内容正文:
第十三章 电磁感应与电磁波初步
考点整合
第1节 磁场 磁感线
1.(1)南北 (2)电流的磁效应 2.(1)通电导体
(2)磁体 通电导体 通电导体 磁场 3.(1)磁场
(2)①方向 ②强弱 密集 稀疏 ③切线 ④相交
⑤闭合 N S S N 4.(1)电流 磁感线环绕
(2)环形电流 磁场 (3)螺线管电流 轴线上
第2节 磁感应强度 磁通量
一、1.(1)磁场强弱 (2)N极 磁场 (3)矢量
2.(1)电流I 导线长度l (2)磁场力 电流元 FIl
(3)1N/(A·m)
二、1.垂直 BS 2.韦伯 T·m2
第3节 电磁感应现象及应用
一、1.奥斯特 2.法拉第 电磁感应现象 感应电流
二、1.闭合回路
2.穿过闭合导体回路的磁通量发生变化
第4节 电磁波的发现及应用
1.(1)①感应电流 感应电流 电场 电场 ②磁场
2.(1)磁场 电场 交替产生 电磁波 (2)①垂直
垂直 横波 ②光速 电磁波 (3)赫兹
3.(1)波长 频率 (2)红外线 可见光 X 射线 γ
射线
第5节 能量量子化
一、1.电磁波 温度 2.完全
二、1.整数倍 2.普朗克 3.量子化 不连续(分立)
三、1.量子化的能量值 稳定 2.不稳定 光子
应考训练
1.B 磁感线的疏密表示磁场强弱,故A正确;磁感
线是闭合的曲线,磁体外部磁感线是从 N极到S
极,磁体内部是从S极到N极,故B错误;匀强磁
场的磁感线疏密分布均匀,故C正确;磁感线上任
一点的切线方向表示该点的磁场方向,故D正确.
本题选错误的,故选B.
2.A 根据右手螺旋定则,判断通电螺线管周围的磁
感线分布情况,小磁针静止时北极的指向为该处磁
场的方向.
3.D 根据右手螺旋定则,判断通电直导线周围磁感线
的分布.小磁针静止时北极的指向为该处磁场的方向.
4.D 小磁针被放入方向水平向右的磁场中,小磁针
N极受到水平向右的磁场力的作用,小磁针S极受
到水平向左的磁场力,所以N极要转向磁场方向,
而S极转向磁场方向的反方向.因此小磁针静止时
N极的指向是向右,故ABC错误.D正确.
5.D 用检验电流来了解磁场,要求检验电流对原来
磁场的影响很小,可以忽略,所以导体长度L 应很
短,电流应很小,为了使得效果明显,检验电流应垂
直磁场方向放置,故AB错误,D正确;磁感应强度
的定义式B=FIL
适用于所有磁场,故C错误.
6.D 在定义电场强度和磁感应强度时,都是在场中
放一个小物体,能使场对它有力的作用.在电场中
放入的是试探电荷,电场强度E 用E=Fq
来定义,
但E 与F、q无关,由E=Fq
可得F=qE,故E=0
时,F=0,故AC正确;而在磁场中放入的一小段通
电导线,在磁场中的受力大小与导线的方向有关,
平行于磁场方向放置时,磁场力F=0,垂直于磁场
方向放置时,磁场力F 最大.在定义式B=FIL
中,
通电导线必须垂直磁场方向放置.故B正确,D错
误.本题选不正确的,故选D.
7.A 两个线圈的半径虽然不同,但是线圈内的匀强
磁场的半径一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故
A正确.
8.D 根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场
才产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非
均匀变化的电场产生变化的磁场.周期性变化的电
场产生同频率变化的磁场.故D正确.
9.B 牛顿发现了万有引力定律,卡文迪什测出了引
力常量,故A错误;伽利略根据理想斜面实验推导
出“若没有摩擦,在水平面上运动的物体将保持其
速度继续运动下去”,故B正确;麦克斯韦预言了电
磁波,赫兹用实验证实了电磁波的存在,故C错误;
法拉第发现了电磁感应现象,选项D错误.
10.A 因为只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳
孔,眼睛就能察觉,所以察觉到绿光时所接收的最
小功率P=Et
,式中E=6ε,又ε=hν=hcλ
,可解
得P=6×6.63×10
-34×3.0×108
530×10-9
W≈2.3×10-18
W,故A正确.
11.解析 如图所示.线框从位置1到位置2的过程
中,穿过线框的磁通量减小,则产生感应电流;线
柜从位置2到位置3的过程中,线框内穿过的磁
通量增加,也会产生感应电流.
答案 有 减小 有 增大
—99—
12.解析 初始位置Φ1=BS;框架转过60°角时Φ2=
BS2=BScos60°=
1
2BS
;框架转过90°角时Φ3=
BS2=BScos90°=0;若规定初始位置磁通量为
正,则框架转过180°角时磁感线从反面穿过,故末
态磁通量为负,即Φ4=-BS,所以ΔΦ=|Φ4-Φ1|
=|(-BS)-BS|=2BS.
答案 BS 12BS 0 2BS
13.解析 当线圈分别转过30°和60°时,线圈平面在
垂直于磁场方向的有效面积相同,都有S1=
S
2
,
所以磁通量相同,都等于1
2BS.
答案 见解析
14.解析 由光子的能量值E=hν和ν=cλ
得ν=Eh=
7.4×10-19
6.63×10-34
Hz=1.12×1015Hz
该光的波长为
λ=hcE =
6.63×10-34×3.0×108
7.4×10-19
m=2.69×
10-7m.
答案 见解析
第二部分 合格考综合训练
模块检测卷(一)
1.D 矢量的大小和形状不影响研究矢量的公转,可
以看成质点.故D正确.
2.A “看山恰似走来迎”是说山来迎船,相对船是运
动的;“是船行”是说山并没有动,而是船相对山在
运动,故A正确.
3.D 位移是指物体由初位置指向末位置的有向线
段,既有大小,又有方向;路程是指物体运动轨迹的
长度,只有大小没有方向.因此物体沿半径为R 的
半圆弧由A 运动到B,则它的位移和路程分别是
2R 向右,πR.故D正确.
4.B 由图像可知:0~2s做匀加速直线运动,加速度
为1.5m/s2,故A错误;2~3s做匀速直线运动,速
度大小为3m/s,这一秒内的位移为3m.故C错
误;3~7s做 匀 减 速 直 线 运 动,加 速 度 大 小 为
0.75m/s2,故B正确;v-t 图 像 与t 轴 所 围 的“面
积”大小等于对应时间段的位移大小,由图可看出,
减速过程的位移大于加速过程的位移,故D错误.
5.C 由a=
v-v0
t =
0-8
1 m
/s=-8m/s2,再由v2-
v20=2ax可求出滑行路程为4m,小于5.9m,符合
规定.故C正确.
6.B 全长s=26.1km=26100m,
总时间t=26min=1560s,加速
和减速阶段可以看作是加速 度
大小为2.0m/s2 的匀变速直线
运动,则加速和减速时间均为t1=
v
a
,速度图像如
图所示,则s=
1560+ 1560-2va
2 ×v
,解得:v=
16.7m/s=60km/h,故B正确,ACD错误.
7.B 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运
动,v-t图像为倾斜的过原点的直线,故B正确.
8.C 根据胡克定律F=kx(x表示弹簧的伸长量)求解.
9.A 面面接触,弹力垂直于接触面.故A正确.
10.B 物体处于平衡状态,合力为零,对物体受力分
析求解.
11.D 根据力的平行四边形定则和物体的平衡条件
可知,D选项的力是最大的.
12.D 将小球的重力分解为垂
直于斜面和垂直于挡板,球
对斜 面 的 压 力 大 小 等 于 重
力垂直斜面的分力,设斜面
的倾角为θ,如图所示,球对斜面的压力大小等于
F1=Gcosθ,斜面倾角越大,压力越小,故D正确.
13.B 开普勒主要贡献在行星的运动结论,故 A错
误;伽利略通过理想斜面实验提出了力不是维持
物体运动的原因,故B正确;爱因斯坦提出了相对
论,故C错误;牛顿在前人的基础上提出了牛顿运
动定律,故D错误.
14.A 小明加速度向上,所受合力向上.合力由向上
的支持力和向下的重力提供,由牛顿第二定律得
F-mg=ma,所以体重计示数大于小明所受的
重力.
15.D 对小球受力分析如图所示,小球所受
合力大小恒定方向为水平向右,说明车厢
有向右的恒定加速度,所以可能向右做匀
加速直线运动,或向左做匀减速直运动.
故D正确.
16.C b点位置是重力与弹力相等的位置,从a到b,重
力大于弹力,加速向下运动,失重状态;从b到c,弹力
大于重力,减速向下运动,超重状态.故C正确.
17.A 以向左为正方向,对物块,由牛顿第二定律得:
-F-μmg=ma,代入数据解得:a=-7m/s
2,故 A
正确,BCD错误.
18.B 冰壶被推出后不再受推力,水平方向受到空气
阻力与冰面的阻力;而惯性是物体的固有属性,并
不是力,故B正确,ACD错误.
—001—
第十三章 电磁感应与电磁波初步
学考考点
磁场、磁感线
磁感应强度、磁通量
电磁感应现象及应用
电磁波的发射及应用
能量量子化
第1节 磁场 磁感线
1.电和磁的联系
(1)奥斯特实验:将水平导线沿 方
向放在小磁针的上方,通电时小磁针发生了
转动.
(2)意义:奥斯特实验发现了 ,
首次揭示了电与磁的联系.
2.磁场
(1)产生:磁体、 周 围 都 存 在 着
磁场.
(2)基本性质:对放入其中的 或
产生力的作用.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.
3.磁感线
(1)定义:在磁场中画出的一些有方向的曲
线,曲线上每一点的切线方向都跟这点
的方向一致.
(2)特点
①磁感线是为研究磁场方便而假想的具有
的曲线,实际并不存在.
②磁感线的疏密程度表示磁场 ,磁
场强的地方磁感线 ,磁场弱的地方
磁感线 .
③磁感线上每一点的 方向就是该
点的磁场方向.
④磁感线在空间不能 ,也不能相切
和中断.
⑤磁场中的任何一条磁感线都是
曲线,在磁体外部由 极指向
极,在磁体内部由 极指向 极.
4.安培定则
(1)通电直导线;右手握住导线,
让伸直的拇指所指的方向与
的方向一致,弯曲的四指所
指的方向就是 的方向.(如图甲)
(2)环形电流:让右手弯曲的四指与
的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环
形导线轴线上 的方向.(如图乙)
(3)通电螺线管:右手握住螺线管,让弯曲的
四指与 的方向一致,伸直的拇指所
指的方向就是螺线管 磁场的方向.
(如图丙)
第2节 磁感应强度 磁通量
一、磁感应强度
1.磁感应强度
(1)物理意义:描述 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方向,简称为
方向.
(3)磁感应强度是 (选填“标量”或
“矢量”).
—97—
2.磁感应强度的大小
(1)电流元:很短一段通电导线中的
与 的乘积.
(2)大小:一个电流元垂直放入磁场中的某
点,电流元受到的 与该 的
比值,B= .
(3)单位:特斯拉,简称特,符号是T,1T=
.
二、磁通量
1.定义:匀强磁场磁感应强度B 和与磁场方
向 的平面面积S 的乘积,即Φ=
.
2.单位: ,符号 Wb,1Wb=1
.
第3节 电磁感应现象及应用
一、划时代的发现
1.电流的磁效应
1820年,丹麦物理学家 发现载流
导线能使小磁针偏转,这种作用称为电流的
磁效应.
2.电磁感应现象
1831年,英国物理学家 发现了“磁
生电”的现象,这种现象叫作 ,产生
的电流叫 .
二、产生感应电流的条件
1. ;
2. .
第4节 电磁波的发现及应用
1.电磁场
麦克斯韦的电磁场理论
①变化的磁场产生电场.实验基础:如图所
示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路
里就会产生 .麦克斯韦对该问题的
见解:回路里有 产生,一定是变化
的磁场产生了 ,自由电荷在电场的
作用下发生了定向移动.
该现 象 的 实 质:变 化 的 磁 场 产 生 了
.
②变化的电场产生磁场.麦克斯韦大胆地假
设,既然变化的磁场能产生电场,那么变化
的电场也会在空间产生 .
2.电磁波
(1)麦克斯韦推断:如果在空间某区域中有
周期性变化的电场,那么,它就在空间引起
周期性变化的 ,这个变化的磁场又
引起新的周期性变化的 ……可见,
变化的电场和变化的磁场 ,由近及
远地向周围传播,形成 .
(2)电磁波的特点
①电磁波中的电场强度与磁感应强度互相
,而且二者均与波的传播方向
,所以电磁波是 .
②电磁波的速度等于 ,光 的 本
质是 .
(3)1888年, 通过实验证实了电磁
波的存在,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.
3.电磁波谱
(1)电磁波谱:按电磁波的 或
大小的顺序把它们排列起来.
(2)按波长从长到短依次为:无线电波、
、 、紫外线、 、
.
—08—
第5节 能量量子化
一、热辐射
1.热辐射:一切物体都在辐射 ,这种
辐射与物体的 有关,所以叫作热
辐射.
2.黑体:是指能够 吸收入射的各种波
长的电磁波而不发生反射的物体.
二、能量子
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 ,这
个不可再分的最小能量值ε叫作能量子.
2.能量子大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,
h称为 常量,h=6.626×10-34J·s
(一般取h=6.63×10-34J·s).
3.能量的量子化:微观粒子的能量是
的,或者说微观粒子的能量是 的.
三、能级
1.能级:原子的能量是量子化的.这些
叫作能级.通常情况下,原子处于能量最低
的状态,这是最 的.
2.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 .
考点一 磁场 磁感线
关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正
确的是 ( )
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生
的,磁场是客观存在的特殊物质
B.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方
向,它每一点的切线方向都和小磁针放
在该点静止时北极所指的方向相反
C.磁感线总是从磁铁的 N极出发,到S极
终止的
D.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真
实存在的
【解析】 磁感线是为了形象描述磁场而假
设的一组有方向的闭合曲线,实际上并不存
在,在磁体内部,磁感线由S极指向 N极,
故B、C、D错误;磁场是客观存在的特殊物
质,故A正确.
【答案】 A
考点二 磁感应强度
(2023·湖南合格考真题)某智能手机中
有多种传感器,其中包括磁传感器,安装合
适的软件后,利用手机中的磁传感器可以测
量磁感应强度.地磁场的磁感线分布如图
(a)所示.小明为了测量当地的地磁场,如图
(b),在手机上建立直角坐标系,手机显示屏
所在平面为xOy 平面.某次测量手机水平
放置,z轴正方向竖直向上,测出以下数据
Bx=0,By=22μT,Bz=-45μT.根据测量
结果可以推断 ( )
A.测量地点位于南半球
B.x轴正方向指向西方
C.y轴正方向指向南方
D.当地的地磁场大小约为50μT
【解析】 地球可视为一个条形磁铁,地磁南
极大致指向地理北极附近,地磁北极大致指
向地理南极附近,由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;北半球地磁场指向北斜向下,而By
>0,故y轴正方向指向北方,Bx=0.x轴正
方向指向东方,B、C错误;磁感应强度是矢
—18—
量,此 处 的 磁 感 应 强 度 大 致 为 B =
B2y+B
2
z,计算得B≈50μT,D正确.
【答案】 D
考点三 磁通量
如 图 所 示,闭 合 线 圈
abcd水平放置,其面积为
S,匝数为n,线圈平面与匀
强磁场B 夹角为θ=45°.
现将线圈以ab边为轴顺
时针转动90°,则线圈磁通量的改变量的大
小为 ( )
A.0 B.2BS
C.2nBS D.无法计算
【解析】 设初位置时穿过线圈的磁通量为
正,则初位置时Φ1=BSsinθ=
2
2BS
,末位
置时Φ2=-BScosθ=-
2
2BS
,则线圈磁通
量的改 变 量 的 大 小 为 ΔΦ=|Φ2-Φ1|=
2BS,故B正确.
【答案】 B
考点四 电磁感应现象
(2024·湖南合格考真题)电磁感应在生
产、生活中有着广泛的应用.以下设备或电
器的工作原理没有应用电磁感应的是
( )
A.水力发电机 B.变压器
C.电热水器 D.电磁炉
【解析】 对于 A选项,水力发电机利用导
线切割磁感线产生电动势的电磁感应原理,
将水的机械能变为电能输出,故 A不符合
题意;对于B选项,变压器是利用电磁感应
的原理来改变交流电压的装置,故B不符合
题意;对于C选项,电热水器是利用电阻对
电流的阻碍产生热效应原理制作的用电设
备,没有应用电磁感应原理,故C符合题意;
电磁炉是利用电磁感应原理在金属中产生
涡旋电流,涡旋电流产生热效应从而加热食
物,故D不符合题意.故选C.
【答案】C
考点五 电磁波
(2023·湖南合格考真题)不同电磁波由
于具有不同的波长(或频率),因此具有不同
的特性.以下关于电磁波的应用中,利用了
无线电波特性的是 ( )
【解析】 手机通信利用了无线电波的特性.
【答案】 A
考点六 能量量子化
2017 年 年 初,我 国 研 制 的 “大 连 光
源”———极紫外自由电子激光装置,发出了
波长在100nm(1nm=10-9m)附近连续可
调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲,
“大连光源”因其光子的能量大、密度高,可
在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的
研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段
的光子所具有的能量可以电离一个分子,但
又不会把分子打碎.据此判断,能够电离一个
分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×
10-34J·s,真空光速c=3×108m/s) ( )
A.2×10-21J B.2×10-18J
C.2×10-15J D.2×10-12J
—28—
【解析】 能够电离一个分子的能量即为一
个极紫外波段的光子所具有的能量,E=hν
=hcλ≈2×10
-18J,故B正确.
【答案】 B
一、选择题
1.磁感线可以用来描述磁场,下列关于磁感线
的说法不正确的是 ( )
A.磁感线的疏密表示磁场的强弱
B.磁感线从S极出发,终止于N极
C.匀强磁场的磁感线疏密分布均匀
D.磁感线上任一点的切线方向表示该点的
磁场方向
2.如图所示,小磁针放置在螺
线管轴线的左侧.当螺线管
通以恒定电流时,不计其他
磁场的影响,小磁针静止时
N极的指向是 ( )
A.向左 B.向右
C.向上 D.向下
3.如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定电
流,侧旁小磁针N极的最终指向为 ( )
A.平行纸面向右
B.平行纸面向左
C.垂直纸面向里
D.垂直纸面向外
4.如图所示,一小磁针被放入
水平向右的匀强磁场中,忽
略其他磁场的影响,当小磁
针静止时,其N极的指向是 ( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.水平向左 D.水平向右
5.物理学中,通过引入检验电流来了解磁场力
的特性,对检验电流的要求是 ( )
A.将检验电流放入磁场,测量其所受的磁
场力F,导线长度L,通电电流I,应用公
式B=FIL
,即可测得磁感应强度B
B.检验电流宜大些
C.磁感应强度定义公式B=FIL
只能应用于
匀强磁场
D.只要满足长度L 很短、电流很小、将其垂
直放入磁场的条件,公式B=FIL
对任何
磁场都适用
6.下列说法中不正确的是 ( )
A.电荷在电场中某处不受电场力的作用,
则该处的电场强度一定为零
B.一小段通电导线在某处不受安培力的作
用,则该处磁感应强度不一定为零
C.把一个试探电荷放在电场中的某点,它
受到的电场力与所带电荷量的比值表示
该点电场的强弱
D.把一小段通电导线放在磁场中某处,用
它所受到的磁场力与该小段通电导线的
长度和电流的乘积的比值表示该处磁场
的强弱
7.如图所示,两个单匝线圈a、b
的半径分别为r 和2r.圆形
匀强磁场B 的边缘恰好与a
线圈重合,则穿过a、b两线
圈的磁通量之比为 ( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶4 D.4∶1
8.关于电磁场理论,下列说法中正确的是( )
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一
定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁
场,变 化 的 磁 场 周 围 一 定 产 生 变 化 的
电场
—38—
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化
的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性
变化的磁场
9.下列说法中正确的是 ( )
A.牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量
B.伽利略根据理想斜面实验推导出“若没
有摩擦,在水平面上运动的物体将保持其
速度继续运动下去”
C.麦克斯韦预言了电磁波,楞次用实验证
实了电磁波的存在
D.奥斯特发现了电磁感应现象
10.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收
到波长为530nm的绿光时,只要每秒钟有
6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉.
普朗克常量为6.63×10-34J·s,光速为
3.0×108m/s,则人眼能察觉到绿光时所
接收到的最小功率约是 ( )
A.2.3×10-18W B.3.8×10-19W
C.7.0×10-10W D.1.2×10-18W
二、非选择题
11.一水平放置的矩形线框
abcd在条形磁铁的S极
附近下落,在下落过程中,线框平面保持水
平,如图所示,位置1和3都靠近位置2.
则线框从位置1到位置2的过程中,线框
内 感应电流,因为穿过线框的磁
通量 ,从位置2到位置3的过程
中,线框内 感应电流,因为穿过线
框的磁通量 .
12.如图所示,框架ABCD 面积
为S,框架平面与磁感应强
度为 B 的匀强磁场方向垂
直,则穿过框架平面的磁通
量为 .若使框架绕 OO'转过60°
角,则穿过框架平面的磁通量为 ;
若从初始位置转过90°角,则穿过框架平面
的磁通量为 ;若从初始位置转过
180°角,则穿过框架平面的磁通量的变化
量是 .
13.如图所示,一个单匝线圈
abcd水平放置,面积为S,
有一半面积处在竖直向下
的匀强磁场中,磁感应强度为B,当线圈以
ab边为轴转过30°和60°时,穿过线圈的磁
通量分别是多少?
14.对应于7.4×10-19J的能量子,其电磁辐
射的频率和波长各是多少?
—48—