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专题二
专题三
章末小结
知识整合与阶段检测
专题归纳例析
阶段质量检测
专题冲关
专题一
专题一 库仑定律与电荷守恒定律的理解与应用
在很多涉及库仑定律的题目中往往同时考查电荷守恒定律的应用，包括电荷的转移与分配问题、电荷重新分配前后的库仑力的比较问题等。
(1)库仑力也叫静电力，它是电荷间的一种相互作用，遵循牛顿第三定律。
(2)库仑力是一种“性质力”，它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性，可以使物体产生加速度或对物体做功，从而改变物体的运动状态。
(3)当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用矢量合成的平行四边形定则求出。
(4)电荷守恒定律的另外一个表述是一个与外界没有电荷交换的系统电荷的代数和总是保持不变的。两个完全相同的带电球接触后再分开，带电荷量一定相等，接触前若带同种电荷，总电荷量平分；若带异种电荷，先中和再平分。
[例证1] 有三个完全一样的金属小球A、B、C，A的带电荷量为7Q，B的带电荷量为－Q，C球不带电。现将A、B固定起来，然后让C反复与A、B球接触，最后移去C球，求A、B的相互作用力变为原来的多少？
(2)电场最基本的特性是对放入其中的电荷有力的作用，F＝qE表明只要存在E，放入q就会受到大小为qE的力的作用，决不是因为有电场力F才有电场强度E，而是因为有电场强度E，电荷才会受到电场力F作用。
(3)电场线是为了形象地描述电场而假想的线。它能形象地表示出电场强度的大小和方向，并能清楚地描述不同种类的电场，如匀强电场、点电荷的电场、以及等量同种电荷、等量异种电荷的电场等。
(4)电场线的特点
①电场线上某点切线方向表示该点场强方向，也即正电荷在该点的受力方向。
②从正电荷出发到负电荷终止或从正电荷出发到无穷远终止或起始于无穷远到负电荷终止。
③不相交也不闭合。
④电场线的疏密表示电场的强弱，电场中没画出电场线的地方不一定没有电场。
图1－1
[例证2] 电场中某区域的电场线分布
如图1－1所示，已知A点的电场强度E＝
3.0×104 N/C。将电荷量q＝＋3.0×10－8 C
的点电荷放在电场中的A点。
(1)求该点电荷在A点所受电场力的大小F；
(2)在图中画出该点电荷在A点所受电场力的方向。
图1－2
(2)因为该点电荷带正电，所以它在A点所受电场力与电场强度方向相同，因此受力如图1－2所示。
[答案] (1)9.0×10－4 N (2)见解析图
专题三 电功和电热问题
电功和电热都是电能转化为其他形式能的量度。
(1)电功是电流通过一段电路电能转化为其他形式能的量度，电流做多少功，就消耗了多少电能；公式E＝W＝UIt计算电功或消耗的电能，对所有用电器都适用。
(2)电热是电流通过导体时电能转换为内能的量度，电流产生了多少电热，就有多少电能转换为内能，但并不是所有用电器都把消耗的电能全部转化为内能。公式Q＝I2Rt只是用来计算用电器产生的电热的。
(4)在非纯电阻电路中(如含有电动机、电解槽的电路)，电能一部分因电阻而发热转化为内能，另一部分电能转化成其他形式的能，如机械能、化学能等，所以这时电功必然大于电热，W＝UIt>I2Rt＝Q，电功的公式和电热的公式不能混用。
[例证3] 理发用的电吹风机中
有电动机和电热丝，电动机带动风
叶转动。电热丝给空气加热，得到
热风把人的头发吹干。设电动机线圈电阻为R1＝5 Ω，
它与电热丝电阻R2＝100 Ω串联，接到220 V的电源上，电动机两端的电压U1＝120 V。求：
图1－3
(1)电热丝的电功率P2；
(2)电动机的热功率。
[答案] (1)100 W (2)5 W
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理解教材新知
第一章
电场
电流
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第一节
电荷
库仑定律
知识点三
考向三
1.自然界中有正、负两种电荷，同种
电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2.电荷的多少叫做电荷量，电荷量的
单位是库仑。电荷量e＝1.60×10－19
C叫做元电荷。
3.电荷守恒定律：电荷既不能创生，
也不能消灭，只能从 一个物体转移
到另一个物体，或者从物体的一部
分转移到另一部分，在转移过程
中，电荷的总量不变。
4．库仑定律：真空中两个静止
点电荷之间的相互作用力，
跟它们电荷量的乘积成正比，
跟它们距离的二次方成反比，
作用力的方向在它们的连线上。
[自学教材]
1．两种电荷
人们发现电荷有两种： 和 。用丝绸摩擦过的 带正电荷，用毛皮摩擦过的 带负电荷。同种电荷相互 ，异种电荷相互 。
正电荷
负电荷
玻璃棒
硬橡胶棒
排斥
吸引
2．电荷量
电荷的 叫做电荷量，用 表示。在国际单位制中，电荷量的单位是 ，简称 ，用符号
表示。
3．感应起电
把电荷 不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做感应起电。
多少
Q(或q)
库仑
库
C
移近
[重点诠释]
1．摩擦起电的实质
正常情况下，构成物质的原子的原子核所带正电荷数量与周围电子的负电荷数量一样多，原子对外表现为电中性，在摩擦起电过程中，一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
2．对感应起电的理解
(1)过程及现象：
取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图1－1－1甲所示。
①带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了，这表示A、B上都带了电荷，如图1－1－1乙所示。
②如果把A、B分开，然后移去C，可以看到A和B仍带有电荷，如图1－1－1丙所示。
③让A、B接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。
这说明A、B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。
图1－1－1
(2)感应起电的本质：
在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电荷发生定向移动，使导体中的自由电荷由导体的B端移至A端，而引起A端带负电，B端带正电，此时若将A、B分离，则成为带等量异种电荷的带电体。
3．检验物体是否带电可用验电器
(1)利用接触带电：使待检验物体与验电器小球接触，若带电，验电器箔片张开，若不带电，则不张开。
(2)利用感应起电：
使待检验物体靠近验电器的金属小球，如果物体带电，则与金属小球与箔片及连接它们的金属杆产生静电感应，验电器两箔片张开。这种检验方法最大的优点是不会改变待检验物体上的带电荷量。
1．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片
张开。图1－1－2表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是 ( )
图1－1－2
解析：使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器发生静电感应现象，若金属球带正电，靠近验电器，验电器上的小球带负电，下端金属箔带等量的正电，金属箔张开，选项A、C均错误。若金属球带负电，验电器上的小球带正电，下端金属箔带等量的负电，金属箔张开，选项B正确，选项D错误。
答案：B
[自学教材]
1．内容
电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体
到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的 不变。这个结论叫做电荷守恒定律。
转移
总量
2．元电荷
到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量，这个最小的电荷用e表示。
电荷量e叫做元电荷，e＝ 。
1.6×10－19 C
[重点诠释]
1．对元电荷的认识
(1)一个电子或一个质子，一个正电子所带的电荷量都是e，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。
(2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量。因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－e，即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19C。
2．对电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。
如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。
摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。
(2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。若两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。
2．关于元电荷的理解，下列说法正确的是 ( )
A．元电荷就是电子
B．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷
C．元电荷就是原子
D．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
解析：元电荷是物体带电的基本单位、任何物体的电量都是元电荷的整数倍，元电荷的电荷量指的是电子、质子所带的电荷量，而不是电子、质子本身，所以A、C错误。
答案：BD
[自学教材]
1．内容
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们 的乘积成正比，跟它们距离的 成反比，作用力的方向在它们的连线上。
电荷量
二次方
9.0×109 N·m2/C2
3．静电力
电荷间的 叫做静电力或库仑力。
4．点电荷
是一种没有 的带电体。
相互作用力
大小
[重点诠释]
1．对点电荷的理解
(1)点电荷是一种理想化的模型。如果带电体之间的距离比它们自身线度的大小大得多，以致带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。
(2)两个带电的导体球，当忽略导体上的电荷由于相互作用而重新分布的影响时(即将球看成均匀的带电体)，也可看成点电荷，电荷之间的距离等于两球心之间的距离。
(3)点电荷与我们在必修一中所学的质点相似，都是理想化模型，带电体能否看成点电荷是相对于具体研究的问题而言的，与带电体的实际大小没有直接关系。
(2)将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行。即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2的带电性质的正、负号带入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别。
(3)要统一国际单位，与k＝9.0×109 N·m2/C2统一。
(4)库仑定律给出的虽然是点电荷的静电力，但是任一带电体所带的电荷都可以看成由许多点电荷组成的，因此，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出带电体间的静电力大小和方向。
(5)如果一个点电荷同时受到另外两个或更多的点电荷的作用力，可根据静电力叠加的原理求出合力。
解析：点电荷是带电体的理想模型，实际带电体在体积和形状上对问题的研究没有影响或影响不大时，都可以当成点电荷，A、B错误。库仑定律仅适用于真空中的点电荷，当r→0时，库仑定律不成立，C错误。静电力常量是库仑通过扭秤实验测得，D正确。
答案：D
[例1] 如图1－1－3所示，左边
是一个原先不带电的导体，右边C是
后来靠近导体的带正电的金属球。
若用绝缘工具沿图示某条虚线将导
体切开，将导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有 ( )
图1－1－3
A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QA
B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QA
C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QA
D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且QB＝QA，而QA、QB的值与所切的位置有关
[思路点拨] 根据感应起电的操作过程及实验现象分析判断。
[解析] 静电感应使得A部分带正电，B部分带负电。导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分有了多余的电子而带负电；A部分缺少了电子，因而带正电。A部分失去的电子数目和B部分多余电子的数目是相等的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的。但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的
强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀。越靠近右端，负电荷密度越大；越靠近左端，正电荷密度越大。所以从不同位置切开时，导体的带电荷量的值是不同的。故只有D正确。
[答案] D
利用感应起电方式使物体带电的基本操作步骤可总结为：导体接触→带电体靠近→导体分离→带电体移走。
上题中，若带电体C靠近导体AB后，用手接触一下A端，移走C后，导体AB的带电情况怎样？
解析：用手接触导体AB时，导体AB与大地相连构成一个大导体，离C较近的B端带负电，地球离C较远带正电，断开后，移走C，导体AB带负电。
答案：带负电
[例2] 下列关于带电现象的说法正确的是 ( )
A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B．相互摩擦的两个物体一定能起电
C．带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子就一定显负电性，失去电子就一定显正电性
D．自然界中的电荷总量不变
[思路点拨] 起电的本质就是电荷的转移，电荷既不会凭空产生，也不会凭空消失，自然界中的电荷是守恒的。
[解析] 玻璃棒与丝绸摩擦后会失去电子因而带正电，但玻璃棒与其他物体摩擦后不一定总是失去电子，因而不能确定其电性，同理也无法确定橡胶棒的电性，故A错；并不是任意两个物体间摩擦时都能起电，故B错；物体如果原来带正电，得到电子后，可能带正电也可能带负电，故C错；根据电荷守恒定律可知D对，故正确答案为D。
[答案] D
(1)同一物质与不同物质摩擦是失去电子还是得到电子，取决于相互摩擦的两物体的原子核对电子束缚能力的相对强弱。
(2)任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和不变。
1．甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦(没有第三
者参与)，结果发现甲物体带了1.6×10－15C的电荷量(正电荷)，下列说法正确的是 ( )
A．乙物体也带了1.6×10－15C的正电荷
B．甲物体失去了104个电子
C．乙物体失去了104个电子
D．甲、乙两物体共失去了2×104个电子
解析：甲、乙两个物体相互摩擦，甲带1.6×10－15C的正电荷，那么由电荷守恒定律可知，乙应带1.6×10－15C的负电荷，即甲失去了104个电子，乙得到了104个电子，所以正确的选项是B。
答案：B
[例3] 两个半径、材料完全相同的金属小球，所带电荷量之比为1∶7，间距为r，把两球相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 ( )
A. B．
C． D．
[思路点拨] 因为两带电小球所带电荷的电性不明，所以要分同种、异种电荷两种情况讨论。
[解析] 设带电荷量分别为Q、7Q，则F＝kQ1Q2/r2＝7kQ2/r2。若带同种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F1＝16kQ2/r2，所以D项正确；若带异种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F2＝9kQ2/r2，所以C项正确。故选C、D。
[答案] CD
(1)对于两个带电体相互接触后的电荷分配问题不可想当然，而应先分清电荷的种类再进行分析和计算。
(2)库仑力与力学中的重力一样也是按性质分类的力，在受力分析时要注意库仑力产生的条件和大小。
2．要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，
下列方法可行的是 ( )
A．每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，点电
荷间的距离不变
B．保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的
距离增大到原来的2倍
答案：AD
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理解教材新知
第一章
电场
电流
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第二节
电场
1.电荷周围存在的一种特殊物
质叫做电场，电荷之间是通
过电场发生相互作用的，电
场的基本性质是对其中的电
荷有力的作用。
2．电场强度描述电场力的性质，
是矢量，其大小等于电场中该
点的静电力与电荷量的比值，
方向是正电荷受力方向。
3．电场线是为了形象描述电场
而假象的线，电场线上每点
的切线方向是该点的场强方
向，电场线越密场强越强。
4．匀强电场是指电场强度的大
小和方向都相同的电场，匀
强电场的电场线是等间距的
平行线。
[自学教材]
1．电场
电场是电荷周围存在的一种特殊物质，电荷之间是通过 发生相互作用的。电场的基本性质是对其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力(或静电力)，虽然我们看不见电场，但它也是 的物质。
电场
客观存在
2．电场强度
(1)定义：
放入电场中某点的电荷所受的 跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
静电力
牛每库
N/C
(4)方向：
电场强度是矢量，不仅有大小，还有 。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟 在该点所受的电场力的方向相同，与负电荷在该点所受的电场力的方向 。
方向
正电荷
相反
[重点诠释]
1．对电场强度的理解
(1)电场强度是描述电场性质的物理量，与放入电场中的电荷无关，它的大小是由电场本身来决定的。
(2)公式E＝ 是电场强度的定义式，适用于一切电场，但E不随F和q的变化而变化，不能说E与F成正比，也不能说E与q成反比。定义式仅告诉我们一种测量场强大小的方法。
(3)在电场中的同一点， 是不变的；在电场中的不同点，F/q往往不同，即 完全由电场本身性质决定，与放不放试探电荷，放入试探电荷的电性、电荷量多少均无关系。
(4)电场强度是矢量。空间某一点有几个电场叠加，该点的合场强可用平行四边形定则计算。即几个点电荷的电场中某点的场强等于各个点电荷在该点单独产生的场强的矢量和。
电场强度的方向 电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向(即为负电荷所受电场力的反方向) ①某点电场强度的方向就是电场在该点的方向
②正点电荷电场强度的方向背离正电荷，负点电荷的电场强度方向指向负电荷
C．公式E＝ 和E＝ 适用条件相同
D．电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在
试探电荷无关
答案：D
[自学教材]
1．定义
为了直观形象地描述电场中各点电场强度的分布，在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线都跟该点的 方向一致，这样的曲线叫做电场线。
电场强度
2．电场线的特点
(1)始于 (或无穷远)，终于 (或无穷远)；
(2)任意两条电场线都不 ；
(3)在同一幅电场分布图中，电场越强的地方，电场线 。
正电荷
负电荷
相交
越密
3．匀强电场
电场强度的 都相同的电场，叫做匀强电场，匀强电场中的电场线是距离相等的 直线。平行正对的两金属板分别带有 的正、负电荷后，在两板之间除边缘外就是匀强电场。
大小和方向
平行
等量
[重点诠释]
1．几种常见带电体周围的电场线分布
(1)点电荷的电场线分布：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远；负电荷的电场线从无限远延伸到负电荷，如图1－2－1所示。
图1－2－1
(2)两个等量点电荷的电场线分布：等量异种电荷的电场线从正电荷出发到负电荷终止；等量同种电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，或从无限远延伸到负电荷，如图1－2－2所示。
图1－2－2
(3)如果电场强度的大小和方向
都相同，这个区域的电场叫做匀强
电场。匀强电场的电场线是距离相
等的平行直线。平行正对的两个金
属板分别带有等量的正、负电荷后，在两板之间除边缘部分外的电场就是匀强电场。如图1－2－3所示。
图1－2－3
2．电场线的特点
(1)不相交(空间任何一点，只能有一个确定的场强方向)；
(2)不闭合(起于正电荷或来自无穷远处，止于负电荷或伸向无穷远处)；
(3)电场线上各处的切线方向(或在电场中电场线的方向)表示场强的方向；
(4)电场线的疏密程度表示场强的大小。电场线越密场强越大，越疏场强越小。
[特别提醒] 电场线不是客观存在的，它只是用来描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹，带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受的合外力与初速度共同决定的。但电场线能反映带电粒子在电场线上各点受电场力的方向。
2. 法拉第首先提出用电场线形象生动
地描绘电场。图1－2－4为点电荷
a、b所形成电场的电场线分布图，
以下几种说法正确的是 ( )
图1－2－4
A．a、b为异种电荷，a带电荷量大于b的带电荷量
B．a、b为异种电荷，a带电荷量小于b带电荷量
C．a、b为异种电荷，a带电荷量等于b带电荷量
D．a、b为同种电荷，a带电荷量小于b带电荷量
解析：部分电场线联系点电荷a、b，可知a、b为异种电荷，又电荷b周围电场线密度比电荷a周围电场线密度大，可知b电荷带电荷量较多。
答案：B
[例1] 一试探电荷q＝＋4×10－9C，在电场中P点受到的电场力F＝6×10－7 N，求：
(1)P点的场强大小；
(2)没有试探电荷时，P点的场强大小；
(3)放一电荷量为q′＝1.2×10－6C的电荷在P点，它所
受的电场力F′是多大？
[审题指导] 解此题关键有两点：
(1)电场强度的定义及决定因素。
(2)电场力的公式F＝E·q的应用。
[答案] (1)1.5×102 N/C (2)1.5×102 N/C
(3)1.8×10－4 N
1．空间存在电场，在电场中的A点放入电荷量为2×10－9C
的正电荷，电荷受到方向向右、大小为4×10－4N的电场力，A点的场强大小为________N/C，方向________；若在该点改放电荷量为4×10－9C的负电荷，电荷受到的电场力大小为________N，方向________；该点的场强大小为________N/C，方向________。如果不在A点放电荷，该点的场强大小为________N/C，方向________。
解析：根据E＝F/q，代入数据可求A点的场强大小为2×105 N/C，方向为正电荷受力方向，向右。A点的场强与试探电荷无关，改变试探电荷的电荷量或不放试探电荷，该点的场强都是2×105 N/C，方向向右。在A点改放电荷量为4×10－9C的负电荷，根据F＝Eq，代入数据可求得电场力大小为8×10－4N，方向与电场强度的方向相反，向左。
答案：2×105 向右 8×10－4 向左 2×105 向右 2×105 向右
[例2] 某电场中的几条电场线，带负电的
点电荷q在A点受到的电场力方向如图
1－2－5所示。
(1)试在图中画出电场线的指向。
(2)试比较EA、EB的大小。
图1－2－5
(3)在A、B两点分别放上等量异种点电荷，则点电荷在哪点受力较大？
[思路点拨] 解此题关键是理解电场线如何表示场强的强弱和方向。
[解析] (1)由于负电荷所受电场力方向
与场强方向相反，可知A点场强方向如
图所示。亦可标出电场线方向如图所示。
(2)由于A点处的电场线比B点处的密，可知EA>EB。
(3)电场力F＝qE，由于EA>EB，所以FA>FB，点电荷在A点受力大。
[答案] (1)见解析 (2)EA>EB (3)A点
运用电场线分析问题时，要明确电场线密的地方，场强大，电荷在该处受到的静电力就大。如果电荷只受静电力的作用，由牛顿第二定律知静电力大，则电荷的加速度也大。
2．如图1－2－6所示，属于匀强电场的有 ( )
图1－2－6
解析：因为匀强电场的电场线间距相等且平行，故选C。
答案：C
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理解教材新知
第一章
电场
电流
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第三、四节
生活中的静电现象
电容
器
知识点三
考向三
1.火花放电是最常见的放电现象，
生活中常用接地放电的方式；避
雷针是利用尖端放电的原理，导
体尖端的电荷特别密集，电场特
别强。
2．电容器是储存电荷的装置，
两个正对的平行金属板中央
夹上一层绝缘介质，就是最
简单电容器——平行板电容器。
3．把电容器的两极板与电源正
负极相连，使两极板分别带
上等量异种电荷的过程叫做
电容器的充电。
4．电容器的电容反映了电容器容
纳电荷的能力，其单位是法
拉，简称法，电容器极板的正对
面积越大，极板间距越小电容就
越大，电容器的电容还受极板间
电介质的影响。
[自学教材]
1．放电现象
(1) 是最常见的放电现象。
(2)为了防止电荷在导体上过量聚集，常常用导线把带电导体与 连接起来，进行接地放电。运输汽油等易燃易爆物品的车辆后拖一条铁链，飞机轮胎用导电橡胶制成都是具体的应用。
火花放电
大地
2．雷电和避雷
(1)导体尖锐部位的电荷特别 ，尖端附近的电场就特别 ，会产生尖端放电。
(2)高压电气设备的金属元件，表面要很光滑，就是为了避免因尖端放电而造成电能损失或造成事故。
密集
强
(3)避雷针利用了 的原理。建筑物安装了避雷针，遇到雷雨时，在避雷针上产生的 会通过针尖放出，逐渐 云中的电荷，保护建筑物，使其免遭雷击。
(4)雷电对人类生活也会产生益处。闪电会给大地带来氮肥，会产生保护地球上生物的臭氧。
尖端放电
感应电荷
中和
[重点诠释]
1．放电现象
带电物体失去电荷的现象叫做放电。常见的放电现象有火花放电和接地放电。
(1)火花放电：
当高压带电体与导体靠得很近时，强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流。由于电流特别大，产生大量的热，使空气发声发光，产生电火花。这种放电现象叫火花放电。
(2)接地放电：
用导线把带电体与大地连接起来，使带电体通过导线向大地放电，这就是接地放电。接地放电可防止电荷在导体上过量聚集而产生火花放电，造成危害。
2．避雷针的避雷原理
(1)尖端放电：
电荷在带电体表面的分布是不均匀的，突出的位置电荷比较密集，平坦的位置电荷比较稀疏。因此导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别强，会产生尖端放电，尖端放电跟电荷在导体表面的分布有关。
(2)避雷针的避雷原理：
①带电云层靠近高大建筑物时，由于受云层产生的电场的作用，与带电云层所带电荷电性相同的电荷被排斥而流入大地，建筑物上留下了与带电云层所带电荷电性相反的电荷。当电荷累积到足够多时，会发生强烈的放电即雷击现象。
②当建筑物上安装了避雷针时，在避雷针上产生的感应电荷不能够大量累积，它会通过针尖逐渐放出，缓慢地中和云层所带的电荷，有效避免了强烈的放电即雷击现象，保护了建筑物。
1．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是 ( )
A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被
导入大地
D．以上说法都不对
解析：带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度后就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷击。
答案：B
[自学教材]
1．静电应用
静电除尘器圆筒的外壁连到高压电源的 ，中间的金属丝连到 。圆筒中气体分子中的 和带正电的部分由于受到方向相反的强大的静电力而分离(这个现象叫做“分离”)。粉尘吸附了电子而带负电，飞向 ，最
正极
负极
电子
筒壁
后在重力的作用下落在筒底。此外，人们还可利用带电微粒在异种电荷作用下发生定向运动而进行静电植绒、静电喷漆、静电复印等。
2．静电防止
雷雨天气里，不要靠近高大建筑物或大树，以免发生感应带电而造成意外伤亡。油罐车尾部安装一条拖在地上的铁链，以免车体运动时产生的静电发生放电现象而引起火灾或对人体产生伤害。
[重点诠释]
静电除尘原理分析
静电除尘的基本原理是让粉尘带
电，在电场力作用下奔向并吸附到壁
上。图1－3－1是静电除尘器的原理
示意图。除尘器由金属管A和悬在
管中的金属丝B组成，A接高压电
源的正极，B接高压电源的负极，
图1－3－1
它们之间有很强的电场，而且距B越近，场强越大。B附近的空气中的气体分子被强电场电离，成为电子和正离子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。
2．下列有关生活中的静电，有利的是________，有害的
是________。
A．静电除尘
B．静电喷涂
C．静电复印
D．雷雨天高大树木下避雨
E．电视荧屏上常有一层灰尘
解析：静电除尘、静电喷涂、静电复印都是课本中提到的静电利用的例子，所以有利的选ABC；雷雨天由于云中电荷的作用，高大树木会出现尖端放电，与云中电荷中和而产生强烈的放电现象，所以在高大树木下避雨易遭雷击；电视荧屏上的灰尘是静电所致，使画面模糊，所以有害的选DE。
答案：ABC DE
[自学教材]
1．电容器
(1) 是最早出现的电容器。电容器是 电荷的装置。
莱顿瓶
储存
(2)在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质就形成一个最简单的电容器，叫做 电容器。两个金属板是电容器的两个 ，实际上，两个 又互相靠近的导体，都可以组成一个电容器。
平行板
极板
彼此绝缘
(3)使电容器的两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做电容器的 。
2．电容器的电容
(1)电容的国际单位 ，简称 ，符号F。
(2)1 μF＝ F；1 pF＝ F。
充电
法拉
法
10－6
10－12
[重点诠释]
1．电容器电容的理解
(1)物理意义：电容是表示电容器容纳(储存)电荷本领大小的物理量，在电压相同的情况下，电容器极板上储存电荷量越多，表示电容器的电容越大。
(2)决定平行板电容器电容大小的物理量及其之间的关系：
①物理量：a.极板的正对面积；b.极板间的距离；c.极板间电介质的性质。
②关系：一般来说，电容器极板的正对面积越大、极板间距离越小，电容器的电容就越大。极板间电介质的性质也会影响电容器的电容，而电容的大小与带电荷量及两板间电压无关。
(3)电容器的电容决定于电容器的本身结构，与电容器是否充电，充电多少等无关。
2．电容器的充放电过程
(1)充电过程：电路如图1－3－2所示。
图1－3－2
特点：
①有电流，电流方向为流入电容器正极板，电流由大到小；
②电容器所带电荷量增加；
③电容器两极板间电压升高；
④电容器两极板间电场强度增加。
当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器
两极板间电压与充电电压相等。
(2)放电过程：电路如图1－3－3所示。
图1－3－3
特点：
①有电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小；
②电容器所带电荷量减少；
③电容器两极板间电压降低；
④电容器两极板间电场强度减弱。当电容器放电结束
后，电路中无电流。电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程。
3．下列关于电容器的叙述中正确的是 ( )
A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容
器才称为电容器
B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都能组成
电容器，而且跟这两个导体是否带电无关
C．电容器所带的电荷量是指单个极板所带电荷量的绝对值
D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能
并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转
化为其他形式的能
解析：电容器是任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体组成的能够储存电荷和电能的装置，与是否带电无关，则A错，B正确。电容器充电时，将其他形式的能转化为电能储存起来；反之，放电过程是将它储存的电能转化为其他形式的能，故D都正确。由电容器的性质知C正确。综上所述答案为B、C、D。
答案：BCD
[例1] 静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上，静电喷漆的原理如图1－3－4所示，则以下说法正确的是 ( )
图1－3－4
A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场
B．涂料微粒一定带正电
C．涂料微粒一定带负电
D．涂料微粒可以带正电，也可以带负电
[思路点拨] 根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析。
[解析] 静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷漆的目的，所以A正确。由题图知，待喷漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电，C项正确。
[答案] AC
静电可以被人们利用。目前，静电的应用已有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等方面。但依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在静电力作用下奔向并吸附到电极上。
1．静电复印是静电应用的一种。其核心部件硒鼓表面镀
硒，硒在没有被光照射时是很好的绝缘体，受到光照射立刻变成导体。工作时，先将硒鼓接地，并充电使其表面带上正电荷，然后通过光学系统的工作，将原稿上的字迹投影在硒鼓表面。如图1－3－5所示，硒鼓上的静电潜像是没有被光照射到的地方，即原稿字迹的影。则硒鼓表面带电情况是 ( )
图1－3－5
A．静电潜像部分将保持正电荷，其余部分正电荷被导走
B．静电潜像部分将出现负电荷，其余部分正电荷被导走
C．静电潜像部分正电荷被导走，其余部分将保持正电荷
D．静电潜像部分正电荷被导走，其余部分将出现负电荷
解析：由题干知，静电潜像没有光照射，是绝缘体，正电荷仍将保持，其余部分成为导体，正电荷被导走，故选A。
答案：A
[例2] 下列关于平行板电容器的说法中，不正确的是
( )
A．增大两极板之间的距离，电容器的电容将增大
B．将两极板平行错开，使其正对面积减小，电容器的电容将减小
.
C．在下极板的内表面放置一块与极板面积相同、厚度小于极板间距的铜板，电容将增大
D．在下极板的内表面放置一块与极板面积相同、厚度小于极板间距的玻璃砖，电容将变化
[解析] 根据影响平行板电容器电容的因素，即可判断各选项，根据平行板电容器的电容与电容器结构的关系知，极板的正对面积越小，电容越小；极板之间的距离越大，电容越小，故A错误，B正确。在下极板的内表面放置铜板，实际是减小了两极板之间的距离，所以电容将增大，故C正确。在下极板的内表面放置玻璃砖，即改变了极板间的电介质，因极板之间电介质的性质也影响电容器的电容，所以D正确。故选A。
[答案] A
电容由电容器本身结构决定，取决于极板的正对面积、板间距离、电介质的性质。
2. 如图1－3－6所示是测定压力F的电
容式传感器。待测压力F作用于可
动膜片电极上的时候，膜片发生
形变，使极板间距离d发生变化，
引起电容C的变化。知道C的变化，就可以知道F的变化情况。
图1－3－6
如果某次测量过程中，发现C在增大，说明待测压力F在________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析：C增大，说明板间距离d在减小，故待测压力F增大。
答案：增大
[例3] 如图1－3－7所示，闭合
开关，电源对电容器充电。充电结束
后，断开开关，用绝缘手柄增大电容
器两极板之间的距离，则下列说法正确的是 ( )
图1－3－7
A．充电过程中，有从A到B的电流通过电阻
B．充电过程中，有从B到A的电流通过电阻
C．断开开关后，电容器上极板带负电
D．断开开关后，电容器放电，极板上不再带电
[思路点拨] 根据充、放电的特点，结合题目中图示分析，同时要注意充电时电流流向正极板。
[解析] 电源对电容器充电时，电路中有逆时针方向的电流，即有从B到A的电流通过电阻，使上、下极板分别带等量的正、负电荷。断开开关，电容器与电源断开，回路处在开路状态，所以电容器带电荷量不变，故电容器上极板仍带正电，因此B项正确。
[答案] B
电容器两极板间的电介质使两极板之间绝缘，所以充电结束后的电容器相当于断路。而充电过程中电荷由电源定向移动，在两极板上聚集，故电路中有充电电流，而且电流流向正极板，反之，放电时，电容器极板上的电荷减少，有放电电流，且电流从正极板流出。
上题中，充电稳定后，若保持电键闭合，将电容器两极间距变大，则是否有电流流过电阻，方向如何？
解析：当电容器两板间距变大时，电容器的电容减小，故其电量减少，电容器放电，放电过程中有电流流过电阻，方向由A到B。
答案：有 A到B
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第一章
电场
电流
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第五节
电流和电源
1.形成电流的条件：①有能够
自由移动的电荷；②导体两
端存在电压。
2．正电荷定向移动的方向为电
流的方向，电流的大小是通
过导线横截面的电荷量Q与
3．电源是把其他能转化为电能
的装置，电源两极间电压的
大小由电源本身的性质决定，
电动势反映了电源的这种性质
，电动势等于电源没接入电路时两端的电压，单位是伏特，符号是E。
电荷量Q
时间t
3．单位
在国际单位制中，电流的单位是 ，符号 。
4．方向
习惯上规定 定向移动的方向为电流的方向。
安培
A
正电荷
5．成因
电荷的 形成电流。
6．形成电流的条件
(1)有能够 的电荷；(2)导体两端存在 。
定向移动
自由移动
电压
[重点诠释]
1．对电流的理解
(1)一切导体中都有自由电荷，把导体两端分别接到电源的两极上，导体两端有了电压，这时导体中也有了电场，导体中的自由电荷在电场的作用下发生定向移动，形成了电流。
(2)金属导体中定向移动的是带负电的自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
(3)在电解液中，导电时定向移动的电荷既有正离子又有负离子，它们同时向相反的方向移动形成电流，电流方向与正离子移动方向相同。
2．公式I＝Q/t的理解
(1)公式中Q是t时间内通过某一横截面的电荷量。
(2)电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，Q＝Q1＋Q2；异种电荷反向通过某一横截面时，Q＝|Q1|＋|Q2|，不能相互抵消。
(3)该公式只是定义式或量度式，I与Q及t无关。
(4)电流虽有方向，但电流是标量。
1．(2012·杭州十四中高二文科测试)关于电流，下列说法
中正确的是 ( )
A．通过导线截面的电荷量越大，电流越大
B．电子运动的速率越大，电流越大
C．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的
电流越大
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
答案：C
[自学教材]
1．电源
把其他形式的能转化为 的装置。
2．电动势
(1)电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的 。
电能
电压
(2)电源的电动势是由 的性质决定的。它表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。电动势的符号为 ，单位与电压单位相同，也是 。
电源本身
E
伏特
[重点诠释]
1．电源的作用
电源是把其他形式的能转化为电能的装置。在电路中能提供持续的电压，给用电器提供电能。
2．电源的电动势
描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。不同的电源，电动势不同。
(1)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
(2)电动势在数值上等于把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极过程中，其他形式的能转化成电能的数值。
(3)电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压。可以用理想电压表分别与电源两极相接测量电动势的值。
3．不同电源的能量转化
各种化学电池把化学能转化为电能，发电机把机械能转化为电能，太阳电池把太阳能转化为电能。
2．关于电源的作用，下列说法中正确的是 ( )
A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷
B．电源的作用是能够自己直接释放出电能
C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路
中有持续的电流
D．电源的作用就是使自由电荷运动起来
解析：A错，电路中的自由电荷是导体提供的，电源的作用是提供导体两端的电压，从而使电路中有持续的电流；B错，电源是把其他形式的能转化为电能的装置，而不是自己直接释放出电能；C对，D错，若没有电源提供电压，自由电荷也在不停地无规则运动，当电源给导体提供电压时，就会使导体中的自由电荷定向运动，形成电流。
答案：C
[例1] 一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.375×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？
[答案] 80 A 方向与铜离子定向移动的方向相同
本题易出现Q＝n1q1－n2q2的错误，认为正、负电荷流过某一截面时中和一部分，正确把握Q的意义及电解液导电的特点是解题的关键。
1. 图1－5－1所示的电解池，通电1 s，
其间共有3 C的正离子和3 C的负离
子通过截面xy，则这个电路中的电
流是 ( )
A．0 A B．1.5 A
C．3 A D. 6 A
图1－5－1
答案：D
[例2] 下列说法中正确的是 ( )
A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B．电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别
D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高
[解析] 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以A选项错，C选项对。当电源开路时，电源两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外＝0，这时路端电压为零，所以B、D选项错。故答案为C。
[答案] C
电动势的概念比较抽象，要注意辨析其物理意义，不要和其他电学概念混淆。
2．有关电动势的说法中正确的是 ( )
A．电源电动势的大小，等于电源没有接入电路时电源
两极间的电压的大小，所以当电源接入电路时，电
动势大小将发生变化
B．电源提供的电能越多，电源的电动势越大
C．龟源的电动势越大，也就是电源内储存的电越多
D．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能
本领大小的物理量
解析：电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领，一般是固定不变的，是电源的属性，与电源是否接入电路无关，故D正确。
答案：D
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第一章
电场
电流
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考向二
应用创新演练
第六节
电流的热效应
1.电流的热效应是电流通过导体
时，导体发热，温度升高，电
能转化成内能的现象，白炽灯
是利用电流热效应发光的。
2．电流流过导体时产生的热量，
跟电流的二次方、导体的电
阻、通电时间成正比，这个
规律叫做焦耳定律。公式Q＝
I2Rt，单位焦耳。
3．热功率是指电热器在单位时
间内消耗的电能，公式P＝
Q/t＝I2R，单位是瓦特，简
称瓦，符号W。各种电热器
铭牌上标明的额定功率就是
热功率。
[自学教材]
1．电流的热效应
电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应。
2．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟 、导体的 、 成正比。
(2)公式：Q＝ ，单位为 ，符号 。
电流的二次方
电阻
通电时间
I2Rt
焦耳
J
(3)热功率：把电热器在单位时间内消耗的 叫做热功率。P＝ ＝ ，单位为 ，符号 。
3．电流热效应的应用
根据电流的热效应，人们制成各种电热器如电热水器、电熨斗、电热毯、电路上的保险丝等。
电能
I2R
瓦特
W
4．额定功率
是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫 ，通过用电器的电流叫 。
5．电流通过电动机时，电能主要转化成 ，只有一部分转化成 ，这时电功率 热功率。
额定电压
额定电流
机械能
内能
大于
[重点诠释]
1．电流热效应
电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞。由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断地传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。这就是电流的热效应，电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能。
2．热量的计算
焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出来的，不能认为是用电学公式推导出来的，电热公式Q＝I2Rt适用于所有电路中的发热计算。在非纯电阻电路中，UIt>I2Rt，即消耗的电能只有部分转化为内能。
1．电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线
却不那么热，这是因为 ( )
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，
所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
解析：电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式Q＝I2Rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多。
答案：D
[自学教材]
1．工作原理
利用电流的 ，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光。
热效应
2．发明和改进
以美国发明家 和英国化学家 为代表的一批发明家，发明和改进了电灯。
3．电功率
电流通过白炽灯泡时，电能几乎全部转化成 ，这时电功率等于热功率。
爱迪生
斯旺
内能
(2)在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W>Q，即IUt>I2Rt。显然U>IR。因此在这种情况下，电功W只能用公式W＝IUt进行计算，电热Q只能用公式Q＝I2Rt进行计算。
2．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过
相同的电流，在相同的时间内 ( )
A．电炉放热和电动机放热相等
B．电炉两端电压大于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析：由于电炉与电动机电阻相等，电流也相等，由Q＝I2Rt得，相同时间内放热相等，A正确；由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功，所以电动机消耗的功率大于电炉的功率，由P机＝U机I，P炉＝U炉I知，U机I>U炉I，所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压，因此B、C错，D正确。
答案：AD
[例1] 下列说法正确的是 ( )
A．通过电阻的电流越大，产生的热量越多
B．导体的电阻越大，产生的热量越多
C．通电时间越长，产生的热量越多
D．对同一导体，通过的电流越大，通电时间越长，产生的热量越多
[思路点拨] 熟练掌握焦耳定律，可得出结果。
[解析] 由Q＝I2Rt知，电流大，如果时间很短，热量Q依然可以很小，A项错误；同理可分析B、C项也是错误的；只有D项正确。
[答案] D
对于含多个物理量的公式的理解及变化过程的分析要利用控制变量的方法进行。
1．两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R1和R2，R1的横截
面积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当它们串联在电源上后，若不计散热，则 ( )
A．R1上的火柴棒先掉下来
B．R2上的火柴棒先掉下来
C．R1和R2上的火柴棒同时掉下来
D．无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来
解析：两根电阻丝的材料和长度均相同，R1的横截面积较大，故R1的电阻较小，即R2>R1；而两电阻丝串联在电源上，通过它们的电流相等，由焦耳定律Q＝I2Rt知，电流相等，在时间一定的情况下，Q2>Q1，又因不计散热，故R2上的火柴棒先掉下来。
答案：B
[例2] 对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是 ( )
A．P＝I2R B．P＝
C．P＝UI D．P＝
[思路点拨] 电功率与热功率对不同的电路表达式形式不同。
[解析] D是定义式，C是通过定义式推导而得，而A、B都是通过欧姆定律推导而得，所以A、B只适用于纯电阻电路，而不适用于非纯电阻电路。
[答案] CD
在应用电功率的不同计算式时，要注意区分适用于纯电阻电路的公式和适用于所有电路的公式。
2．对于电热的计算式适用于所有电路的是 ( )
A．Q＝UIt B．Q＝I2Rt
C．Q＝Pt D．Q＝
解析：焦耳定律Q＝I2Rt是一个实验定律，是适用于所有电路的计算电热的公式，所以B正确。
答案：B
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专题一
专题二
专题三
章末小结
知识整合与阶段检测
专题归纳例析
阶段质量检测
专题冲关
专题一 电场线与磁感线的比较
(1)相似之处：
①电场线和磁感线都是为了形象地描述场而引入的假想的曲线，实际上并不存在。
②电场线和磁感线都是用来描述场的强弱和方向的，电场线和磁感线切线方向分别表示了电场和磁场的方向。
③电场线和磁感线都不能相交。因为如果相交，在相交点就会出现两个切线方向，与电场和磁场中某一确定点的场的方向是唯一的相矛盾。
(2)电场线和磁感线的显著区别是：电场线起始于正电荷，终止于负电荷，是非闭合的曲线，而磁感线是闭合的曲线。
[例证1] 关于电场线和磁感线的概念，以下说法中正确的是 ( )
A．电场线和磁感线都是不封闭的曲线
B．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱
C．任意两条电场线或磁感线都不能相交
D．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱
[解析] 电场线和磁感线都是为了形象描述场而引入的模型，由于曲线的切线方向表示场的方向，所以不可能相交，其疏密都反映场的强弱，所以B错，C、D正确。电场线不闭合，而磁感线是闭合的，在条形磁铁外部，磁感线由N极到S极；在条形磁铁内部由S极到N极，故A不正确。
[答案] CD
专题二 安培定则的应用——电流磁场的判断
应用安培定则时要分清是直线电流还是环形电流。
(1)判断直线电流周围的磁场：
大拇指方向——电流方向。
四指弯曲方向—— 周围磁感线环绕方向。
(2)判断环形电流周围的磁场：
四指弯曲方向——电流方向。
大拇指方向——环形电流中心磁场方向。
(3)判断载流螺线管的磁场：
四指弯曲方向——电流方向。
大拇指方向——载流螺线管中心磁场方向。
[例证2] 如图2－1为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是 ( )
图2－1
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
[解析] 电流产生磁场的磁感线方向可以用安培定则来判定。对直线电流：手握导线，大拇指指向电流方向，四指指向磁感线的环绕方向，据此判定知①对，②错；对环形电流：四指指电流方向，大拇指指中心轴线的磁感线方向，所以③错，④对。判断时注意立体图形的俯视方向，所以选项C正确。
[答案] C
专题三 安培力与洛伦兹力
项目 安培力 洛伦兹力
作用
对象 通电导体 运动电荷
大小 F＝BILsin θ
(θ是I与B间的夹角) F＝qBvsin θ
(θ是B与v间的夹角)
项目 安培力 洛伦兹力
方向 由左手定则判定 由左手定则判定，但要注意，四指所指的方向是正电荷运动的方向，或负电荷运动的反方向
项目 安培力 洛伦兹力
应注
意的
问题 (1)直线电流与磁场垂直时，所受安培力最大；与磁场平行时，所受安培力为零(2)安培力的方向总是垂直于B和I所决定的平面，即总是既垂直于B，又垂直于I，但B与I不一定垂直 (1)当电荷运动方向与磁场垂直时，所受洛伦兹力最大；与磁场平行时，所受洛伦兹力为零
(2)洛伦兹力总是垂直于B、v所决定的平面，即F⊥B，F⊥v
(3)洛伦兹力对电荷总是不做功
(4)F⊥v，它的作用只改变v的方向，而不改变v的大小，洛伦兹力将产生向心加速度
应用 电流天平 电表 质谱仪 回旋加速器
[例证3] 如图2－2所示，一根轻质弹簧
将质量为m、长度为L的绝缘直导线悬挂在竖
直平面内，直导线在匀强磁场中处于水平静
止状态。匀强磁场的方向垂直于纸面向里，
大小为B。当导线中通有如图所示的恒定电流I时，水平直导线将向________(填“上”或“下”)运动，待稳定后弹簧又处于静止状态，此时弹簧对直导线施加的拉力大小为_____。
图2－2
[解析] 通电导线受安培力方向由左手定则判定：四指指向电流方向，磁感线垂直穿入手心，则大拇指指向安培力方向，应竖直向下，所以水平直导线将向下运动，待稳定后弹簧又处于静止状态，此时直导线受竖直向下的重力mg和安培力F安与竖直向上的弹簧弹力F而平衡。
如图2－3所示，由平衡条件知
F＝F安＋mg
而安培力F安＝BIL
所以弹簧对直导线施加的拉力
F＝BIL＋mg，方向向上。
[答案] 下 BIL＋mg
图2－3
[例证4] 在某匀强磁场中，有两个电子以不同的速率在做匀速圆周运动。它们受到的洛伦兹力方向________(选填“一定”或“不一定”)跟速度方向垂直；它们受到的洛伦兹力大小一定_______，做圆周运动的半径一定_______，周期一定________(以上三空选填“相等”或“不相等”)。
显然周期T与速率v无关，所以两电子圆周运动的周期一定相等。
[答案] 一定 不相等 不相等 相等
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专题冲关
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理解教材新知
第二章
磁
场
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第一、二节
指南针与远洋航海
电流的磁
场
知识点三
考向三
1.我国是最早发明和使用指南
针的国家，指南针的发明推
动了世界航海事业的发展。
2．磁体在空间产生磁场，磁体间
的作用通过磁场实现。在磁场
中某一点小磁针北极受力的方
向是该点的磁场方向；磁感线
上每一点的切线方向都与该点磁
场方向一致，磁感线的疏密反映
磁场的强弱。
3．地磁场的北极(N极)在地理
南极附近，地磁场的南极(S
极)在地理北极附近，地球的
地理两极与地磁两极并不重
合，存在一个夹角叫做地磁
偏角。
4．电流的周围存在磁场，电流
的磁场方向用安培定则判
断，直线电流的磁感线是
围绕导线的同心圆，通电
螺线管的磁感线与条形磁
体相似。
(1)我国是最早在航海上使用 的国家，郑和下西洋的宝船上装备着罗盘。用罗盘指引航向，探索航道，将船舶航向的变动与指南针指向变动的对应关系总结出来，画出的航线在古代称做“ ”或“ ”。
指南针
针路
针径
(2)在宋、元两代，中外交往和贸易频繁，我国发明的指南针传到了欧洲和亚洲的许多国家，推动了世界航海事业的发展，使得近代欧洲的远洋探险用 (罗盘)导航成为可能。
(3)意大利航海家哥伦布在远洋探险中观测到了磁偏角，葡萄牙航海家麦哲伦完成了环球航行，确立了新的地球观。这些远洋航行的成功都离不开指南针。
指南针
1．指南针的广泛应用，促进了 ( )
A．人们对太阳磁场的认识 B．航海事业的发展
C．人们对地球磁场的认识 D．对电流磁场的认识
解析：因为指南针的发明，促进了航海事业的发展；远洋航行使人类第一次认识了地球，确立了新的地球观。
答案：BC
[自学教材]
1．磁场
(1)磁体在空间产生 ，磁场使磁体间不必接触便能相互作用。
磁场
(2)磁场是有方向性的，物理学上规定，在磁场中的某一点小磁针 受力的方向，也就是小磁针 时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向。
(3)所谓磁感线，就是在磁场中画出一些有 的曲线，在这些曲线上，每一点的 都与该点的磁场方向一致。
北极
静止
方向
切线方向
2．磁性的地球
(1)利用磁感线可以形象地描述磁场，磁针能指南北，说明地球有磁场。地球相当于一个大磁体，地理两极与地磁两极并不 ，它们之间存在着一个夹角，这个角就是 。
重合
磁偏角
(2)宇宙中许多天体都有磁场、太阳表面的 、耀斑和太阳风等活动都与太阳磁场有关。
(3)月球、火星不像地球那样是个全球性的磁场，因此指南针 在月球、火星上工作。
黑子
不能
[重点诠释]
1．对磁感线的认识
(1)概念：
磁感线是为了形象地描述磁场而人为画出的线，磁场中实际上并不存在磁感线。
(2)磁感线的特点：
①在磁体外部，磁感线从北极发出，进入南极；在磁体内部由南极回到北极。因此磁感线是闭合曲线。
②磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向在过该点的磁感线的切线上。
③磁感线不相交，不相切，也不中断。
(3)几种特殊磁体的磁感线分布(如图2－1－1所示)：
图2－1－1
2．对地磁场的理解
(1)地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个。
①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。
②地磁场的水平分量总是从地球南极指向地球北极，而竖直
分量在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。
③赤道平面上，距离地球表面高度相等的点，磁感应强度
相等，且方向水平向北。
(2)地磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的，而且由
于地球磁极的缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。
2．地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小
磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场的方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关于地磁场的描述正确的是 ( )
A．①②④ B．②③④
C．①⑤ D．②③
解析：地面上小磁针静止时，小磁针的南极应指向地磁场的北极，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，因此地磁场的方向只有在赤道附近时才和地面平行，在北半球斜向下方，在南半球斜向上方。
答案：D
[自学教材]
1．电流的磁效应
(1)1820年， 发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，说明电流也能产生 ，这个现象称为 。
奥斯特
磁场
电流的磁效应
(2)意义：电流磁效应的发现，用实验展示了电与磁的联系，说明电与磁之间存在着相互作用，对电与磁研究的深入发展具有划时代的意义。
2．电流磁场的方向
(1)直线电流的磁场：
安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与 的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是
的环绕方向。
电流
磁感线
(2)环形电流的磁场：
安培定则：用右手握住环形导线，让弯曲的四指所指的方向跟 的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线 上磁感线的方向。
电流
中心轴线
(3)通电螺线管的磁场：
安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部
的方向。也就是说拇指指向通电螺线管磁场的 。
磁感线
N极
[重点诠释]
1．直线电流的磁场
如图2－1－2所示
图2－1－2
(1)纵截面图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面，“·”号表示磁场方向垂直射出纸面。
(2)直线电流的磁场无磁极，距导线越远，磁场越弱。
2．通电螺线管的磁场
如图2－1－3所示：
图2－1－3
3．环形电流的磁场
两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，如图2－1－4所示。
图2－1－4
[特别提醒]
(1)安培定则判定的是螺线管内部磁感线的方向，螺线管外部磁感线方向与内部方向相反。
(2)通电长直螺线管可等效为条形磁铁，大拇指所指端可等效为磁铁的N极。
3．如图2－1－5所示，(a)、(b)是直线电流的磁场，(c)、
(d)是环形电流的磁场，(e)、(f)是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
图2－1－5
解析：根据安培定则，可以确定(a)中电流方向垂直纸面向里，(b)中电流的方向从下向上，(c)中电流方向是逆时针，(d)中磁感线方向向下，(e)中磁感线方向向左，(f)中磁感线方向向右。
答案：见解析
[例1] 下列有关磁场的说法中，正确的是 ( )
A．磁体周围的空间存在着看不见、摸不着的磁场
B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向 一般不同
D．在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同
[审题指导] 解此题要明确两点：
(1)磁场是客观存在的物质。
(2)磁场的方向是人为规定的小磁针N极受力方向。
[解析] 磁场虽然看不见、摸不到，但它是一种客观存在的物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针北极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，南极所受磁场力的方向跟该点的磁场方向相反(磁场方向的另一种描述方法)。故A、B、C正确，D错。
[答案] ABC
(1)电场、磁场、重力场(引力场)，它们有非常接近的性质：看不见，摸不着，但却是客观存在的特殊物质。
(2)磁场不仅有大小而且有方向。磁场的方向规定为小磁针N极受力方向或者小磁针静止时N极所指的方向或者磁感线的切线方向。
1．下列说法中正确的是 ( )
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁极与电流间的相互作用是通过电场和磁场产生的
D．磁场和电场是同一种物质
解析：磁极与磁极的相互作用，实质上是磁极在磁场中受到的力，所以A正确。电流对电流的相互作用，其实质是一个电流在另一电流产生的磁场中，受到磁场对它的作用力，所以B不对。磁极与电流的相互作用，是磁极在电流产生的磁场中的受力，而不是电场力，所以C不对。磁场和电场性质、本质不同，所以它们不是同一种物质，所以D不正确。
答案：A
[例2] 如图2－1－6所示为磁铁旁边静止的小磁针所处的位置，试判断各图中磁铁的南、北极。
图2－1－6
[思路点拨] 小磁针静止时N极所指的方向为该处磁场的方向，也是磁感线的切线方向。
[解析] 在磁铁内部磁感线由S极到N极，在磁铁外部，磁感线由N极到S极，根据小磁针静止时N极指向，即可确定各磁铁的南、北极。
[答案] (a)右端为S极，左端为N极 (b)左端为N极，右端为S极 (c)左端为N极，右端为S极 (d)左端为S极，右端为N极 (e)两端同为S极
要准确掌握各种常见磁铁的磁感线的分布，再根据某点的磁场方向与该点的磁感线的切线方向一致进行判定。
2．图2－1－7是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列
说法正确的是 ( )
图2－1－7
A．图(a)中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B．图(a)中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C．图(b)是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，
d端是S极
D．图(b)是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d
端是N极
解析：图(a)是条形磁铁外部磁感线分布示意图，外部磁场的磁感线是从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，故A对，B错。图(b)是两异名磁极磁感线分布示意图，磁感线仍然是从N极出来，进入磁铁的S极，故C错，D对。
答案：AD
[例3] 如图2－1－8所示，电路没
接通时三个小磁针方向如图，接通电路
后确定三个小磁针的转向及最后N极的
指向。(其中小磁针3在螺线管内部)
图2－1－8
[思路点拨] 根据安培定则判断通电螺线管周围磁场的分布，依据N极受力方向是该点磁场方向判断。
[解析] 通电后，由安培定则确定三个小磁针所在位置处的磁场方向，然后根据小磁针静止时N极指向与磁感线方向一致，即可判定小磁针的转动。由安培定则可知螺线管内部磁感线方向由左向右，故小磁针3顺时针转动，最后N极向右；小磁针1所在位置处磁场方向向左，故小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2所在位置处磁感线方向向右，小磁针2顺时针转动，最后N极指右。
[答案] 小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2顺时针转动，最后N极指右；小磁针3顺时针转动，最后N极指右。
(1)根据安培定则可知，只要知道了电流方向或电流产生的磁场方向中的一个方向，就可以判断出另一个方向。
(2)通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也是从N极出来，进入S极。通电螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由S极指向N极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线。
图2－1－9
3. 如图2－1－9所示，环形导线的A、B
处另用导线与直导线ab相连，
(1)图中标出了环形电流磁场的方向，则C
和D接电源正极的是________；
(2)放在ab下方的小磁针的________极转向纸外。
解析：环形导线部分已知磁场方向，由安培定则可知环形导线中的电流方向为顺时针，因此C端接电源正极。由环形电流方向可知直导线ab中电流方向为b→a，由安培定则可知，ab下方小磁针处磁场方向垂直纸面向外，N极受力向外，因此N极转向纸外。
答案：(1)C (2)N
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理解教材新知
第二章
磁
场
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第三
节
磁场对通电导线的作用
知识点三
考向三
1.通电导体在磁场中受到的力
称为安培力，其大小跟磁感
应强度B、导线长度L、电流
I成正比，公式F＝BIL。其方向用左手定则判断。
2．磁感应强度B反映磁场的强
弱，是矢量，其大小B＝
F/IL，方向是该点小磁针N
极受力方向，磁感应强度的
单位是特斯拉，简称特，符
号T。
3．左手定则：伸开左手，使拇指
跟其余四指垂直，并且都跟手
掌在同一个平面内，让磁感线
穿入手心，并使四指指向电流
的方向，拇指所指的方向就是
通电导线所受安培力的方向。
[自学教材]
1．定义
在磁场中受到的力称为安培力。
通电导体
2．大小
当导线方向与磁场方向 时，它所受的安培力最大，此时F＝ ；当导线方向与磁场方向一致时，导线不受安培力。当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和0之间。
垂直
BIL
图2－3－1
3．安培力的方向
安培力的方向既跟磁感应强度的方向
垂直，又跟电流方向垂直，三个方向之间
的关系可用左手定则判定：伸开左手，使
拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在
垂直，又跟电流方向垂直，三个方向之间的关系可用左手定则判定：伸开左手，使拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在
，让磁感线穿入手心，并使四指指向 的方向，那么， 所指的方向就是通电导线所受安培力的方向，如图2-3-1所示。
垂直
同一个平面内
电流
拇指
垂直
[重点诠释]
1．安培力大小分析
通电导体在磁场中受到的安培力的大小与电流大小I、导线在磁场中的长度L、磁场的磁感应强度B以及电流方向与磁场方向有关系。
(1)当通电导线与磁场方向平行时，安培力F＝0；
(2)当通电导线与磁场方向垂直时，安培力F＝BIL；
(3)当通电导线与磁场方向成某一夹角θ时，安培力大小F满足：0≤F≤BIL。
2．安培力的方向特点
(1)由左手定则可判定F⊥I、F⊥B，但B与I不一定相互垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。在判断时，首先确定磁场与电流所决定的平面，从而判断出安培力的方向。
(2)若已知B、I方向，安培力的方向唯一确定；但若已知B(或I)与安培力的方向，I(或B)的方向不唯一。
1．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法正
确的是 ( )
A．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场
的方向垂直
C．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的
方向垂直
D．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I
所确定的平面
解析：当一段通电直导线在磁场中平行于磁感线方向放置时，不受安培力的作用，A选项错误。据左手定则，通电直导线在磁场中所受安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流的方向，即安培力方向总是垂直于磁场和电流所确定的平面，B、C、D选项正确。
答案：BCD
[自学教材]
1．定义
一段通电直导线 放在磁场里，所受的
与导线中的电流和导线的长度的 的比值，叫磁感应强度。
垂直
安培力
乘积
特斯拉
T
4．矢量性
磁感应强度不仅有大小，还有方向，是矢量。小磁针的 极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向。
N
[重点诠释]
(1)磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，是由磁场本身决定的，与磁场中是否引入电流无关，与引入的电流是否受力无关。
(3)磁感应强度B的大小反映了磁场的强弱，B越大，表示该点磁场越强，B的方向即该点磁场的方向，与安培力F的方向垂直。
(4)磁感应强度是矢量，其方向即是磁场的方向，即小磁针静止时N极的指向，也是小磁针N极受磁场力的方向。
2．匀强磁场中有一段长为0.2 m的直导线，它与磁场方向
垂直，当通过3 A的电流时，受到6.0×10－2 N的磁场力，则磁场的磁感应强度是__________ T；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感应强度是__________ T；当通入的电流加倍时，磁场的磁感应强度是________ T。
答案：0.1 0.1 0.1
[自学教材]
1.原理
通电线圈在磁场中受到 作用发生转动。
安培力
2．主要构造
各种电动机都有 和 。其中 是电动机中固定不动的部分，可以是线圈，也可以是 。
是电动机中转动的部分。直流电动机中还有 和整流子，可以将电流持续地提供给线圈。
定子
转子
定子
磁体
转子
电刷
3．如图2－3－2所示的四幅图中，能说明电动机工作原理
的是 ( )
图2－3－2
解析：电动机是通电导体在磁场中受安培力作用的具体应用，所以只有C项符合。
答案：C
[例1] 如图2－3－3所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力F的大小。
图2－3－3
[思路点拨] 因各图中的I⊥B，故可用公式F＝BIL计算安培力的大小，但应注意公式中“L”的选取。
同理，C图中，导线的有效长度为线段ab，F＝2BIR。
由对安培力的理解知D图中F＝0。
[答案] 见解析
由D图可知， 任何通电闭合线圈在磁场中，所受的安培力都等于零。
1．一根长0.1 m、通有电流1.8 A的导线，放在磁感应强度
为0.2 T的匀强磁场中，受到的磁场力大小可能为( )
A．0.01 N B．0.04 N
C．0.1 N D．0.2 N
解析：当导线垂直于磁场放置时，受的磁场力最大Fm＝BIL＝0.036 N。所以只有A正确。
答案：A
[例2] 图2－3－4表示的是磁场对直线电流的作用，其中正确的是 ( )
图2－3－4
[思路点拨] 解此题要依据左手定则，注意四指指向电流方向，磁感线穿过手心。
[解析] 根据左手定则，可以判断B中安培力方向向左，C中安培力方向向下，B、C项错误，A、D正确。
[答案] AD
电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行。
2．如图2－3－5所示，其中A、B图已知电流和其所受磁
场力的方向，试在图中标出磁场方向。C、D图已知磁场和它对电流作用力的方向，试在图中标出电流方向。
图2－3－5
解析：已知电流I、磁场B、安培力F三个中的两个方向，确定第三个的方向，我们只要利用左手定则即可。
答案：A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F斜向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里。
[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”，只有在这个方向上导线所受的安培力才最大，故A错误；当通电导线与磁场方向平行时，不受安培力作用，故B选项错误；在磁场源稳定的情况下，磁场内每一点的磁感应强度是唯一确定的，与放入该处的检验电流无关，C正确；由左手定则可确定，安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，故D错误。
[答案] C
3．关于磁感应强度的下列说法中，正确的为 ( )
A．磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量
B．磁场中某处小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁
感应强度的方向
C．若有一小段长为L，通电电流为I的导体，在磁感应强
度为B的磁场中某点受到的磁场力为F，则一定有F＝
BIL
D．磁感应强度B的大小是由通电导线的长度、电流、受
力 决定的，与磁场无关
解析：磁感应强度用来描述磁场，可以表示磁场的强弱和方向，其大小由磁场本身决定与是否存在通电导线无关，A对D错；磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，B正确；通电导线在磁场中的受力与放入角度有关，垂直时最大为F＝BIL，所以C错误。
答案：AB
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理解教材新知
第二章
磁
场
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第四、五节
磁场对运动电荷的作用
磁性材料
知识点三
1.洛伦兹力是磁场对运动电荷
的作用力，在宏观上表现为
导线受到了安培力，安培力
的方向用左手定则判断。
2．电子束在磁场中沿圆轨道运
动，磁场强弱和电子的速度都
能影响圆的半径。电视机显像
管使用了电子束磁偏转的原理，
显像管中有一个阴极，工作时发
出电子，荧光屏被电子束撞击发
光。
3．含铁物体与磁体接触后显示
磁性的现象叫磁化，原来有
磁性的物体经高温、剧烈震
动或逐渐减弱的交变磁场作
用失去磁性的现象叫退磁。
4．磁性材料包括硬磁性材料和软
磁性材料，磁性材料的应用很
广泛，可用磁卡、磁带记录信息。
[自学教材]
1．电子束在磁场中的偏转
在真空玻璃管内安装一个阴极、一个阳极，电子束在两极之间的电场力的作用下从 飞向 ，加上磁场后，电子束发生偏转。
阴极
阳极
图2－4－1
2．洛伦兹力
定义：磁场对 的作用力。
3．洛伦兹力的方向
(1)带电粒子在运动时受到洛伦兹力，在宏观上表现为导线受到了 。
(2)判断洛伦兹力的方向时使用左手定则。
运动电荷
安培力
[重点诠释]
1．洛伦兹力的理解
(1)静止电荷在磁场中不受洛伦兹力作用。
(2)当运动电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零。
(3)当运动电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷所受洛伦兹力最大，F洛＝Bvq。
2．洛伦兹力方向的判断及注意事项
左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向(若是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向)，则拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
(1)电荷有正、负之分，故四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。
(2)当电荷运动方向与磁场方向垂直时，由左手定则可知，洛伦兹力F的方向既与磁场B的方向垂直，又与电荷的运动方向垂直，即力F垂直于v与B所决定的平面。
1．关于洛伦兹力的方向的判定，以下说法正确的是( )
A．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与
电荷定向运动的方向相同
B．用左手定则判定洛伦兹力的方向时，“四指指向”与
电荷运动形成等效电流方向相同
C．正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向即是该处磁场方向
D．若将在磁场中的运动电荷＋q换为－q且速度方向反向，
则洛伦兹力方向不变
解析：运用左手定则时，“四指指向”应沿电荷定向移动形成的等效电流方向，而不一定沿电荷定向移动方向，因为负电荷定向移动形成电流的方向与其运动方向反向。通过左手定则所确定的洛伦兹力与磁场之间关系可知：两者方向相互垂直，而不是相互平行。
答案：BD
[自学教材]
1．洛伦兹力演示仪
(1)主要构造：它由一个球形电子射线管和一组
组成。
(2)用途：可以演示洛伦兹力的 和 。
线圈
方向
大小
2．电子束的磁偏转
通过演示仪中可以观察到，没有磁场时，电子束是直进的，外加磁场以后，电子束的轨迹变成 ，磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的 。
圆形
半径
3．显像管的工作原理
(1)电视机显像管也用到了 的原理。
(2)显像管中有一个阴极，工作时它能发射 ，荧光屏被电子束撞击就能发光。很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际上要使整个荧光屏发光，就要靠磁场来使电子束偏转了。
电子束磁偏转
电子
(3)扫描：
偏转线圈在水平方向和竖直方向都加有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断移动，这在电视技术中叫做扫描。
电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一场。电视机中每秒要进行50场扫描。
[重点诠释]
显像管的工作原理
(1)磁偏转：
借助磁场的作用，使电子束(或其他的运动电荷)改变运动方向的现象，称为磁偏转。
(2)工作原理：
图2－4－2
显像管原理示意图如图2－4－2所示，显像管的最前端为荧光屏，最后端是电子枪，管颈处是两个偏转线圈。当偏转线圈未加磁场时，电子枪发出的电子束将轰击在荧光屏的中心，荧光屏的中心就出现一个亮点。当显像管接收到影像信号时，磁偏转装置就会产生一个变化的磁场，使电子束从荧光屏左上角开始向右扫描出一条水平线，之后再扫描下面一条线。如此高频率地反复扫描，并利用人眼的视觉暂留效应，使荧光屏上的亮点构成我们看到的影像。
2. 如图2－4－3所示，阴极射线管发出的
电子束在阳极和阴极间强电场的作用
下沿直线运动，如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则电子束的偏转方向为 ( )
A．向上偏转 B．向下偏转
C．垂直纸面向里偏转 D．垂直纸面向外偏转
图2－4－3
解析：带电粒子所受洛伦兹力的方向决定电子束的偏转方向，可用左手定则判定，但在运用左手定则判定洛伦兹力方向时，磁场垂直穿过手心，四指应指向电子运动的反方向，则大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向，方向为竖直向下，故电子束向下偏转，选项B正确。
答案：B
[自学教材]
1.磁化
与磁体接触后就会显示出 ，这种现象叫做磁化。
2．退磁
原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用，就会 磁性，这种现象叫做退磁。
磁性
失去
3．磁畴
铁磁性物质本身由很多已经磁化的 组成的，这些磁化的小区域叫做“磁畴”，磁畴的大小约 。
小区域
10－4～10－7 m
4．磁性材料
(1)铁磁性物质：铁、钴、镍以及它们的合金还有一些氧化物，磁化后的 比其他物质强得多，这些物质叫做铁磁性物质，也叫强磁性物质。
磁性
(2)硬磁性材料：
有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，各磁畴的方向仍能很好地保持一致，物体具有很强的剩磁，这样的材料叫做硬磁性材料。
(3)软磁性材料：
有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，磁畴的磁化方向又变得杂乱，物体没有明显的剩磁，这样的材料叫做软磁性材料。
(4)应用：永磁体(硬磁性材料)、电磁铁(软磁性材料)。
5．磁记录
银行、邮政等发行的磁卡，其背面的 里记录着持卡人的账号等信息。录音机和录像机上用的磁带、电子计算机用的磁盘，都含有磁记录用的 。
磁条
磁性材料
3．下列元件中，哪些是由硬磁性材料制造的 ( )
A．录音机的磁头 B．扬声器中的磁铁
C．电磁铁中的铁芯 D．储蓄用的信用卡
解析：在外磁场撤去以后，各磁畴的方向仍很好地保持一致，物体具有很强的剩磁，这样的材料叫做硬磁性材料。录音机内的磁头、电磁铁中的铁芯等要求外界有电流时，内部有磁场，等电流撤去后，磁性也随之消失，所以不是硬磁性材料，故A、C错。储蓄用的信用卡是根据磁记录原理工作的，很容易被磁化和消磁，也不是硬磁性材料制成的，故D错误；而扬声器中的磁铁，在没有电流时仍然保持原有的磁性，所以是硬磁性材料，应选B。
答案：B
[例1] 试判断图2－4－4所示中各图中带电粒子所受洛伦兹力的方向或粒子的带电性。
图2－4－4
[思路点拨] 结合运动电荷速度方向与洛伦兹力方向的关系利用左手定则判断。
[解析] (a)、(b)中由左手定则已知B、v方向可判定洛伦兹力方向，如图(a)、(b)所示；(c)中已知B、v和F，由左手定则可判定粒子带负电；同理(d)中由左手定则可判洛伦兹力方向垂直纸面向里，如图(d)所示。
[答案] 见解析图
运用左手定则判断洛伦兹力方向时，要明确四指指的是正电荷运动的方向，若是负电荷四指指其运动的反方向。
1．图2－4－5中各图已标出磁场方向、电荷运动方向、
电荷所受洛伦兹力方向三者中的两个，试标出另一个的方向。
图2－4－5
解析：用左手定则判断，对－q，四指应指向其运动方向的反方向。图(a)中＋q受洛伦兹力方向垂直于v斜向左上方；图(b)中－q受洛伦兹力方向垂直于v水平向左；图(c)中－q运动方向平行于斜面向下；图(d)中匀强磁场方向垂直纸面指向外。
答案：(a)受力方向垂直于v斜向左上方。
(b)受力方向重直于v水平向左。
(c)运动方向平行于斜面向下。
(d)磁场方向垂直纸面指向外。
[例2] 如图2－4－6所示为显像管工作原理示意图，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点，为使电子束偏转，在管颈区域加有偏转磁场(由偏转线圈产生)。
图2－4－6
(1)要使电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？
(2)电子束打在图中的B点，偏转磁场应该沿什么方向？
[思路点拨] 解此题关键是电子枪发出电子带负电，应用左手定则时四指指向运动反方向。
[解析] (1)电子打到A点时，运动过程中向上偏转，由左手定则可知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向外，电子才能打在A点。
(2)电子向下偏，由左手定则知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向里，电子才能打在B点。
[答案] (1)垂直纸面向外 (2)垂直纸面向里
上题中，要使电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场的强弱应该怎样变化？
解析：偏转磁场的大小应该逐渐增强，才能使电子打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动。
答案：见解析
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专题二
章末小结
知识整合与阶段检测
专题归纳例析
阶段质量检测
专题冲关
专题一
专题一 感应电流和感应电动势
1．感应电流产生的条件
其条件可以归纳为两个：一个是电路本身的属性，即电路必须是闭合电路；另一个是穿过电路本身的磁通量发生变化，其主要内涵是体现在“变化”二字上。电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量尽管很大但不变化，那么无论磁通量有多大，也不会产生感应电流。
2．感应电动势
(1)感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量的变化量、磁通量本身都无关，而磁通量的变化率大小与磁通量的变化快慢是相联系的，这一点应当把握住。
[例证1] 如图3－1所示，用均匀导线折成矩形线框abcd，其总电阻R＝0.6 Ω，边长l1＝0.1 m，l2＝0.2 m。有界匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.2 T，方向垂直于线框平面。现将线框从磁场中以v＝6 m/s的速度向右匀速拉出。问：
图3－1
(1)ab边未离开磁场前，线框中是否产生感应电流？
(2)ab边刚离开磁场时，①线框中感应电流是多大？②cd边受到的安培力是多大？③c、d两端的电压是多大？
[答案] (1)否 (2)①0.2 A ②0.004 N ③0.1 V
2．最大值
交流的最大值又叫峰值，是指交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。通常电流的最大值用Imax表示，电压的最大值用Umax表示，电动势的最大值用Emax表示。峰值可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度，反映电流的强弱或电压的高低。峰值在实际技术中也有重要的应用，例如，把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的峰值，电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
3．有效值
让交流电和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，则直流电和交流电的作用效果是等效的，我们把该直流电的值叫做交流电的有效值。通常用大写字母U、I、E分别表示交变电流的电压、电流和电动势的有效值。交变电流的有效值是根据电流的热效应来定
义的，“有效”指的是电流热效应的等效。值得注意的是，各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值；交流电表(电压表或电流表)所测值为有效值；计算交变电流的功、功率、热量等都用有效值。
4．交变电流的图像
(1)如果以时间t为横坐标、电流i或电压e为纵坐标，把交变电流或电压随时间变化的规律用曲线画出来，会得到如图3－2所示的正弦(或余弦)曲线，这就是正弦式交变电流的图像。
图3－2
(2)从图像中可以解读到以下信息：
①交变电流的最大值Im、Em、周期T。
②因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻。
③找出线圈平行于磁感线的时刻。
④判断线圈中磁通量的变化情况。
⑤分析判断i、e随时间变化的规律。
[例证2] 某线圈在匀强磁场
中匀速转动时，产生的交变电动
势的图像如图3－3所示，由图可
知的信息有哪些？
图3－3
[答案] 见解析
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专题冲关
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理解教材新知
第三章
电磁感应
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第一节
电磁感应现象
1.电磁感应现象是指闭合电路
的一部分在磁场中做切割磁
感线的运动时产生感应电流
的现象，是英国科学家法拉
第在电流磁效应的启发下通
过大量实验发现的。
2．只要穿过闭合电路的磁通量
发生变化，闭合电路中就有
感应电流产生。
3．磁通量是指穿过一个闭合电
路的磁感线的条数。
1.划时代的发现
电磁感应现象是英国物理学家 在奥斯特发现电流磁效应的启发下，经过十年不懈努力发现的。进一步揭示了电现象与磁现象之间的密切联系。
法拉第
2．电磁感应
闭合电路的一部分在 中做切割 的运动时，导体中就产生 。物理学中把这类现象叫做电磁感应。
3．感应电流
由 产生的电流叫做感应电流。
磁场
磁感线
电磁感应
电流
1．下列现象中属于电磁感应现象的是 ( )
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选项B是正确的。
答案：B
[自学教材]
1．磁通量
穿过某一个闭合电路的磁通量用穿过这个闭合电路的 的多少来表示，与电路的 和磁场的
的大小有关。
2．产生感应电流的条件
只要穿过 电路的 发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。
磁感线
面积
磁感应强度
闭合
磁通量
[重点诠释]
1．磁通量概念的认识
(1)形象理解：穿过某个闭合回路的磁通量可以用“穿过该闭合回路的磁感线的多少”表示。
(2)磁通量是标量，但有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正值，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值。
(3)当磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数。若沿相反方向穿过该平面的条数相同，则穿过该平面的磁通量为零。
2．产生感应电流的条件
(1)磁通量的变化：
穿过某一闭合回路的磁通量变化，即穿过该回路的磁感线条数变化，其原因可能是因为磁感应强度B变化引起的；也可能是因为该回路在垂直磁场方向的有效投影面积S变化引起的；或者是B和S都变化引起的。
(2)感应电流产生条件的理解：
产生感应电流的条件有以下两个：①闭合电路，②磁通量发生变化。
3．产生感应电流的常见类型有以下几种
(1)导体棒切割磁感线：
导体棒ab切割磁感线时，闭合回路产生感应电流。(如图3－1－1甲)
图3－1－1
(2)条形磁铁插入或拔出：
条形磁铁插入或拔出线圈时，回路中有电流产生，但磁铁在线圈中不动时，回路中无电流产生。(如图3－1－1乙)
(3)电流变化：
如图3－1－1丙所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S闭合或断开时，回路E中产生电流。滑动变阻器向上或向下滑时，回路E中产生电流。
2. 如图3－1－2所示，在有界匀强磁
场中有一矩形线圈abcd垂直磁场
放置，现使线圈做如下几种运动：
(a)向上加速平移(未出磁场)；
(b)匀速向右平移出磁场；
(c)绕ab边转90°。
其中线圈中能产生感应电流的是________。
图3－1－2
解析：要判断线圈中是否有感应电流产生，则需判断穿过线圈的磁通量是否发生变化。在(a)中穿过线圈平面的磁感线始终与线圈平面垂直且线圈在磁场中的面积未发生变化，所以穿过线圈的磁通量没有变化，线圈中没有感应电流产生；在(b)中线圈平移出磁场的过程中，在磁场中的面积逐渐减少，穿过线圈的磁通量在减少，所以线圈中有感应电流产生。在(c)中，线圈从图示位置绕ab边转动90°的过程中，
线圈面积不变，但磁感线与线圈平面的夹角越来越小，穿过线圈的磁感线条数在减少，故磁通量越来越小，线圈中有感应电流产生。
答案：(b)(c)
[例1] 如图3－1－3所示，一水
平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁
铁N极附近下落，保持bc边在纸外，
ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过
位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量 ( )
图3－1－3
A．是增加的 B．是减少的
C．先增加，后减少 D．先减少，后增加
[思路点拨] 解此题的关键是正确把握条形磁铁的磁场分布情况，并结合磁通量的概念分析。
[解析] 要知道线圈在下落过程
中磁通量的变化情况，就必须知道条
形磁铁在磁极附近磁感线的分布情况，
条形磁铁在N极附近的分布情况如图所示，由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加。D选项正确。
[答案] D
(1)磁通量比较抽象，用穿过线圈的磁感线条数多少来表示，便显得形象和具体，易于理解。
(2)线圈平面在磁场中的放置方式，即线圈平面与磁场方向的夹角θ。当二者平行，即θ＝0°时，无磁感线穿过回路，磁通量为零；当二者垂直，即θ＝90°时，穿过回路的磁感线最多，磁通量最大，Φm＝BS。
1．如图3－1－4所示，ab是水平面上一个圆
形线圈的直径，在过ab的竖直平面内，
有一根通电导线ef，已知ef平行于ab，当
ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面的磁通量将( )
A．逐渐增加 B．逐渐减少
C．始终为零 D．不为零，但保持不变
图3－1－4
解析：利用安培定则判断直线电流产生的磁场，
作出俯视图如图所示。考虑到磁场具有对称
性，故穿入线圈的磁感线条数与穿出线圈的磁感线条数相等。故应选C。
答案：C
[例2] 线圈在长直导线电流的磁场中做如图3－1－5所示的运动：A.向右平动，B.向下平动，C.绕轴转动(ad边向里)，D.从纸面向纸外做平动，E.向上平动(E线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流？
图3－1－5
[审题指导] 根据导线周围的磁感线分布以及产生感应电流的条件即可判断各图中感应电流的有无。
[解析] 在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面向里的。对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱。
A．向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故线圈中没有感应电流。
B．向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流。
C．绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化(开始时减少)，必
产生感应电流。
D．离纸面越远，线圈中磁通量越少，线圈中有感应电流。
E．向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流。
[答案] A、E中无感应电流；B、C、D中有感应电流。
判断是否产生感应电流的关键是明确电路是否闭合，分清磁感线的疏密分布，从而判断磁通量是否变化，而不是看磁通量的有无。
2．如图3－1－6所示，线圈两端接
在电流表上组成闭合电路，在
下列情况中，电流表指针不发
生偏转的是 ( )
图3－1－6
A．线圈不动，磁铁插入线圈时
B．线圈不动，磁铁拔出线圈时
C．磁铁插在线圈内不动
D．磁铁和线圈相对移动时
解析：根据电磁感应现象产生的条件，不论哪部分移动，只要磁体与线圈的相对位置发生变化，线圈所在处的磁场都会发生变化，所以选项A、B、D中都会产生感应电流，C中不会产生感应电流。
答案：C
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第三章
电磁感应
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考向一
考向二
应用创新演练
第二节
法拉第电磁感应定律
1.电磁感应现象中产生的电动
势叫做感应电动势。在闭合
电路中，产生感应电动势的
那部分导体相当于电源。
2．磁通量的变化率是指磁通量
的变化量跟产生这个变化所
用时间的比值，用来描述磁
通量变化的快慢。
3．法拉第电磁感应定律：电路
中感应电动势的大小，
[自学教材]
1．定义
在电磁感应现象中产生的 叫做感应电动势。
2．比喻
在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当于 。
电动势
电源
3．相关因素
许多实验都表明，感应电动势的大小跟磁通量变化的
有关，我们用磁通量的 来描述磁通量变化的快慢，它是磁通量的 跟产生这个变化所用时间的比值。
快慢
变化率
变化量
[重点诠释]
感应电动势和感应电流产生的条件及关系
(1)不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势。
(2)感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流(要看电路是否闭合)，有感应电流一定存在感应电动势。
(3)当电路闭合时，回路中有感应电流；当电路断开时，没有感应电流，但感应电动势仍然存在。
1．关于感应电动势和感应电流，下列说法中正确的是( )
A．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，
电路中才有感应电动势
B．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，
电路中才有感应电流
C．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，
电路中就有感应电动势
D．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，
电路中就有感应电流
解析：电磁感应现象的实质就是当穿过线圈平面的磁通量发生变化时，线路中产生感应电动势。 如果电路闭合，就有感应电流，如果电路不闭合，就只有感应电动势而没有感应电流。
答案：BC
变化率
3．能量关系
在电磁感应现象中产生了感应电流，一定有其他能向 的转化，在转化的过程中遵守 。
电能
能量守恒定律
2．关于电路中感应电动势的大小的说法正确的是( )
A．穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大
B．电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大
C．电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大
D．若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流
一定为零
解析：据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量的变化率，C项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，感应电动势越大，故C选项正确，A、B选项错误；某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就不一定为零，D选项错误。
答案：C
图3－2－1
[思路点拨] 磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以确定好初、末状态的磁通量是正确解题的关键。
[解析] 开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BS，后来线圈翻转，穿过线圈的磁通量变为Φ2＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS。故选B。
[答案] B
磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值。
1．一磁感应强度为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3－2－2所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量有 ( )
图3－2－2
A．0 B．2BS
C．2BScos θ D．2BSsin θ
解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScos θ，后来穿过的为Φ2＝－BScos θ，则磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScos θ。
答案：C
[例2] 如图3－2－3所示，将一条形磁
铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05 s，第
二次用0.1 s。设插入方式相同，试求：
(1)两次线圈中平均感应电动势之比。
(2)两次线圈之中电流之比。
图3－2－3
[思路点拨] 要掌握法拉第电磁感应定律的表达式、欧姆定律的表达式、电流的定义式。
[答案] (1)2∶1 (2)2∶1
上题中，两次通过线圈的电荷量之比是多少？
答案：1∶1
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第三章
电磁感应
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第三节
交变电流
知识点三
知识点四
1.大小、方向随时间做周期性变化的
电流叫交变电流，完成一次周期性
变化所用的时间叫做交流电的周
期；在1秒内发生周期性变化的次
数叫交流电的频率。
2．正弦交流电的电流、电压随时间
按正弦函数的规律变化，公式为i
＝Imsin ωt或u＝Umsin ωt，式中
Im和Um分别是电流和电压的最大
值，叫做交流电的峰值。
3．电容器“隔直流、通交流” 的现
象，是电容器利用交流电的周
期性变化，发生周期性的充
电、放电，表现为交流电通过
了电容器。
1.交流发电机的组成
各种发电机都由固定不动的“ ”和能够连续转动的“ ”组成。
定子
转子
2．发电机原理
图3－3－1
(1)旋转电枢式发电机：线圈在磁场中旋转。线圈(电枢)是转子，磁体是定子，如图3－3－1甲所示。
(2)旋转磁极式发电机：磁体转动，是转子；线圈不动，是定子。如图乙所示。
无论是线圈转动，还是磁体转动，都是转子的转动使得穿过线圈的 发生变化，在线圈中激发出 。
磁通量
感应电动势
3．交变电流
大小、 随时间做 变化的电流叫做交变电流，简称交流。
4．直流
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫直流。
方向
周期性
1. 如图3－3－2所示为交流发电
机的结构和原理示意图，当线
圈在磁场中缓缓转动时，观察
电流表的指针，可以判断( )
图3－3－2
A．指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈转动一周指针
左右摆动一次
B．当线圈平面转动到跟磁感线平行时，电流表指针的偏
转角最大
C．当线圈平面转动到跟磁感线垂直时，电流表指针的偏
转角最大
D．如果线圈的转动是匀速的，则线圈产生的感应电动势
和感应电流是周期性的
解析：这是一个旋转电枢式交流发电机模型，当线圈在磁场中转动时，线圈产生的感应电动势和感应电流都随时间变化，线框转动一周，完成一个周期性变化，对应的指针左右摆动一次，故选项A正确。当线圈平面跟磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈的两条边切割磁感线，此时的速度方向跟磁感线垂直，所以此时线圈中的感应电动势最大，对应的感应电流也最大，所以B项正确。
当线圈平面跟磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量最大，但线圈中切割磁感线的两条边的速度方向平行于磁感线，线圈中的感应电动势和感应电流均为零，所以选项C不正确。如果线圈是匀速转动的，那么产生的感应电流就是周期性变化的，故D项也正确。
答案：ABD
[自学教材]
1．正弦式电流
(1)定义：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流叫正弦式电流。
(2)正弦式电流在某一时刻的电流、电压可以表示为
i＝ .
u＝ .
Imsin ωt
Umsin ωt
2．周期(T)
交流完成 所用的时间叫做交流的周期。用T表示，单位是秒。
一次周期性变化
1 s
赫兹
Hz
50
[重点诠释]
1．交流电变化规律的理解
正弦交变电流的产生：在匀强磁场中，沿垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生正弦交变电流(不论线圈形状，也不论转轴是否在中央)。
3．图像
交变电流的变化规律可以用示波器显示出来，正弦式交变电流的变化规律图像如图3－3－3所示。
图3－3－3
2．如图3－3－4所示，是一正弦式交变电流的电流图像。
此正弦交变电流的周期和电流的最大值分别为 ( )
图3－3－4
A．0.01 s,10 A B．0.02 s,10 A
C．0.02 s,10 A D．0.01 s,10A
解析：由图像可知电流最大值为10 A，周期为0.02 s，故选项B正确。
答案：B
[自学教材]
当电容器接到交流电路上，电容器交替进行充电和放电，电路中形成电流，电容对交变电流也有阻碍作用，电容器能够通 、隔 。
交流
直流
[重点诠释]
1．电容器“通交流”的理解
把电容器接在交变电流两端，则电路里会有持续的电流，好像交变电流“通过”了电容器。实际上，在这种情况下电路中的自由电荷并没有通过电容器两极间的绝缘电介质，而是在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电路中形成充电电流，当电源电压降低时，
电容器放电，电路中形成放电电流。在交变电源的一周期内，电容器要交替进行充电、放电，反向充电、反向放电，电路中就有了持续的交变电流，就好像电流通过了电容器。
2．电容器“隔直流”的理解
将电容器的两极接在电压恒定的直流电源两端，电路中没有持续的电流，这是由于电容器两极间充有绝缘的电介质。
图3－3－5
3. 如图3－3－5中，将电灯与电容器串
联接入通有交变电流的电路中，灯
泡发光，则 ( )
A．自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质
B．自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质
C．接入交变电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了
导体
D．电容器交替进行充放电，电路中就有电流，表现为交
变电流“通过”了电容器
解析：电容器“通交流”是因为两极板不断地充、放电，从而使电路中有电流，而不是自由电荷通过了两极板间的电介质，所以B、D项正确。
答案：BD
[自学教材]
1．定义
交流的有效值，是根据电流的 规定的：把交流和直流分别通过 的电阻，如果在 的时间里它们产生的 相等，我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值。
热效应
相同
相等
热量
(3)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值。如电功率的计算式：P＝IU中，U、I均为有效值。
(4)在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值。在没有具体说明情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值。
(5)在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压，额定电流值，都是交流的有效值。
4．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220
V”的字样，这“220 V”是指 ( )
A．交流电电压的瞬时值 B．交流电电压的最大值
C．交流电电压的平均值 D．交流电电压的有效值
解析：若无特殊说明，各电器上标的额定值都是有效值，故D正确。
答案：D
图3－3－6
[例1] 一个按正弦规律变化的
交变电流的i t图像如图3－3－6所示，
根据图像可以断定 ( )
A．交变电流的频率f＝0.2 Hz
B．交变电流的有效值I有＝14.14 A
[审题指导] 解此题要把握两点：
(1)图像提供的信息及和瞬时值的对应关系。
(2)最大值和有效值之间的关系。
[答案] BD
1．已知交变电压瞬时值的表达式为u＝311sin100πt V，从t
＝0到第一次电压出现峰值的时间 ( )
A．0.005 s B．0.001 s
C．0.02 s D．0.01 s
解析：交变电压按正弦规律变化，当第一次电压出现峰值时，sin100πt＝1，即100πt＝ ，t＝0.005 s，故A正确。
答案：A
[例2] 如图3－3－7表示一交变电流的电流随时间而变化的图像。此交变电流的有效值是 ( )
图3－3－7
[答案] B
在有效值的计算中要掌握的原则是：认清交变电流的变化规律，分清每一阶段的电流的特征，确定每一阶段电流的有效值，一定要在一个周期内使用焦耳定律来计算有效值。
2．在两个阻值相同的电阻上分别通以如图3－3－8甲所示
的正弦交变电流和如图乙所示方形波电流，它们的峰值和周期都相同。则两电阻在相同时间内产生的热量之比为( )
图3－3－8
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．2∶3
答案：B
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第三章
电磁感应
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应用创新演练
第四、五节
变压
器
高压输电
1.变压器有原线圈、铁芯、副
线圈组成，能改变交变电流
的电压，但不能改变交变电
流的频率。
2．电磁感应现象是变压器的工
作原理，原线圈电流的变化
引起副线圈磁通量的变化而
产生感应电动势，线圈匝数
越多，电压越高。
3．远距离输电过程中减少电能
损失的方式有两个，一是减
小输电线的电阻；二是减小
输送的电流，在输送功率一
定的情况下必须采用高压输
电。
[自学教材]
1．变压器的结构
(1)结构：
变压器由闭合 和绕在铁芯上的两个 组成。铁芯由硅钢片叠合而成，线圈由漆包线绕成。变压器的一个线圈跟前一级电路(电源)连接，叫原线圈，也叫初级线圈，另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。
铁芯
线圈
(2)作用：
能改变交变电流的 ，不改变交变电流的周期和频率。
电压
2．变压器为什么能改变电压
现象是变压器的工作基础。当原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，在铁芯中就会产生变化的 ，就会引起副线圈中 的变化，于是在副线圈产生了 。线圈中的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。
电磁感应
磁场
磁通量
感应电动势
[重点诠释]
1．理想变压器的特点
(1)变压器变压时不计能量损失，即输入功率等于输出功率。
(2)原、副线圈不计内阻。
因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率，一般实际变压器都可以看成是理想变压器。
1．理想变压器的原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中
正确的是 ( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为
1∶1
解析：对理想变压器，可以认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁场相同，磁通量的变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率。在本题中由于交变磁场变化在原、副线圈中相等，故电压比等于匝数比，用此规律可由电压比求匝数比。故选B、D。
答案：BD
[自学教材]
1．减少电能输送损失的途径
(1)减小输电线的 。
(2)减小输送的 ，必须提高送电的 。
电阻
电流
电压
2．高压输电的原理
由于输送功率P＝UI，其中U为输送电压，I即为输送电流，因而在输送功率一定的情况下，可以通过提高输送 ，以减小输送 ，则线路上的损耗P损＝I2R，则可大幅度减小，这是行之有效的方法。
电压
电流
3．电网供电
电网可以保证发电与供电系统的安全与可靠，调整不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量，使用电网可以合理地调度电力。
[重点诠释]
远距离输电采用高压输电的原因分析
线路中的电阻是要消耗电能的，电阻越大，流过的电流越大，线路中电能的损耗就越多，根据功率公式P损＝I2R可知，减小线路上功率损失的方法有两个途径：
第一，减小输电导线上的电阻R。在实际输电线路中，输电导线的长度不能减小，可以用电阻率ρ小的导体材料，像铜和铝等。金、银等贵重金属，做输电导线就不现实了，但在大规模集成电路里是要用这些金属导体的。最后一点是增大导体的横截面积，这又给架线工作带来困难，同时也会耗费大量的金属材料。
根据以上分析，采用高电压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。
2．对于电能输送的以下说法，正确的是 ( )
A．输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济
B．减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电
C．减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横
截面积
D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如：输送功
率大小、距离远近、技术和经济条件等
解析：在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素，保证：可靠、保质、经济。所以只有A、D项是正确的。
答案：AD
[例1] 如图3－4－1所示的电
路中，变压器初级线圈匝数n1＝
1 000匝，次级线圈有两个，匝数
分别为n2＝500匝，n3＝200匝，
分别接一个R＝55 Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220 V的交变电流。求：
图3－4－1
(1)两次级线圈输出电功率之比；
(2)初级线圈中的电流。
[答案] (1)25∶4 (2)1.16 A
对于理想变压器来说，变压公式和输入功率等于输出功率是普遍适用的规律，对于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能使用了。
1. (2011·全国新课标卷)如图3－4－2 ，
一理想变压器原、副线圈的匝
数比为1∶2；副线圈电路中接有
灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )
图3－4－2
解析：直接求出副线圈中的电压、电流分别为：220 V、0.1 A。故原线圈中的电压、电流分别为110 V、0.2 A。
答案：A
[例2] 某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电。已知输电线的电阻为r＝12.8 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。
[审题指导] 输电电流是关联量。由ΔP＝I2R与要求量ΔP(4%P)相关联，由P＝UI与要求量输出电压相关联，由ΔU＝IR与要求量损失电压相关联。
(2)输电线路上的电压损失
U损＝I·2r＝125×12.8×2 V＝3.2 kV。
[答案] (1)80 kV (2)3.2 kV
解决输电过程中的几个功率问题时，关键是注意对“输送”、“损失”的理解，注意公式中各物理量的“同体性”
“同时性”特点，如ΔP与I、ΔU、R对应；P与I、U对应。
答案：AD
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第三章
电磁感应
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应用创新演练
第六节
自感现象
涡流
知识点三
1.流过线圈自身的电流发生变
化，引起自身磁通量变化而
激发感应电动势的现象叫做
自感现象，电路中自感的作
用是阻碍电流的变化。
2．电感器是利用自感现象，其
性能用自感系数描述，线圈
越大、匝数越多，自感系数
越大，加入铁芯的线圈自感
系数比不加铁芯的大。
3．导体放在变化的磁场中，产
生的感应电流叫涡流，和其
它电流一样通过电阻时产生
热，电磁炉应用了这一原理。
[自学教材]
1．定义
线圈中电流的变化在它 激发感应电动势，这种现象叫做自感现象。
2．自感电动势
中产生的电动势叫做自感电动势。
自身
自感现象
3．本质
自身电流的变化，导致其自身产生的 发生变化，从而使通过自身的 发生变化，从而在它自身激发 。
4．自感的作用
路中自感的作用是阻碍 的变化。
磁场
磁通量
感应电动势
电流
[重点诠释]
1．通电自感中，灯泡的亮度变化
在通电自感中，两个灯泡不同时亮起。如图3－6－1所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻R，使两个灯泡亮度相同，然后断开电路，再次接通的瞬间，其现象及原因如下表。
图3－6－1
条件 现象 原因
S闭
合的
瞬间 A2先亮 由于A2支路为纯电阻不产生自感现象
A1逐渐亮起 由于L的自感作用阻碍A1支路电流增大
2．在断电自感中，灯泡的亮度变化
自感电动势总是要阻碍引起自感
的电流的变化，就好像感应电流的磁
场总是要阻碍引起感应电流的磁通量
的变化一样。自感电动势阻碍的对象是“电流的变化”，而不是电流本身。
图3－6－2
至于灯泡中的电流是突然变大还是变小(也就是说灯泡是否会突然变得更亮一下)，就取决于I2与I1谁大谁小，也就是取决于R和r谁大谁小的问题：
①如图3－6－2所示，如果R>r，就有I1>I2，灯泡会先更亮一下才逐渐熄灭。
②如果R＝r，灯泡会由原亮度逐渐熄灭。
③如果R1．如图3－6－3所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯
泡，线圈L的电阻可以忽略。下列说法中正确的是( )
图3－6－3
A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮
C．断开开关S切断电路时，A1立即熄灭，A2过一会儿才熄灭
D．断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭
解析：合上开关S，A2支路电流立即达到最大，而A1支路由于自感线圈对电流的变化起阻碍作用，所以电流只能逐渐增大，稳定后，由于L无电阻，所以最后两灯同样亮，A正确；断开时，L为电源，两灯串联，所以A1、A2将会同时熄灭，D正确。
答案：AD
[自学教材]
1．定义
电路中的 叫做电感器。
线圈
2．自感系数
电感器的性能用 来描述，简称 。决定线圈自感系数的因素：线圈的 、 、 、线圈中是否有 。线圈 ，匝数 ，它的自感系数越大，另外有铁芯时的自感系数比没有铁芯时大得多。
自感系数
自感
形状
长短
匝数
铁芯
越大
越多
[重点诠释]
1．自感的应用
如日光灯电路中的镇流器，无线电设备中和电容器一起组成振荡电路等。需要利用自感现象时，可以适当地增大自感系数。
2．自感的危害与防止
在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，会产生很高的自感电动势，形成电弧。在这类电路中应采用特制的开关，精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象。
2．关于线圈的自感系数大小的下列说法中，正确的是( )
A．通过线圈的电流越大，自感系数也越大
B．线圈中的电流变化越快，自感系数也越大
C．插有铁芯时线圈的自感系数会变大
D．线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是
否有铁芯等都无关
解析：自感系数是由电感器本身的因素决定的，包括线圈的大小、单位长度上的匝数，而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大。
答案：C
[自学教材]
1．定义
只要在空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生 ，我们把这种感应电流叫做涡流。
2．应用
涡流通过电阻时可以 ，金属探测器和电磁炉就利用了涡流。
感应电流
产生热
[重点诠释]
1．涡流的产生
把块状金属放在变化的磁场中，或者让它在非均匀磁场中运动，金属块内就会产生感应电流，因为金属块本身可自行构成闭合回路，且整块金属导体的电阻一般情况下很小，所以产生的涡流通常是很强的。
2．涡流的应用
(1)利用涡流的热效应：应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频感应炉。
(2)利用涡流现象的小型装置：在车站、机场进行安检的探测器，用来探测旅客是否带有金属制品，像刀、枪之类的危险物品等。
3．涡流的危害与防止
(1)在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的，首先它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废；其次涡流发热要消耗额外的能量，使电机、变压器的效率降低。
(2)为了减小涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成。一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减少了涡流的发热。计算表明：涡流的损耗与硅钢片的厚度的平方成正比。
3．以下器件利用涡流的有 ( )
A．电饭锅 B．电热水器
C．电磁炉 D．微波炉
解析：电饭锅与电热水器利用电流的热效应加热，微波炉是利用微波在食物中引起水分子振动加热，所以只有C项中电磁炉利用涡流。
答案：C
[例1] 如图3－6－4所示，电路甲、乙中电阻R和自感线圈L的电阻都很小。接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则 ( )
图3－6－4
A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
[审题指导] 解此题的关键有两点：
(1)自感线圈在电路中的位置及作用。
(2)灯泡瞬间变更亮的条件。
[解析] 甲图中，灯A与线圈L在同一支路，通过的电流相同；断开开关S时，A、L、R组成回路，由于自感作用，L中电流逐渐减小，灯不会闪亮一下，灯A将逐渐变暗，故A正确。乙图中，电路稳定时，通过上支路的电流IL>IA(因L的电阻很小)；断开开关S时，由于L的自感作用，回路中电流在IL的基础上减小，电流反向通过A的瞬间，A中电流变大，然后渐渐变小，所以灯A要闪亮一下，然后渐渐变暗，故D正确。
[答案] AD
自感现象有通电自感和断电自感两种，解决这类问题要把握好以下几点：
(1)对通电自感要注意电感线圈对电流由无到有的阻碍作用；
(2)对断电自感要注意分析断开开关后由包括电感线圈(相当于一个电源)所形成的新的闭合回路以及由于线圈自感作用所产生的感应电流的方向与原来电流方向的关系；
(3)断电时灯泡是否闪亮，决定于原电流大小与自感电流大小的关系。
1. 如图3－6－5所示，L是自感系数很大、
电阻很小的线圈，若合上或断开开关
S1、S2，可能产生的情况是( )
图3－6－5
A．S1闭合的瞬间，Q灯逐渐亮起来
B．再合上S2稳定后，P灯是暗的
C．断开S1的瞬间，Q灯立即熄灭，P灯亮一下再熄灭
D．断开S1的瞬间，P灯和Q灯立即熄灭
解析：只闭合S1时，由于线圈自感作用，流过Q灯的电流将逐渐增大，Q灯逐渐亮起来，而P灯是立即变亮；再合上S2稳定后，由于RL很小，P灯几乎被短路，故P灯是暗的；断开S1时，由于S2闭合，线圈L与P灯构成回路，由于自感的作用，电流将逐渐减小，由于IL IP，所以P灯将闪亮一下再熄灭；而跟Q灯并联的是电阻，故Q灯立即熄灭。
答案：ABC
[例2] 如图3－6－6所示为
高频焊接原理示意图，线圈通
以高频交流电，金属工件的焊
缝中就产生大量焦耳热，将焊
缝熔化焊接着，要使焊接处产生的热量较大可采用( )
A．增大交变电流的电压 B．增大交变电流的频率
C．增大焊接缝的接触电阻 D．减小焊接缝的接触电阻
图3－6－6
[解析] 交变电流频率越高、电压越大，产生的磁场变化越快。在工件中引起的感应电动势越大，感应电流就越大，产生的热量越大，A、B正确。焊接缝接触电阻越大，电压越大，在此处产生的热量越大越容易熔化焊接。
[答案] ABC
2. 如图3－6－7所示是冶炼金属的高频感应
炉的示意图。冶炼炉内装入被冶炼的金
属，线圈通入高频交变电流，这时被冶
炼的金属就能被熔化。这种冶炼方法速
度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种金属，该炉的加热原理 ( )
图3－6－7
A．利用线圈中电流产生的焦耳热
B．利用红外线
C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流
D．利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波
解析：利用交变电流产生的交变磁场在引起炉内金属截面的磁通量变化时，使金属中产生感应电流，因整块金属的电阻相当小，所以感应电流很强，它在金属内自成回路流动时，形成漩涡状的电流，即涡流，涡流产生大量的焦耳热使炉内温度升高，金属熔化，故选C。当然线圈中也因有交变电流会产生一定的焦耳热，但它是相当少的，根本不可能使炉内温度高到使金属熔化的程度，故A不可能。
答案：C
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专题二
章末小结
知识整合与阶段检测
专题归纳例析
阶段质量检测
专题冲关
专题一
专题一 麦克斯韦电磁场理论的理解
麦克斯韦总结了人们对电磁规律的研究成果，大胆预言了电磁场的存在，完整建立了电磁场理论。其理论的根本：变化的磁场(电场)产生电场(磁场)；均匀变化的磁场(电场)产生稳定的电场(磁场)；周期性变化的磁场(电场)产生周期性变化的电场(磁场)。赫兹的实验验证了麦克斯韦的电磁理论。
需要注意的是麦克斯韦电磁场理论中的电场和磁场必须都是变化的，形成的电磁场链环也不可能是静止的，这种电磁场是无源场，也并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体。这个统一叫电磁场。
[例证1] 关于电磁场的理论，下列说法中正确的是 ( )
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场周围产生的磁场也是振荡的
[解析] 非均匀变化的电场周围产生的磁场才是变化的，所以A错B对；均匀变化的磁场周围产生的电场是稳定的，C错；“振荡”即“周期性变化”，D正确。
[答案] BD
专题二 电磁波谱
在空间传播着的交变电磁场，即电磁波。它在真空中的传播速度为每秒30万千米。电磁波包括的范围很广。实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的区别仅在于频率或波长有很大差别。光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线
电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短。为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱。随着科学技术的发展，各波段都已冲破界限与其他相邻波段重叠起来。目前在电磁波谱中除了波长极短的一端外，不再留有任何未知的空白了。在电磁波谱中各种电磁波由于频率或波长不同而表现出不同的特性。要求要了解它们的特点和应用。
同时要明确电磁波是一种物质，它是客观存在的真实物质，是物质存在的另一种形式。电磁波具有能量，是以电磁场的形式存在的能量，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播。
[例证2] 在下列说法中符合实际的是 ( )
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
[解析] 紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为B、D。
[答案] BD
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第四章
电磁波及其应用
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向一
考向二
应用创新演练
第一节
电磁波的发现
1.变化的磁场产生电场，变化
的电场产生磁场，电磁场在
空间的传播形成电磁波。
2．电磁波与机械波不同，电磁
波的传播不需要介质，依靠
电场和磁场的相互激发，可
以在真空中传播，传播速度
等于光速。
3．赫兹通过实验证实了电磁波
的存在，证明了电磁波和光
具有相同的性质，光是以波
动形式传播的一种电磁振动。
[自学教材]
1．变化的磁场产生电场
(1)在变化的磁场中如果有闭合的回路，由于
产生了感应电流，这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了 。
磁通量变化
电场
(2)即使在变化的磁场中没有闭合回路，也同样要在空间产生 。
2．变化的电场产生磁场
如果在空间有变化的电场，那么这个变化的电场也会产生 。
电场
磁场
[重点诠释]
麦克斯韦的电磁理论
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人对电磁规律的研究成果，建立了完善的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，其主要内容为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，要正确理解这个理论需要明确以下几点：
(1)变化的磁场产生电场：均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的振荡磁场能产生同周期性的振荡电场，这条理论的基础是法拉第的电磁感应现象。
(2)变化的电场产生磁场：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的振荡电场产生同频率的振荡磁场，这一条是麦克斯韦的一个伟大的预言。
(3)不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场。
(4)变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波。
(5)电场、磁场的变化关系：
1．关于电磁场理论，下列说法正确的是 ( )
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
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
解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才能产生磁场，所以A错，而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以B、C错。
答案：D
[自学教材]
1．电磁波
(1)电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，而电场和磁场本身就是一种形式的物质。
(2)电磁波可以在真空中传播，它的传播速度等于 。
光速
2．赫兹的电火花
在人类历史上首先捕捉到了电磁波，证明了电磁波与光具有相同的性质，赫兹证实了麦克斯韦关于光的 。
赫兹
电磁理论
[重点诠释]
(1)电磁波是横波，在传播方向上，任意一点的E和B都随时间按正弦规律变化，E和B彼此垂直，且与电磁波的传播方向垂直。
(2)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。
(3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
(4)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。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。
(5)电磁波能产生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。
①麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一。
②赫兹用实验证明了电磁波的存在，并研究了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，证明了电磁波与光具有相同的性质，测出了电磁波在真空中的传播速度与光速c相同。
2．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是 ( )
A．电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
B．电场和磁场总是相互联系着，统称为电磁场
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波传播的速度总是3.0×108 m/s
解析：如果在空间某区域有周期性变化的振荡的电场，那么这个振荡的电场就在空间引起同频率振荡的磁场；这个同频率振荡的磁场又会引起新的同频率振荡的电场……于是，电场和磁场交替产生，由近及远地传播，就形成电磁波，所以A项正确。因为稳定的电场(磁场)不能产生磁场(电场)，所以并不总是相互联系的，因此也就不一定形成电磁场，所以B
项错；电磁波是电磁场向前传播形成，电磁场由场物质组成，所以电磁波是一种物质，它既可以在真空中传播，也可以在有介质的空间传播，在真空中速度等于光速，即3.0×108 m/s，而在介质中传播速度会减小，故C、D项均不正确。
答案：A
[例1] 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
[思路点拨] 根据麦克斯韦电磁理论的内容理解判断。
[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。同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错。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。
[答案] C
变化的磁场产生电场，产生的电场是否变化取决于磁场的变化情况。若磁场均匀变化，则产生的电场恒定，不能激发电磁波；若磁场是振荡变化的，则产生的电场也必是同频率振荡的，将形成电磁波。
1．某电路中磁场随时间变化的图像如图4－1－1所示，能
发射电磁波的磁场是 ( )
图4－1－1
解析：A是稳定的磁场，不产生电场，所以不产生电磁波；B、C的磁场都是均匀变化的，会产生稳定的电场，不会激发电磁波；D是周期性变化的磁场，会产生周期性变化的电场，电场和磁场交替产生，在空间传播，形成电磁波。
答案：D
[例2] 电磁波和声波相比较，下列说法正确的是 ( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定
的，与频率无关
[思路点拨] 波速公式形式相同，但波速不同，故波长与频率不同，传播过程中频率不变。
[解析] 此题考查电磁波和声波的区别，可从它们的特点上分析，A、B符合物理事实所以正确。根据v＝λf，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确。电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一介质中频率越大，波速越小，所以D错误。
[答案] ABC
电磁波和机械波从一种介质进入另一种介质时，频率都不变，但机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质。v＝λf是机械波和电磁波都能用的公式。
2．电磁波与机械波相比，以下说法正确的是 ( )
A．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而已
C．它们都可能是横波，也可能是纵波
D．它们都能在真空中传播
解析：二者都属于泼，都具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射等现象，故A正确；但它们产生的机理不同，本质不同，B错误；电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，C错误；机械波不能在真空中传播，D错误。
答案：A
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第四章
电磁波及其应用
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知识点二
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考向一
考向二
应用创新演练
第二节
电磁波谱
知识点三
1.不同的电磁波有不同的频率
(波长)，电磁波的波速c与波
长λ、频率f的关系：c＝λf，
其中c＝3.0×108 m/s。
2．把电磁波的波长从大到小(或
频率由小到大)的顺序排列
成谱，叫做电磁波谱。依次
为无线电波、红外线、可见
光、紫外线、X射线、γ射线。
3．电磁波是一种物质，是能量
存在的一种形式，微波炉就
利用了一种电磁波——微波；
太阳辐射的能量集中在红外
线、可见光、紫外线三个区域。
[自学教材]
1．波长
邻近的两个 的距离叫做波长。
2．频率
在1秒内所通过 的次数叫波的频率。
波峰或波谷
波峰或波谷
3．波速
用来描述波传播 的物理量叫做波速。
4．三者关系
波速＝ × 。
快慢
波长
频率
[重点诠释]
(1)在真空中：用λ表示电磁波的波长，f表示频率，则有c＝λf。其中c＝3.00×108 m/s。
(2)在介质中：因为电磁波的频率由波源决定，所以光由真空进入介质中频率f不变，设波速为v，波长为λ′，则v＝λ′f。
波长λ的单位是长度的单位，国际制单位用米(m)；频率的单位为赫兹(Hz)；波速的单位用米/秒(m/s)。
1．电磁波在真空中传播的速度v是3.00×108 m/s，有一个
广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个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
答案：D
[自学教材]
1．电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱。
2．无线电波
波长大于1 mm(频率小于300 000 MHz)的电磁波。无线电波主要用于通信和 。
广播
3．红外线
红外线是一种光波， 引起人的视觉；一切物体都会发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射 。
4．可见光
可见光的波长在700～400 nm之间，能引起人的 。
不能
强
视觉
5．紫外线
紫外线的波长范围是5～400 nm之间。紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞中的物质。因此，可利用紫外线 。
灭菌消毒
6．X射线和γ射线
X射线和γ射线的波长比紫外线 。X射线对生命物质有较强的作用，过量的照射会引起生物体的病变。
X射线具有穿透作用，可以用于人体 。
γ射线具有更高的能量，在医学上可以用来治疗癌症、探测金属部件内部的 。
短
透视
缺陷
[重点诠释]
1．电磁波谱
电磁波谱的顺序为无线电波、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．电磁波谱中各波段电磁波的特征、用途
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
能力大 穿透能力很强
用途 通讯
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
2．下列说法中正确的是 ( )
A．红外线比红色光的波长长，它的热作用很强
B．X射线就是伦琴射线
C．阴极射线是一种频率极高的电磁波
D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是化学
解析：在电磁波谱中，红外线的波长比可见光长，A项正确；阴极射线是电子流，它与电磁波有着本质的区别，C项错误；紫外线的显著作用是化学作用，伦琴射线的显著作用是穿透作用，D项正确。
答案：ABD
[自学教材]
1．电磁波的能量
(1)电磁波具有能量，电磁波是 存在的一种形式。
(2)微波炉的工作应用了一种电磁波—— ，食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动， 增加，温度升高。
物质
微波
内能
2．太阳辐射
(1)太阳光中含有可见光、 、紫外线、X射线、γ射线、无线电波。
(2)太阳辐射的能量主要集中在 、 和
三个区域内。眼睛正好接收这个区域的辐射。
红外线
可见光
红外线
紫外线
[重点诠释]
太阳辐射的进一步认识
太阳一刻不停地向茫茫宇宙空间辐射着大量的电磁波，其中射向地球的那一部分，给地球输送了大量的光和热。据估计，太阳每分钟向地球输送的热量相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量，这是非常可观的。地球在一年中从太阳获得的能量，相当于人类现有各种能源在同期内所能提供能量的上万倍。
(1)太阳辐射的电磁波以可见光为主。
(2)紫外线、红外线相对较多。
(3)黄绿光的能量最强——人眼对黄绿光的感受较强烈。
(4)太阳辐射的能量随波长变化关系如图4－2－1示：
图4－2－1
3．下列说法正确的是 ( )
A．因为γ射线的能量最大，太阳辐射中能量最集中的
是γ射线
B．太阳辐射中能量最强的集中在黄光、绿光附近
C．微波炉是利用微波作用于食物中的水分子，使其热
运动加剧，内能增加，温度升高，使食物变热
D．科学家用电磁波寻找地外文明，但时至今日人们还
没有找到地外文明
解析：γ射线能量最大，但太阳辐射中能量最集中的是可见光，所以A错。
答案：BCD
[例1] 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？
[思路点拨] 波速公式c＝λf，c为光速，λ为光波的波长，f为光波的频率。
[答案] 3.33×10－8 s 5×1014 Hz
(1)一般情况下，可以认为光在空气中的速度等于光在真空中的速度。
(2)熟练掌握公式c＝λf中各符号的意义。
1．在真空中传播的波长为15 m的电磁波，进入某一介质
中传播时，若传播速度为2×108 m/s，该电磁波在介质中的波长是多少？
答案：10 m
[例2] 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射线的很强的贯穿力
E．红外线具有显著的热作用
[思路点拨] 根据不同波段电磁波的特性分析判断。
[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，选择选项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，因此选择选项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，因此选择选项E。
[答案] (1)D (2)C (3)E
2．近来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，以便在夜
间也能清楚地看清目标，这主要是因为 ( )
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均不停地辐射红外线
C．一切高温物体不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出γ射线，放射性物体受到激发而
发出红外线
解析：一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同。采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影响。故选B。
答案：B
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第四章
电磁波及其应用
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向
应用创新演练
第三节
电磁波的发射和接收
知识点三
1.无线电波的发射是利用振荡
器产生频率很高的交变电流，
经天线在空间产生高频率的
周期性变化的电磁场。
2．使无线电波携带声音、图像
等信息要经过载波、调制等
过程，常见的调制方式有调
幅AM和调频FM两种。
3．无线电波的接收要经过调谐
和解调，同时还要将信号
放大，声音信息要用扬声
扬声器发声，图像信息要借
助显像管显像。
[自学教材]
1．振荡器
是无线电发射机中的一个重要部件，它能产生频率很高的交变电流。高频交变电流流经天线时，在空间产生高频率的电磁场。
2．载波
振荡器产生的高频交变电流，是用来携带 、
等信息的，叫做载波。
声音
图像
3．调制
(1)定义：把信息加到载波上，就是使载波随信号而改变，这种技术叫 。
(2)分类：①调幅：使高频载波的 随信号改变的调制方式叫调幅；②调频：使高频载波的 随信号改变的调制方式叫调频。
调制
振幅
频率
[重点诠释]
1．无线电波的发射过程
(1)载波：无线电广播传递的是声音，电视广播传递的不仅有声音还有图像。把要传递的信息加到载波上并发射出去，信息就可以传到远方。
(2)调制：把信息加到载波上，就是使载波随信号而改变，这种技术叫做调制。包括两种方式：
①调幅(AM)：使高频载波的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅，如图4－3－1所示。调幅广播一般使用中波和短波波段。
图4－3－1
②调频(FM)：使高频载波的频率随信号改变，这种调制方式叫做调频，如图4－3－2所示。调频波的振幅不变，抗干扰的能力比较强，传递过程中的失真比较小。但调频接收机的结构比调幅机复杂，服务半径也比较小。目前许多城市都已经建立了调频广播电台，播送高质量的音乐和语言节目。
图4－3－2
2．有效发射电磁波的两个条件
(1)电磁波频率要足够高，振荡频率越大，发射电磁波的本领越大。
(2)必须采用开放电路，使振荡电路的电场和磁场尽可能地分散到大的空间。
1．下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说
法正确的是 ( )
A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的
信号有效地传递出去
解析：要将电磁波有效地发射出去，必须有足够高的频率，而需要传递的声音信号通常频率较低，无法直接发射，必须借助于载波来携带，因此必须通过调制将信号加到载波上才能有效地向远处传递，从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去。
答案：D
[自学教材]
1．调谐
选择我们需要的 ，这在技术上叫做调谐。
2．解调
要得到所需要的信息，必须从 信号电流中把它们“取”出来，叫解调。
信息
高频
[重点诠释]
1．电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。
2．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强。
3．接收电路，如图4－3－3所示。
图4－3－3
(1)调谐：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象叫做电谐振，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。
(2)解调：经过调谐，接收机得到的是带有信息标记的高频电流。这种高频信号电流，还不是所需的信号本身。要得到所需的信息，必须进行解调，解调又称“反调制”，是从已调波中重现调制信号的过程。通过解调得到的信号，还要经过放大，然后再利用扬声器或显像管等显示出来。
2．如图4－3－4所示为电视接收过程示意图，其工作过程
顺序正确的是 ( )
图4－3－4
A．解调——放大——调谐——显示
B．调谐——放大——解调——显示
C．调谐——解调——放大——显示
D．放大——调谐——解调——显示
解析：电视接收机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来，然后解调，取下信号，最后经放大后再传给显像管显像，所以正确的顺序是C。
答案：C
1.电视机的工作原理
在电视发射系统中，首先由摄像机将来自景物的光转变为电信号。摄像镜头把景物的像投射在摄像管的感光屏上，感光屏涂覆着一层光敏物质，各处受到的光照不同，电阻也就不同。使电子枪发出的电子束对屏上的图像进行扫描，扫描的方式与电视接收机的显像管的扫描方式相同。
由于屏上各点的电阻不同，于是就产生了强度不断变化的电流。这个电流叫做视频电流，它包含着一帧图像的所有信息。接收端收到信号后进行解调，从中得到视频信号，并按摄像管的方式让电子束在荧光屏上与它同步地扫描，于是在显像管中出现了与摄像管中相同的图像。
摄像机在一秒内传送25帧图像，电视接收机也以相同速率在荧光屏上显现这些图像，由于画面更换时间比人的视觉暂留时间还要短，所以我们感觉到的是连续的活动图像。同时，接收端还有伴音信号，经解调后送到扬声器。
2．电视节目的发送和接收过程示意图
如图4－3－5所示：
图4－3－5
3．移动通信
(1)移动电话：每个移动电话都是一个电磁波发射器，同时它又是一个电磁波接收器。
(2)移动通信系统由两部分组成：空间系统和地面系统。地面系统包括：①卫星移动无线电台和天线。②关口站、基站。
3．下列关于电视的工作原理说法中正确的是 ( )
A．电视信号的发射、接收过程是：图像→电信号→电
磁波→电信号→图像
B．摄像机在一秒钟内要传递24张画面
C．显像管是将电信号还原成景物的像的关键部件
D．画面更换迅速和视觉暂留现象使人们在荧光屏上看
到的是活动影像
解析：我国电视系统每秒要传送25帧画面，所以B项错，其余三项均正确。
答案：ACD
[例] 关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是 ( )
A．为了将信号发送出去，先要进行解调
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行解调
C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频
D．由开放电路可以有效地把电磁波发射出去
[思路点拨] 认真阅读课本，弄清楚无线电波的发射与接收过程，明确解调、调谐等的含义。
[解析] 为了将信号发送出去，首先要进行调制；从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，要进行调谐；从高频电流中取出声音信号，需要解调；利用开放电路可以有效地发射电磁波。故只有D正确。
[答案] D
在无线电波发射和接收的过程中，为了达到如下目的，各采用的技术措施是什么？可供选择的答案有：
A．调制 B．开放电路
C．检波 D．调谐
(1)为了向外界更多、更有效地发射电磁波，采用( )
(2)为了把某种信号传递出去，采用 ( )
(3)为了接收某种频率的电磁波，采用 ( )
(4)为了从高频振荡电流中分离得到信号，采用 ( )
解析：采用闭合电路一方面使电场和磁场敞开，另一方面使LC电路的振荡频率提高，从而有利于电磁波的发送；发射信号需要将信号随传输信号的变化而变化，这个过程是调制过程；信号接收首先要调谐信号，然后检波，分离信号。
答案：(1)B (2)A (3)D (4)C
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理解教材新知
第四章
电磁波及其应用
随堂基础巩固
课时跟踪训练
知识点一
知识点二
把握热点考向
考向
应用创新演练
第四节
信息化社会
1.常见传感器有双金属温度传
感器、光敏电阻传感器、压
力传感器。
2．信息的携带借助电磁波，电
磁波可以进行无线传播，也
可以通过电缆、光缆进行有
线传播，光的频率比无线电
波频率高，可以传递大量信息。
3．信息的处理有模拟信号和数
字信号，数字信号抗干扰能
力强，易于加密便于用计算
机处理。
[自学教材]
1．传感器的产生
各种替代、补充、延伸人的 功能的科学技术手段的发展，出现了各种用途的传感器。
感觉器官
2．双金属温度传感器
把两种不同 的金属片贴合在一起，制成一条双金属片， 变化时，因为两种金属片伸长不一样而发生弯曲，使电路的开关闭合或断开。
热膨胀系数
温度
3．光敏电阻传感器
光敏电阻的阻值随 而变化。无光照时，光敏电阻的阻值 ，流过电路的电流 。有光照时，光敏电阻的阻值 ，电路中的电流 。
4．压力传感器
电容器的电容随两极板间 的变化而变化。根据这个原理可以制成压力传感器。
光照的强度
很大
很小
变小
增大
距离
[重点诠释]
1．传感器及其工作原理
(1)传感器：将温度、光、压力等非电学量转化为电学量的装置。
(2)传感器工作原理：
2．常见传感器原理及应用
(1)双金属温度传感器：
①原理：利用了两种物质热膨胀系数的不同，温度变化时，因为两种金属片膨胀系数不同，升高相同的温度，两金属片伸长不同而导致弯曲，使电路的开关闭合或断开。
②应用：日光灯启动器、电熨斗中的自动控温等。
(2)光敏电阻传感器：
①原理：光敏电阻的阻值随光照的强度而变化，通常其阻值随光照的增强而减小：无光照时，光敏电阻阻值很大，流过电路的电流很小；有光照时，光敏电阻的阻值变小，电路中的电流增大。这样，根据电路中电流的大小，可以探知光的强弱，也可以达到进行自动控制的目的。
②应用：声光控开关、电脑鼠标器、路灯控制等。
(3)压力传感器：
①原理：将压力大小转换为电信号。
②应用：
a．电容式压力传感器
图4－4－1
如图4－4－1是测定压力F的电容式传感器，待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化。知道C的变化，就可以知道F的变化情况。
图4－4－2
b．电容式话筒
原理：如图4－4－2所示，Q是绝
缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成
一个电容器，被直流电源充电。当声
波使膜片振动时，电容发生变化，电
路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压。
优点：保真性好。
1．要完成以下工作，你认为要用什么传感器？
(1)电子秤称量物体的重力。
(2)恒温孵化器要保持禽蛋的温度在一定范围内。
(3)楼道自动开关的功能是：晚上，有人经过楼道，开关自动接通；白天，不管是否有人经过楼道，开关都是断开的。
解析：(1)中是力转化为电信号，所以所用的传感器是压力传感器。(2)中要保持恒温，要用双金属温度传感器。(3)要用声音传感器和光敏电阻传感器。
答案：(1)压力传感器 (2)温度传感器
(3)声音传感器和光传感器
[自学教材]
1．信息的传递
(1)由于电磁理论和技术的发展，人们利用 来传递信息了。 的应用使无线电通信成为现实。
(2)电磁波可以通过 、光缆进行有线传输，也可以进行无线传输。
电
电磁波
电缆
(3)电磁波的 越高，相同时间传递的信息量越大。光的频率比无线电波的频率高得多，因此 可以传递大量信息。
频率
光缆
2．信息的处理和数字通信
数字信号的优点是 强、容易加密，便于 ，增大了传输的容量，所以一般要把模拟信号处理成数字信号进行数字通信。
抗干扰能力
用计算机处理
3．数字电视
利用 传送的高清晰电视，可以给我们带来更清晰的图像、更富临场效果的声音。
数字信号
4．信息时代
20世纪90年代中期，世界最大的计算机互联网——
出现了爆炸式的发展，信息作为一种重要的资源，改变了我们的生活和工作方式。
因特网
[重点诠释]
1．信息的处理
(1)模拟信号：我们对着话筒讲话，话筒输出音频信号，音频信号电流(或电压)的振幅是随着振动而变化的，电信号在“模拟”着声信号，叫做模拟信号，如图4－4－3所示。
图4－4－3
(2)数字信号：电报的工作方式与电话不同，它只有点“·”与画“—”。不同的点与画的组合，代表不同的意思，电报的信号是一种数字信号。
2．数字信号的特点
(1)抗干扰能力强、无噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。
(2)便于加密处理。
(3)便于存储、处理和交换。
(4)设备便于集成化、微型化。
(5)便于构成综合数字网和综合业务数字网。
(6)占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4 kHz带宽，一路数字电话约占64 kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。
3．信息的记录
随着计算机的发展，人们利用二进制数字简洁的特点，将二进制数字与信息通过公式转换进行关系对应，从而能利用磁性存储介质(磁盘)、光学存储介质(光盘)或电子信息存贮介质(内存、U盘)进行记录，不仅如此，结合计算机网络技术，还可以实现信息的广泛交流和共享。
2．下列关于数字电视的说法正确的是 ( )
A．采用数字信号通信抗干扰能力较强，容易加密，便
于计算机处理
B．我国古代的“烽火台”发出的信号是模拟信号
C．在数字信号通信中，同一条通信线路不能综合传输声
音、图像和各种数据
D．数字电视和模拟电视的功能差别在于数字电视图像的
清晰度高，声音更趋于临场效果的声音
解析：我国古代的“烽火台”发出的是不连续的数字信号；只要能把图像、声音和其他数据转化成数字信号，就可以在同一条通信线路中综合传输。
答案：AD
[例] 传感器是一种采集信息
的重要器件。如图4－4－4所示为测
定压力的电容式传感器，A为固定电
极，B为可动电极，组成一个电容大
小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的
图4－4－4
电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流计和电源串联成闭合电路，已知电流从电流计正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时 ( )
A．电容器的电容将减小
B．灵敏电流计指针在正中央零刻度处
C．灵敏电流计指针向左偏转
D．灵敏电流计指针向右偏转
[思路点拨] 根据电容器电容的影响因素及电容器的充、放电过程分析。
[解析] 压力增大，则电容器极板的间距减小，电容变大。因为电容器极板间电压不变，所以电容器要充电，电流从电流计正接线柱流入，指针向右偏转，故只有D项正确。
[答案] D
传感器的相关问题实际上是电路问题的实际应用。分析时应首先明确敏感元件感知的是哪一个物理量，该物理量随外部因素是如何变化的。在此基础上再进行电路分析。
下列说法不正确的是 ( )
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换
为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温
度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断
.
C．电子秤所使用的测力装置是压力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
解析：话筒的作用是将声音信号转化为电信号，故A错误，B、C、D说法正确。
答案：A
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