(共37张PPT)
第六章 电磁现象与电磁波
第五节 量子化现象
学习目标 学法指导
1．知道热辐射，了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学研究方法 2．了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想 3．了解能级、能级跃迁、能量量子化、原子发射光谱等概念，初步认识量子力学的建立在科技中的重要作用 1．通过阅读教材或查阅资料，了解黑体辐射， 感悟实验在物理学中的重要作用
2．利用多种资源，了解普朗克能量子假设，知道光的能量是不连续的，初步了解微观世界的量子化特征，初步认识量子力学，能很好地描述微观粒子的运动规律
知识导图
课前 自主预习
光与电磁波的物理本质是一致的，光是一种电磁波，它通过电场和磁场的相互激发可以在真空中传播．物理学家________用实验证实了电磁波的存在，并且证明了电磁波和光一样具有反射、________、干涉等性质．
赫兹
光是一种电磁波
折射
1．定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的______倍．例如，可能是ε、2ε、3ε……这个不可再分的最小能量值ε叫做________．
2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为_________ ______ (一般取h＝6.63×10－34 J·s)．
3．能量的量子化：__________的假设认为，微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的．
整数
能量子假说与光子假说
能量子
普朗克
常量
普朗克
4．光电效应：光照射在金属表面时，有时会从金属表面逸出电子，这种现象叫光电效应．逸出的电子叫__________．
5．光的频率越高，照射阴极逸出的光电子动能越______；低于某一频率的光，无论光强多大，都__________产生光电子．
6．光子：光的能量不是连续的，而是一份一份的，一份就是一个光子．光子的能量与它的__________成正比，即ε＝_______．
7．光具有粒子性的同时，也具有波动性，这种性质叫光的____________．光的波动性不同于机械波，也不同于经典意义上的电磁波，而是一种__________．
光电子
大
不能
频率
hν
波粒二象性
概率波
普朗克是在什么情况下大胆提出能量量子化假说的？
【答案】黑体辐射的实验规律在用当时已有的电磁场理论无法解释的情况下，普朗克大胆提出了能量量子化的假说，得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，并与黑体辐射的实验规律相当符合．
微思考
(多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的 ( )
A．物体的带电荷量 B．物体的质量
C．物体的动量 D．学生的个数
【答案】AD
【解析】所谓“量子化”应该是不连续的，而是一份一份的，故A、D正确．
1．光既具有波动性又具有粒子性的性质称为光的_____________．
2．概率波：概率________的地方落下的光子多，形成________；概率________的地方落下的光子少，形成________．
波粒二象性
光的波粒二象性
大
亮纹
小
暗纹
1．玻尔原子理论的基本假设：电子轨道半径__________，电子只能在某些__________的轨道上运动，电子在不同轨道上具有不同的________，这些量子化的能量值称为能级，只有当电子在不同轨道之间________时，才辐射光子．
2．局限性：成功地解释了氢原子的_________和氢原子光谱的________特征，但是这一理论没有彻底摆脱经典物理学理论的束缚．
量子化
玻尔原子理论
特定
能量
跃迁
稳定性
分立
1．微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是________的，这些量子化的能量值叫做________．通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的．气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态．这些状态的原子是__________的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子．
2．原子由高能级向低能级跃迁时放出________的能量，等于前后两个能级________．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是______的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．
量子化
能级
能级
不稳定
光子
之差
分立
原子由高能量状态跃迁到低能量状态时，释放出的光子的频率可以是任意值吗？
【答案】不可以，因各定态轨道的能量是固定的，由hν＝Em－En可知，跃迁时释放出的光子的频率，也是一系列固定值．
微思考
课堂 重难探究
1．普朗克的量子化假设．
(1)能量子．
振动着的带电微粒的能量只能是最小能量值ε的整数倍．例如，可能是ε，2ε，3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．
能量子和光子
(2)公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h≈ 6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．
(3)能量量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫能量量子化．
2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑量子化．
例1 (2023年中山一中月考)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10-34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是 ( )
A．2.3×10-18 W B．3.8×10-19 W
C．7.0×10-10 W D．1.2×10-18 W
【答案】A
变式1 某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为 ( )
【答案】A
1．能级：微观世界的能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级．
2．原子处于能量最低的状态是最稳定的．
3．原子获得能量有可能跃迁到较高的能量状态，这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁．
能级、能级跃迁
4．原子从高能级向低能级跃迁放出的光子的能量等于前后两个能级之差，原子从低能级跃迁到高能级吸收光子的能量也等于前后两个能级之差．
5．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线．
例2 一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子 ( )
A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
【答案】B
【解析】氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子，能量减少，B正确，A、C、D错误．
变式2 关于玻尔理论，以下说法错误的是 ( )
A．氢原子核外的电子轨道半径是量子化的，不是连续的，电子只能在特定轨道上运动
B．氢原子核外电子在特定轨道上运动时，不辐射电磁波，不辐射能量
C．只有当核外电子在不同轨道间跃迁时，氢原子才辐射光子
D．氢原子的光谱线和太阳光谱一样，都是连续的谱线
【答案】D
【解析】根据玻尔的氢原子理论，A、B、C正确；由于氢原子轨道量子化，因此跃迁辐射的光子也是量子化的，所以氢原子光谱是一些分立的线状谱，而不是连续谱，D错误．
核心素养应用
光通信的发展
光通信技术是构建光通信系统与网络的基础，高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升级以及推广应用，都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持．因此，通信技术的更新与升级将促使光通信器件不断发展进步．
我国通信市场的蓬勃发展以及我国通信设备成功的向海外市场拓展，正带动本土光器件产业提速发展，我国通信光电器件产业在全球市场的重要地位也日益显现．而下一代光通信系统的演进在很大程度上取决于通信光电子器件技术的进步，在这个市场与技术的转折点上，我国光通信技术正面临着重要的发展机遇．
例3 近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景．关于红外线和光通信，以下说法中正确的是 ( )
①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程
②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输
③红外线的频率比可见光的频率高
④红外光子的能量比可见光子的能量大
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
【答案】A
【解析】无线光通信技术是光信号在空气中直接传输，光纤通信中的光信号是在光纤中传输．不论哪种方式，传输的都是文字、数据和图像等信息．由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，由爱因斯坦的光子论可知ε＝hν，红外光子的能量比可见光的光子能量小，故①②正确．
小练 随堂巩固
1．(2023年江门二中段考)对于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是
( )
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍
D．任何温度都能发生热辐射，温度低时辐射弱
【答案】A
【解析】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情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，A错误；黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，B正确；根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，C正确；热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强，D正确．
2．党的二十大报告中提到，我们加快推进科技自立自强，一些关键核心技术实现突破，卫星导航、量子信息等取得重大成果；建成世界最大的高速铁路网，基础设施建设取得重大成就．高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”．与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点．与4G相比，5G使用的电磁波 ( )
A．波长更长 B．能量子的能量更小
C．能量子的能量更大 D．传播速度更快
【答案】C
3．(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是 ( )
A．以某个能量值一份一份地辐射或吸收
B．辐射或吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．吸收的能量可以是连续的
D．辐射和吸收的能量是量子化的
【答案】ABD
【解析】带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值ε的整数倍一份一份地辐射或吸收，是不连续的． 第六章 第五节
A组·基础达标
1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )
A．黑体吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关
D．如果在一个空腔壁上钻一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
【答案】C 【解析】能100%地吸收入射到其表面的电磁波，这样的物体称为黑体，所以黑体不一定是黑色的，故A错误；一般物体辐射电磁波的强度除去与温度有关外，还和物体的材料及表面状态有关，而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，故B错误，C正确；如果在一个空腔上开一个小孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个绝对的黑体，故D错误．
2．一束红光从空气射入玻璃，则这束红光的能量子将( )
A．变小 B．变大
C．不变 D．不能确定
【答案】C 【解析】光由空气射入玻璃时，频率不发生变化，由ε＝hν可知，红光的能量子不变，C正确．
3．关于对热辐射的认识，下列说法正确的是( )
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．温度越高，物体辐射的电磁波越强
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关
D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
【答案】B 【解析】一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；C是黑体辐射的特性，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．
4．一个氢原子从高能级跃迁到低能级，该氢原子( )
A．吸收光子，能量增加
B．吸收光子，能量减少
C．放出光子，能量增加
D．放出光子，能量减少
【答案】D 【解析】氢原子的能级是分裂的，当氢原子从高能级向低能级跃迁时，会放出光子，能量减少，放出光子的能量等于跃迁前后的能级差，所以看起来氢原子发出的光谱线是分裂的，一条条的，不是连续的．D正确．
5．(2023年深圳实验中学月考)由中国健康发展研究中心发布《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加．课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”．现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长λ＝660 nm.已知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光在真空中传播速度c＝3×108 m/s，则该激光中每个光子的能量为( )
A．3.0×10-19 J B．1.6×10-19 J
C．1.0×10-19 J D．1.0×10-18 J
【答案】A 【解析】由ε＝hν＝h，代入数据可得每个光子的能量ε＝3.0×10-19 J．故A正确．
B组·能力提升
6．下列各种说法中错误的是( )
A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短
C．光的频率越高，则其能量越大
D．任何一个实物粒子都对应着一种波，这种波是概率波
【答案】B 【解析】普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太小，故B错误；由ε＝hν可知C正确；实物粒子都对应着一种概率波，这是德布罗意物质波假说，故D正确．
7．(2023年广州培英中学月考)在“焊接”视网膜的眼科手术中，若用激光的波长λ＝6.4×10-7 m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10-2 J．求每个脉冲中的光子数目．(已知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3×108 m/s.计算结果保留1位有效数字)
【答案】5×1016 个
【解析】一个光子的能量ε＝≈3.1×10-19 J，则每个脉冲中的光子数目n＝，代入数据解得n≈5×1016(个).(共45张PPT)
第六章 电磁现象与电磁波
第四节 电磁波及其应用
学习目标 学法指导
1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容及其在物理学发展史上的意义 2．了解电磁波的基本特点及其发现过程 3．知道电磁波谱及各电磁波排列顺序 4．了解电磁波的不同特性及其在生产生活中的应用 1．通过阅读教材或课外拓展学习，了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点
2．通过了解电磁波的产生和特点，知道电磁场的物质性
知识导图
课前 自主预习
1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设．
(1)变化的磁场能够在周围空间产生________(如图甲所示)．
(2)变化的电场能够在周围空间产生________(如图乙所示)．
电场
电磁场与电磁波
磁场
2．电磁场．
变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，称为电磁场．
3．电磁波．
(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的__________在空间的传播称为电磁波．电磁场具备物质的各类性质，是物质存在的基本形式之一．
电磁场
(2)电磁波的特点．
①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要________．
②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝________，在真空中，电磁波的速度c＝___________m/s．
介质
λf
3.0×108
电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号发射出去，而是加载到高频电磁波中发射呢？
【答案】声波传播速度慢，衰减快，不好处理，远一点就听不见了．
微思考
(多选)关于电磁波的叙述正确的是 ( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处传播而产生的
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波在真空中能传播
D．电磁波具有波的一切特征
【答案】ACD
【解析】电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，A正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108 m/s，B错误；电磁波能在真空中传播，C正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，D正确．
1．电磁场可以使电荷移动，即可以对电荷做功，这说明电磁场具有________．
2．俄国物理学家列别捷夫测量出光对被照射物体有压力，用实验证明了由电磁场理论预言的光压．这表明电磁场具有________________ _______的属性．
3．电磁场虽然没有____________，但爱因斯坦提出的质能关系，提示出电磁场具有能量而具有__________．光压现象也说明了磁场是有质量的，因为有质量的物质才能对其他物体表现出________作用．
能量
电磁场的物质性
与其他物质相互作用
静止质量
运动质量
压力
1．电视广播：利用电磁波将电视信号先传送给地球同步卫星，然后由通信卫星将信号转发回地面，大大增加了信号的覆盖面积．
2．雷达：雷达是利用电磁波进行________、________的仪器，主要由发射机、________和显示器等部分组成．
测距
电磁波的技术应用
定位
接收机
3．移动电话：无线电话、无线对讲机、移动电话均是通过电磁波实现信号的发射与接收的．每台手机都是一个小型________发射台，将用户的声音或数字信息转变为____________发射到空中，同时它又相当于一个________，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方发射来的信息．
电磁波
高频信号
收音机
关于电磁波及其应用，下列说法中，正确的是 ( )
A．电磁波不能被反射
B．收音机放进金属薄膜袋内，就不能正常收音
C．手机在发短消息时，不发射电磁波
D．γ射线不是电磁波
【答案】B
【解析】电磁波在传播过程中遇到障碍物可以被反射，A错误；收音机放进金属薄膜袋内，因出现静电屏蔽，不会正常收音，B正确；手机信号的传播是靠电磁波进行的，在发短消息时，发射电磁波，C错误；γ射线是高频的电磁波，D错误．
1．电磁波谱：电磁波按照波长由大到小的顺序排列，顺序为 ___________、_________、_________、_________、__________和__________．
2．电磁波的应用：由于电磁波具有不同的______________，因此具有不同的特性，利用这些特性，电磁波在生产、生活中有着广泛的应用．
无线电波
电磁波谱
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
波长(或频率)
①无线电波中的长波、中波、短波：________________________；
②无线电中的微波：_______________________________；
③红外线：____________；
④可见光：__________________________；
⑤紫外线：______；
⑥X射线：____________；
⑦γ射线：____________________．
广播及其他信号的传播
卫星通信、电视等信号的传输
加热理疗
看见物体，也可用于通信
消毒
诊断病情
摧毁病变的细胞
公交车上的自动报站系统是靠什么传递位置信号的？
【答案】通过卫星定位系统发射和接收电磁波而确定位置．
微思考
课堂 重难探究
对麦克斯韦电磁场理论的理解．
电磁波的产生
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
例1 (多选)关于电磁场理论的叙述，正确的是 ( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
C．电场周围一定存在磁场
D．磁场周围一定存在电场
【答案】AB
【解析】变化的磁场产生电场，与闭合电路是否存在无关，电路只是显示电流存在，A正确；交替变化的电场和磁场，形成不可分割的统一体，即电磁场，B正确；只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，C、D错误．
变式1 (多选)关于电磁波，下列说法正确的是 ( )
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波
C．赫兹证明了电磁波的存在
D．电磁波在真空中具有与光相同的速度
【答案】CD
【解析】若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化，都不能产生电磁波，A、B错误；光也是电磁波，可判断D正确；赫兹证明了电磁波的存在，C正确．
电磁波的特点和应用．
电磁波谱及电磁波的应用
类型 特点 应用 波长、频率
无线 电波 许多自然过程也辐射无线电波 广播和通信、导航、天体卫星研究
红外线 所有物体都会发射红外线，热物体的红外线辐射比冷物体强 加热、勘测、遥感、红外摄像、监测、预报 类型 特点 应用 波长、频率
紫外线 化学作用和荧光效应 灭菌消毒、促进人体对钙的吸收，利用荧光效应防伪
X射线 对生命物质有较强作用，过量会引起病变，穿透本领强 检查人体内部器官、零件内部缺陷 γ射线 能量很高，破坏生命物质，波长短，频率高 治疗疾病、探测金属部件内部缺陷 例2 (2023年广州从化段考)下列有关电磁波的各种应用中，利用了“红外线具有显著热效应”这一特性的是 ( )
【答案】A
【解析】体温计利用了红外线具有显著热效应，故A正确；手机利用微波传输信号，故B错误；紫外线消毒灯利用紫外线的杀菌作用，故C错误；遥控器利用了红外线的遥控技术制成，故D错误．
变式2 某电磁波频率可高达5 000 MHz，这种信号的波长是多少？
【答案】6 cm
核心素养应用
雷达探测的原理和应用
(1)雷达的原理：利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性．
(2)雷达的构造及特点：一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成．
①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端．
②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段．
例3 一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在显示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？
【答案】7.5×103 m
小练 随堂巩固
1．(多选)不能发射电磁波的电场是 ( )
【答案】ABC
【解析】由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A选项图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B选项图、C选项图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D选项图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波．
2．(多选)(2023年江门一中段考)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 ( )
A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场
B．麦克斯韦预言电磁波的存在
C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波
D．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，有显著的热效应
【答案】ABC
【解析】根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场，A正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，B正确；无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，C正确；紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，没有显著的热效应，D错误．
3．(2023年广东广雅中学段考)“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜(FAST).它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙．下列关于电磁波的说法正确的是 ( )
A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108 m/s
B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
C．紫外线的波长比红外线短
D．普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
【答案】C
【解析】电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为3×108 m/s，故A错误；麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，故B错误；紫外线的波长比红外线小，故C正确；赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，故D错误．
4．(2023年广州名校段考)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/s
D．在真空中的传播速度比
可见光传播的速度小
【答案】B
【解析】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．
5．(2023年广州三校联考)2022年11月30日，“神舟十五号”与中国空间站完成全自主快速交会对接，航天员通话传送到地面．下列关于电磁波和声波的说法正确的是 ( )
A．电磁波是横波，声波是纵波
B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】A
【解析】电磁波的传播和振动垂直，是横波，声波的振动和传播平行，是纵波，故A正确；电磁波的传播不依赖介质，声波是机械波，只能在介质中传播，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波的传播速度为340 m/s，两者差距很大，故D错误．
6．电磁波广泛应用在现代医疗中，下列不属于电磁波应用的医用器械有 ( )
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的X光机
C．测量体温的红外线测温枪
D．检查血流情况的超声波“彩超”机
【答案】D
【解析】紫外线、X射线、红外线都属于电磁波，都是电磁波在医学上的应用，A、B、C说法正确，但不符合题意；检查血流情况的超声波“彩超”机，是利用超声波的多普勒效应工作的，D错误，符合题意．第六章 第四节
A组·基础达标
1．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
D．电磁波在同种均匀介质中传播时，速度越来越慢
【答案】AB 【解析】教室中亮着的日光灯、工作时的打点计时器用的交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故C错误；电磁波的速度等于光速，故D错误．
2．电磁波在传播时，不变的物理量是( )
A．振幅 B．频率
C．波速 D．波长
【答案】B 【解析】电磁波在不同介质中的波速不一样，波长也不一样，只有频率相同，故B正确．
3．关于电磁波及其应用，下列说法不正确的是( )
A．紫外线能使很多物质发出荧光，具有杀菌作用
B．雷达是通过发射和接收无线电波来判断远处物体的方位
C．β射线有较强的穿透能力，是一种电磁波
D．γ射线的穿透力很强，在工业中可用来探伤或流水线的自动控制
【答案】C 【解析】紫外线波长短频率高，有显著的化学效应和荧光效应，故A正确；雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备，故B正确；β射线不是电磁波，故C错误；γ射线是频率比紫外线还高的电磁波，它的穿透力很强，在工业中可用来探伤或流水线的自动控制，故D正确．
4．(2023年惠州一中月考)Wi-Fi无线网络实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的电磁波信号．最新的Wi-Fi6技术使用2.4 GHz或5 GHz电磁波，属于电磁波谱中的某个波段，如图所示．下列关于电磁波和Wi-Fi的说法，错误的是( )
A．麦克斯韦预言了电磁波，楞次首次用实验证实了电磁波的存在
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．Wi-Fi信号使用的电磁波属于无线电波
D．Wi-Fi信号使用的电磁波中，2.4 GHz的波长比5 GHz的更长
【答案】A 【解析】麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，都等于真空中光速，故B正确；Wi-Fi信号使用的电磁波的波长为λ＝＝ m＝0.125 m 或λ＝＝＝0.06 m，由电磁波的波长范围可知属于无线电波，故C正确；Wi-Fi信号使用的电磁波中，2.4 GHz的频率比5 GHz的低，所以前者波长比后者波长长，故D正确．
5．(多选)隐形飞机外形设计采用多棱折面，同时表面还采用吸波涂料，使被反射的雷达信号尽可能弱，从而达到隐身的目的．下列说法中正确的是( )
A．战机采用了隐形技术，不能反射电磁波，因此用肉眼不能看见
B．涂料隐形技术是吸收特定波长的电磁波，人眼还是能看见的
C．战机速度超过音速，不能用超声波雷达来探测
D．隐形飞机是用透明材料制成的
【答案】BC 【解析】隐形战机表面的涂料，吸收一些特定波长的电磁波，B正确，A错误；由于声音的速度小于战机，因此不能用超声波雷达探测，C正确；隐形飞机的原理是吸波，而不是透波，D错误．
6．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红外线
B．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
C．γ射线的波长比无线电波的波长长
D．紫外线能促使体内维生素D的合成
【答案】D 【解析】在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是看不见的，故A错误；红外线的显著作用是热作用，任何物体都在不停地辐射红外线，故B错误；γ射线频率高，波长短，无线电波频率低，波长长，故C错误；紫外线能促使体内维生素D的合成，故D正确．
B组·能力提升
7．(2023年广州七十五中段考)2023年3月6日，“神舟十五号”乘组又一次出舱成功，空间站高度为400 km，航天员出舱的画面通过电磁波传输到地面接收站．下列关于电磁波的说法错误的是( )
A．生活中用微波炉来加热食物，可见电磁波具有能量
B．航天员出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s
C．1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路
D．英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，他最终建立了经典电磁场理论
【答案】B 【解析】生活中用微波炉来加热食物，可见电磁波具有能量，故A正确，不符合题意；电磁波在真空中或空气中传播的速度v＝3.0×108 m/s，空间站到地球表面的距离s＝4×105 m，电磁波从空间站传播到地面的最短时间t＝≈0.0013 s，故B错误，符合题意；1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路，故C正确，不符合题意；英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，他最终建立了经典电磁场理论，故D正确．(共45张PPT)
第六章 电磁现象与电磁波
第三节 电磁感应现象
学习目标 学法指导
1．了解电磁感应现象及相关的物理学史 2．通过实验探究产生感应电流的条件 3．能正确分析磁通量的变化情况 4．能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生 1．通过阅读教材和查阅相关“电生磁”及“磁生电”的科学资料，体会划时代发现物理规律的艰辛与荣耀
2．通过探究感应电流产生的条件的实验，提高观察、分析、论证能力，更好地掌握相关知识
3．通过例题和习题，掌握感应电流产生的条件，并能分析判断相关问题
知识导图
课前 自主预习
1．“电生磁”的发现．
1820年，丹麦物理学家__________发现了电流的磁效应．
2．“磁生电”的发现．
1831年，英国物理学家__________发现了电磁感应现象．产生的电流叫做__________．
奥斯特
电磁感应的探索历程
法拉第
感应电流
3．法拉第的概括．
法拉第把引起感应电流的原因概括为五类：
(1)变化的________；
(2)变化的________；
(3)________的恒定电流；
(4)________的磁铁；
(5)在磁场中运动的________．
电流
磁场
运动
运动
导体
4．电磁感应．
法拉第把他发现的磁生电的现象叫做____________，产生的电流叫做感应电流．
5．发现电磁感应现象的意义．
(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了________作为一门统一学科的诞生．
(2)使人们找到了__________的条件，开辟了人类的电气化时代．
电磁感应
电磁学
磁生电
英国物理学家法拉第发现了磁生电，那么磁生电的实质是什么？
【答案】磁生电的过程是其他形式的能转化为电能的过程．
微思考
首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是 ( )
A．安培和法拉第 B．法拉第和楞次
C．奥斯特和安培 D．奥斯特和法拉第
【答案】D
【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，故D正确．
1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示)．
探究产生感应电流的条件
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
导体棒静止 ________ 闭合电路包围的面积________时，电路中有感应电流产生；包围的面积_______时，电路中无感应电流产生
导体棒平行磁感线运动 ________ 导体棒切割磁感线运动 ________ 无
无
有
变化
不变
2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示)．
实验操作 实验现象(有无电流) 分析论证
N极插入线圈 ________ 线圈中的磁场________时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场________时，线圈中无感应电流
N极停在线圈中 ________ N极从线圈中抽出 ________ S极插入线圈 ________ S极停在线圈中 ________ S极从线圈中抽出 ________ 有
无
有
有
无
有
变化
不变
3．归纳结论．
只要穿过________导体回路的__________发生变化，闭合电路中就有感应电流．
闭合
磁通量
法拉第发现电磁感应的过程为什么会在很长一段时间徘徊不前？
【答案】法拉第在开始的实验中使用的都是恒定电流产生的磁场，而“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．
微思考
(多选)下列图中线圈中不能产生感应电流的是 ( )
【答案】AC
【解析】A中，线圈在磁场中运动，穿过线圈的磁通量没有变化，所以不会产生感应电流；B中，线圈离开磁场时，磁通量减小，故有感应电流产生；C中，线圈与磁场始终平行，穿过线圈的磁通量为零，没有变化，所以不能产生感应电流；D中，在磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量发生变化，发生线圈中产生感应电流．本题选不能产生感应电流，故选AC．
1．汽车防抱死制动系统(ABS)．
(1)ABS系统的作用：为了防止汽车紧急制动时，因车轮被抱死，从而发生侧滑．
(2)ABS系统的组成：由轮速__________、电子控制模块和电磁阀组成．其中______________是利用电磁感应现象测量车轮转速的．
2．无线充电技术：又称为非接触式感应充电，是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术．具有________、耐用、方便等特点，还可应用于____________．
传感器
电磁感应的应用
轮速传感器
安全
生物医疗
某高中有不少电子设备，其中没有应用电磁感应原理的是 ( )
A．教职工洗手间的红外感应水龙头
B．图书馆书籍的电子感应标签
C．教工宿舍铁门的电子感应钥匙
D．教工宿舍使用的电磁炉
【答案】A
【解析】教职工洗手间的红外感应水龙头，利用的是红外线感应，没有应用电磁感应，故A正确；图书馆的阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量、电子标签被激活，利用的是感应电流，故B错误；电子感应钥匙通过电磁感应完成信息传递，通过电子钥匙内置的芯片里的数据完成身份认证，利用的是电磁感应，故C错误；电磁炉利用电磁感应原理和电流热效应工作，故D错误．
课堂 重难探究
1．区别：“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程，要抓住过程的本质，“动电生磁”是指运动电荷周围产生磁场；“动磁生电”是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流．“动电生磁”中的“动”是运动的意思，电荷相对磁场运动，“动磁生电”中的“动”是变化的意思，要从本质上来区分它们．
2．联系：二者都是反映了电流与磁场之间的关系．
电流的磁效应与电磁感应现象
例1 下列属于电磁感应现象的是 ( )
A．通电导体周围产生磁场
B．磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动
C．由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流
D．电荷在磁场中定向移动形成电流
【答案】C
【解析】根据引起感应电流的原因的五类情况可知，导体中自身电流变化在回路中产生感应电流为电磁感应现象，C正确．
变式1 (多选)下列现象中，能表明电和磁有联系的是 ( )
A．摩擦起电
B．两块磁铁相互吸引或排斥
C．小磁针靠近通电导线时偏转
D．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流
【答案】CD
【解析】摩擦起电是静电现象，A错误．两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象，B错误．小磁针靠近通电导线时偏转，说明“电生磁”．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明“磁生电”．故C、D正确．
电磁感应现象的判断方法
1．由磁生电的现象都是电磁感应现象．
2．所有的电磁感应现象都与变化和运动相联系．
1．感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：
(1)明确电路是否为闭合电路；
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．
2．判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断．即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化．
是否产生感应电流的判断
例2 如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是 ( )
A．向右平动(ad边还没有进入磁场)
B．向上平动(ab边还没有离开磁场)
C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)
D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)
【答案】A
【解析】A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流．而B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流．D中磁通量变小．
变式2 如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通以恒定电流，下列运动中，闭合金属线框中有感应电流产生的是 ( )
A．闭合金属线框向上平移
B．闭合金属线框向右平移
C．闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转
D．闭合金属线框向下平移
【答案】B
【解析】通电导线周围的磁场分布具有对称性，闭合金属线框上下平移时，线框中的磁通量没有发生变化，故没有感应电流产生，A、D错误；闭合金属线框向右平移时，磁场减弱，线框中的磁通量减小，有感应电流产生，B正确；闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转时，由于磁场空间的对称性，磁通量保持不变，没有感应电流产生，C错误．
1．如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流．
2．磁通量发生变化，其内涵主要体现在“变化”上．比如穿过电路的磁通量很大，若不变化，也不会产生感应电流．
例3 (2023年高州段考)如图为一种门磁系统，强磁棒固定在门框上，线圈和发射系统固定在房门上，当房门关闭时穿过线圈的磁通量最大，当线圈中出现一定强度的电压、电流信号时，自动触发后面的信号发射系统，就知道房门打开了，下列说法中正确是( )
A．门磁系统的工作原理是利用了电流的磁效应
B．当房门缓慢打开时门线圈中电压、电流较小
C．房门不动时，线圈中会产生的电流
D．将强磁棒与线圈和发射系统交换位置后不能起到报警的作用
电磁感应现象的应用
【答案】B
【解析】门磁系统的工作原理是利用了电磁感应原理，故A错误；当房门缓慢打开时，门线圈中的磁通量变化较慢，则产生的感应电动势较小，感应电流也较小，故B正确；房门不动时，线圈中磁通量不发生变化，则不会产生感应电流，故C错误；将强磁棒与线圈和发射系统交换位置后，开关门都会使线圈中磁通量发生变化，则都会产生感应电流，都能起报警的作用，故D错误．
变式3 (多选)(2023年广州名校段考)如图是话筒的原理图，在弹性膜片后面粘接金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，声波使膜片振动，将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是 ( )
A．话筒是利用电流的热效应工作的
B．话筒是利用电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流
D．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
【答案】BC
【解析】当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号变化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错误，B正确；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电流，故C正确；膜片随着振动，穿过金属线圈的磁通量是变化的，故D错误．
核心素养应用
电磁感应与乐器
电吉他，是一种拨弦乐器，发明者为乔治·比彻姆与阿道夫·里肯巴克．
电吉他发声原理与传统吉他不同，不是以箱体的振动发声，而是运用了电磁学原理，它的琴身是实体的木头，而非空的音箱．在琴身上装有线圈，它们被称作拾音器．当被磁化的吉他弦振动时，引起拾音器上线圈磁通量的变化从而在线圈中产生不同频率的电流，当这些电流通过电子音箱还原时，就成了电吉他的声音．
例4 如图所示，电吉他的弦是磁性物质．当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．请解释电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料？
【答案】当磁性物质制作的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈有感应电流产生．若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流．
小练 随堂巩固
1．(2023年广大附中段考)如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境．当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线
圈附近有金属物体了．下列四个图中能反映出金属
探测器工作原理的是 ( )
A．①②两个图 B．②③两个图
C．③④两个图 D．①④两个图
【答案】B
【解析】探测器靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流．②图是导体棒切割磁感线，③图是闭合回路磁通量发生变化产生感应电流，①和④图是电流的磁效应．综上所述，B正确．
2．关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是 ( )
A．位于磁场中的闭合线圈一定会产生感应电流
B．闭合线圈平行磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流
C．穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，一定产生感应电流
D．闭合线圈垂直磁感线运动时，线圈中一定产生感应电流
【答案】C
【解析】位于磁场中的闭合线圈，只有磁通量发生变化，才一定会产生感应电流，故A错误；闭合线圈平行磁感线运动时，闭合电路中磁通量没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故B错误；穿过闭合电路的磁通量发生变化，则闭合电路中一定有感应电流，故C正确；垂直磁感线运动，磁通量不一定发生变化，故D错误．
3．(2023年常熟名校期中)在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分)，其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动，线圈与塔灯相连，下列说法错误的是 ( )
A．当海面无波浪时，该灯塔无法发光
B．该装置的工作原理是电磁感应现象
C．当线圈上下运动时，回路中无感应电流
D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等
【答案】C
【解析】当海面无波浪时，线圈没有相对磁体上下运动，则线圈没有切割磁感线，所以该灯塔无法发光，则A正确，不符合题意；该装置的工作原理是电磁感应现象，所以B正确，不符合题意；当线圈上下运动时，线圈切割磁感线，所以回路中有感应电流，则C错误，符合题意；根据对称性可知，圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等，所以D正确，不符合题意．第六章 第三节
A组·基础达标
1．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接．焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接．焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为( )
A．库仑 B．霍尔
C．洛伦兹 D．法拉第
【答案】D 【解析】由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出电流，电流通过电阻要发热．该过程利用的原理是电磁感应现象，其发现者为法拉第，故选D.
2．下列实验现象，属于电磁感应现象的是( )
A．甲中通电线圈在磁场中转动
B．乙中通电金属杆在磁场中运动
C．丙中导线通电后其下方的小磁针发生偏转
D．丁中金属杆切割磁感线时，电流表指针偏转
【答案】D 【解析】甲、乙属于通电导线在磁场中受到力的作用，A、B错误；丙是电流的磁效应，C错误；丁属于电磁感应现象，D正确．故选D.
3．如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是( )
A．螺线管中不会产生感应电流
B．螺线管中会产生感应电流
C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流
D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流
【答案】B 【解析】螺线管所在的回路是闭合的，当条形磁铁向螺线管靠近时，穿过闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流．故B正确．
4．(多选)如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且“井”字形回路中有感应电流通过，则可能( )
A．v1＞v2 B．v1＜v2
C．v1＝v2 D．无法确定
【答案】AB 【解析】只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过“井”字形回路的磁通量就会发生变化，闭合回路中就会产生感应电流．故A、B正确．
5．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度v匀速通过磁场区域，若d>l，则线框中不产生感应电流的时间应等于( )
A． B．
C． D．
【答案】C 【解析】当线框完全进入磁场后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，则线框中不产生感应电流的时间为，C正确．
6．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中不产生感应电流的是( )
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
【答案】A 【解析】线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流．滑动变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，会产生感应电流，故A正确．
7．(2023年广州名校段考)有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁铁的磁感线重合，如图所示．另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是(地磁场很弱，可以忽略)( )
A．线圈切割磁感线，线圈中产生感应电流
B．线圈紧密套在模具上移动过程中，线圈中没有感应电流产生
C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有感应电流产生
D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流
【答案】B 【解析】由题，模具的形状与磁感线的形状是相同的，则线圈贴着模具上下移动的过程中穿过线圈的磁感线的条数不会发生变化，即穿过线圈的磁通量不变，所以线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流．同样若线圈平面放置不水平，则移动过程中由于穿过线圈的磁通量不变，也不会产生感应电流．
8．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )
A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
【答案】C 【解析】四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，线圈按A、B、D三种情况移动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持不变，线框中不产生感应电流；C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C正确．
B组·能力提升
9．(多选)如图所示，在同一平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的通电直导线，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中完全对称放置，两条长直导线中电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两条导线中的电流都开始增大时，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
【答案】CD 【解析】根据安培定则可判断出两通电直导线的磁场方向，线圈a中磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中合磁通量为零．当导线中电流增大时，线圈a、c中合磁通量增大，有感应电流产生，线圈b、d中合磁通量为零，无感应电流产生，故A、B错误，C、D正确．
10．(多选)(2023年江门一中段考)磁带录音机应用了电磁感应现象，如图甲、乙所示分别是录音机的录、放原理图．由图可知，以下说法正确的是( )
A．录音机录音时利用了电磁感应原理，放音时利用了电流的磁效应
B．录音机放音时，变化的磁场在静止的线圈内激发起感应电流
C．录音机放音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化的磁场
D．录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化的磁场
【答案】BD 【解析】录音时是电生磁，利用了电流的磁效应；放音时是磁生电，利用了电磁感应原理，A错误．录音时，声音先转变成强弱变化的电流，这样的电流通过录音磁头，产生了强弱变化的磁场，磁带划过磁头时，磁带上的小颗粒被强弱不同的磁场磁化，于是记录了一连串有关磁性变化的信息；放音时，磁带贴着放音磁头运动，被磁化的小颗粒产生的强弱变化的磁场使放音磁头中产生强弱变化的感应电流，电流经放大后使扬声器发声，这便“读”出了磁带中记录的信息，故B、D正确，C错误．(共48张PPT)
第六章 电磁现象与电磁波
第二节 磁感应强度
学习目标 学法指导
1．认识磁感应强度的概念及物理意义 2．理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位 3．进一步体会如何通过比值定义法定义物理量 4．理解磁通量的概念和公式 1．通过与电场类比，分析通电导线在磁场中所受的力，由此找出表示磁场强弱和方向的物理量
2．通过实验的方法探究影响通电导线在磁场中受力的因素
知识导图
课前 自主预习
1．磁感应强度的物理意义：描述磁场________和________的物理量．
2．方向：小磁针静止时__________所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为__________的方向．
强弱
磁感应强度的方向
方向
N极
磁场
磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向是否为磁场方向？
【答案】不是磁感应强度方向，二者垂直．
微思考
1．电流元：很短的一段通电导线中的________与__________的乘积．
电流I
磁感应强度的大小 匀强磁场
导线长度
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，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的．
(1)保持长度不变，改变__________，观察直导线__________大小来比较磁场力大小．
(2)保持电流大小不变，改变磁场中____________，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：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度L成__________，又与导线中的电流I成________．
电流大小
摆动角度
导线长度
正比
正比
3．磁感应强度的大小．
在磁场中当通电导线与磁场________时，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的比值叫______________．
垂直
磁感应强度
特斯拉
T
6．匀强磁场：磁场中某一区域内磁感应强度的大小和方向处处相同，则该区域磁场叫做____________．
匀强磁场
“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比．”这种说法是否正确，为什么？
【答案】这种说法不正确．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化．
微思考
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
【答案】C
【解析】根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，A错误．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，B错误．在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，D错误．
1．定义：匀强磁场中____________和与______________的平面面积S的乘积叫做穿过该平面的磁通量，即Φ＝BS．
2．拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的______________与B的乘积表示磁通量．
磁感应强度
磁通量
磁场方向垂直
投影面积S′
3．单位：国际单位制是__________，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝______________．
韦伯
1 T·m2
单位面积
磁通密度
有时磁感线由平面一侧穿入，有时磁感线由平面另一侧穿入．如何区别从不同方向穿入的磁通量呢？
【答案】可用磁通量的正、负表示．若规定磁感线由某一方向穿入时磁通量为正，则由另一方向穿入时磁通量为负．反之亦然．磁通量虽然有正负，但磁通量是标量．
微思考
如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，
其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场
方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的
磁通量为 ( )
A．πBR2 B．πBr2
C．nπBR2 D．nπBr2
【答案】B
【解析】磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B正确．
课堂 重难探究
对磁感应强度的理解
例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之间的关系的是 ( )
【答案】BC
B．磁感应强度的大小与IL成反比，与F成正比
C．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值
D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关
【答案】D
磁感应强度的矢量叠加
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．磁场叠加问题的解题思路：
1．应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点磁感线的切线方向，即与点和导线的连线垂直).
2．根据平行四边形定则，利用合成法或正交分解法进行合成，求得合磁感应强度．
例2 (2023年广州培英中学段考)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中 ( )
A．b点磁感应强度的值最大
B．c点磁感应强度的值最小
C．c、d两点的磁感应强度大小相等
D．a、b两点的磁感应强度大小相等
【答案】B
【解析】a、b、c、d四点的实际磁感应强度为匀强磁场和电流磁场的叠加，如图所示．由图可知，a点磁感应强度大小为Ba＝B0＋B，b点和d点磁感应强度大小为Bb＝Bd＝ ，c点的磁感应强度大小为Bc＝B0－B，a点的磁感应强度的值最大，故A错误；c点的磁感应强度的值最小，故B正确；c、d两点的磁感应强度大小不相
等，故C错误；a、b两点的磁感应强度大小不相等，
故D错误．
变式2 (2023年广州实验中学段考)如图所示，P点的电场或磁场方向向下的是 ( )
A．图甲P点在两个等量同种电荷的中垂线上
B．图乙P点在两个等量异种电荷的中垂线上
C．图丙P点在两根等大同向电流的直导线截面的中垂线上
D．图丁P点在两根等大反向电流的直导线截面的中垂线上
【答案】D
【解析】图甲由等量同种负电荷的电场线分布情况可知，在两个等量同种负电荷的中垂线上P点电场方向向上，A错误；图乙由等量异种电荷的电场线分布情况可知，在两个等量异种电荷的中垂线上P点电场方向水平向左，B错误；图丙由安培定则可知，两根等大同向电流的直导线在中垂线上P点产生的合磁场方向水平向左，C错误；图丁由安培定则可知，两根等大反向电流的直导线在中垂线上P点产生的合磁场方向向下，D正确．
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，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)．
对磁通量的理解
2．磁通量的正、负．
(1)磁通量是标量，但有正、负，若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＝BΔS．
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝SΔB．
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1．但此时ΔΦ≠ΔBΔS．
例3 如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O处，A线圈的半径为1 cm，共10匝；B线圈的半径为2 cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5 cm，只有1匝．
(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？
(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？
【答案】(1)1.256×10－4 Wb 5.024×10－4 Wb
(2)8.4×10－6 Wb
故A线圈的磁通量的改变量为
ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb．
B线圈的磁通量的改变量为
ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2 Wb＝5.024×10－4 Wb．
变式3 如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
【答案】0.12 Wb 0.36 Wb
【解析】线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥＝Scos 60°＝0.4×0.5 m2＝0.2 m2．
穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb．
线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量
Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb．
故磁通量的变化量
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12| Wb＝0.36 Wb．
核心素养应用
描述磁场强弱
磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉(符号为T)．磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度．在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁场越强．磁感应强度越小，表示磁场越弱．
例4 如下图所示，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
【答案】C
【解析】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，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．
小练 随堂巩固
【答案】A
2．关于磁通量，下列说法中正确的是 ( )
A．过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
B．磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量
C．磁感应强度越大，磁通量越大
D．磁通量就是磁感应强度
【答案】A
【解析】当磁感线与线圈平行时，穿过线圈的磁通量为零，而磁感应强度不一定为零．故A正确；磁通量有大小，也有方向，但计算磁通量的加减时直接使用代数方法，不使用平行四边形定则，是标量，故B错误；磁通量与磁感应强度无关，当磁通量越大，磁感应强度可能不变，故C错误；磁通量是穿过线圈的磁感线的多少，而磁感应强度是描述磁场的强弱，两者不是相同的概念，故D错误．
3．处于同一平面内的两根长直导线中通有方向相反、大小不同的电流，这两根导线把它们所在的平面分成a、b、c三个区域，如图所示，则磁感应强度为零的区域， ( )
A．可能出现在b区
B．不可能出现在a区
C．不可能出现在c区
D．不可能同时出现在a、c区
【答案】D
【解析】根据安培定则判断得知：电流I1在a区域产生的磁场方向垂直纸面向外，在b、c区域产生的磁场方向垂直纸面向里；电流I2在a、b区域产生的磁场方向垂直纸面向里，在c区域产生的磁场方向垂直纸面向外，所以在a、c两区域磁场方向相反，若磁感应强度大小再相等，则可能出现磁感应强度为零的区域．由于电流产生的磁场，离电流越近磁场越强，所以合磁感应强度为0处离比较小的电流近，即在小电流的一侧．所以不可能同时出现在a、c区．故只有D正确．第六章 第二节
A组·基础达标
1．在电流产生的磁场中，某点的磁感应强度的大小决定于( )
A．该点在磁场中的位置
B．该点处的电流大小和方向
C．产生磁场的电流
D．产生磁场的电流和该点在磁场中的位置
【答案】D 【解析】电流周围的磁感应强度的大小除了与电流大小有关外，还和该点与电流的距离有关．
2．如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成30°角．导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的磁场作用力，下列方法不正确的是( )
A．增大电流I
B．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°
【答案】C 【解析】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．
3．把长度为L、电流为I的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则( )
A．A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度
B．A、B两点磁感应强度可能相等
C．A、B两点磁感应强度一定不相等
D．A点磁感应强度一定小于B点磁感应强度
【答案】B 【解析】由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较A、B两点的磁感应强度，故B正确．
4．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上．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．10 T，方向竖直向上
C．0.1 T，方向竖直向下
D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向
【答案】D 【解析】导体受到的是最大磁场力F＝1.0 N，可判知导体与磁场方向垂直，由B＝解得B＝10 T．由于磁场力的方向是竖直向上的，故可判定磁场的方向一定不会竖直向上，因为二者是互相垂直的关系，方向可有多种情况．撤走导线后，P处的磁感应强度不变，仍为10 T．故D正确．
5．在国际单位制中，磁感应强度单位的符号是( )
A．N/C B．T
C．V/m D．Wb/m
【答案】B 【解析】N/C是电场强度的单位，故A错误；T是磁感应强度的单位，故B正确；V/m是电场强度的单位，故C错误；Wb是磁通量的单位，根据Φ＝BS，所以B＝，1 T＝1 Wb/m2，所以Wb/m2也是磁感应强度的单位，故D错误．
6．如图所示，两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直．通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小和方向分别为( )
A．0 B．2B0，向外斜上方
C．B0，向里斜下方 D．B0，向里斜上方
【答案】C 【解析】由安培定则可知，图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是垂直纸面向里，B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是竖直向下．根据平行四边形定则可知，圆心O处磁感应强度大小为＝B0，方向为向里斜下方，故C正确．
7．(多选)直导线MN放在光滑水平桌面上，导线中通有从N到M的恒定电流I.右侧有一矩形线框abcd，其ad边与导线平行．俯视图如图所示，当线框中通以顺时针方向电流后，接下来在导线右侧移动线框abcd，穿过线框的磁通量的变化情况是( )
A．水平向右运动，磁通量增大
B．水平向左运动，磁通量增大
C．平行于导线沿MN方向运动，磁通量不变
D．平行于导线沿NM方向运动，磁通量增大
【答案】BC 【解析】根据安培定则可知，通电直导线产生的磁场在导线右侧方向为垂直纸面向里，且靠近直导线、磁感应强度大，线框水平向左运动，由于靠近直导线，则穿过线框的磁通量增大，故B正确，同理A错误；平行NM移动，磁量不变，C正确，D错误．
8．导线a通以垂直纸面向里的电流，其周围的磁感线(未标出方向)如图所示，AaC在一条直线上且AaC⊥aB，下列说法中正确的是( )
A．A、B、C三点的磁场方向相同
B．A、B、C三点的磁感应强度大小相等
C．在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，B点的磁感应强度增大
D．在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，A、C两点的磁感应强度增大
【答案】D 【解析】由安培定则可知，电流周围的磁感线是沿顺时针方向的一组同心圆，磁场方向沿磁感线的切线方向，A、B、C三点的磁场方向不相同，故A错误；离通电导线越近的磁场越强，离得越远的磁场越弱，所以A、B、C三点的磁感应强度大小不相等，故B错误；电流在B点产生的磁场方向水平向左，在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，B点的磁感应强度减小，故C错误；在此空间中叠加水平向右的匀强磁场，A、C两点的磁感应强度增大，因为A、C两点的原磁场方向与所加磁场方向垂直，所以叠加后增大了，故D正确.
B组·能力提升
9．一小段通电导线，长0.1 m，通过导线的电流为5 A，把它放入磁场中某一位置，受到的磁场力是1 N，则该处磁感应强度的大小可能为( )
A．0.8 T B．1.2 T
C．1.8 T D．2.2 T
【答案】D 【解析】若导线与磁场垂直，则该处的磁感应强度B＝＝ T＝2 T，若导线不与磁场垂直，则磁感应强度B>2 T，故A、B、C错误，D正确．
10．如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，穿过圆环的磁通量的变化情况是( )
A．变小 B．变大
C．不变 D．先变小后变大
【答案】A 【解析】磁通量的大小可以根据穿过线圈的磁感线条数的多少进行分析判断，由图可知，由A到B的过程中，穿过线圈的磁感线条数变少，故说明磁通量变小，B、C、D错误， A正确．
11．如图所示，有一面积为S的线框处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框可绕处于线框平面内的OO′轴转动，已知初始时线框平面与磁场方向垂直．下列说法正确的是( )
A．如图所示位置时磁通量为零
B．若从初始位置绕OO′转过37°，磁通量为0.8BS
C．若从初始位置绕OO′转过90°角，磁通量为BS
D．若从初始位置绕OO′转过180°角，磁通量变化量为零
【答案】B 【解析】如图所示位置时磁通量最大，磁场和面积垂直，故A错误；若从初始位置绕OO′转过37°，磁通量Φ＝BS cos 37°＝0.8BS，故B正确；若从初始位置绕OO′转过90°角，磁场和线框平行，磁通量为零，故C错误；若从初始位置绕OO′转过180°角，磁通量变化量为2BS，故D错误．
12．三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图所示．现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处实际磁感应强度的大小如何？方向如何？(用某角的正切函数值表示即可)
【答案】B，方向与斜边夹角满足tan α＝2.
【解析】根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直，如图所示．
故O点处实际磁感应强度大小为B0＝＝B.实际磁感应强度方向与斜边夹角满足tan α＝2.(共66张PPT)
第六章 电磁现象与电磁波
①物理观念：知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．知道匀强磁场、磁通量的概念．了解电磁感应现象的应用．知道赫兹在物理学发展史中的贡献．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系．知道电磁波谱的组成及各波段的特
①物理观念：知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．知道匀强磁场、磁通量的概念．了解电磁感应现象的应用．知道赫兹在物理学发展史中的贡献．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系．知道电磁波谱的组成及各波段的特
点、应用．知道热辐射、黑体、黑体辐射的概念．了解普朗克的能量子假设．了解爱因斯坦光子假设．
②科学思维：理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位．理解感应电流产生的条件．知道电磁波是如何形成的．理解麦克斯韦的电磁场理论．认识磁感应强度的概念及物理意义．知道原子能级及能级跃迁理论．
③科学探究：了解法拉第发现电磁感应现象的过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神．
④科学态度与责任：会用安培定则判断电流的磁场方向．会计算磁通量的大小．会判断回路中是否有感应电流．
本章重点 知道磁场的概念、磁感线的定义和特点、匀强磁场、磁通量的概念、赫兹、电磁波、电磁波谱、热辐射、黑体、黑体辐射、电磁波是如何形成的、原子能级及能级跃迁理论．了解普朗克的能量子假设、爱因斯坦光子假设．理解磁感应强度、感应电流产生的条件、理解麦克斯韦的电磁场理论．
本章难点 了解法拉第发现电磁感应现象的过程、会用安培定则判断电流的磁场方向、会计算磁通量的大小、会判断感应电流的有无．
第一节 磁现象与磁场
学习目标 学法指导
1．知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质 2．了解磁现象及电流的磁效应 3．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布 4．会用安培定则判断电流的磁场方向 1．通过对电流的磁效应的学习，了解电流的磁效应的发现过程
2．通过练习掌握安培定则，并能判断电流的磁场方向
3．通过实例分析了解安培分子电流假说，并能解释磁化和退磁现象
知识导图
课前 自主预习
1．磁性：磁体吸引______________等物体的性质．
2．磁极：磁体上磁性_______的区域．
(1)北极：自由转动的磁体，静止时指______的磁极，又叫N极．
(2)南极：自由转动的磁体，静止时指______的磁极，又叫S极．
(3)同名磁极相互________，异名磁极相互________．
铁、钴、镍
磁现象和电流的磁效应
最强
北
南
排斥
吸引
3．奥斯特实验．
将导线沿__________方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．
4．奥斯特实验发现了电流的__________，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．
南北
磁效应
把一个磁体从中间分开后每一部分各有一个磁极吗？
【答案】把一个磁体从中间分开后每一部分还是各有两个磁极．
微思考
自然界中的磁体总存在着________个磁极，同名磁极相互________，异名磁极相互________．奥斯特实验证明了电流具有______________．
【答案】两 排斥 吸引 磁效应
1．定义：磁体与磁体之间，磁体与____________之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过__________发生的．
2．基本性质：对放入其中的磁体或______有力的作用．
通电导体
磁场和地磁场
磁场
电流
3．地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理______附近．(如图所示)
4．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，它们之间的夹角被称为__________．磁偏角的数值在地球上的不同地点是__________．
北极
磁偏角
不同的
指南针是我国古代四大发明之一，现在你知道指南针为什么指南吗？
【答案】地磁场方向由南指向北，水平放置的小磁针处于地磁场中，在地磁场作用下，静止时N极指北，S极指南．
微思考
(多选)下列说法正确的是 ( )
A．电场和磁场并不是真实存在的物质
B．磁极与磁极、磁体与电流、电流与电流之间的作用力都是通过磁场产生的
C．平行的两条通电直导线，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥
D．将放入电场中的电荷移走，电场随之消失
【答案】BC
【解析】电场和磁场都是真实存在的物质，故A错误．磁场的作用是对放入其中的磁体、电流产生作用力，B正确．根据实验探究现象可知C正确．若将电荷从电场中移出，电场力随之而消失，但电场依然存在，不受电荷的影响，故D错误．
1．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的__________都与该点的磁场方式一致，这些曲线叫磁感线．
2．磁感线特点．
磁感线上某点的____________表示该点磁场的方向．
切线方向
磁感线、安培分子电流假说
切线方向
3．安培定则．
(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向与________方向一致，弯曲的四指所指的方向就是__________环绕的方向，如图甲所示．
电流
磁感线
(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与____________的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上__________的方向，如图乙所示．
(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟________方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管________磁感线的方向，或大拇指指向通电螺线管的______极，如图丙所示．
环形电流
磁感线
电流
内部
N
4．安培分子电流假说．
(1)分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部都存在一种____________——分子电流，分子电流使每个物质的分子都成为一个微小的________．
(2)安培的假说能够很好地解释一些磁现象，如铁棒的________与高温________．
环形电流
磁体
磁化
去磁
在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁感线方向时，大拇指和四指的指向所代表的意义相同吗？
【答案】不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指指向磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线的方向时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管内部磁感线的方向．
微思考
关于磁感线，下列说法中正确的 ( )
A．磁感线是磁场中的一种物质
B．磁感线是不闭合的
C．磁感线是由磁体发射出来的
D．磁感线是有方向的
【答案】D
【解析】磁感线不是真实存在的，是科学家为了研究磁场的特点假想出来的，不是客观存在的一种物质，A错误；为了研究问题的方便，规定磁铁周围的磁感线是从N极出发回到S极，在磁铁的内部是从S极回到N极，构成一条条有方向的闭合曲线，B错误，D正确；磁感应线实际不存在，磁体周围实际不存在磁感线，C错误．
课堂 重难探究
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．磁场和实物是物质存在的两种形式．
对磁场的理解
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．
5．特别提醒：(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)磁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．
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．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针的作用力是通过小磁针的磁场发生的
B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
【答案】BC
【解析】甲图中，电流对小磁针的作用力是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流的作用力是通过该电流的磁场发生的．综上所述，故B、C正确．
变式1 下列关于磁场的说法中，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．磁极与磁极之间是直接发生作用的
D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
【答案】A
【解析】磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A正确，B错误；磁极与磁极之间是通过磁场发生相互作用的，C错误；磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都能通过磁场发生相互作用，D错误．
1．地磁场的特点．
地磁场的方向并不是正南正北方向，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．地磁场方向与正南正北方向间有一夹角，叫磁偏角．
对地磁场的理解
2．地磁场问题的处理要点．
(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．
(2)在赤道正上方，地磁场方向水平向北．
(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．
例2 (多选)(2023年佛山名校段考)地磁场使得从太阳射出的高能带电粒子流(通常叫太阳风)发生偏转，而非直射地球，保护了地球上的生命，堪称地球生命的“保护伞”．关于地磁场，下列说法正确的是( )
A．在佛山，自由悬挂的小磁针N极会指向南方
B．在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极
C．地磁场对直射赤道高能粒子流的偏转作用比
对直射南北极高能粒子流的偏转作用强
D．地磁场对直射赤道高能粒子流的减速作用比
对直射南北极高能粒子流的减速作用弱
【答案】BC
【解析】根据地理的南极是地磁的北极，在佛山，自由悬挂的小磁针N极会指向北方，A错误；根据地理的南极是地磁的北极，则在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极，B正确；地磁场对直射赤道高能粒子流的偏转作用比对直射南北极高能粒子流的偏转作用强，因为在赤道位置粒子流的方向与磁场方向垂直，在两极方向平行，垂直时作用力最大，平行时磁场力为0，C正确；地磁场对直射赤道高能粒子流的作用是偏转作用，不是减速作用，D错误．
变式2 (2023年宁乡段考)宇宙中“破坏力”最强的
天体“磁星”，磁感线分布类似于地磁场，下列有关“
磁星”的磁场说法正确的是 ( )
A．“磁星”内部不存在磁场
B．“磁星”表面可以找到磁通量为零的闭合区域
C．“磁星”表面任意位置的磁场方向都与星体表面平行
D．“磁星”附近磁感线非常密集，导致部分磁感线可能相交
【答案】B
【解析】因为磁感线不中断，所以“磁星”内部也存在磁场，A错误；如图所示，通过直线AB的平面将磁星的表面等分为左右两部分，左表面和右表面的磁通量均等于零，B正确；“磁星”表面磁极处，磁场方向与星体表面一定不平行，C错误；如果两条磁感线相交，那么交点处的磁场就有两个方向，与实际不相符，所以“磁星”附近磁感线非常密集，磁感线也不可能相交，D错误．
磁感线与电场线的比较．
对磁感线的理解和应用
两种线 磁感线 电场线
相 似 点 引入目的 形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交) 不同点 闭合曲线，无源线 不闭合，起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，有源线 例3 (2023年华师附中段考)下列场线描述的电场或磁场中正确的是 ( )
【答案】D
【解析】A图表示负点电荷电场线，方向应指向负电荷，A错误；B图表示直线电流周围磁场方向与电流的关系，磁场环绕方向应为逆时针(俯视)，B错误；C图表示等量异种点电荷的电场线，应从正电荷出发，终止于负电荷，C错误；D图表示环形电流内部磁感线方向与电流方向的关系，符合右手螺旋定则，D正确．
变式3 (2023年佛山段考)关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是 ( )
A．磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线
B．磁感线和电场线都是一些互相平行的直线
C．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷
D．磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向
【答案】A
【解析】电场线起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，即电场线不是闭合曲线，而磁感线在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极，构成闭合曲线，A正确，C错误；无论是磁感线还是电场线，都是既有直线，也有曲线，B错误；磁感线和电场线都分别能表示磁场、电场的强弱和方向，D错误．
1．常见永磁体的磁场．
常见磁场及安培定则的应用
2．三种常见的电流的磁场．
例4 (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
【答案】BD
【解析】由安培定则可知，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错误，D正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C错误．
变式4 (多选)如图所示是云层之间发生闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北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，下列说法中正确的是 ( )
A．带同种电荷
B．带异种电荷
C．B带正电
D．A带正电
【答案】BD
【解析】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，B带负电，故B、D正确．
核心素养应用
地磁场
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)．
例5 党的二十大报告中强调，中华优秀传统文化源远流长、博大精深，是中华文明的智慧结晶．我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，下列说法不正确的是 ( )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极
附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
【答案】C
【解析】根据题干知地磁南北极与地理南北极不重合，且地磁南极在地理北极附近，A、B项符合物理事实．射向赤道的带电宇宙射线粒子，会受到地球磁场施加的洛伦兹力作用，D项符合物理规律．而C项中，地球表面任意位置的磁场方向为该点磁感线的切线方向，除了赤道位置与地球表面平行，其他都不平行，C项符合题意．
小练 随堂巩固
1．(2022年广西学业考试)关于磁场，下列说法正确的是 ( )
A．磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
B．所有磁场都是电流产生的
C．磁场只有强弱没有方向
D．地球是一个磁体
【答案】D
【解析】磁场看不见，摸不着，但却真实存在，A错误；磁体也能产生磁场，B错误；磁场不仅有强弱，而且也有方向，C错误；地球周围存在地磁场，故地球是一个磁体，D正确．
2．下列说法中正确的是 ( )
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁感线是磁场中客观存在的线
C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极
D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
【答案】A
【解析】磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极．故A正确．
3．一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，并与磁针指向平行，如图所示．此时小磁针的N极向纸外偏转，则这束带电粒子可能是 ( )
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的中性粒子束
【答案】A
【解析】因为N极向纸外偏转，所以小磁针所处的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则可知带正电的粒子束向右飞行或带负电的粒子束向左飞行，中性粒子束不带电，产生不了电流，不能形成磁场，故A正确，B、C、D错误．
4．(多选)下列关于磁场的说法正确的是 ( )
A．磁场最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用
B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
【答案】AC
【解析】磁场虽看不见、摸不着，但它是客观存在的，不随人的意志而转移，它是一种特殊的物质形态，最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用．第六章 第一节
A组·基础达标
1．关于地磁场，下列叙述正确的是( )
A．地球的地磁两极和地理两极重合
B．我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极
C．地磁的北极与地理的南极重合
D．地磁的北极在地理的南极附近
2．下列四幅图为电流产生的磁场分布图，其中正确的是( )
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
3．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
4．(多选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示．下列说法正确的是( )
A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小
B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变
5．下列关于磁场的相关判断和描述正确的是( )
A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B．乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实
D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实
6．(2023年广州六中段考)司南是我国科技史学家根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的记载，考证并复原的勺形指南器具．书中的“柢”指的是司南的长柄，如图所示．司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上，当它静止时，其长柄( )
A．将指向北方
B．将指向东方
C．顶端相当于磁体的S极
D．顶端相当于磁体的N极
7．如图所示，直流电源与一个线圈连接成闭合回路，线圈的上方和右侧各有一个可以自由转动的小磁针，由图得出的结论正确的是( )
A．小磁针的c端为N极，电源的a端为正极
B．小磁针的c端为N极，电源的a端为负极
C．小磁针的d端为N极，电源的a端为正极
D．小磁针的d端为N极，电源的a端为负极
8．(2023年广州七十五中段考)关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是( )
A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极
B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针如图所示，则螺线管的P端相当于N极，a接电源的正极
D．同一通电导体在磁场强的地方受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小
B组·能力提升
9．如图所示，质量为m的回形针系在细绳下端被磁铁吸引保持静止，此时细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是( )
A．回形针静止时受到磁铁对它的磁力大小为mg tan θ
B．回形针静止时受到的细绳的拉力大小为
C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了
D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了
10．如图所示，在甲、乙间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N极向纸外偏转，接在A与B间的电压表向B接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此是否可以判断出甲、乙两处哪边是电源，哪边是负载？
章 第一节
A组·基础达标
1．关于地磁场，下列叙述正确的是( )
A．地球的地磁两极和地理两极重合
B．我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极
C．地磁的北极与地理的南极重合
D．地磁的北极在地理的南极附近
【答案】D 【解析】地球是一个大磁体，其地磁北极(N极)在地理南极附近，地磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合，指南针指南的一极应是小磁针的南极(S极).
2．下列四幅图为电流产生的磁场分布图，其中正确的是( )
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【答案】A 【解析】由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，①正确，②错误．③和④为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出③正确，④错误．故A正确．
3．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
【答案】C 【解析】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C正确．
4．(多选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示．下列说法正确的是( )
A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小
B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变
【答案】
AC 【解析】可以将地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示．然后用安培定则判定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理可判定通电螺线管与地磁场之间的作用情况．综上所述，A、C正确，B、D错误．
5．下列关于磁场的相关判断和描述正确的是( )
A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实
B．乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实
D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实
【答案】C 【解析】根据安培定则和同名磁板相互排斥，异名磁板相互吸引可知，图甲所示两导线应相互排斥，故A错误；磁感线是闭合曲线，在磁体内部从S极指向N极，故B错误；根据安培定则可知，如图直导线下方有垂直纸面向里的磁场，N极向纸面内转动，故C正确；根据安培定则可知，如图环形导线内部有垂直纸面向外的磁场，N极向纸面外转动，故D错误．
6．(2023年广州六中段考)司南是我国科技史学家根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的记载，考证并复原的勺形指南器具．书中的“柢”指的是司南的长柄，如图所示．司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上，当它静止时，其长柄( )
A．将指向北方
B．将指向东方
C．顶端相当于磁体的S极
D．顶端相当于磁体的N极
【答案】C 【解析】依题意，可知这就是传统上的指南针，“柢”指的是司南的长柄，所以当司南静止时，长柄指的方向即为南方，勺口指的方向就是北方，所以顶端相当于磁体的S极．
7．如图所示，直流电源与一个线圈连接成闭合回路，线圈的上方和右侧各有一个可以自由转动的小磁针，由图得出的结论正确的是( )
A．小磁针的c端为N极，电源的a端为正极
B．小磁针的c端为N极，电源的a端为负极
C．小磁针的d端为N极，电源的a端为正极
D．小磁针的d端为N极，电源的a端为负极
【答案】D 【解析】根据小磁针的N极方向可以确定通电线圈外部上方磁场的方向，然后应用安培定则确定线圈中的电流方向，从而判断电源的a端为负极，同时判断d为N极，D正确．
8．(2023年广州七十五中段考)关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是( )
A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极
B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针如图所示，则螺线管的P端相当于N极，a接电源的正极
D．同一通电导体在磁场强的地方受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小
【答案】D 【解析】在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，指向S极，在磁体内部，磁感线由S极指向N极，故A错误；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向垂直，故B错误；小磁针静止时N极的指向为所在处磁场的方向，所以图中螺线管内部的磁场由Q指向P，即P端相当于N极，根据右手螺旋定则可知，b接电源正极，a接电源负极，故C错误；若通电导体电流方向与磁感应强度方向平行，则通电导体在磁场中不受安培力，所以同一通电导体在磁场强的地方受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小，故D正确．
B组·能力提升
9．如图所示，质量为m的回形针系在细绳下端被磁铁吸引保持静止，此时细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是( )
A．回形针静止时受到磁铁对它的磁力大小为mg tan θ
B．回形针静止时受到的细绳的拉力大小为
C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了
D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了
【答案】C 【解析】回形针受到重力、绳子的拉力和磁力而平衡，磁力的方向并不是水平方向，所以A、B错误．回形针之所以能够显磁性，是因为回形针内部的分子电流有序分布，形成一个个小的规律排列的分子磁场．点燃火柴会使回形针内部的分子电流无序，从而使回形针的磁性消失，所以C正确，D错误．
10．如图所示，在甲、乙间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N极向纸外偏转，接在A与B间的电压表向B接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此是否可以判断出甲、乙两处哪边是电源，哪边是负载？
【答案】甲处是负载，乙处是电源
【解析】可以．小磁针N极向纸外偏转，可判断小磁针所在处磁场方向向外，由安培定则知，上面的导线中的电流由乙处流向甲处，由电压表指针的偏转方向可知，电压表中的电流由B流向A，即B端电势高．综上所述，乙处一定是电源，甲处一定是负载．
