(共41张PPT)
1 磁场 磁感线
核心素养点击
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。
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 。
②磁极间的相互作用：同名磁极相互 ，异名磁极相互 。
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_____的实验发现了电流的 ，揭示了电与磁的联系。
磁极
排斥
吸引
磁效应
偏转
(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 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 ，异向通电导线相互 。
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。
磁场
吸引
排斥
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。
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 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 方向都跟该点磁场的方向 。
③磁感线可以描述磁场的强弱，磁感线较 ，表示磁场较强。
N极
一致
切线
密
(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 一致，___________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 一致，伸直的拇指所指的方向就是 的方向。
③通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟 一致，拇指所指的方向就是 的方向，或者说拇指所指的就是通电螺线管N极的方向。
电流方向
弯曲的四指
环形电流的方向
环形导线轴线上磁场
电流的方向
螺线管内部的磁场
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。
【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。
[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)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。
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：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。
答案：C
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：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。
答案：B
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：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。
答案：A
[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(如图)
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。
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：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。
答案：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：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。
答案：BD
6．当导线中分别通以图所示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是 ( )
解析：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。
答案：C
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：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。
答案：A
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：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。
答案：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(共50张PPT)
2 磁感应强度 磁通量
核心素养点击
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_____叫作电流元。
乘积
(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 ，观察直导线 大小来比较磁场力大小。
电流大小
摆动角度
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：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 ，又与导线中的电流I成 。
导线长度
正比
正比
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。 ( )
×
×
×
解析：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。
答案：B
1．填一填
(1)定义：匀强磁场中 和与磁场方向 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___________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 ，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝ 。
磁感应强度
垂直
投影面积S′
韦伯
1 T·m2
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。
[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。
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”。
【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 ( )
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 T
C．0.1 T D．0.2 T
答案：A
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 T
C．B＝2.5 T D．以上情况都有可能
[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。
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：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。
答案：BC
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：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。
答案：C
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＜Φb
C．Φa＝Φb D．不能确定
解析：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。
答案：A
【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。
【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：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。
答案：B
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：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。
答案：C
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13.2 -14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 T
C．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T
解析：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。
答案：C
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 μT
C．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
答案：BC
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(共28张PPT)
5 能量量子化
核心素养点击
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。
1．填一填
(1)热辐射的概念：物体具有的与 有关的辐射电磁波的方式。
(2)热辐射规律：物体在室温时，热辐射的主要成分是波长 的电磁波，当温度升高时，热辐射中波长较 的成分越来越强。
(3)黑体：能够完全吸收入射的各种波长的 而不发生 的物体。
(4)黑体辐射规律：黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波，而且辐射电磁波的强度按 的分布只与它的 有关。
温度
较长
短
电磁波
反射
波长
温度
2．判断
(1)物体在常温下也在不断地辐射电磁波。 ( )
(2)黑体就是指黑色的物体。 ( )
(3)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波。 ( )
√
×
√
3．选一选
所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波的物体。显然，自然界不存在真正的黑体，但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体。如图所示，用不透明的材料制成的带小孔的空腔，可近似地看作黑体。这是利用了 ( )
A．控制变量法 B．比值法
C．类比法 D．理想化方法
解析：黑体实际上是一种物理模型，把实际物体近似看作黑体，用到的是理想化方法，D正确。
答案：D
1．填一填
(1)能量子
①定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 倍。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
②能量子的大小：ε＝ ，其中ν是电磁波的 ，h是一个常量，称为普朗克常量，h＝6.626 070 15×10－34 J·s。
③普朗克认为微观粒子的能量是 的，是不连续(分立)的。
④爱因斯坦的光子说：光是一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为 ，这些能量子被叫作 。
整数
hν
频率
量子化
hν
光子
(2)能级
①定义：原子的能量是 的，这些 的能量值叫作能级。
②原子的稳定性：原子处于能量最低的状态时最稳定，原子处于能量较高的状态时不稳定，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出 。
③能级跃迁规律：原子从高能级态向低能级态跃迁时放出的光子的能量，_____前后两个能级之差。
④原子的发射光谱的特征：原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此，原子的发射光谱只有一些 的亮线。
量子化
量子化
光子
等于
分立
2．判断
(1)普朗克认为带电微粒的能量是量子化的。 ( )
(2)原子处于最低能级时最稳定。 ( )
(3)原子发生能级跃迁时要放出光子。 ( )
√
√
×
[问题驱动]
用红外线热像仪可以监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，你能说出这其中的原理吗？
提示：根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。被测者会辐射红外线，辐射强度以及波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强。人的体温的高低，直接决定了他辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温。
【重难释解】
1．对黑体的理解
(1)绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体。
(2)黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如开有小孔的炼钢炉。一些发光的物体（如太阳、白炽灯灯丝）也被当作黑体来处理。
2．一般物体与黑体的比较
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
3．黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
(2)随着温度的升高
①各种波长的辐射强度都有增加；
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示。
[解析] 一般材料的物体辐射能的多少取决于物体的温度(T)、辐射光的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，能够完全吸收入射的任何波长的电磁波而不发生反射，黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关。实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可以看出，λ1＜λ2，T1＞T2，正确选项为A、D。
[答案] AD
熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键。随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，当黑体温度升高时，辐射强度极大值向短波方向移动。
【素养训练】
1．图中描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是 ( )
解析：根据黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，可知选项A正确。
答案：A
2．下列叙述错误的是 ( )
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
解析：根据热辐射定义知A、D正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般材料的物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体温度有关，B错误，C正确。
答案：B
3．关于对黑体的认识，下列说法正确的是 ( )
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，这个空腔就成了一个黑体
解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故选项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，故选项B错误，C正确；黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的， 故选项D错误。
答案：C
【重难释解】
1．每个能量子的能量ε＝hν，其中ν是电磁波的频率；光子的能量ε＝hν，其中ν是光的频率。
2．能量子观点与黑体辐射实验的比较
普朗克能量子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分立的。借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好。
3．对能量量子化的理解
(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
(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能量量子化。
【素养训练】
4．(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
解析：所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故选A、D。
答案：AD
5．(2022·山东德州质检)关于能量量子化，下列说法正确的是 ( )
A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的
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
答案：B
6．(多选)对于带电微粒辐射或吸收能量时的特点，以下说法正确的是
( )
A．以某一个最小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．辐射或吸收的能量是量子化的
解析：带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的。故A、B、D正确，C错误。
答案：ABD (共37张PPT)
3 电磁感应现象及应用
核心素养点击
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。
1．填一填
(1)提出物理问题：奥斯特发现的电流的磁效应，证实了电现象和磁现象是有联系的。人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下问题：既然电流能够引起磁针的 ，那么，为什么不能用磁体使导线中产生 呢？
(2)法拉第的探索：法拉第提出了“由磁产生电”的设想，并为此进行了长达10年的探索，从中领悟到，“磁生电”是一种在变化、 的过程中才能出现的效应。
(3)电磁感应：“磁生电”的现象。
(4)感应电流：电磁感应现象中产生的电流。
运动
电流
运动
2．判断
(1)只有很强的磁场才能产生感应电流。 ( )
(2)法拉第发现电磁感应现象是只有在变化、运动的过程中才出现的现象。
( )
(3)奥斯特首先发现了电磁感应现象。 ( )
×
√
×
3．想一想
电流的磁效应与电磁感应有什么区别？
提示：电流的磁效应是指电流周围产生磁场，即“电生磁”。电磁感应现象是利用磁场产生感应电流，即“磁生电”。“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象，要正确区分这两种现象。
二、产生感应电流的条件及电磁感应现象的应用
1．填一填
(1)产生感应电流的条件
①实验装置如图所示：
②探究记录
③探究结果
当穿过闭合导体回路的 发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
(2)电磁感应现象的应用
①发电机，②变压器，③电磁炉。
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
磁通量
2．判断
(1)有电流就可以产生磁场。 ( )
(2)有磁场就可以产生电流。 ( )
(3)穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就一定产生感应电流。 ( )
√
√
×
3．想一想
某一时刻穿过闭合回路的磁通量为零时，回路一定无感应电流吗？
提示：不一定，如果穿过闭合回路的磁通量正在变化，只是某时刻的磁通量为零，则回路中会产生感应电流。
(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________；通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。
(3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路________(填“有”或“无”)感应电流。
(4)在产生感应电流的实验中，将________能转化为电能，生活中的________机就是根据上述原理工作的。
[解析] (1)实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流。
(2)甲电路是闭合电路，电流表的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流。丙电路是断开的，电流表的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合。另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，甲实验导体在磁场中做切割磁感线运动，乙实验导体在磁场中运动不切割磁感线，由此比较可以确定要选用甲图和乙图。
(3)在甲图中，电路是闭合的，若AB棒不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，AB棒也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有感应电流产生。
(4)电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，利用电磁感应现象制成了发电机。
[答案] (1)电流表指针是否偏转 (2)闭合 甲和乙 (3)有 (4)机械 发电
【素养训练】
1．如图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材。
请你协助该小组完成如下工作，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：
①__________________________________________________________；
②___________________________________________________________；
③___________________________________________________________。
解析：实物连接如图所示；使副线圈回路产生感应电流的方式有：①将原线圈A插入副线圈B中，合上(或断开)开关瞬间；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B中或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B后，移动滑动变阻器的滑片。
答案：见解析
[问题驱动]
如图所示，图甲中磁铁下方有一个闭合线圈，乙图中通电导线右侧有一个闭合线框。
(1)图甲中，线圈不动，磁铁向下靠近线圈时，线圈中有无感应电流？
提示：线圈中磁通量增大，有感应电流。
(2)图乙中，通电导线中的电流减小时，线框中有无感应电流？
提示：线框中磁通量减小，有感应电流。
【重难释解】
判断有无感应电流的基本步骤
(1)明确所研究的电路是否为闭合电路。
(2)分析最初状态穿过电路的磁通量情况。
(3)根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种：
①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。
②线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时。
③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否发生变化。
④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。
典例2 (2023·浙江1月学考)一个矩形闭合导线框在匀强磁场内运动，导线框回路中能产生感应电流的是( )
[解析] 保持闭合矩形导线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中沿着磁感线运动，磁通量不变，没有感应电流，选项A错误；保持线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中向右运动，磁通量不变，无感应电流，选项B错误；闭合矩形导线框在磁场中转动，其磁通量变化，则会产生感应电流，选项C正确；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中向左运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项D错误。
[答案] C
判断产生感应电流的条件应注意的问题
(1)磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。
(2)闭合回路切割磁感线，但磁通量没变，不产生感应电流。
(3)初末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。
(4)线圈有正反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。
【素养训练】
2.(2022·广东1月学考)如图所示，连接负载的固定U型金属导轨abcd，放置在与导轨平面垂直的匀强磁场中。导轨上有一根可自由滑动的金属棒ef，在金属棒向左平移的过程中。下列说法正确的是( )
A．穿过ebcf回路的磁通量不变
B．穿过ebcf回路的磁通量变小
C．ae段有电流通过
D．bc段有电流通过
解析：因为ebcf回路的面积变大，由Φ＝BS知穿过ebcf回路的磁通量变大，A、B错误；因为ae段不在闭合回路里，即无电流，C错误；因为穿过ebcf闭合回路的磁通量变大，即有感应电流产生，故bc段有电流通过，D正确。
答案：D
3．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闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列情况中铜环A中没有感应电流的是 ( )
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动
C．通电时，使变阻器的滑片P做加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
解析：线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳定的磁场，穿过铜环A的磁通量不变，没有感应电流产生；通电时，使变阻器的滑片P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，故选A。
答案：A
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，则两金属棒的运动情况可能是 ( )
A．v1＞v2 B.v1＜v2
C．v1＝v2 D．无法确定
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发生变化，闭合回路中就会产生感应电流。故选项A、B正确。
答案：AB
5．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，实验中可能观察到的现象是 ( )
A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转
B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，线圈B匝数足够多时小磁针会偏转
C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转
D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转
解析：根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B匝数多少，无论线圈A中电池多少，通过线圈B中的磁通量不变时都不能在线圈B中产生感应电流，选项A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确、D错误。
答案：C
一、培养创新意识和创新思维
1．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？
提示：当磁性物质制作的弦振动，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。
2．把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，一个线圈A连接电池与开关，另一个线圈B闭合并在其中一段直导线附近放置小磁针。开关闭合瞬间，磁针偏转了一下，随即复原；开关断开瞬间，磁针反向偏转，随即复原。磁针偏转的原因是什么？请作出解释。
提示：当开关闭合时，A线圈中的电流增大，磁通量增大，B线圈的磁通量也增大，B线圈中产生感应电流，小磁针发生偏转，待电路稳定后，A线圈中的磁通量不变，B线圈中感应电流为零，磁针随即复原；当开关断开时，A线圈的磁通量减小，B线圈中的磁通量也减小，B中产生了相反方向的感应电流，因此，小磁针反向偏转，最后感应电流减为零，小磁针随即复原。
二、注重学以致用和思维建模
3．(多选)纯电动汽车是一种节能环保的交通工具，它的制动能量回收系统通过能量回收再利用，可提高汽车对能量的利用效率。制动能量回收原理是利用线圈在磁场中转动，将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来。关于制动能量回收，下列说法中正确的是 ( )
A．制动能量回收利用了电磁感应现象
B．制动能量回收利用了电流的热效应
C．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为内能
D．制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为电能
解析：汽车在刹车过程中，动能减小，减小的动能一部分以电能的形式存储，因此制动能量回收一定利用了电磁感应现象，将车辆的部分动能转化为电能，选项A、D正确，B、C错误。
答案：AD
4．动圈式扬声器结构如图所示，圆筒线圈安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通入线圈中，线圈会左右移动，与线圈连接的纸盒也随着线圈振动而发声。这样的扬声器也可以当话筒使用。关于其两种应用，下列说法正确的是( )
A．作为扬声器使用，其工作原理是电磁感应现象
B．作为扬声器使用，通入线圈的音频电流是变化的
C．作为话筒使用，人对纸盒讲话时线圈中会产生恒定电流
D．作为话筒使用，人对纸盒讲话时线圈受磁场力带动纸盒运动
解析：作为扬声器使用，是线圈中变化的电流在磁场作用下，带动纸盒随着线圈振动而发声，A错误；作为扬声器使用，纸盒随着线圈振动而发声，说明磁场力是变化的，即电流是变化的，B正确；作为话筒使用，人对纸盒讲话时，纸盒带动线圈切割磁感线，产生变化的电流，C错误；作为话筒使用，人对纸盒讲话时，纸盒带动线圈切割磁感线，D错误。
答案：B (共28张PPT)
4 电磁波的发现及应用
核心素养点击
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。
1．填一填
(1)电磁场
①麦克斯韦的电磁理论：变化的 产生电场，变化的 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 。
磁场
电场
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： 变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成 。
③机械波的传播离不开 ，电磁波可以在 中传播。
④光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种 振动，电磁波的速度等于 。
⑤赫兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了 ，证实了麦克斯韦的 理论。
周期性
电磁波
介质
真空
电磁
光速
电磁波
电磁场
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：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。
答案：D
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＝ 。
②电磁波在真空中的速度：c＝ m/s。
③电磁波谱：按电磁波的 或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
λf
3×108
波长
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，_____可以用于卫星通信、电视等的信号传播。
b．红外线可以用于 理疗，可见光可以用于通信。
c．紫外线可以 ，X射线片可以用于诊断病情， 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 ，光具有能量。
②电磁波具有能量，电磁波是一种 。
微波
加热
消毒
γ射线
电磁场
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 来传递的。
③电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以 传播。
电磁波
无线
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 m
C．3.00 m D．3.33 m
【重难释解】
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
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
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。
[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：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。
答案：D
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：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。
答案：C
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：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。
答案：C
[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。
【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：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。
答案：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：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。
答案：A
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：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。
答案：CD
【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
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
[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：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。
答案：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：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。
答案：CD
