第十三章
电磁感应与电磁波
复习题
（含解析答案，由简入难多层次复习题）
1.如图所示，一半圆形球面，大圆面垂直匀强磁场放置，此时穿过它的磁通量为Φ1，现使它绕着过大圆平面的圆心，并垂直于匀强磁场的轴转动90°后，磁通量为Φ2。下面的正确选项是( )
A.Φ1＝0
B.Φ2＝0
C.Φ1＝2Φ2
D.Φ1＝Φ2
2.如图所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同、方向如图所示的电流，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流( )
A.切断i1
B.切断i2
C.切断i3
D.切断i4
3.如图所示，一柱状磁体其轴线与z轴平行，且在zOy平面内，其中点在y轴上。现有四个圆形线圈，a在xOz平面内，其轴线为y轴；b在yOz平面内；c在xOy平面内，d在zOy平面内。下列说法正确的是( )
A.穿过a、b、d的磁通量为零
B.穿过b、c、d的磁通量为零
C.穿过b、d的磁通量为零，穿过a、c的磁通量不为零
D.穿过a、b、c、d的磁通量均不为零
4.(多选)如图所示，A为通电线圈，电流方向如图所示，B、C为与A在同一平面内的两同心圆，ΦB、ΦC分别为穿过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是( )
A.穿过两圆面的磁通量方向垂直纸面向外
B.穿过两圆面的磁通量方向垂直纸面向里
C.ΦB＞ΦC
D.ΦB＜ΦC
5.磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫作能量密度，其值为，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常量。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离ΔL，并测出拉力F，如图所示。因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B＝________。
6.如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是( )
A.磁通量增大，有感应电流产生
B.磁通量增大，无感应电流产生
C.磁通量减小，有感应电流产生
D.磁通量减小，无感应电流产生
7.如图所示，条形磁铁正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行。则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中，线框中的感应电流的情况是( )
A.线框中始终无感应电流
B.线框中始终有感应电流
C.线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时无感应电流，过中部后又有感应电流
D.线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部时有感应电流，过中部后又无感应电流
8.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2
B.ΔΦ1＝ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2
D.无法确定
9.(多选)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，则( )
A.当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量为零
B.当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向里
C.在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量一直减少
D.在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量先减少后增加
10.(多选)如图所示，矩形线圈abcd绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是( )
A.线圈从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小
B.线圈从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为零
C.线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为零
D.线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为零
11.如图所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图。两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流( )
A.开关S接通或断开瞬间
B.开关S接通一段时间之后
C.开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时
D.拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
12.如图所示，一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是( )
A．将磁铁竖直向上平移
B．将磁铁水平向右平移
C．将磁铁在图示的平面内，N极向上、S极向下转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
13．如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则( )
A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流
B．当M左右平移时，环中有感应电流
C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流
D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流
14．如图所示，一线圈放在通电螺线管的正中间A处，现向右移动到B处，则在移动过程中通过线圈的磁通量如何变化( )
A．变大
B．变小
C．不变
D．无法确定
15．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽为d。一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域。若d>L，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中产生感应电流的时间为( )
A．
B.
C．
D．
16．(多选)在如图所示的电路中，当开关S闭合后，为使灵敏电流计的指针偏转，下列说法可行的是( )
A．将A线圈向左靠近B线圈
B．将开关S突然断开
C．保持右边电路电流不变
D．将滑动变阻器的阻值调小
17．(多选)彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是( )
A
B C
D
18.物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是( )
A.该实验必须在地球赤道上进行
B.通电直导线应该竖直放置
C.通电直导线应该水平东西方向放置
D.通电直导线应该水平南北方向放置
19.如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转( )
A.沿顺时针方向转动
B.沿逆时针方向转动
C.N极转向纸里，S极转向纸外
D.N极转向纸外，S极转向纸里
20.为了判断一个未知正负极的蓄电池极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图所示。用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是( )
A.电源M端为正极
B.电源N端为正极
C.螺线管P端为S极
D.螺线管内部磁场方向由P指向Q
21.(多选)如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是( )
A.向右飞行的正离子束
B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负离子束
D.向左飞行的负离子束
22.如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( )
A.a、b、c的N极都向纸里转
B.b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转
D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转
23.如图所示，两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的( )
A.区域Ⅰ
B.区域Ⅱ
C.区域Ⅲ
D.区域Ⅳ
24.关于磁感应强度B、电流I、导线长度l和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是( )
A.在B＝0的地方，F一定等于零
B.在F＝0的地方，B一定等于零
C.若B＝1
T，I＝1
A，l＝1
m，则F一定等于1
N
D.若l＝1
m，I＝1
A，F＝1
N，则B一定等于1
T
25.如图所示，OO′为条形磁铁的轴线，a、b、c为轴线上的点，则这三点的磁感应强度的大小关系为( )
A.Ba＝Bb＝Bc
B.Ba＞Bb＞Bc
C.Ba＞Bb＜Bc
D.Ba＜Bb＜Bc
26.(多选)一电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度l和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是( )
27.(多选)闭合线圈按下列选项中的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是( )
28.(多选)在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度大小分别为v1和v2，如图所示，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是( )
A.ab、cd均向右运动，且v1＝v2
B.ab、cd均向右运动，且v1＞v2
C.ab、cd均向左运动，且v1＞v2
D.ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2
29.(多选)按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
30.(多选)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
B.声波不能传递信息
C.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
D.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度不相同
31.以下关于电磁波的说法不正确的是( )
A.无线通信是用电磁波进行传播的
B.医院B超发出的超声波是电磁波
C.遥控器发出的红外线是电磁波
D.透视使用的X射线是电磁波
32.(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
33.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（ ）
A.人的个数
B.物体所受的重力
C.物体的动能
D.物体的长度
34.某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为（ ）
A.
B.
C.
D.λPhc
35.（多选）光子的发射和吸收过程是（ ）
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级
D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值
36.40瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光。设所发射的可见光的平均波长为580
nm，那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少？（普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s，光速c＝3×108
m/s）
解析答案
1
B解析 转动前磁通量等于穿过大圆的磁通量，不为零，转动90°后，磁感线从球面穿进，又从另外球面穿出，通过这个半球面的磁通量Φ2＝0。因此选项A、C、D均错误，B正确。
2
D解析 根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内的磁场方向，可知只有i4中电流产生的磁场垂直于纸面向外，要使磁通量增加，应切断i4。
3
A解析 由磁感线的分布可知，磁感线与线圈b、d平行，不穿过两个线圈，则b、d两线圈的磁通量为零，对于线圈a，上半圆与下半圆磁感线的方向相反，数量相等，完全抵消，所以a的磁通量为零，A正确。
4
AC解析 由安培定则判断，凡是垂直纸面向外的磁感线都集中在线圈内，因磁感线是闭合曲线，则必有相应条数的磁感线垂直纸面向里，这些磁感线分布在线圈外，所以B、C圆面都有垂直纸面向里和向外的磁感线穿过，垂直纸面向外的磁感线条数相同，垂直纸面向里的磁感线条数不同，B圆面的较少，C圆面的较多，但都比垂直纸面向外的少，所以穿过B、C的磁通量方向应垂直纸面向外，且ΦB＞ΦC。
5
解析 由于ΔL很小，则拉力F可认为恒定，做的功W＝F·ΔL，由题意知，间隙中的磁场能为E＝·A·ΔL，由于W＝E，则F·ΔL＝·A·ΔL，整理得B＝。
6
C解析 本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)。
磁通量是指穿过一个面积的磁感线的多少，由于垂直纸面向外和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，垂直纸面向里的磁感线条数增加，而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的，且比垂直纸面向里的磁感线条数多，故穿过P的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生。
7
B解析 根据条形磁铁的磁场分布情况可知，线框在磁铁左端时，磁感线从线框下表面穿入；当运动到磁铁中央时，穿过线框的磁通量为零；当线框在磁铁右端时，磁感线从线框的上表面穿入，所以线框从磁铁上方匀速运动的过程中，穿过线框的磁通量始终发生变化，线框中始终有感应电流，选项B正确。
8
C解析 设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处强，故Φ1>Φ2。将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C。
9
AD解析 正方形闭合回路运动到关于OO′对称的位置时，穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，故穿过回路的磁通量为零，选项A正确，B错误；正方形闭合回路在从左边磁场运动到右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加，选项C错误，D正确。
10
AD解析 由磁通量变化公式ΔΦ＝Φ2－Φ1计算，因此只要能正确地表示出始、末位置的磁通量，就能准确写出磁通量的变化量，开始时，Φ1＝BS，转过90°时，Φ2＝0，A正确，B错误；线圈从图示位置转过180°时，Φ2＝－BS，ΔΦ＝－2BS，C错误；线圈转过360°时，Φ2＝BS，故ΔΦ＝0，D正确。
11
B解析 根据法拉第对产生感应电流的概括，A、C、D符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象的条件；B中开关S接通一段时间之后，线圈A中是恒定电流，而“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应，故不能使线圈B中产生感应电流。
12
D 图示状态下，穿过圆形线圈的磁通量为零，而选项A、B、C中的做法不会引起线圈中磁通量的变化，故无感应电流。
13
D 由于直线电流的磁场是垂直导线的同心圆，故只要L与M保持垂直，穿过金属环M的磁通量就为零，保持不变，环中均无感应电流产生。故选项D正确。
14
B 螺线管内部磁场向左穿过线圈，设向左穿过线圈的磁通量为Φ1，螺线管外部磁场向右穿过线圈，设穿过的磁通量为Φ2，则净磁通量为Φ＝Φ1－Φ2。线圈从正中间A处向右移动到B处，Φ2增大，Φ1不变，则Φ减小。故B正确，A、C、D错误。
15
C [在线框进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量分别增大和减小，闭合线框中有感应电流产生；整个线框在磁场中运动时，线框中无感应电流产生，所以，线框中有感应电流的时间为。]
16
ABD [在螺线管A中有磁通量的变化就引起螺线管B中的磁通量变化，所以将滑动变阻器的阻值调小，将开关S突然断开都能使磁通量发生变化，产生感应电流，使灵敏电流计的指针偏转，选项B、D对；当线圈靠近的时候也可以使穿过B螺线管的磁通量变化，所以选项A也对。]
17
AB 选项A、B中的电流I1、I2在线圈所在处产生的磁场方向相反，其总磁通量可能为零，选项A、B正确。
18
D解析 小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选D。
19
C解析 由安培定则知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，选项C正确。
20
B解析 小磁针的N极向螺线管偏转说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管P端为N极，Q端为S极，选项C错误；在螺线管的内部磁场方向由S极指向N极，所以螺线管内部磁场方向由Q指向P，选项D错误；根据安培定则可知，在电源外部电流从N流向M，电源N端为正极，选项A错误，B正确。
21
AD解析 由小磁针N极向纸面内偏转，知离子束下方磁感线垂直纸面向里，由安培定则可知，位于小磁针上方直线电流方向向右，若这束粒子带正电，则向右飞行，若带负电，则向左飞行，故A、D正确。
22
B解析 带负电圆环顺时针转动，形成逆时针方向的等效电流，根据安培定则，判断出环内、外磁场方向，环内向纸外，环外向纸里，可知小磁针转动方向，b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转。
23
A解析 由安培定则可知，I1电流在其上方产生的磁场方向垂直纸面向里，I2电流在其右方产生的磁场方向向里，故只有在区域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里，选项A正确。
24
A解析 应用公式B＝或F＝IlB时要注意导线必须垂直于磁场方向放置。故选项B、C、D错误，A正确。
25
B解析 越靠近条形磁铁磁感线越密，磁感应强度越大，选项B正确。
26
AC解析 当通电导线垂直于磁场方向时，可用表示磁感应强度B。B、D中电流的方向不与磁场方向垂直，不可用表示磁感应强度。
27
AB解析 A图中，图示状态Φ＝0，闭合线圈转90°的过程中Φ增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变。故正确答案为A、B。
28
BCD解析 ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，闭合回路的磁通量不变，故无感应电流产生，A项错误；B、D两项所述情况，闭合回路的磁通量增加，C项所述情况，闭合回路的磁通量减少，均有感应电流产生，故B、C、D正确。
29
BD解析 麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场，对此理论全面正确理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场可以产生变化的磁场，也可产生不变化的磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场，由变化的磁场产生电场的规律与上相似，由此可知，选项B、D正确，A、C错误。
30
ACD解析 声波、电磁波都能传递能量和信息，A项正确，B项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，C项正确；可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，D项正确。B解析 无线通信用的是频率为数百千赫至数百兆赫的无线电波，它是电磁波；超声波是声波(机械波)，不是电磁波；遥控器发出的红外线是电磁波；X射线也是电磁波。所以A、C、D正确，B不正确。
31B解析 无线通信用的是频率为数百千赫至数百兆赫的无线电波，它是电磁波；超声波是声波(机械波)，不是电磁波；遥控器发出的红外线是电磁波；X射线也是电磁波。所以A、C、D正确，B不正确。
32
BC解析 A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率的周期性变化的电场，C图是正确的；D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，故D图错误。
33
A解析 依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地变化的，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A选项，故A正确，B、C、D错误。
34
A解析 每个光量子的能量ε＝hν＝，每秒钟发射的总能量为P，则n＝＝，故A正确，B、C、D错误。
35
CD解析 原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量，光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即hν＝Em－En（m>n），故选项A、B错误，C、D正确。
36
解析 波长为λ的光子能量为ε＝hν＝h ①
设白炽灯每秒内发出的光子数为n，白炽灯电功率为P，则n＝ ②
式中η＝5%是白炽灯的发光效率。
联立①②式得n＝
代入题给数据得n＝5.8×1018（个）第十三章
电磁感应与电磁波
知识点整合
（含对应的典型例题及扩展知识点）
目
录
第十三章
电磁感应与电磁波
知识点整合
1
（含对应的典型例题及扩展知识点）
1
一、磁场
3
二、磁感线
7
三、安培定则
9
四、磁感应强度
12
五、磁通量
15
六、感应电流的产生条件
18
七、对磁通量变化的理解
19
八、电磁波的发现及应用
21
1.电磁波的产生
21
2.电场、磁场的变化关系
21
3.电磁波谱、电磁波的能量及电磁波应用
24
4.不同电磁波的比较
24
九、能量量子化
27
1.热辐射
27
2.黑体
27
3.能量子
28
4.能级
31
十、本章物理学史
32
一、磁场
1.定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。
2.磁场的存在形式：磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在。
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。
3.磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针N极受力的方向；也就是小磁针静止时N极所指的方向；磁感线的切线方向，就是这一点的磁场方向。
4.磁场的基本性质：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过磁场相互作用的，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线能产生力的作用。
5.电场与磁场的比较
电场
磁场
场源
电荷
磁体、电流、运动电荷
基本
性质
对放入其中的电荷有静电力的作用
对放入其中的磁体、通电导线、运动电荷有磁场力的作用
相同点
磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量
1.(多选)下列有关磁场的说法中，正确的是( )
A.磁体周围的空间存在看不见、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
ABC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与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错误。
2．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
A 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。
3.(多选)关于磁场和电场，下列说法中正确的是( )
A.磁场和电场一样，是同一种物质
B.磁场的最基本特性是对处在磁场中的磁极或电流有磁场力的作用
C.磁体与通电导体之间的相互作用是通过磁场进行的
D.电流与电流之间的相互作用是通过电场进行的
BC解析 磁场与电场的基本性质不同、产生的原因不同，因此不是同一种物质。故A错误；磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流有力的作用，B正确；磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的，C正确，D错误。
二、磁感线
1.定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
2.物理意义：用来形象地描述磁场的强弱和方向，并不真正存在。
磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，曲线的疏密表示磁场的强弱。
3.特点：(1)在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极；(2)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。
4.常见永磁体的磁场
1.关于磁感线，下列说法中正确的是( )
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D.两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
C解析 磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误。
2.如图是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是( )
A.a点的磁场方向为图中Ba指向
B.b点的磁场方向为图中Bb指向
C.a点的磁场比b点强
D.a点的磁场比b点弱
解析 磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误；磁感线疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点磁场比b点强，故C正确，D错误。
三、安培定则
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电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示。
2.通电螺线管的磁场
安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指与环形电流的方向一致，
伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图乙所示。
甲 乙
3.环形导线可以看成只有一匝的螺线管，如图所示。
丙
4.常见的三种电流磁感线分布
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直线电流
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
1.如图所示，小磁针所指方向正确的是( )
A解析 A图中小磁针所在位置磁感线方向向上，因此小磁针N极指向上方，选项A正确；B图中小磁针所在位置磁感线方向水平向右，因此小磁针N极指向右，选项B错误；根据C图中所给磁感线方向可知，小磁针N极指向左上方，选项C错误；D图中小磁针所在位置磁场方向沿磁感线水平向左，因此小磁针N极应指向左，故D错误。
2.实验室有一旧的学生直流电源，输出端的符号模糊不清，无法辨认正负极。某同学设计了下面判断电源极性的方法：在桌面上放一个小磁针，在磁针东面附近放一螺线管，如图所示，闭合开关后，小磁针指南的一端向东偏转，下述判断正确的是( )
A.电源的A端是正极，在电源内部电流由A流向B
B.电源的A端是正极，在电源内部电流由B流向A
C.电源的B端是正极，在电源内部电流由A流向B
D.电源的B端是正极，在电源内部电流由B流向A
C解析 由于小磁针指南的一端向东偏转，所以螺线管的西端为N极，由安培定则可知电源的B端为正极，在电源外部电流由B通过螺线管流向A，在电源内部电流由A流向B，故C正确。
3.如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转( )
A.沿顺时针方向转动
B.沿逆时针方向转动
C.N极转向纸里，S极转向纸外
D.N极转向纸外，S极转向纸里
解析 由安培定则知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，选项C正确。
四、磁感应强度
1.定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的安培力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度（不叫磁场强度）。
2.定义式：B＝。提示：磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。
3.单位：特斯拉，简称特，符号为T。
4.意义：B反映了磁场的强弱。
5.方向：磁感应强度是矢量
(1)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
(2)小磁针静止时N极所指的方向
(3)小磁针N极受力的方向
6.匀强磁场
1.定义：如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场。
2.特点
(1)强弱、方向处处相同的磁场。
(2)磁感线特点：疏密均匀的平行直线。
1.下列关于磁感应强度的说法正确的是( )
A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
D解析 因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关，所以A选项错误，D选项正确；因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的放置方向有关，故B选项错误；虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)，C选项错误。
2.(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是( )
A.试探电荷在电场中一定受到静电力的作用，静电力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小
B.电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小
C.试探电荷所受静电力的方向与电场方向相同或相反
D.电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反
AC解析 电荷在电场中一定受静电力的作用，且E＝，A正确；正电荷所受静电力的方向与电场方向相同，负电荷所受静电力的方向与电场方向相反，C正确；电流元在磁场中与磁场方向垂直放置时，一定受磁场力的作用，并且B＝，平行时不受磁场力，B错误；磁感应强度的方向不是根据电流元的受力方向规定的，D错误。
3.(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( )
BC解析 磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或Il的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝，即F＝IlB。所以B不变的情况下F与Il成正比，故A错误，C正确。
五、磁通量
1.定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。
2.单位：在国际单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb，1
Wb＝1T·m2。
3.公式：Φ＝BS(B⊥S)。表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密度。
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，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)。
4.意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
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。
5.磁通量的三点提醒
(1)磁通量有正、负，但磁通量不是矢量而是标量。
(2)当有方向相反的磁场(磁感应强度分别为B和B′)穿过同一个平面时，磁通量的大小等于磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数，即净条数。
(3)线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关。
1.关于磁通量，下列说法中正确的是( )
A.穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度为零
B.磁场中磁感应强度大的地方，磁通量一定很大
C.穿过某面垂直于磁场方向投影面的磁感线条数越多，磁通量越大
D.在磁场中所取平面的面积越大，磁通量越大
C解析 在磁感应强度大的地方，若某平面与磁场平行，即使是增大平面的面积，穿过该平面的磁通量一直为零，A、B、D错误；由磁通量Φ＝B·S知，穿过某面垂直于磁场方向投影面的磁感线条数越多，磁通量越大，C正确。
2.如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4
m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6
T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
解析 线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥＝Scos
60°＝0.4×m2＝0.2
m2
穿过线圈的磁通量Φ＝BS⊥＝0.6×0.2
Wb＝0.12
Wb。
线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量
Φ1＝－BS＝－0.6×0.4
Wb＝－0.24
Wb。
故磁通量的变化量
ΔΦ＝|Φ1－Φ|＝|－0.24－0.12|
Wb＝0.36
Wb。
3.(多选)如图所示，A为通电线圈，电流方向如图所示，B、C为与A在同一平面内的两同心圆，ΦB、ΦC分别为穿过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是( )
A.穿过两圆面的磁通量方向垂直纸面向外
B.穿过两圆面的磁通量方向垂直纸面向里
C.ΦB＞ΦC
D.ΦB＜ΦC
解析 由安培定则判断，凡是垂直纸面向外的磁感线都集中在线圈内，因磁感线是闭合曲线，则必有相应条数的磁感线垂直纸面向里，这些磁感线分布在线圈外，所以B、C圆面都有垂直纸面向里和向外的磁感线穿过，垂直纸面向外的磁感线条数相同，垂直纸面向里的磁感线条数不同，B圆面的较少，C圆面的较多，但都比垂直纸面向外的少，所以穿过B、C的磁通量方向应垂直纸面向外，且ΦB＞ΦC。
六、感应电流的产生条件
1.能够产生感应电流的三个典型的实验是
(1)条形磁铁和线圈发生相对运动
(2)闭合电路中的部分导体切割磁感线
(3)改变原线圈中电流，在副线圈中产生感应电流
2.法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为
(1)变化的电流
(2)变化的磁场
(3)运动的恒定电流
(4)运动的磁铁
(5)在磁场中运动的导体等
3.结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。
七、对磁通量变化的理解
1.引起磁通量变化的原因
(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。
2.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的比较
(1)Φ是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时Φ＝BS。
(2)ΔΦ是过程量，它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量，即ΔΦ＝Φ2－Φ1。
1.如选项图所示，A中线圈有一小缺口，B、D中匀强磁场区域足够大，C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方。其中能产生感应电流的是( )
解析 图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流。故本题只有选项B正确。
2.如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.保持不变
D.不能确定
解析 线框远离导线时，穿过线框的磁感应强度减小，线框的面积不变，所以穿过线框的磁通量减小。
3.有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。图中能产生感应电流的是( )
解析 A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生，故A错误；B、C、D中线圈均在切割磁感线，即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生。故B、C错误，D正确。
八、电磁波的发现及应用
1.电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。麦克斯韦预言电磁波的速度等于光速。
2.电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示
麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场。“变化”又分为均匀变化和非均匀变化
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，变化的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
思路点拨 要注意电场或磁场是如何变化的，变化规律不同，产生的场的特点也不相同。
D解析 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，A、B、C错误，D正确。
1.(多选)按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
BD解析 麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场，对此理论全面正确理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场可以产生变化的磁场，也可产生不变化的磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场，由变化的磁场产生电场的规律与上相似，由此可知，选项B、D正确，A、C错误。
2.在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的电场的是( )
C解析 A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随时间做非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误。
3.电磁波谱、电磁波的能量及电磁波应用
（1）电磁波谱：频率范围很广，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱。
（2）电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf，λ＝
，同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。
4.不同电磁波的比较
电磁波名称
波长、频率
特点
应用
无线电波
许多自然过程也辐射无线电波
广播和通讯，天体卫星研究
红外线
所有物体都会发射红外线，热物体的红外线辐射比冷物体强
红外线摄影
红外线遥感
可见光
复色光(红)(紫)
没有大气，天空蓝色短波散射，傍晚阳光红色短波吸收
紫外线
能量较高
灭菌消毒
促进人体对钙的吸收，利用荧光效应防伪
X射线
对生命物质有较强作用，过量会引起病变，穿透本领强
检查人体内部器官、零件内部缺陷
γ射线
能量很高，破坏生命物质
治疗疾病探测金属部件内部缺陷
1.(多选)电磁波与声波比较，下列叙述中正确的是( )
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，与频率无关
ABC解析 选项A、B均与事实相符，所以A、B正确；根据λ＝，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确；电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以选项D错误。
2.(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是( )
A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108
m/s
C.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D.只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波
AC解析 电磁波在真空中的传播速度为光速c＝3.0×108
m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变化。电磁波仍具有波的特征，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.0×108
m/s，在其他介质中的传播速度小于3.0×108
m/s，波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波，A、C正确，B、D错误。
3.(多选)下列说法中正确的是( )
A.夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最弱的
B.医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的
C.科学家关注南极臭氧层空洞是因为它将使气候恶化
D.在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射
解析 热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，A错误，D正确；穿透本领最强的是γ射线，B错误；臭氧层可吸收、阻挡过强的紫外线，使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害，另外臭氧层空洞可引起气候恶化，C正确。
九、能量量子化
1.热辐射
定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。
特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。
2.黑体
定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
（2）黑体辐射特点：黑体辐射规律最为简单，按辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
（3）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，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。
1.近年来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，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.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.红外线属于可见光
B解析 一切物体都在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“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动。故只有B正确。
2.(多选)下列叙述正确的是( )
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正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般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，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B错误，C正确；根据黑体定义知D正确。
3.能量子
（1）定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
（2）能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34
J·s(一般取h＝6.63×10－34
J·s)。
（3）能量的量子化：普朗克的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不连续(分立)的。爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的，光本身就是由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hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。
（4）意义：可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。
（5）量子化现象：在微观世界中物理量分立取值的现象称为量子化现象。
（6）光子的能量与入射光的强度：光子的能量即一个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，可见光子的能量由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量hν与入射光子数n的乘积，即光强等于nhν。
（7）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。
1.(多选)关于对能量子的认识，下列说法正确的是( )
A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
C.能量子与电磁波的频率成正比
D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
BC解析 由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；最小能量值ε＝hν，C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。
2.人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530
nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34
J·s，光速为3.0×108
m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )
A.2.3×10－18
W
B.3.8×10－19
W
C.7.0×10－10
W
D.1.2×10－18
W
思路点拨
c＝λν―→光的频率能量子的能量每秒内发射能量子的总能量能量子的个数。
解析 因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6
ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝
W≈2.3×10－18
W。
3.硅光电池是将光辐射的能量转化为电能。若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量，c为真空中的光速)( )
A.h
B.Nh
C.Nhλ0
D.2Nhλ0
解析 一个光子的能量ε＝hν＝h，则N个光子的总能量E＝Nh，选项B正确。
4.能级
（1）能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。
（2）原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的能量状态叫作激发态。
（3）能级跃迁：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。经过一次或几次跃迁到达基态。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。
1.氢原子基态的能量为E1＝－13.6
eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，在原子所在激发态能量为________eV(保留2位有效数字)。
解析 频率最大的光子能量为－0.96E1，即En－(－13.6
eV)＝－0.96×(－13.6
eV)，解得En＝－0.54
eV。
十、本章物理学史
1.1820年，奥斯特发现：通电导线使小磁针发生偏转，说明电流能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应
2.1831年，物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”
3.电磁场理论由麦克斯韦预言，由赫兹证实。
4.普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，爱因斯坦把能量子假设进行了推广。
