第十三章 1.
合格考训练
一、选择题(本题共6小题，每题8分，共48分)
1．(2023·河北新乐一中高二上月考改编)图中磁场方向、电流方向、小磁针磁极标注正确的是( D )
解析：根据右手螺旋定则可知，小磁针所在位置磁场方向向左，小磁针的N极应指向左，故A错误；通电直导线周围的磁场分布可以通过右手螺旋定则判断，在图示位置，小磁针N极应指向里，故B错误；地理的北极在地磁场的S极附近，故C错误；通电环形导线内部的磁场分布通过右手螺旋定则判断，图示导线内部的磁场垂直纸面向外，所以小磁针的N极垂直纸面指向外，故D正确。
2．(2023·北京市平谷区高二上学期期末)关于磁感线，下列说法正确的是( C )
A．磁感线只能表示磁场的方向
B．磁感线只能表示磁场的强弱
C．磁感线的疏密能形象描述磁场的强弱
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
解析：磁感线是人们为形象描述磁场的特点而引入的，不是真实存在的，磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱程度，故选项C正确，A、B、D错误。
3．(多选)下列说法中正确的是( CD )
A．安培分子电流假说可以解释电流间的相互作用力
B．磁感线和磁场一样也是客观存在的
C．一切磁现象都起源于运动的电荷
D．根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极
解析：安培分子电流假说可以解释磁现象的本质，选项A错误；磁场是客观存在的，磁感线是人们为了描述磁场而假想的曲线，选项B错误；根据安培的分子电流假说可知，一切磁现象都起源于运动的电荷，选项C正确；根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极，选项D正确。
4．(2023·北京高二上期中)1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”，罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂了一个小磁针，将
圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时，就会发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响。则( B )
A．偏转原因是圆盘周围存在电场
B．偏转原因是圆盘周围存在磁场
C．仅改变圆盘的转动方向，小磁针的偏转方向不变
D．仅改变圆盘所带电荷的电性，小磁针的偏转方向不变
解析：由题意可知，小磁针受到磁场力的作用，是由于电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，故A错误，B正确；只改变圆盘的转动方向，电荷定向移动的方向变化，电流方向变化，由安培定则知电流产生的磁场方向与之前的相反，则小磁针的偏转方向也与之前的相反，故C错误；只改变圆盘所带电荷的电性，圆盘的转动方向不变，则电流方向变化，由安培定则知电流产生的磁场方向与之前的相反，则小磁针的偏转方向也与之前的相反，故D错误。
5．(多选)(2023·宁夏中卫一中高二上学期期末)下列各图中，已标出电流I、磁场B的方向，其中符合安培定则的是( BC )
解析：根据安培定则可判定B、C选项正确。
6．如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( D )
A．a、b、c的N极都向纸里转
B．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转
C．b、c的N极向纸里转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转
解析：由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针方向，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向里，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转，故选D。
二、非选择题(共12分)
7．(12分)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，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。
答案：见解析
解析：有需改进或改正的地方：
(1)应做多次实验，观察小磁针N极是否总是指向某一个方向。
(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极。
等级考训练
一、选择题(本题共5小题，每题4分，共20分)
1．(2023·台州高二校考期中)对于下列四幅图中历史人物的说法，正确的是( C )
A．伽利略认为力是维持物体运动的原因
B．焦耳建立了能量守恒定律
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应
D．卡文迪什测定了元电荷的数值
解析：伽利略认为力是改变物体运动的原因，故A错误；19世纪40年代前后，不同国家、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，各自独立地提出能量守恒定律，其中，迈尔、焦耳、亥姆霍兹的工作最有成效，故B错误；奥斯特首先发现了电流的磁效应，故C正确；元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根由油滴实验测定的，故D错误。故选C。
2．(2022·广东江门高一开学考试)关于磁场和磁感应线，以下说法不正确的是( B )
A．磁场看不见摸不着，但可以借助小磁针感知它的存在
B．磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线
C．磁场对放入其中的磁体有力的作用
D．地球周围存在磁场
解析：磁场看不见摸不着，但可以借助小磁针感知它的存在，故A正确；磁感线是人为的假设的曲线，实际不存在的曲线，故B错误；磁场对放入其中的磁体有力的作用，故C正确；地球周围存在磁场，故D正确。故选B。
3．(2023·宜春高一期末)如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，小磁针的S极向纸内偏转，对带电粒子束的判断：①向右飞行的正离子束；②向左飞行的正离子束；③向右飞行的负离子束；④向左飞行的负离子束；⑤向右飞行的电子束；⑥向左飞行的电子束，则可能正确的是( A )
A．②③⑤ B．①④⑥
C．②④⑥ D．①③⑤
解析：小磁针的S极向纸内偏转，则N极向纸外偏转，所以，飞行粒子下方的磁场方向向外，根据安培定则可知电流方向向左；由于电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，所以，这束粒子若带正电，则向左飞行，若带负电(负离子和电子均带负电)，则向右飞行。故选A。
4．在一台式电子秤上放着一个箱子，在箱子的顶上装有一个电磁铁A，在箱子的底部放着一块铁片B，如图所示。接通电源，在电磁铁A将铁片B加速吸上去的过程中，电子秤的读数将( C )
A．变小 B．不变
C．变大 D．无法断定
解析：电磁铁A将铁片B加速吸上去的过程中F－GA＋GB＋G箱子＝ma，由于a在增大，所以电子秤的读数增大。故选C。
5．(多选)如图所示，弹簧测力计下悬挂一条形磁铁，磁铁下方有一通电螺线管，当开关S闭合且稳定后弹簧测力计有一定的示数，则下列说法正确的是( CD )
A．弹簧测力计的示数小于条形磁铁的重力
B．若电阻R1的阻值变大，稳定后弹簧测力计的示数变大
C．若电阻R2的阻值变小，稳定后弹簧测力计的示数变小
D．若电阻R3的阻值变小，稳定后弹簧测力计的示数变大
解析：通电螺线管可以等效为一枚条形磁体，根据安培定则，可知，通电螺线管上端可以等效为条形磁体的N极，则通电螺线管对悬挂的条形磁铁有吸引力的作用，则稳定后，弹簧测力计的示数大于条形磁铁的重力，A错误；若电阻R1的阻值变大，电路总电阻变大，干路电流减小，内电压与电阻R3消耗的电压减小，则并联电路电压增大，通过电阻R2中的电流增大，通过电阻R1中的电流减小，即通过通电螺线管的电流减小，通电螺线管的磁场减弱，对悬挂的条形磁铁有吸引力的作用减弱，则稳定后弹簧测力计的示数变小，B错误；若电阻R2的阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大，内电压与电阻R3消耗的电压增大，则并联电路电压减小，通过电阻R1中的电流减小，即通过通电螺线管的电流减小，通电螺线管的磁场减弱，对悬挂的条形磁铁吸引力的作用减弱，则稳定后弹簧测力计的示数变小，C正确；若电阻R3的阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大，内电压与并联电路电压增大，通过电阻R1中的电流增大，即通过通电螺线管的电流增大，通电螺线管的磁场增强，对悬挂的条形磁铁有吸引力的作用变大，则稳定后弹簧测力计的示数变大，D正确。故选CD。
二、非选择题(本题共2小题，共20分)
6．(10分)如图所示，当开关闭合时，弹簧测力计示数变小。
(1)画出弹簧测力计对条形磁铁拉力的示意图；
(2)在虚线框内用电路图符号画出电源。
答案：(1)见解析图 (2)见解析图
解析：(1)根据题意，对磁铁受力分析，画出弹簧测力计对条形磁铁拉力的示意图，如图所示。
(2)开关断开时，弹簧测力计对条形磁铁的拉力与其重力是一对平衡力，即F＝G，开关闭合后，弹簧测力计示数变小，说明条形磁铁受到电磁铁对它向上的力，所以电磁铁与条形磁铁S极相互排斥，则电磁铁上端与S极是同名磁极，由安培定则可知，电流从电磁铁下端流入，上端流出，所以虚线内下方为电源正极，上方为负极，如图所示。
7．(10分)如图所示，根据图中小磁针静止时的指向，用笔画线代替导线将如图所示的实物连线补充完整(要求：①小磁针的指向满足如图所示方向；②滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱)。
答案：见解析
解析：滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱，即电流变小，变阻器连入电路中的电阻变大，故滑片以右电阻丝连入电路中；根据磁极的相互作用，通电螺线管的左侧为S，根据安培定则，则电流从通电螺线管的左侧接线柱流入，如下所示。第十三章 2.
合格考训练
一、选择题(本题共6小题，每题8分，共48分)
1．(2023·新疆石河子第二中学高二上学期期末)关于磁感应强度，下列说法正确的是( B )
A．磁感应强度只反映磁场的强弱
B．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量
C．磁感应强度方向就是通电导线在磁场中所受作用力的方向
D．磁感应强度方向就是放在该点的小磁针静止时S极的指向
解析：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，选项A错误，B正确；磁感应强度的方向与通电导线在磁场中所受作用力的方向垂直，选项C错误；磁感应强度的方向就是放在该点的小磁针的N极静止时的指向，选项D错误。
2．(2023·河北沧衡八校联盟高二上期中)如图所示，四个面积不同、圆心重合的圆形线圈，套在一条形磁铁上，其中磁通量最大的是( D )
A．线圈 Ⅰ B．线圈 Ⅱ
C．线圈 Ⅲ D．线圈 Ⅳ
解析：根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过线圈的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过线圈的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，线圈 Ⅳ的面积最小，抵消最少，则磁通量最大，故选D。
3．关于地球的磁场，下面说法中正确的是( D )
A．地球磁场是匀强磁场
B．地球磁场的南北极和地理的南北极是一致的
C．赤道附近的地磁场方向近似与地面垂直
D．北极附近的地磁场方向近似与地面垂直
解析：地球是一个巨大的磁体，周围存在磁场，不同位置的磁感应强度的大小与方向都不同，所以地球磁场不是匀强磁场，故A错误；地磁场南北极和地理南北极不一致，地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，故B错误；根据地球的磁场的特点可知，赤道附近的地磁场方向近似与地面平行，地理的南、北两极附近的地磁场方向近似与地面垂直，故C错误，D正确。
4．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2。当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为( A )
A．B1－ B．B2－
C．B2－B1 D．
解析：由安培定则可以判断，甲、乙两环形电流各自在a、b、c三点产生的磁感应强度方向相同，再根据对称性可知，甲环形电流在a、b两点和乙环形电流在b、c两点各自产生的磁感应强度大小相等，设为Bm；甲环形电流在c点和乙环形电流在a点各自产生的磁感应强度大小也相等，设为Bn。则根据题意有B1＝Bm＋Bn，B2＝2Bm，联立解得Bn＝B1－，即乙环形电流撤去后，甲环形电流在c点产生的磁感应强度大小为B1－，故A正确。
5．在闭合的铁芯上绕一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成闭合电路，如图所示，假设线圈产生的磁场全部集中在铁芯内。a、b、c为三个闭合的金属圆环，位置如图所示。当滑动变阻器的滑动触头左右滑动时，磁通量发生变化的圆环是( B )
A．a、b、c三环 B．a、b两环
C．b、c两环 D．a、c两环
解析：由题意，线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，根据安培定则判断可知，穿过a的磁感线水平向左，穿过b的磁感线竖直向上，当滑动变阻器的滑动触头左右滑动时，通过线圈的电流变化，线圈a、b中磁通量变化；而水平向左和水平向右穿过c的磁感线条数相等，完全抵消，所以c环中总的磁通量始终为零，不发生变化。故选B。
6．(多选)如图所示，六根直导线均匀分布在圆心为O的圆周上，导线中均通有方向垂直纸面向里、大小相同的电流。若将其中一根导线中的电流反向，圆心O处的磁感应强度大小为B0；若将其中两根导线中的电流反向，圆心O处的磁感应强度大小可能为( BC )
A.B0 B．B0
C.B0 D．B0
解析：若将其中一根导线中的电流反向，圆心O处的磁感应强度大小为B0，由右手螺旋定则及磁场的叠加原理可知，对称的两个同向电流在圆心O处的磁感应强度大小为0，反向的两个电流在圆心O处的磁感应强度大小为B0，如果有两个反向电流时，它们在O处的磁场方向间的夹角有60°与120°两种情况。当夹角为60°时，圆心O处的磁感应强度大小为B＝2B0cos 30°＝B0，当夹角为120°时，圆心O处的磁感应强度大小为B＝2B0cos 60°＝B0，A、D错误，B、C正确。
二、非选择题(共12分)
7．(12分)(2023·福建南平高二期末)一面积S＝0.02 m2的矩形导线框abcd水平放置于匀强磁场中，如甲图中位置 Ⅰ 所示，磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B＝2 T。
(1)在甲图中的位置Ⅰ时，求穿过线框abcd的磁通量；
(2)在甲图中，以bc边为转轴将该线框转过60°至位置Ⅱ的过程中，求穿过线框abcd的磁通量变化量；
(3)现将线框沿对称轴折成如图乙所示的V形面，开口竖直向上，a、b、c、d在同一水平面内，并将磁场方向改为水平向右，且与ad、bc边垂直。求穿过V形面的磁通量。
答案：(1)0.04 Wb (2)0.02 Wb (3)0
解析：(1)在题图甲所示的Ⅰ位置时穿过线框的磁通量为Φ＝BS，解得Φ＝0.04 Wb。
(2)线框平面在垂直磁场方向的投影面积为S′＝Scos 60°，线框顺时针旋转60°时的磁通量为Φ′＝BS′，解得Φ′＝0.02 Wb，此过程中穿过线框的磁通量变化量为ΔΦ＝|Φ′－Φ|，解得ΔΦ＝0.02 Wb。
(3)磁场方向水平向右，穿过V形面两个面的磁通量大小相等方向相反，总磁通量为Φ″＝Φ1＋Φ2＝0。
等级考训练
一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)
1.先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直。如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系。下列说法中正确的是( B )
A．A、B两点磁感应强度相等
B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度
C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度
D．无法比较磁感应强度的大小
解析：由于导线与磁场方向垂直，导线受到的磁场力F＝BIL。对于题图给出的F－I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知ka>kb，又因A、B两处导线的长度L相同，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，B项正确。
2.(2023·云南高二期中)如图，放在同一平面内的两根垂直导线，当通以如图所示的电流时，与导线在同一平面上的四点a、b、c、d到两根导线的距离相等，这四点的磁感应强度的方向垂直平面向里的是( C )
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
解析：根据右手螺旋定则可判断两导线周围的磁场方向如图：
可见这四点的磁感应强度的方向垂直平面向里的是c点。
3.(2023·山西临汾高二上期末)如图所示，面积为S的矩形线圈abcd，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成θ角，当线圈以ab为轴顺时针转过90°时，穿过abcd面的磁通量变化量的绝对值为( B )
A．BScos θ B．BS(sin θ＋cos θ)
C．BSsin θ D．BS
解析：线圈在实线位置时的磁通量为Φ1＝BSsin θ，线圈在虚线位置时的磁感线从线圈的另一个面穿入，则此时磁通量为Φ2＝－BScos θ，穿过abcd面的磁通量变化量的绝对值为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS(sin θ＋cos θ)，故选B。
4.(2023·云南昆明一中高二期末)如图，a、b、c、d为正方形的四个顶点，在a、c、d三处有垂直于纸面的无限长通电直导线，a、c两处的电流方向向外、大小均为I1，d处的电流方向向里，大小为I2，使得b处的磁感应强度为零。已知无限长通电直导线周围的磁感应强度的大小与电流的大小成正比(B∝I)，与到导线的垂直距离成反比。以下说法正确的是( B )
A．I1＝I2
B．I1＝I2
C．仅将a、c两处的电流反向，仍能让b点的磁感应强度为0
D．仅将c、d两处的电流反向，仍能让b点的磁感应强度为0
解析：a、c、d三处导线在b点产生的磁场如图所示，通电直导线周围的磁感应强度的大小与电流的大小成正比，与到导线的垂直距离成反比，则Ba＝kI1，Bc＝kI1，Bd＝I2，b处的磁感应强度为0，由矢量叠加法则可知I1＝I2，故A错误，B正确；将a、b、c三处的电流反向，仍能让b点的磁感应强度为0，故C、D错误。
二、非选择题(本题共2小题，共20分)
5．(10分)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的正下方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Be＝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为多少？
答案：8.66×10－5 T
解析：各个分磁场与合磁场的关系如图所示，根据三角函数关系得tan 30°＝，即有B1＝≈8.66×10－5 T。
6．(10分)(2023·河北九师联盟高二上期中)如图所示，“∠”形金属框架MON平面与匀强磁场垂直，磁感应强度大小为B，∠MON＝45°，导体棒ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直。
(1)若B＝0.1 T, ab从O点出发，向右以1 m/s的速度匀速运动4 s，穿过回路的磁通量变化量是多少？
(2)在图中，若回路面积从S0＝8 m2增大为St＝18 m2，B从B0＝0.2 T增大为Bt＝0.8 T，则穿过回路的磁通量变化量是多少？
答案：(1)0.8 Wb (2)12.8 Wb
解析：(1)导体棒ab向右以1 m/s的速度匀速运动4 s，位移为x＝vt＝1×4 m＝4 m，由于∠MON＝45°，t＝4 s时回路的面积为S＝x2＝×42 m2＝8 m2，穿过回路的磁通量变化量为ΔΦ1＝Φ－0＝BS＝0.1×8 Wb＝0.8 Wb。
(2)初始时穿过回路的磁通量Φ0＝B0S0＝1.6 Wb，回路面积增大到St＝18 m2，磁感应强度增大到Bt＝0.8 T时的磁通量为Φ2＝BtSt＝0.8×18 Wb＝14.4 Wb，故穿过回路的磁通量变化量为ΔΦ2＝Φ2－Φ0＝12.8 Wb。第十三章 4.
一、选择题(本题共6小题，每题8分，共48分)
1．(2023·重庆一中高二期末)如图所示，四幅图涉及物理学史上的四个重大发现，其中有关说法正确的是( D )
A．库仑利用图甲的实验装置测出了万有引力常量
B．法拉第通过图乙的实验，发现了电流周围存在磁场
C．奥斯特利用图丙的实验线圈，发现了“磁生电”现象
D．赫兹通过图丁的实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦关于“电磁波”的预言
解析：库仑利用图甲的实验装置测提出了库仑定律，故A错误；奥斯特通过图乙的实验，发现了电流周围存在磁场，故B错误；法拉第利用图丙的实验线圈，发现了“磁生电”现象，故C错误；赫兹通过图丁的实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦关于“电磁波”的预言，故D正确。
2．(多选)某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，能产生磁场的是( ABC )
解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确，D错误。
3．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是( AB )
A．电磁波在真空中的传播速度等于光速
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波不能在真空中传播
D．麦克斯韦提出了电磁场理论并证实了电磁波的存在
解析：电磁波在真空中的传播速度等于光速，选项A正确；如果在空间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磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成了电磁波，选项B正确；电磁波可以在真空中传播，选项C错误；麦克斯韦提出了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项D错误。
4．下列说法中不正确的是( B )
A．红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s
B．红外线应用在遥感技术中，利用的是红外线的热效应
C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D．日光灯应用了紫外线的荧光效应
解析：红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s，A正确；红外线应用在遥感技术中，是因为其波长很长，衍射能力强，不容易被云雾里的小分子散射掉，穿过云雾的能力比较强，不是因为红外线的热效应，B错误；紫外线的频率大于红外线的频率，由不同电磁波在同一种介质中传播时，频率越大波速越小可知，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，C正确；日光灯应用了紫外线的荧光效应，D正确。B符合题意。
5．(2023·广东清远高二下期末)1864年，英国科学家麦克斯韦在前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁场理论。下列说法正确的是( A )
A．电磁波是一种物质
B．电磁波可以传递信息，但不能传递能量
C．遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同
D．变化的电场产生磁场，变化的磁场不能产生电场
解析：电磁波是一种物质，故A正确；电磁波既可以传递信息，也可以传播能量，故B错误；红外线的波长大于X射线的波长，故C错误；变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故D错误。
6．(2023·陕西高新一中高二月考)雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来，已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10－4 s，则该飞机的飞行速度大小约为(电磁波的波速为c＝3×108 m/s)( D )
A．12 000 m/s B．900 m/s
C．500 m/s D．300 m/s
解析：已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为10－4 s，由题图甲可知，雷达第一次发现飞机时，飞机与雷达的距离s1＝ct1＝×3×108×4×10－4 m＝6×104 m，由题图乙可知，雷达第二次发现飞机时，飞机和雷达的竖直距离h＝ct2＝×3×108×2×10－4 m＝3×104 m，设该段时间内飞机水平飞行的距离为s2，则s1、s2、h在空间构成一个直角三角形，由几何关系得s2＝，则飞机的飞行速度大小v＝≈300 m/s，选项D正确。
二、非选择题(共12分)
7．(12分)微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×109 Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数，问：
(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？
(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少？
(3)如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30 min，则做这道菜需消耗的电能为多少焦？
答案：(1)0.12 m (2)5 A (3)1.98×106 J
解析：(1)波长λ＝＝ m≈0.12 m。
(2)额定电流I＝＝ A＝5 A。
(3)消耗的电能ΔE＝W＝Pt＝1 100×30×60 J＝1.98×106 J。第十三章 3.
合格考训练
一、选择题(本题共6小题，每题8分，共48分)
1．物理学家通过艰苦的实验来探究自然物理规律，为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中符合物理学史的是( A )
A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证
B．法拉第发现了电磁感应现象并总结出了判断感应电流方向的规律
C．奥斯特发现电流周围存在磁场，并提出分子电流假说解释磁现象
D．为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑精确测定了两个点电荷的电荷量
解析：牛顿第一定律所描述的状态是理想状态，是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证，故A正确；法拉第发现了电磁感应现象，楞次总结出了判断感应电流方向的规律，故B错误；奥斯特发现电流周围存在磁场，安培提出分子电流假说解释磁现象，故C错误；为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑定性地比较了两个点电荷的变化，故D错误。
2．(2023·江苏苏州高二期末)对于下列四种情境，说法正确的是( D )
A．图甲中，M、N两点磁感应强度相同
B．图乙中，线圈穿过磁铁从M运动到L的过程中，穿过线圈的磁通量先减小后增大
C．图丙中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，线框中没有感应电流产生
D．图丁中，线框在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中，线框中有感应电流产生
解析：图甲中，M、N两点磁感应强度大小相同，方向不同，故A错误；图乙中，线圈位于磁铁中间时，穿过线圈的磁通量最大，线圈穿过磁铁从M运动到L的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，故B错误；图丙中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，穿过线框的磁通量改变，线框中有感应电流产生，故C错误；线框在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中，穿过线框的磁通量变化，线框中有感应电流产生，故D正确。
3．(2023·辽宁营口高二上月考)如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，线圈中没有感应电流产生的是( B )
A．把线圈变成圆形(周长不变)的过程
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：在线圈变成圆形(周长不变)的过程中、使磁场增强或减弱、使线圈以过ab的直线为轴旋转，均会导致穿过该闭合线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，而使线圈在磁场中加速平移，磁通量不变，不会产生感应电流。故选B。
4．(2022·辽宁省本溪市高二上学期期末)如图所示，绕在铁芯上的线圈、电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路。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中没有感应电流的是( A )
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动
C．通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动
D．将开关突然断开的瞬间
解析：线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，没有感应电流产生，故 A正确；通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动或做加速滑动时，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，产生感应电流。将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，故B、C、D错误。
5．(2023·江苏无锡模拟)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)( B )
A．线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流
B．线圈紧密套在模具上，移动过程中不出现感应电流
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
解析：线圈贴着模具上下移动的过程中，由穿过线圈的磁通量不变可知不会产生感应电流，故A、C错误，B正确；线圈平面放置不水平时，在移动过程中穿过线圈的磁通量仍然不变，也不会产生感应电流，故D错误。
6．(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。金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，方向如图，且回路中有感应电流产生，则可能( AB )
A．v1>v2
B．v1C．v1＝v2
D．v1、v2任意关系都可以
解析：只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过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，故选项A、B正确。
二、非选择题(共12分)
7．(12分)如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验电路，实验时：
(1)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于 a (填“a”或“b”)端；
(2)调整好电路后，将开关闭合，电流表指针向右偏转了一下后又返回到中间位置。接着将A线圈稍微向上拔出一些，则穿过线圈C的磁通量会 减小 (填“增大”“减小”或“不变”)，在拔出过程中电流表指针 向左 (填“向左”“向右”或“不”)偏转；
(3)实验过程中，发现线圈C下端接线柱导线断开，在保持开关S闭合的状态下，在把导线重新连接好的过程中，可发现电流表指针 不 (填“向左”“向右”或“不”)偏转。
解析：(1)置于a端时，使开关闭合后，回路中的电流最小，对电路起到保护作用。
(2)将A拔出一些时回路面积不变，磁场减弱，故磁通量减小；因为磁通量增大时，指针向右偏转，故当磁场方向不变，磁通量减小时，指针向左偏转。
(3)接好导线的过程中没有磁通量的变化，故指针不会偏转。
等级考训练
一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)
1．如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是( D )
A．开关S闭合或断开的瞬间
B．开关S是闭合的，滑动变阻器的滑片向左滑
C．开关S是闭合的，滑动变阻器的滑片向右滑
D．开关S始终闭合，滑动变阻器的滑片不动
解析：产生感应电流的条件是：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，在A、B、C选项中，导线ab中电流发生变化，穿过cd所在回路的磁通量发生变化，产生感应电流；选项D中，导线ab中电流不变化，穿过cd所在回路的磁通量不变化，不产生感应电流。故选D。
2．(2023·甘肃白银九中高二下期中)在如图所示的xOy坐标系第一象限内存在垂直纸面向外的磁场，磁场沿y轴方向均匀分布、沿x轴正方向逐渐减小。在第一象限内有一个平行于xOy平面的矩形导线框abcd，已知穿过线框的磁通量为Φ，则以下判断正确的是( C )
A．此时线框内有感应电流产生
B．若线框沿y轴正方向平移，则框内有感应电流产生
C．若线框沿x轴负方向平移，则框内有感应电流产生
D．将线框以ab为轴翻转180°，则这一过程中框内磁通量变化量为2Φ
解析：由于穿过线框的磁通量没有发生变化，所以没有感应电流，故A错误；若线框沿y轴正方向平移，由于磁场沿y轴方向均匀分布，则穿过线框的磁通量没有发生变化，因此框内没有感应电流产生，故B错误；若线框沿x轴负方向平移，由于磁场沿x轴正方向逐渐减小，磁通量发生变化，则框内有感应电流产生，故C正确；由于磁场沿x轴正方向逐渐减小，以ab为轴翻转180°后，磁通量的大小大于Φ，则这一过程中框内磁通量变化量不为2Φ，故D错误。
3．(多选)如图是一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，整个下落过程中线圈保持水平，由图中的位置A经过位置B到位置C，这三个位置彼此相距很近且B位置刚好在条形磁铁的中心轴线上。在这个过程中，下列说法正确的是( BC )
A．由位置A到位置B，线圈内不产生感应电流
B．由位置A到位置B，线圈内产生感应电流
C．由位置B到位置C，线圈内产生感应电流
D．由位置B到位置C，线圈内不产生感应电流
解析：如图所示，作出线圈下落过程示意图，从图中可知，从位置A到位置B的过程中，从下向上穿过线圈的磁通量减少(B位置时，Φ＝0)；而从位置B到位置C的过程中，从上向下穿过线圈的磁通量增加，故由位置A到位置B和由位置B到位置C的两个过程中，穿过线圈的磁通量都发生变化，线圈中都会产生感应电流，故B、C正确，A、D错误。
4．(多选)(2022·广东卷改编)如图所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有( AC )
A．N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变
C．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流
D．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中有感应电流
解析：依题意，M、N两点连线与长直导线平行、两点与长直导线的距离相同，根据右手螺旋定则可知，通电长直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故A正确；根据右手螺旋定则，线圈在P点时，磁感线穿进与穿出在线圈中对称，磁通量为零；在向N点平移过程中，磁感线穿进与穿出线圈不再对称，线圈的磁通量会发生变化，故B错误；根据右手螺旋定则，线圈从P点竖直向上运动过程中，磁感线穿进与穿出线圈对称，线圈的磁通量始终为零，没有发生变化，线圈无感应电流，故C正确，D错误。
二、非选择题(共16分)
5．(16分)如图所示，固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速直线运动。t＝0时刻，磁感应强度为B0，此时刻MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，求从t＝0时刻开始，磁感应强度B应随时间t如何变化。
答案：B＝
解析：由题意可知，要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过闭合回路的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过闭合回路的磁通量为Φ1＝B0S＝B0l2，设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为Φ2＝Bl(l＋vt)，由Φ1＝Φ2联立解得B＝。第十三章 5.
一、选择题(本题共6小题，每题8分，共48分)
1．(多选)(2023·山西太原高二期末)关于能量量子化，下列说法正确的是( AB )
A．能量子假说最早是由普朗克提出来的
B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C．电磁波的波长越长，其能量子越大
D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
解析：能量子假说最早是由普朗克提出的，故A正确；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；根据ε＝hν＝，可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，故C错误；能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，但它的观点是正确的，故D错误。
2．(2023·江苏阜宁实验高中高二学业考试)下列说法正确的是( B )
A．微观粒子的能量变化是连续的
B．能量子与电磁波的频率成正比
C．红光的能量子比绿光大
D．电磁波波长越长，其能量子越大
解析：微观粒子的能量变化是跳跃式的，故A错误；由能量子的表达式ε＝hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，故B正确；红光的频率比绿光小，由ε＝hν可知，红光的能量子比绿光小，故C错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，故D错误。
3．(2022·天津市南开中学高二上学期期中)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 )
A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W
C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为
P＝＝W≈ 2.3×10－18 W。
4．关于黑体辐射图像如图所示，下列判断正确的是( A )
A．T1>T2>T3>T4
B. T1C. T1＝T2＝T3＝T4
D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度
解析：因随着温度的升高，辐射强度增强，同时辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以T1>T2>T3>T4，A正确，B、C错误；测量某黑体辐射强度最大的光的波长可以得知其温度，D错误。
5．关于对黑体的认识，下列说法正确的是( C )
A．黑体只吸收电磁波，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，与材料的种类及表面状况无关
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，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，这个小孔就成了一个黑体
解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，A错误；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，B错误，C正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此空腔成了一个黑体，而不是小孔，D错误。
6．(2022·北京101中学高二下学期期末)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100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上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＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)( B )
A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
解析：一个处于极紫外波段的光子的能量约为E＝≈2×10－18 J，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。
二、非选择题(共12分)
7．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为λm·T＝2.90×10－3 m·K，普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s。那么老鼠发出最强的热辐射的波长和老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子(又叫作光子)的能量分别是多少？
答案：9.4×10－6 m,2.11×10－20 J
解析：根据λm·T＝2.90×10－3 m·K，代入数据得λm＝ m≈9.4×10－6 m，根据ε＝hν＝h可得εm＝h＝6.626×10－34× J≈2.11×10－20 J。
