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第五章
初识电磁场与电磁波
复习课
一、磁场
1.知识体系
2.专题复习
磁场是一种看不见、摸不着，存在于电流或磁体周围的一种特殊物质，它传递着磁相互作用．电流与磁体、电流与电流、磁体与磁体都是通过磁场相互作用的．要研究电流对磁体或电流对电流的作用，就必须依据安培定则判定电流的磁场方向．应用安培定则(又称右手螺旋定则)判定电流的磁场方向时注意以下两点：
专题一 用安培定则判定电流磁场的方向
①．判断直线电流的磁场时，拇指指向电流方向，四指弯曲的方向为磁感线的方向；判定环形电流和通电螺线管的磁场时，四指指向电流方向，而拇指所指的方向为磁场方向．
②．对电荷定向运动形成的等效电流，判断时注意等效电流的方向与电荷定向运动的方向不一定一致．对正电荷，定向运动的方向即等效电流的方向；对负电荷，等效电流的方向为电荷运动的反方向．
例1.
磁铁的磁性变弱，需要充磁．充磁的方式有两种，图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中,
图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间,
a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是( )
A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，
d接电源负极
B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，
d接电源正极
C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，
d接电源负极
D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，
d接电源正极
【解析】 充磁时，应使外加磁场与磁铁的磁场方向
相同．甲图中，因磁铁在螺线管的内部，应使螺线管
内磁感线方向从右向左(即左端是N极，右端是S极),由
安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图
中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S极由安培
定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确．
【答案】 B
1．磁通量是指穿过某一面积的磁感线的条数.在匀强磁场B中，有一面积为S的面，S与磁场方向之间的夹角为α，S与垂直于磁场方向之间的夹角为θ，如图所示，则其
磁通量为Φ＝BSn＝BScosθ＝BSsinα,
当θ＝0°(α＝90°)时,Φ最大，为BS，
当θ＝90°(α＝0°)时，Φ最小，为零．
专题二 磁通量的理解及计算
2．磁通量是标量，但磁通量可以有正、负,因为对一个面来说，磁感线可以从两个方向穿过该面，如图中甲、乙所示，如果将从左穿入该面的磁通量规定为正，则从右边穿入该面的磁通量就为负；反过来也一样，如果穿过某个面有方向相反
的磁场，那么实际磁通
量应为正、负磁通量的
代数和，也可以理解为两方向上穿过平面的磁感线条数之差．
3．应注意的问题
(1)对磁通量的计算式，只适用于匀强磁场，对非匀强磁场不能直接用该式计算．
(2)由于磁感线是闭合曲线，因此穿过任何一个闭合曲面的磁通量均为零．
(3)穿过线圈的磁通量与磁场的强弱和线圈横截面的大小有关，与线圈的匝数无关．
例2．如图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
解析：设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强，若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1＋Φ2.根据分析知：ΔΦ1<ΔΦ2，选项B正确．
答案：B
二、电磁感应
知识体系
专题三
感应电流是否产生的判断
1.感应电流产生的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时必须明确以下两点：
(1)明确电路是否为闭合电路；
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．
2．判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断．即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化．
例3.如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是( )
A．向右平动(ad边还没有进入磁场)
B．向上平动(ab边还没有离开磁场)
C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)
D．以ab边为轴转动(转角不超过90°)
解析：选项A和D所描述的情况，线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大，D情况下S变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流．而选项B、C所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流．D中磁通量大小变小．
答案：A
三、电磁波及其应用知识体系
例4.(多选)下列关于电磁波的说法正确的是( )A．变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播的速度相同C．电磁波既可能是横波，也可能是纵波
D．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λ/T
【解析】变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这是麦克斯韦电磁场理论的两大支柱，A正确；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，在真空中传播的速度最大，B错误；在传播方向的任一点，电场与磁场互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，电磁波是横波，C错误；电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λ/T，D正确．
【答案】AD
四、光量子与量子世界1、光的量子化(1).光的电磁说：19世纪60年代麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，具电磁本性.使波动理论发展到了相当完美的地步.根据有：电磁波速等于光速；传播不需要介质；不能完美地解释光电效应(2).光子说：20世纪初爱因斯坦的光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子，E=hν.注意，这完全不同于牛顿的“微粒”.爱因斯坦吸收了普朗克的量子思想，很好地解释了光电效应，又保留了电磁波的特征.
(3).光的波粒二象性：20世纪前期德布罗意的波粒
二象性：光是一种波，同时也是一种粒子，即光具
有波粒二象性.
2、初识量子世界
(1)．量子假说的内容
①物质____
(或____)的能量E只能是某一最小能量单位的______，即E＝___
(n＝1,2,3，…)．
辐射
吸收
整数倍
nε
②辐射是由一份份的能量组成的，一份能量叫做一
个____．量子的能量大小取决于辐射的波长，量子
的能量ε与频率ν成正比，即ε＝___＝hc/λ，h为普朗
克常数．(h＝6.63×
J?s)
量子
（2）．光的本质：光具有___________，它在一定条件下，突出地表现出______，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出______，因此，光具有波粒二象性．
波粒二象性
微粒性
波动性
例5.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，最容易发生衍射现象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，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确．
【答案】 D
【课堂训练】
1．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场垂直．当导体环在磁
场中完成下述运动时，可能产生感应电
流的是( )
A．导体环保持水平且在磁场中向上或向下运动
B．导体环保持水平向左或向右加速平动
C．导体环以垂直环面、通过环心的轴转动
D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动
解析：只要导体环保持水平，无论它如何运动，穿过环的磁通量都不变，都不会产生感应电流，只有导体环绕通过直径的轴在磁场中转动时，穿过环的磁通量改变，才会产生感应电流，D项正确．
答案：D
2.(多选)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形．在导线中通过的电流均为I，电流方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和
B3.下列说法正确的是( )
A．B1＝B2B．B1＝B2＝B3
C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里
D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里
解析：对于a点，由右手螺旋定则可知，两倾斜导线
在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水
平导线在此点产生的磁场方向向外；对于b点，斜
向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向向外；对于c点，水平导线在此点产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也向里，则c点合磁场方向向里，且有B3>B1＝B2.综上可知A、C正确．
答案：AC
3．（多选）下列关于红外线的说法中正确的是(
)A．红外烤箱中的红光就是红外线B．红外线比可见光更容易发生衍射C．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线D．红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振
【解析】红外线是看不见的，红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射，一切物体，包括高温物体和低温物体都在辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更容易使分子发生共振，因而红外线热作用显著．
【答案】BD
4.如图所示，n匝矩形线圈abcd的面积为S，O1O2经过ab和cd的中点，其左边有磁感应强度大小为B、方向垂直线圈平面向里的匀强磁场，
sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8。
(1)求穿过线圈的磁通量；(2)若线圈从图示位置绕O1O2转过37°，求穿过线圈的磁通量的变化量大小；(3)若线圈从图示位置绕O1O2转过180°，求穿过线圈的磁通量的变化量大小。
[解析] (1)根据Φ＝BS可知Φ1＝B(0.5S)＝0.5BS。(2)线圈转过37°时穿过线圈的磁通量为Φ2＝B(0.5Scos
37°)＝0.4BS磁通量变化量大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝0.1BS。(3)线圈转过180°时穿过线圈的磁通量为Φ3＝－B×0.5S＝－0.5BS磁通量变化量大小为ΔΦ′＝|Φ3－Φ1|＝BS。
[答案] (1)0.5BS (2)0.1BS (3)BS
谢谢观看！第5章
初识电磁场与电磁波单元测试题006
一、选择题（有15小题，1-12为单项选择题，每题5分，13-15为多项选择题，每题6分，共78分，多选题选不全的得4分，有错选的得0分）
1．指南针是中国古代的四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认最早的磁性定向工具。指南针能指南北方向的原因是( )
A．指南针的两个磁极相互排斥
B．指南针的两个磁极相互吸引
C.指南针能吸引铁、钴、镍等物质
D．地磁场对指南针的作用
2．信鸽有惊人的远距离辨认方向的本领。为了弄清信鸽究竟靠什么来判断方向，科学家们曾经做过这样一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下缚了一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍数千米至数十千米的地方，逐批放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回到鸽舍，而缚着磁铁的信鸽却全部飞散了，这一实验证实了人们的一个猜想——信鸽高超的认路本领是依赖于( )
A．信鸽的眼力和对地形地貌极强的记忆力
B．信鸽对地磁场的感应
C．信鸽发射并接收反射回来的超声波
D．信鸽发射并接收反射回来的次声波
3.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )
A．πBR2
B．πBr2
C．nπBR2
D．nπBr2
4．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体。当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是( )
A．磁体的吸铁性
B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律
D．磁场对电流的作用原理
5．a、b、c三根铁棒用细线悬挂于天花板上，静止后呈现如图所示的状态，若其中有一根没有磁性，则可以判断没有磁性的那根铁棒为( )
A．a
B．b
C．c
D．无法确定
6、如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是
（
）
7.如图所示，一矩形线框，从
abcd位置移动到a'b'
c'd'位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是（线框平行于纸面移动）（
）
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加，再减少直到零，然后再增加，最后减少
8.如图所示，虚线框内有匀强磁场，Φ1和Φ2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有（
）
A.Φ1>Φ2
B.Φ1=Φ2
C.Φ1<Φ2
D.无法确定
9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)。则在此过程中磁通量的变化量的大小为( )
A．BS
B．BS
C．BS
D．2BS
10.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，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
11、类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
12.如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是( )
A．Δx＝，方向向上
B．Δx＝，方向向下
C．Δx＝，方向向上
D．Δx＝，方向向下
13.（多选）如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图中所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈
a、b、c、d中感应电流的情况是（
）
A.线圈a中无感应电流
B.线圈b中有感应电流
C.线圈c中有感应电流
D.线圈d中无感应电流
14.(多选)太赫兹辐射是指频率大于0.3
THz(1
THz＝1012
Hz)，波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4
THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实。关于4.4
THz的T射线下列说法中正确的是( )
A．它的波长比可见光长
B．它是原子内层电子受激发产生的
C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象
D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性
15、(多选)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播的速度相同
C．电磁波既可能是横波，也可能是纵波
D．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝
二、计算题（有3小题，共22分）
16.（7分）有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L=0.20m的正方形，放在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状在5s内由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?磁通量的变化率是多少？
17.（7分）某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4
s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173
s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4
s，电磁波的传播速度为c＝3×108
m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？
18．（8分）有一根粗细均匀的软铁棒，其截面积为8
cm2，将绝缘导线绕在软铁棒上，当导线中通有电流时，软铁棒中部穿过0.5
cm2的横截面积的磁通量为5.5×10－5
Wb。求：
(1)软铁棒中的磁感应强度的大小；
(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量是多少？
(3)指出哪端是螺线管的N极
参考答案：
1．D 地球本身是一个巨大的磁体，地球的磁场对放入其中的指南针有力的作用。选项D正确。
2．B
信鸽翅膀下的磁铁影响了信鸽对地磁场方向的判断，影响了飞行方向。
3.
B 由于线圈平面与磁感线垂直并且是匀强磁场，线圈的面积应取有效面积，所以穿过线圈的磁通量为Φ＝BS＝Bπr2，与线圈匝数无关。选项B正确。
4．B 磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用规律知，水雷中的小磁针发生转动，从而触发水雷发生爆炸，选项B正确。
5．A 由题图可知，b、c相互排斥，所以b、c两根铁棒都有磁性，所以铁棒a没有磁性，故A正确。
6、B
选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验。选项
B是研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流。选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验。选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场。
7.
D
离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小，故A、B、C项错误，D项正确。
8.
B
由于磁场穿过圆环1和圆环2的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即，故选B。
9．C 取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，则Φ1＝BS
sin
30°＝BS，线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，磁通量Φ2＝－BS
cos
30°＝－BS，故磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS，即变化量的大小为|ΔΦ|＝BS。
10. D
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，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确．
11、D
电磁波是电磁场传播形成的。在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波。故选D。
12.
B 线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡状态，安培力为FA＝nBIl，且开始时方向向上，改变电流方向后方向向下，大小不变．设在电流反向之前弹簧的伸长为x，则反向之后弹簧的伸长为(x＋Δx)，由平衡条件知kx＋nBIl＝mg及k(x＋Δx)＝nBIl＋mg，联立解得Δx＝，且线框向下移动，B对．
13.
CD
根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生。选项C、D正确，A、B错误。
14.
AC
电磁波中波长从长到短依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。由已知条件，T射线介于无线电波和红外线之间，可见它的波长比可见光长，A对；原子内层电子受激发产生的是X射线，B错；波长越长的电磁波，更容易表现出波动性，所以C对，D错。
15、AD
变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这是麦克斯韦电磁场理论的两大支柱，A正确；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，在真空中传播的速度最大，B错误；在传播方向的任一点，电场与磁场互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，电磁波是横波，C错误；电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝，D正确．
二、计算题
16.（7分）有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L=0.20m的正方形，放在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状在5s内由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?磁通量的变化率是多少？
解析：5.0×10-3Wb；1.0×10-Wb/s。
线圈为正方形时，其面积S1=L2=0.2×0.2=0.04m2；
改成圆形后，其周长不变，周长为
4×0.2=0.8m；面积
S2=πr2=π(
0.8/2π
)2=
0.05m2；
则磁通量的变化量
△Φ=B(S2-S1)=0.5×(0.05-0.04)=0.005Wb;
磁通量的变化率
0.005Wb÷5s
=1.0×10-3
Wb/s；
答：磁通量改变了
0.005W，磁通量的变化率1.0×10-3
Wb/s。
17.（7分）某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4
s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173
s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4
s，电磁波的传播速度为c＝3×108
m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？
【答案】 336
m/s
【解析】由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4
s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4
s，乙图时间间隔t2＝1×10－4
s．所以，第一次战斗机距雷达的距离为s1＝c×＝6.0×104
m，第二次战斗机在雷达正上方．所以，战斗机的高度h＝c×＝1.5×104
m，故173
s内战斗机飞行的水平距离为s＝＝5.8×104
m．所以，v＝≈336
m/s.
18．（8分）有一根粗细均匀的软铁棒，其截面积为8
cm2，将绝缘导线绕在软铁棒上，当导线中通有电流时，软铁棒中部穿过0.5
cm2的横截面积的磁通量为5.5×10－5
Wb。求：
(1)软铁棒中的磁感应强度的大小；
(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量是多少？
[解析] (1)软铁棒中的磁感应强度
B＝＝
T＝1.1
T。
(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量为
Φ′＝BS＝1.1×8×10－4
Wb＝8.8×10－4
Wb。
（3）由安培定则判断右端是N极
[答案] (1)1.1
T (2)8.8×10－4
Wb
(3)右端第5章
初识电磁场与电磁波复习作业005
一、选择题
1．验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光，以下判断正确的是（
）
A．它们发出的都是红外线
B．它们发出的都是紫外线
C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线
D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线
2．下列各组电磁波，按衍射能力由弱到强正确排列的是（
）．
A．射线、红外线、紫外线、可见光
B．可见光、红外线、紫外线、射线
C．射线、紫外线、可见光、红外线
D．紫外线、可见光、红外线、射线
3．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(
)
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
4.
下列说法正确是(
)
A.
磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极
B.
磁感线可以表示磁场方向和强弱
C.
磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场
D.
放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极
5.（多选）关于磁通量的概念，下列说法正确的是( )
A.
磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大
B.
穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零
C.
磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过线圈的磁通量也越大
D.
穿过线圈的磁通量的大小可用穿过线圈的磁感线的条数来衡量
6.
下列关于磁感线的叙述，正确的是( )
A.
磁感线是真实存在的，细铁屑撒在磁铁附近，我们看到的就是磁感线
B.
磁感线始于N极，终于S极
C.
磁感线和电场线一样，不能相交
D.
沿磁感线方向磁场减弱
7.关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是( )
A.
磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁
B.
不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动
C.
永久性磁铁的磁性不是由运动电荷产生的
D.
根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，任何磁体都不会失去磁性
8、首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是（
）
A.安培和法拉第
B.法拉第和愣次
C.奥斯特和安培
D.奥斯特和法拉第
9、（多选）下列现象中，能表明电和磁有联系的是（
）
A.摩擦起电
B.两块磁铁相互吸引或排斥
C.小磁针靠近通电导线时偏转
D.磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流
10、下列现象中，属于电磁感应现象的是（
）
A.小磁针在通电导线附近发生偏转
B.通电线圈在磁场中转动
C.因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
D.磁铁吸引小磁针
11.（多选）如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框
abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是（
）
A.导线中电流变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
D.线框以
ab边为轴转动
12.红光和紫光相比( )
A．
红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大
B．
红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大
C．
红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小
D．
红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小
13.法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长λ＝，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波．如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v1＝2v2.则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为( )
A．λ1∶λ2＝1∶2
B．λ1∶λ2＝4∶1
C．λ1∶λ2＝2∶1
D．λ1∶λ2＝1∶4
14.(多选)下列对于光子的认识，正确的是( )
A．
“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”
B．
“光子说”中的光子就是光电效应的光电子
C．
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子
D．
光子的能量跟光的频率成正比
15.下列说法中错误的是( )
A．
物质波也叫德布罗意波
B．
德布罗意波也是概率波
C．
光波是一种概率波
D．
光波也是德布罗意波
二、计算题
16、边长L=10cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ=30°，如图所示，磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+3t）T，则第3s内穿过线框的磁通量的变化量△Φ为多少？
17、有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B=0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm，现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，10匝；B线圈半径为2
cm，1匝；C线圈半径为0.5
cm，1匝。如下图所示。问：
（1）在磁感应强度B减为0.4T的过程中，线圈A和B中磁通量改变多少？
（2）当磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变多少？
18、照相底片上的感光物质中的AgBr分子在光照射下能分解，经冲洗后就被记录下来(这种现象称为“光化效应”，与光电效应类似，只有入射光光子的能量大于某一数值，才能发生)．已知分解一个AgBr分子所需的最小能量约为
1.0×10－19J，试探究分析这种照相底片感光的截止波长．(即它能记录的光的最大波长值)
参考答案：
1．【答案】D
【解析】紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发出的是紫外线；红外线被长较长，容易发生衍射，故能很方便地遥控家用电器。D.
验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线符合题意。
2．【答案】C
【解析】电磁波的衍射能力与波长有关，波长越长，衍射能力越强，所以，衍射能力由弱到强应该是：射线、紫外线、可见光、红外线．故选C。
3．【答案】B
【解析】电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故选项B正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项C错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长不相同，故选项D错误。
4.
【答案】BC
【解析】磁感线在磁体的外部是从N极出发终止于S极，在内部是从S极出发终止于N极，A错误，磁感线表示磁感应强度的强弱和方向，B正确，通电螺线管内部的磁感线是从S极出发终止于N极，所以小磁针的N极指向通电螺线管的N极，D正确，
思路分析：磁感线在磁体的外部是从N极出发终止于S极，在内部是从S极出发终止于N极，磁感线表示磁感应强度的强弱和方向，通电螺线管内部的磁感线是从S极出发终止于N极，所以小磁针的N极指向通电螺线管的N极，
5.【答案】BD
【解析】当回路与磁场平行时，磁通量Φ为零，则磁感应强度越大，穿过闭合回路磁通量不一定越大，故A错误；磁通量Φ为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零，故B正确；根据磁通量，磁通量的变化可能由B、S、α的变化引起，磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过线圈的磁通量不一定越大，故C错误；穿过线圈的磁通量的大小可用穿过线圈的磁感线的条数来衡量，故D正确．所以BD正确，AC错误．
6.
【答案】C
【解析】磁感线不是真实存在的．是人们假想出来的一簇曲线，A错误；磁感线在磁体外部始于N极，终于S极，在内部始于S极，终于N极，是闭合的曲线，B错误；磁场的强弱看磁感线的疏密，D错误
7.【答案】B
【解析】运动的电荷才会产生磁场，故A错误；一切磁现象都起源于电流或运动电荷，不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动，故B正确；永久磁铁的磁场也是由运动的电荷（分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流）产生的，故C错误；根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，磁体内的分子电流的取向变得杂乱无章时，会失去磁性，故D错误．所以B正确，ACD错误．
8、【答案】D。
【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应；1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确。
9、【答案】CD。
【解析】摩擦起电是静电现象;两块磁铁相互吸引或排斥是磁现象；小磁针靠近通电导线时偏转，说明“电生磁”;磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明“磁生电”。C、D表明电和磁有联系。
10、【答案】C
【解析】电磁感应是指“磁生电”的现象，所以C是电磁感应现象；小磁针和通电线圈在磁场中转动，反映了磁场力的性质；插入通电螺线管中的软铁棒被磁化，说明通电螺线管也能产生磁场，且与磁体产生的磁场相同；磁铁吸引小磁针是磁体间的相互作用，所以A、B、D都不是电磁感应现象。
11.【答案】ABD。
【解析】A选项中，因电流增大而引起导线周围磁场的磁感应强度增大，A项正确。B选项中，因离直导线越远，磁感线分布越疏，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，B项正确。线框向下平动时，穿过线框的磁通量不变，因而不能产生感应电流，C项错误，线框以ab边为轴转动时，穿过线框的磁通量发生变化，D项正确。
12.【答案】B
【解析】此题只需比较红光和紫光的区别就行了，红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快，正确答案为B.
13.【答案】A
【解析】两个电子的速度之比v1∶v2＝2∶1，则两个电子的动量之比p1∶p2＝2∶1.
所以两个电子的德布罗意波长之比λ1∶λ2＝1∶2.
14.【答案】CD
【解析】根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒，A错误，C正确；光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故光子不是光电效应的光电子，B错误；由E＝hν知，光子能量E与其频率ν成正比，D正确．
15.【答案】D
【解析】物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故A、B正确．光波具有波粒二象性，波动性表明光波是一种概率波，故C正确．由于光子的特殊性，其静止质量为零，所以光波不是德布罗意波，故D错误．
二、计算题
16、【答案】1.5×10-2Wb
【解析】闭合电路的面积S不变，B变化，只要求出第3s始末的磁通量之差，即可求出△Φ。第3s内就是从2s末到3s末，由于2s末的磁感应强度为B1=(2+3×2)
T=8
T，3s末的磁感应强度为B2=(2+3×3)T=11
T。
根据公式△Φ=△BSsin
θ=(11-8)×0.12×sin
30°Wb=1.5×10-2Wb。
17、【答案】（1）1.256×10-4Wb
1.256×10-4Wb
（2）8.4×10-6Wb
【解析】（1）对A线圈，Φ1=B1πrA2
，Φ2=B2πrA2，磁通量的改变量为
|Φ2-Φ1|=（B2-B1）πrA2=(0.8-0.4）×3.14×（1×10-2）2Wb=1.256×10-4Wb，
同理，对B线圈。
|Φ2-Φ1|=（B1-B2）πrA2=(0.8-0.4）×3.14×（1×10-2）2Wb=1.256×10-4Wb，
（2）对C线圈：Φ1=BπrC2
，
磁场转过30°，线圈的面积在垂直磁场方向的投影为πrC2cos
30°，则Φ2=BπrC2cos
30°，磁通量的改变量为|Φ2-Φ1|=BπrC2（1-cos
30°）=8.4×10-6Wb。
18、【答案】2.0×10－6m
【解析】?＝hν，而c＝νλ，故λ＝h≈2.0×10－6m.新教材鲁科版必修三第5章复习导学案005
[重点知识和方法回顾]
1、磁场
1．磁场
(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．
2．磁感线
在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致．
3．磁体的磁场和地磁场
4．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．
(2)大小：B＝(通电导线垂直于磁场)．
(3)方向：小磁针静止时N极的指向．
5. 电流的磁场
（1）．奥斯特实验
奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．
（2）．安培定则
①通电直导线：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．
②通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向．
二、电磁感应现象
1、 磁通量
（1）．定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积．
（2）．公式
Φ＝B·S.
适用条件：(1)匀强磁场；(2)S为垂直磁场的有效面积．
（3）．矢标性
磁通量的正、负号不表示方向，磁通量是标量．
2、 电磁感应现象
（1）．电磁感应现象
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．
（2）．产生感应电流的条件
①条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
②特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．
3.
电磁感应现象的应用
（1）．变压器（2）．ABS系统（3）.计算机磁盘及磁记录（4）.无线充电（5）.动圈式话筒
三、电磁波
1．麦克斯韦电磁理论：
（1）．变化的磁场产生电场
①变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
②均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。
（2）振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的周期性变化的电场，振荡的电场产生同频率的周期性变化的磁场。
2．电磁场
变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场。
3.电磁波
(1)．定义：交替产生的变化的电场和变化的磁场向周围空间的传播形成电磁波。
(2)．特点：
①电磁波是横波；
②在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度的方向总是相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直；电磁波传播示意图如下图。
③电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播能量。电磁波在真空中的传播速度c=3。
④德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
4、电磁波的应用
（1）.电视（2）.雷达（3）.移动电话（4）.因特网
四、光量子与量子世界
1、光的量子化
(1).光的电磁说：19世纪60年代麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，具电磁本性.使波动理论发展到了相当完美的地步.根据有：电磁波速等于光速；传播不需要介质；不能完美地解释光电效应
(2).光子说：20世纪初爱因斯坦的光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子，E=hν.注意，这完全不同于牛顿的“微粒”.爱因斯坦吸收了普朗克的量子思想，很好地解释了光电效应，又保留了电磁波的特征.
(3).光的波粒二象性：20世纪前期德布罗意的波粒二象性：光是一种波，同时也是一种粒子，即光具有波粒二象性.
2、初识量子世界
普朗克的量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量是一份一份的，就像物质是由一个个原子组成的一样.将这样的一份份能量称为量子.而且他还给出了量子的能量与波长成反比，与频率成正比.即，公式中h是普朗克常量，h=6.626
是微观现象量子特性的表征.物质辐射（或吸收）的能量只能是?的整数倍即：E=n?(n=1,2,3,)
【典例分析】
例1.有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内，O点为两根导线连线ab的中点，M、N为ab的中垂线上的两点，它们与ab的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流，已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比。则下列关于线段MN上各点的磁感应强度的说法正确的是( )
A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿ON指向O点
例2．一个20匝、面积为200
cm2的圆形线圈放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若该磁场的磁感应强度在0.05
s内由0.1
T增加到0.5
T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量为________，磁通量的平均变化率为______
例3．关于电磁波和现代通信，下列叙述不正确的是(
)
A．卫星通信利用人造地球卫星作为中继站进行通信
B．光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强及光能损耗小等优点
C．电磁波可以在真空中传播
D．电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大
例4．(1)在一个圆纸盒里有一个条形磁体，圆纸盒外放着一些小磁针，各磁针静止时N极的指向如图甲所示，请在圆纸盒里画出磁体并标明它的N、S极．
(2)请标出图乙中通电螺线管的N、S极和导线中的电流方向．
(3)如图丙中两个通电螺线管相互吸引，画出这两个螺线管线圈的绕法．
(4)地球是一个大磁体，如图丁所示，图中标出了地磁场的N极和S极，请在图中标明地球表面的磁感线的方向，画出放在a、b两点处的小磁针并标出小磁针的南北极．
【课堂训练】
1．（多选）关于雷达的特点，下列说法正确的是( )
A．雷达所用无线电波的波长比短波更长
B．雷达只有连续发射无线电线，才能发现目标
C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用
2．当接通电源后，小磁针A按如图所示方向运动，则( )
A．小磁针B的N极向纸外转
B．小磁针B的N极向纸里转
C．小磁针B不转动
D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
3.在图中，若回路面积从S0=8m2变到St=18m2，磁感应强度B同时从B0=0.1T方向垂直纸面向里变到Bt=0.8T方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为（
）
A.7Wb
B.13.6Wb
C.15.2Wb
D.20.6Wb
4．两根非常靠近且互相垂直的长直导线如图所示，当通以如图所示方向的电流时，在导线平面内两电流所产生的磁场，在哪些区域内方向是一致的？
5．在电视节目中，我们经常看到主持人与被派到海外的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么?如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话?(已知地球的质量为6.0×1024
kg，地球半径为6.4×106
m，万有引力常量为6.67×10-11
N·m2·kg-2)
参考答案
例1.[解析]根据右手螺旋定则，导线周围的磁场的磁感线是围绕导线形成的同心圆，由于两个导线通过的电流是大小相等、方向相同的，M、N为ab中垂线上的两点，由磁场的叠加可知，M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反，故A错误，B正确。两长直导线分别在O点产生的磁感应强度方向相反，大小相等，故O点磁感应强度为零，故C错误。由于N点的磁感应强度方向向上，所以在N点放一小磁针，静止时其北极向上(平行纸面)，故D错误。
[答案]B
例2．[解析] 磁通量变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S－B1S＝0.5×0.02
Wb－0.1×0.02
Wb＝0.008
Wb，
＝
Wb/s＝0.16
Wb/s
[答案] 0.008
Wb 0.16
Wb/s
例3．【解析】信号从地球表面发出经卫星中转然后再传送到接收者,所以A正确,
光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强及光能损耗小等优点,B正确,电磁波的传播可以在真空中进行,C正确,无论电磁波的频率多高,在真空中的传播速度都为光速大小,D错误。
【答案】D
例4．【解析】：该题考查安培定则的应用，解题的关键是掌握永磁体、直线电流、螺线管和地磁场的磁感线分布情况图．然后根据安培定则进行分析．如图所示(其中丙答案不唯一)
【答案】：如解析图所示
【课堂训练】
1．【解析】雷达是利用无线电波波长短，衍射现象不明显，传播的直线性好，遇到障碍物要发生反射的微波来测定物体位置的无线电设备．
解：A、达所用无线电波为微波，微波的波长比短波更短，故A正确；
B、雷达通过不间断的发射无线电波的脉冲并接收电磁脉冲工作的，故B错误；
C、雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离，为x=，故C正确；
D、电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故D错误；
【答案】AC
2．【解析】.由小磁针A的运动方向知，螺线管的左侧为S极，右侧为N极，由安培定则可知小磁针B处的磁场方向向外，小磁针B的N极向纸外转．故A正确．
【答案】A
3.【解析】因为B、S都变化，所以可用后来的磁通量减去原来的磁通量。取后来的磁通量为正。ΔΦ=Φt-Φ0=BtSt-(-B0S0)=0.8×18
Wb-（-0.1×8）Wb=15.2Wb，故C对。
【答案】
C。
4．【解析】通电长直导线周围的磁感线是一系列不等距的同心圆，其方向由安培定则确定：I1产生的磁场方向在其上方指向纸外，在其下方指向纸内．I2产生的磁场方向在其左方指向纸内，在其右方指向纸外．这样可以确定
Ⅰ、Ⅲ
区域两电流产生的磁场方向是一致的．
【答案】Ⅰ、Ⅲ
区域中两电流产生的磁场方向一致
5．【解析】主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．
设同步卫星高度为H，由万有引力定律及卫星做圆周运动的规律可得
＝m(R＋H)
－R＝3.6×107m
则一方讲话，另一方听到对方讲话的最短时间t＝2H/C＝0.24
s.
【答案】0.24
s
