁场，故D正确。[答案]　D【素养训练】1．下列有关电磁场理论说法正确的是(　　)A．法拉第预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性B．变化的磁场一定产生变化的电场C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D．赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦的电磁场理论解析：选D　麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦的电磁场理论，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，A错误，D正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，B错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误。2．有关电磁场理论的下列说法中，正确的是(　　)A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场B．任何电场都要在周围空间产生磁场C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场解析：选C　根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错误。只有变化的电场才能在周围产生磁场，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错误，C正确。电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场，只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错误。3.如图所示是某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是(　　)A．逐渐增强　　　　　 B．逐渐减弱C．不变 D．无法确定解析：选C　由题图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。eq \a\vs4\al(主题探究二)　　eq \a\vs4\al(对电磁波的理解)[问题驱动]为了避免雷达发现战机的行踪，人们研制了隐形飞机。我们用肉眼能不能看到隐形飞机？为什么？提示：能看到。隐形飞机不反射敌方雷达的探测波，对雷达“隐形”，但可以反射可见光，肉眼能直接看到。　　　　 【重难释解】1．电磁波的特点(1)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。(2)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。(3)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再需要其他介质。(4)任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小。2．波长、频率与波速之间的关系波速＝波长×频率，即v＝λf。(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关。所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c。eq \a\vs4\al(典例2)　波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？(c＝3×108 m/s)[解析]　由速度公式v＝eq \f(x,t)可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式c＝λf可得频率，其中t＝eq \f(x,c)＝eq \f(10,3×108) s≈3.33×10－8 s由c＝λf得f＝eq \f(c,λ)＝eq \f(3×108,6×10－7) Hz＝5×1014 Hz。[答案]　3.33×10－8 s　5×1014 Hz【素养训练】4．(2022·浙江1月学考)下列说法不正确的是(　　)A．光是一种电磁波B．电磁波是一种物质C．爱因斯坦提出了相对论时空观D．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在解析：选D　赫兹用实验证实了电磁波的存在，其余选项表述正确，故选D。5．下列关于电磁波的说法正确的是(　　)A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在B．电磁波在真空和介质中的传播速度相同C．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失D．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机解析：选A　麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A正确；电磁波在真空中的传播速度比在介质中的传播速度大，B错误；电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波不会消失，C错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，D错误。6．(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是(　　)A．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B．电磁波的传播需要介质C．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的解析：选CD　要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，A错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C正确；电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，D正确。eq \a\vs4\al(主题探究三)　　eq \a\vs4\al(电磁波谱)【重难释解】1．电磁波谱是把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来的图表。波长从大到小的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。它们共同构成了范围广阔的电磁波谱。2．电磁波谱中不同电磁波的特性及应用　eq \a\vs4\al(典例3)　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射线的很强的穿透力E．红外线具有显著的热作用[解析]　(1)X光机是用来透视人的体内器官的，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E。[答案]　(1)D　(2)C　(3)E【素养训练】7．(2023·广东1月学考)航天员刘洋在太空授课，信号从中国空间站发至地面接收站，利用的是(　　)A．无线电波　 B．红外线　　 C．X射线解析：选A　电磁波可以在真空中传播，故太空中的信息是通过无线电波把信息传递到地面指挥中心，无线电波属于电磁波。故选A。8．(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　)A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析：选CD　X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，C正确；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确。[课时跟踪检测]eq \a\vs4\al(A)组—重基础·体现综合1．(2023·广东1月学考)在总结前人对电磁规律研究成果的基础上，预言了电磁波存在的科学家是(　　)A．库仑　　　　　　　 B．伽利略C．牛顿 D．麦克斯韦解析：选D　在总结前人对电磁规律研究成果的基础上，预言了电磁波存在的科学家是麦克斯韦。故选D。2．关于电磁场，下列说法不正确的是(　　)A．在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场B．电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场C．电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体 D．电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的解析：选A　电磁场是变化频率相同的电场和磁场形成的不可分割的统一体，而不是静电场和静磁场简单的复合。所以选项A错误。3．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场C．变化的电场周围一定产生变化的磁场D．电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s解析：选BD　根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，A、C错误，B正确；电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，D正确。4．关于电磁波传播速度表达式v＝λf，下列说法正确的是(　　)A．波长越长，传播速度越快B．频率越高，传播速度越快C．发射能量越大，传播速度越快D．电磁波的传播速度与传播介质有关解析：选D　在真空中传播时，各类电磁波的传播速度相同。在介质中传播时，传播速度与介质有关。5．下列说法正确的是(　　)A．在变化的电场周围一定产生变化的磁场B．紫外线有显著的热效应C．一切物体都在不停地发射红外线D．X射线的穿透本领比γ射线更强解析：选C　在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场，故A错误；红外线有显著的热效应，故B错误；物体都能产生热辐射，热辐射的电磁波包括红外线，故C正确；X射线的穿透本领比γ射线弱，故D错误。6.验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光，以下判断正确的是(　　)A．它们发出的都是红外线B．它们发出的都是紫外线C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线解析：选D　紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发出的是紫外线；红外线能很方便地遥控家用电器，故D正确。7．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已知可见光的频率范围是：4.2×1014～7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　)A．是蓝光B．波长比手机通信的电磁波短C．在真空中的传播速度大小为340 m/sD．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小解析：选B　由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；由图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c＝λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；在真空中电磁波的传播速度大小均为c＝3×108 m/s，故C、D错误。8．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光波长长，可以用来消毒D．在电磁波谱中红外线穿透力最强，可以摧毁病变的细胞解析：选AB　X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫外线比紫光波长短，C错误；γ射线穿透力最强，可以摧毁病变的细胞，D错误。9．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是(　　)解析：选C　由电磁场理论，结合图像，则有：A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误。10．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)A．电视遥控器利用的是红外线B．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒C．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施D．红外线波长比紫外线波长短解析：选AC　由于红外线波长较长，电视遥控器利用了红外线，A正确；紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，B错误；在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光，根据这个特点可以设计防伪措施，C正确；紫外线波长比红外线波长短，D错误。B组—重应用·体现创新11．某广播电台发射“中波”段某套节目的信号、家用微波炉中的微波、VCD机中的激光(可见光)、人体透视用的X光，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，则(　　)A．f1>f2>f3>f4 B．f1f2λ2>λ3>λ4，频率关系f1l，则线框中不产生感应电流的时间应等于(　　)A.eq \f(d,v) B.eq \f(l,v)C.eq \f(d－l,v) D.eq \f(d－2l,v)解析：选C　当线框刚刚完全进入磁场时至线框刚刚出磁场时，通过线框的磁通量不发生变化，线框中不会产生感应电流，C正确。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．下列说法中正确的是(　　)A．电荷在某处不受静电力的作用，则该处的电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的静电力与试探电荷电荷量的比值表示该点电场的强弱D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：选AC　把电荷放入某处，如果电荷没有受到静电力的作用，则该处不存在电场或该处的电场强度为零，故A正确；把通电直导线放入某处，如果放置的方向不合适，即使有磁场存在，通电直导线也可能不受磁场力的作用，故B错误；由电场强度的定义式E＝eq \f(F,q)知，电场强度等于试探电荷受到的静电力F与所带电荷量q的比值，故C正确；磁感应强度的定义式B＝eq \f(F,IL)的成立是有条件的，即通电直导线要与磁场方向垂直，否则不成立，故D错误。9.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图中所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是(　　)A．线圈a中无感应电流 B．线圈b中有感应电流C．线圈c中有感应电流 D．线圈d中无感应电流解析：选CD　根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向如图所示，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生。C、D正确，A、B错误。10.如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反。下列说法正确的是(　　)A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶eq \r(3)D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为eq \r(3)∶eq \r(3)∶1解析：选BC　由安培定则可判断出L2在L1处产生的磁场(B21)方向垂直L1和L2的连线竖直向上，L3在L1处产生的磁场(B31)方向垂直L1和L3的连线指向右下方，根据磁场叠加原理，L3和L2在L1处产生的合磁场(B合1)方向如图甲所示，根据左手定则可判断出L1所受磁场作用力的方向与L2和L3所在平面平行，选项A错误；同理，如图乙所示，可判断出L3所受磁场(B合3)作用力的方向(竖直向上)与L1、L2所在平面垂直，选项B正确；同理，如图丙所示，设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为B，根据几何知识可知，B合1＝B，B合2＝B，B合3＝eq \r(3)B，由安培力公式F＝BIL可知L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶eq \r(3)，选项C正确，D错误。三、非选择题(本题共5小题，共54分)11．(10分)逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现。“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美。请思考：(1)你还能再指出一个物理学中的其他对称性或对称实例吗？________________________________________________________________________(2)1831年，物理学家法拉第用如图所示的实验，成功发现了磁生电现象，当开关始终处于闭合状态时，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生，当开关闭合或断开瞬间，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生。解析：(1)电荷的正与负、吸引与排斥、加速度相等的匀加速和匀减速运动、正电子和负电子、作用力与反作用力等。(2)处于闭合状态时，因穿过a线圈的磁通量不变，所以无感应电流产生；闭合开关瞬间穿过a线圈的磁通量突然增大，所以有感应电流产生，断开开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然减小，所以有感应电流产生。答案：(1)见解析　(2)无　有12．(10分)矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，如图所示，初位置时线框平面与B平行。求：(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少；(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，磁通量Φ为多少，这一过程中磁通量的变化量ΔΦ为多少。解析：(1)线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则Φ0＝0。(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，线框与B的夹角为60°，则Φ＝B·Ssin 60°＝eq \f(\r(3),2)BS＝eq \f(\r(3),2)Bl1l2ΔΦ＝Φ－Φ0＝eq \f(\r(3),2)Bl1l2。答案：(1)0　(2)eq \f(\r(3),2)Bl1l2　eq \f(\r(3),2)Bl1l213.(10分)如图所示，在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场的方向以速度v匀速通过磁场区域，从ab边刚进入磁场开始计时。(1)指出哪些时间段内有感应电流产生；(2)画出磁通量随时间变化的图像。解析：(1)线框进入磁场的过程，在0～eq \f(l,v)时间段内有感应电流产生，线框离开磁场过程，在eq \f(2l,v)～eq \f(3l,v)时间段内有感应电流产生。(2)磁通量随时间变化的图像如图所示。答案：见解析14．(10分)已知某地地面处的地磁场水平分量约为3×10－5 T，该地某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管附近的轴线上，如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向。请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小。(保留一位有效数字)解析：接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判断螺线管导线绕向如图所示。由题意知地磁场水平分量By＝3×10－5 T，设通电螺线管产生的磁场为Bx。由图知eq \f(Bx,By)＝tan 60°得Bx＝3×10－5×eq \r(3) T≈5×10－5 T。答案：如图所示　5×10－5 T15.(14分)匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5 m2，共10匝，开始B与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示。规定图示穿过线圈的磁通量为正，求：(1)当线圈绕ab边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的变化量为多少；(2)当线圈绕dc边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的变化量。解析：(1)当线圈绕ab边转过60°时，此时线圈正好全部处在磁场中，Φ＝BS⊥＝BScos 60°＝0.8×0.5×eq \f(1,2) Wb＝0.2 Wb，在此过程中S⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量ΔΦ＝0。(2)当线圈绕dc边转过60°时，Φ＝BS⊥，此时没有磁场穿过线圈，所以Φ＝0；在图示位置Φ1＝B·eq \f(S,2)＝0.2 Wb，转动后Φ2＝0，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝0.2 Wb，故磁通量变化量为0.2 Wb。答案：(1)0.2 Wb　0　(2)0　0.2 Wb模块综合评价(时间：75分钟　满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题只有一个选项符合题意)1. 下列符合物理学史实的是(　　)A．法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B．麦克斯韦预言了电磁波的存在C．安培发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想D．法拉第提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质解析：选B　奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，B正确；法拉第发现了电磁感应现象，实现了磁生电的设想，C错误；安培提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，D错误。2．关于电场强度与电势的关系，下面各种说法中正确的是(　　)A．电场强度大的地方，电势一定高B．电场强度相同之处，电势也一定相同C．电场强度为零处，电势一定为零D．电场强度的方向是电势降低最快的方向解析：选D　电场线越密处场强越大，而沿电场线方向，电势逐渐降低，电势高低与电场强度大小无必然关系，A、B错误；电势是否为零取决于零势点的选择，电场强度为零处，电势不一定为零，C错误；电场线与等势面垂直，电场强度的方向是电势降低最快的方向，D正确。3．以下说法正确的是(　　)A．磁感应强度越大，线圈的面积越大，穿过的磁通量也越大B．穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零C．闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流D．穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中有感应电流产生解析：选B　穿过线圈的磁通量不仅与磁感应强度大小、面积有关，还与磁感应强度与线圈的夹角有关，故A错误；穿过线圈的磁通量为零，有可能是磁感应强度与线圈平行，该处的磁感应强度不一定为零，故B正确；闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动时，如果穿过线圈的磁通量不变，电路中也不会产生感应电流，故C错误；穿过线圈的磁通量发生变化时，若线圈不闭合，电路中也不会产生感应电流，故D错误。4．如图是有两个量程的电压表，当使用A、B两个端点时，量程为0～3 V；当使用A、C两个端点时，量程为0～15 V；已知表头的内阻Rg为300 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值(　　)A．R1＝2 700 Ω、R2＝12 000 ΩB．R1＝3 000 Ω、R2＝15 000 ΩC．R1＝270 Ω、R2＝1 200 ΩD．R1＝300 Ω、R2＝1 500 Ω解析：选A　由题意知，当使用A、B两个端点时，量程为U1＝3 V，有U1＝Ig(Rg＋R1)；当使用A、C两个端点时，量程为U2＝15 V，有U2＝Ig(Rg＋R1＋R2)，联立代入题中相关数据求得R1＝2 700 Ω、R2＝12 000 Ω，故选A。5.如图所示，在匀强磁场中，有两长直导线M和N垂直于纸面固定放置，两者间距为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P点处的磁感应强度为零，其中通电导线M和N在P点产生的磁感应强度大小均为B，则(　　)A．匀强磁场的方向水平向左，大小为eq \r(3)BB．匀强磁场的方向竖直向上，大小为BC．两导线连线中点处的磁感应强度方向竖直向上，大小为BD．两导线连线中点处的磁感应强度方向水平向右，大小为eq \r(3)B解析：选A　导线M和N中电流I均向里时，根据安培定则，产生的磁场如图所示，由几何关系可得，两通电导线在P点的合磁感应强度为B1＝eq \r(3)B，方向水平向右，P点处的磁感应强度为零，可知匀强磁场的磁感应强度与两通电导线在P点的合磁感应强度大小相等，方向相反，则匀强磁场的方向水平向左，大小为eq \r(3)B，故A正确，B错误；导线M、N在连线中点处产生磁场大小相等，方向相反，合磁场为零，结合A选项可知：两导线连线中点处的磁感应强度方向水平向左，大小为eq \r(3)B，故C、D错误。6.如图是一带电球体和一可视为点电荷的带电小球周围电场线的分布图，球体和小球所带电荷量相同，A为球体球心与小球连线在球体外的部分的中点，B、C为关于连线对称的两点。取无穷远处电势为零，以下说法正确的是(　　)A．小球一定带正电，带电球体一定带负电B．A点处的电势为零，B、C两点电场强度相同C．将带电粒子从B点移到C点电场力做功为零D．A点的电场强度大小小于B、C两点的电场强度解析：选C　如果小球带正电，带电球体带负电，带电球体的电荷较分散，在小球右侧空间中，电场线应该始终不可能有向左的分量，故小球应带负电，带电球体带正电，A错误；带电球体不能看成点电荷，所以A点的电势一定不为零，B错误；根据对称性可知，B、C两点的电场强度大小相等，电势也相等，所以将带电粒子从B点移到C点电势能变化量为零，电场力做功也为零，C正确；A点在小球和带电球体的连线上，且二者带异种电荷，结合库仑定律分析可知，A点的电场强度大小大于B、C两点的电场强度，D错误。7.阻值相等的三个电阻R、电容为C的平行板电容器、电动势为E且内阻可以忽略的电源与开关S连接成如图所示的电路，其中电源负极接地。开始时，开关S断开，电路稳定后有一带电液滴位于电容器极板间的P点并处于静止状态，整个装置处于真空中，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)A．若将电容器上极板上移少许，则液滴的电势能减小B．若减小电容器两极板的正对面积，则液滴向下加速运动C．闭合S，则电路稳定后电容器所带电荷量比原来增加eq \f(CE,3)D．闭合S，若电路稳定后液滴还在板间运动，则其加速度大小为eq \f(1,3)g解析：选D　若将电容器上极板上移少许，和电容并联部分电路没有发生改变，电容器两端的电压不变，根据E＝eq \f(U,d)可知电场强度变小，则油滴所受向上电场力变小，油滴向下运动，电场力做负功，油滴的电势能增大，故A错误；若减小电容器两极板的正对面积，不改变极板间的电场强度，则油滴所受向上电场力不变，油滴仍然静止，故B错误；开关闭合前，电容器两端的电压为U＝eq \f(R,R＋R)E＝eq \f(E,2)，电容器的电荷量为q＝CU＝eq \f(CE,2)，开关闭合后，电容器两端的电压为U′＝eq \f(\f(R,2),\f(R,2)＋R)E＝eq \f(E,3)，电容器的电荷量为q′＝CU′＝eq \f(CE,3)，可知电荷量减少eq \f(CE,6)，C错误；根据平衡条件可得eq \f(U,d)q1＝mg，根据牛顿第二定律得mg－eq \f(U′,d)q1＝ma，联立解得a＝eq \f(g,3)，故D正确。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．取一段额定电压为220 V，额定功率大于100 W的废灯泡的灯丝约2 cm长。灯丝与两节干电池及2.5 V小灯泡的电路连接如图所示，闭合开关灯泡发光并且较亮，再用点燃的蜡烛给灯丝加热，则(　　)A．小灯泡和灯丝是并联连接B．观察到的现象是小灯泡变暗C．小灯泡变暗的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大D．上述现象说明了温度升高，灯丝的电阻率变大解析：选BCD　由图可知小灯泡和灯丝是串联连接，A错误；用点燃的蜡烛给灯丝加热，灯丝的电阻随温度升高而增大，观察到的现象是小灯泡变暗，B、C正确；根据公式R＝ρeq \f(l,S)可知灯丝的电阻增大，电阻率增大，即温度升高，灯丝的电阻率变大，D正确。9.如图所示，图中实线是一簇未标明方向的电场线(由点电荷产生)，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受电场力作用，根据此图可做出正确判断的是(　　)A．带电粒子所带电荷的正、负B．点电荷所带电荷的正、负C．带电粒子在a处的速度大于b处的速度D．带电粒子在a处的加速度大于b处的加速度解析：选CD　由题图可知，粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左。由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性，也无法判断电场的方向，即无法判断点电荷所带电荷的正负，故A、B错误；由于粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，故从a到b电场力方向与速度方向成钝角，做减速运动，则粒子在a点的速度较大，同理可知，从b到a做加速运动，粒子在a点的速度较大，故C正确；根据电场线的疏密与电场强度的强弱的关系，判断出a点的电场强度大，故粒子在a点受到的电场力大，根据牛顿第二定律可知，带电粒子在a点的加速度比b点的加速度大，故D正确。10．如图，电源电动势为9 V，内阻为1 Ω，“4 V　2 W”的灯泡与一个线圈电阻为0.4 Ω的电动机串联。当电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是(　　) A．电动机两端的电压为1.5 VB．电路中的电流为0.5 AC．电动机的输出功率为2.15 WD．电源的总功率为0.25 W解析：选BC　电路中的电流为I＝IL＝eq \f(P,U)＝eq \f(2,4) A＝0.5 A，电动机两端的电压为UM＝E－Ir－UL＝4.5 V，故A错误，B正确；电动机的输出功率为P机＝UMI－I2×rM＝4.5×0.5 W－0.52×0.4 W＝2.15 W，故C正确；电源的总功率为P总＝IE＝0.5×9 W＝4.5 W，故D错误。三、非选择题(本题共5小题，共54分)11．(7分)某研究性学习小组想测定一电池的电动势E(约为1.5 V)和内阻r(约为0.6 Ω)，要求测量结果尽量准确，实验室提供的器材如下：电流表(量程为0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；滑动变阻器(最大阻值为20 Ω，额定电流为2 A)；开关、导线若干。(1)实验室没有合适的电压表，小明想到可以将灵敏电流计G改装成电压表，已知灵敏电流计G的满偏电流为Ig＝1 mA、内阻为Rg＝1.2 kΩ，若要改装后的电压表的满偏电压为1.5 V，应________(填“串”或“并”)联一个 ________Ω的定值电阻。(2)实验中的电路图应选用下图中的 ________(填“甲”或“乙”)。(3)利用改装后的电压表并选择合适的电路图进行实验，得到一条实验数据拟合线如图丙所示，则该电池的电动势为E＝__________ V(保留3位有效数字)，内阻为r＝________Ω(保留2位有效数字)。解析：(1)将灵敏电流计G改装成电压表应串联一个电阻，串联电阻的大小为R＝eq \f(U－IgRg,Ig)＝eq \f(1.5 V－1×10－3 A×1 200 Ω,1×10－3A)＝300 Ω。(2)电池内阻约为0.6 Ω，电流表内阻约为0.2 Ω，电流表的分压作用的影响较大，故应采用题图甲所示电路。(3)由闭合电路欧姆定律得U＝－rI＋E代入题图丙数据解得E≈1.49 V内阻为r＝eq \f(1.42－1.16,0.50－0.10) Ω＝0.65 Ω。答案：(1)串　300　(2)甲　(3)1.49　0.6512．(9分)某实验小组测量某圆柱复合材料的电阻率ρ。(1)该实验小组分别用20分度的游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径D，某次测量结果如图甲、乙所示。该圆柱复合材料的长度L＝________cm，直径D＝________mm。(2)该实验小组用如图丙所示实验电路测量其电阻值。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端(填“a”或“b”)。(3)某次实验时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，若用eq \f(U,I)表示该圆柱复合材料的电阻的测量值，则该测量值比真实值偏________(填“大”或“小”)。导致此误差的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)用实验过程中测量的物理量对应的字母表示电阻率，则该圆柱复合材料电阻率的表达式为ρ＝________。解析：(1)20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm，由题图甲可知该圆柱复合材料的长度为L＝17.6 cm＋10×0.05 mm＝17.650 cm，螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由题图乙可知该圆柱复合材料的直径为D＝0 mm＋44.0×0.01 mm＝0.440 mm。(2)闭合开关前，为保证电表安全，应使电表读数从最小开始，滑动变阻器的滑片应置于a端。(3)由电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，使得电流表读数I比流过待测电阻的真实电流大，故有R测＝eq \f(U,I)<eq \f(U,I真)＝R真可知测量值比真实值偏小，导致此误差的原因是电压表的分流。(4)根据电阻定律R＝ρeq \f(L,S)可得ρ＝eq \f(RS,L)＝eq \f(\f(U,I)·\f(πD2,4),L)＝eq \f(πUD2,4IL)。答案：(1)17.650　0.440(0.439～0.441均可)(2)a　(3)小　电压表分流　(4)eq \f(πUD2,4IL)13．(11分)如图所示为某商场安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，闭合开关当有光照射时R1＝R2，每当扶梯上有顾客经过，挡住由A射向R1的光线时，R1的电阻值就增大，计数器就计数一次。求：(1)当扶梯上的顾客挡住由A射向R1的光线时，光敏电阻R1两端的电压将怎样变化？(2)若已知自动扶梯满载时，相邻的两个顾客之间的距离均为50 cm，扶梯运行的速度为1 m/s。求计数器计数101次，所需用的时间为多少？(3)若某一段时间内自动扶梯的乘载率为20%，试求这一段时间内该商场自动扶梯上的平均客流量是多少？(客流量是指单位时间经过的顾客人数)解析：(1)当R1的阻值变大时，根据欧姆定律可得I＝eq \f(U,R1＋R2)，所以I变小，根据闭合电路欧姆定律，R1两端电压U1＝U－IR2，I变小，所以R1两端的电压变大。(2)计数器计数101次，所需用的时间t＝eq \f(s,v)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(101－1))×0.5 m,1 m/s)＝50 s。(3)平均客流量K＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(101－1))人,50 s)×20%×60 s＝24 人/min。答案：(1)变大　(2)50 s　(3)24人/min14．(12分)如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，电容器电容C＝20 μF。求：(1)闭合开关S1、S2时回路的路端电压U；(2)保持S1闭合，断开S2后，电容器带电量改变量ΔQ。解析：(1)由闭合回路欧姆定律I＝eq \f(E,R1＋R2＋r)，U＝I(R1＋R2)＝10 V。(2)断开S2前Q1＝CU1，U1＝IR2，得Q1＝1.2×10－4 C，断开S2后，Q2＝CE＝2.4×10－4 C，ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4 C。答案：(1)10 V　(2)1.2×10－4 C15．(15分)现有竖直向上的匀强电场，电场强度E＝2×103 N/C。质量m＝1.6×10－10 kg的带电粒子仅在电场力作用下，运动轨迹如图中曲线所示。该粒子经过A点时的速度v1＝300 m/s，与水平方向夹角为37°。从A点经过t＝0.07 s到达B点，经B点时速度与水平方向夹角为53°。cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6，tan 53°＝eq \f(4,3)求：(1)带电粒子的电性，电量q；(2)A、B两点间的电势差UAB。解析：(1)根据粒子的运动轨迹可知，粒子所受电场力竖直向上，与电场强度方向相同，粒子带正电；粒子在A点水平方向速度vx＝v1cos 37°＝240 m/s，竖直方向速度vAy＝v1sin 37°＝180 m/s，粒子在B点竖直方向速度vBy＝vxtan 53°＝320 m/s，从A到B，竖直方向，根据运动学公式vBy＝vAy＋at，根据牛顿第二定律得a＝eq \f(qE,m)，联立解得q＝1.6×10－10 C。(2)根据vBy2－vAy2＝2ay，解得A、B间竖直方向的距离y＝17.5 m，A、B两点间的电势差UAB＝Ey＝3.5×104 V。答案：(1)粒子带正电，1.6×10－10 C(2)3.5×104 V物理观念(1)了解磁现象，知道磁场的性质。(2)了解电流的磁效应。(3)知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点。(4)知道安培分子电流假说的内容。科学思维会用安培定则判断电流周围的磁场方向。科学态度与责任体会奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极物理观念(1)知道物理学上用磁感应强度描述磁场的强弱和方向。(2)知道磁通量的定义，知道Φ＝BS的适用条件。科学思维(1)理解磁感应强度的物理意义和定义式，并能利用公式B＝eq \f(F,Il)或F＝IlB进行简单计算。(2)会用磁通量公式Φ＝BS进行计算。测量序号Bx/μTBy/μTBz/μT1021－4520－20－463210－454－210－45物理观念了解电磁感应现象，知道感应电流产生的条件。科学探究通过探究感应电流产生的条件的实验，知道电磁感应现象及其产生的条件。科学态度与责任(1)了解法拉第发现电磁感应现象的重大意义。(2)了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学方法。开关和变阻器的状态线圈B中是否有电流开关闭合瞬间有开关断开瞬间有开关闭合时，滑动变阻器不动无开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片有物理观念(1)了解麦克斯韦电磁场理论的内容。(2)知道电磁波的形成及赫兹的实验结论。(3)知道电磁波在真空中传播的速度及波长、频率和波速的关系。(4)了解电磁波谱的组成及各种电磁波的特点、应用。科学思维理解电磁波的形成和传播。恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线特性波动性强热作用强感光性强化学作用荧光效应穿透力强穿透力最强用途通信广播、导航加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗物理观念(1)知道热辐射、黑体辐射的概念。(2)了解普朗克的能量子假设和爱因斯坦的光子假设。(3)了解原子能级及能级跃迁理论。科学态度与责任通过对本节的学习，能体会到人类对自然界的认识是不断发展的；认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作。名称热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射磁场名称原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指弯曲的四指环形电流及通电螺线管的磁场弯曲的四指大拇指