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(共49张PPT)
第三节　电磁感应现象
第四节　电磁波及其应用
第五节　量子化现象
学习目标
1．了解电磁感应现象发现的过程，通过实验，探究和理解感应电流的产生条件．　2.能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流．　3.知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史上的意义，了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律，了解电磁场的物质性．　4.了解光是一种电磁波，了解能量子假说和光子假说，了解光的波粒二象性和原子结构的玻尔理论．
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、电磁感应现象
1．电磁感应现象的发现
1831年，_________领悟到“磁生电”，并把这种现象命名为____________，产生的电流叫作____________．
2．产生感应电流的条件
穿过闭合回路的_________发生变化，闭合回路中就有感应电流产生．
法拉第
电磁感应
感应电流
磁通量
3．电磁感应的应用
(1)汽车防抱死制动系统(ABS)中轮速传感器是利用电磁感应现象来测量车轮的转速．
(2)无线充电技术．
二、电磁场与电磁波
1．麦克斯韦认为
变化的磁场产生______．变化的电场产生______．变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的_________．变化的电磁场在空间中的传播形成了_________．
电场
磁场
电磁场
电磁波
2．电磁场的物质性
物质具有质量、能量，物质间可以相互作用，并遵守相应的守恒定律．
(1)微波炉利用电磁波来加热食物，这说明电磁场具有______．
(2)光压的存在表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性．
(3)电磁场因具有能量而具有运动质量．
(4)康普顿通过实验验证了电磁场和电荷系统相互作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律．
能量
3．光是一种电磁波
(1)麦克斯韦预言电磁波的存在并推算出电磁波在真空中传播的速度与___的速度十分接近，他认为光是一种电磁波．
(2)______用实验证实了电磁波的存在．
光
赫兹
三、量子化现象
1．能量子假说：普朗克提出能量的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行．每一份的能量等于hν，称为能量子．ν指电磁波的频率，h是一个常量，叫作普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.
2．光子假说：爱因斯坦于1905年指出，当光与物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份光量子．这些光量子后来被称为光子，光子的能量与它的______成正比，即ε＝hν.
3．光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子的性质称为光的波粒二象性．
频率
4．原子结构的玻尔理论
(1)定义：电子轨道半径是量子化的，电子只能在某些特定的轨道上运动；电子在不同的轨道上具有不同的能量，这些量子化的能量值称为______；只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子．
(2)原子处于能量最低的状态，这是最稳定的．
(3)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．
能级
判断下列说法是否正确．
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．(　　)
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．(　　)
(3)磁场一定可以产生电场，电场也一定可以产生磁场．(　　)
(4)电磁波在真空和介质中传播速度相同．(　　)
(5)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(　　)
(6)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(　　)
×　
×　
×　
×　
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　实验：探究产生感应电流的条件
　　　(2025·湛江月考)在实验室我们通过如图所示的实验装置来探究电路中产生感应电流的条件．线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，构成直流电路，线圈B、开关S2和电流表串联构成回路，线圈A放在线圈B内．实验步骤如下：
(1)断开开关S2，闭合开关S1的瞬间，发现电流表的指针__________(选填“偏转”或“不偏转”).
[解析]　线圈B所在回路未闭合，没有感应电流，电流表的指针不偏转．
(2)闭合开关S2，闭合开关S1，匀速移动滑动变阻器滑片的过程中，发现电流表的指针________(选填“偏转”或“不偏转”).
[解析]　线圈B所在回路闭合，移动滑动变阻器的滑片时，线圈A的电流变化，产生的磁场变化，穿过线圈B的磁通量变化，线圈B所在回路产生感应电流，电流表的指针偏转．
不偏转　
偏转　
(3)以上实验表明：产生感应电流的条件是___________________________.
[解析]　同时满足回路闭合和回路中的磁通量发生变化才能产生感应电流，即产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化．
闭合回路的磁通量发生变化
　　　(2025·汕尾校考阶段练)实验：探究感应电流产生的条件．

(1)实验一：如图甲所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中________电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中______电流产生(均选填“有”或“无”).
[解析]　实验一：如题图甲所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中磁通量均发生变化，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中磁通量未发生变化，线圈中无电流产生．
有　
无　
(2)实验二：如图乙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中________电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中________电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表中__________电流通过(均选填“有”或“无”).
有　
有　
无
[解析]　实验二：如题图乙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，小螺线管A中电流发生变化，大螺线管B中磁通量发生变化，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，小螺线管A中电流发生变化，大螺线管B中磁通量发生变化，电流表中有电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，小螺线管A中电流不变，大螺线管B中磁通量不变，电流表中无电流通过．
知识点二　产生感应电流的判定
保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中．
(1)图甲所示的运动，线框中是否产生感应电流？
[提示]　题图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生．
(2)图乙所示的运动，线框中是否产生感应电流？
[提示]　题图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生．
(3)条形磁铁左右运动时(图丙)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？
[提示]　发生偏转．闭合螺线管线圈中磁通量发生变化．
√
　　　在如图所示的电路中，开关S闭合后，下列做法不能使灵敏电流计的指针偏转的是(　　)
A．保持右边电路电流不变
B．将B线圈向左远离A线圈
C．将开关S突然断开
D．将滑动变阻器的阻值调小
[解析]　保持右边电路电流不变，通过线圈B磁通量不变，不会在B中产生感应电流，灵敏电流计的指针不偏转，故A正确；将B线圈向左远离A线圈时，穿过B线圈的磁通量减小，B线圈有感应电流，灵敏电流计的指针偏转，故B错误；无论是断开开关还是减小滑动变阻器的阻值，都会使A中电流发生变化，从而使线圈A产生的磁场发生变化，引起B中磁通量发生变化，产生感应电流，灵敏电流计的指针偏转，故C、D错误．
√
　　　(2025·中山联考)如图所示，有一矩形闭合导体线圈，在范围足够大的匀强磁场中运动，下列图中能产生感应电流的是(　　)
√
[解析]　题图A中线圈水平方向匀速运动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电流，A错误；题图B中线圈水平方向匀速运动时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，B错误；题图C中线圈绕轴转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，则会产生感应电流，C正确；题图D中线圈绕轴转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电流，D错误．
知识点三　麦克斯韦电磁场理论及实验验证
1．麦克斯韦电磁场理论
(1)电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场

如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在它周围产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定向运动，形成了感应电流，即使在变化的磁场周围没有闭合电路同样可以产生电场．
(2)电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场
麦克斯韦认为：由电现象和磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的观点猜想变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场．
如图所示，根据麦克斯韦电磁场理论可知，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场．
2．对麦克斯韦电磁场理论的理解
(1)恒定的电场不产生磁场．
(2)恒定的磁场不产生电场．
(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．
(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．
(5)周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场．
(6)周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场．
√
　　　关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是(　　)
A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场
B．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
C．手机是通过电磁波进行通信的
D．雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器
[解析]　变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场，所以电场和磁场总是相互联系，故A正确，不符合题意；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故B错误，符合题意；手机和雷达均是利用电磁波工作的，故C、D正确，不符合题意．
　　　关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电场
B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波
C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波动
[解析]　变化的电场和变化的磁场相互联系，他们统称为电磁场，A错误；电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波，B正确；在变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，C错误；电磁波是一种波，声波也是一种波,但声波是机械波,它们是不同种性质的波动，D错误．
√
知识点四　量子化现象
1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．
2．在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值．量子化的基本特征就是在某一范围内，取值是不连续的．
3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．
4．光子假说：当光照射在金属上时，有时会有电子从金属表面逸出，这种现象被称为光电效应．为解释光电效应，在普朗克能量子假说的启发下，爱因斯坦于1905年指出，当光和物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份光量子．这些光量子后来被称为光子．光子的能量与它的频率成正比，即ε＝hν.
5．光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性，光的波动性不同于机械波，也不同于经典意义上的电磁波，而是一种概率波，概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹．
6．为了解释氢原子的稳定性和氢原子光谱的分立特征，玻尔提出了氢原子中电子轨道量子化假说，即电子轨道半径是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动；电子在不同的轨道上具有不同的能量，只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子．
　　　(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　　)
A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．吸收的能量可以是连续的
D．辐射和吸收的能量是量子化的
[解析]　带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，A、B、D正确，C错误．
√
√
√
　　　现在市场上常用来激光打标的是355 nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离．据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)
A．10－22 J　　　　　　　 B．10－19 J
C．10－16 J D．10－13 J
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　　　(多选)关于玻尔理论，以下叙述正确的是(　　)
A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量
C.只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量
D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量
[解析]　根据玻尔理论假设知A正确；不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确．
√
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(感应电流产生的判定)(多选)如图所示的是探究感应电流的实验装置，螺线管A与滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；螺线管A放在螺线管B内，螺线管B与电流计组成另一个闭合回路．下列操作中螺线管B所在回路有感应电流产生的是(　　)
A．开关闭合瞬间
B．开关断开瞬间
C．开关闭合后保持滑动变阻器滑片不动
D．开关闭合后快速移动滑动变阻器滑片
√
√
解析：感应电流的产生条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，只要螺线管A中电流发生变化，A产生的磁场就发生变化，穿过螺线管B的磁通量就发生变化，B所在回路中就会产生感应电流，开关闭合、断开、快速移动变阻器滑片时，螺线管A中电流都会发生变化，故A、B、D正确；如果A中电流不变化，则B所在回路中就没有感应电流，故C错误．
√
2．(感应电流产生的判定)(多选)如图，在通电直导线AB旁放置一闭合金属线圈abcd，下列情况中能产生感应电流的是(　　)
A．线圈向右平动　　　
B．线圈沿AB向上平动
C．线圈绕AB轴转动
D．线圈绕bc边转动
√
解析：线圈向右平动，线圈中磁通量减小，可以产生感应电流，故A符合题意；线圈沿AB向上平动，线圈中磁通量不变，不能产生感应电流，故B不符合题意；线圈绕AB轴转动，线圈中磁通量不变，不能产生感应电流，故C不符合题意；线圈绕bc边转动，线圈中磁通量发生变化，可以产生感应电流，故D符合题意．
√
3．(麦克斯韦电磁场理论)关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是(　　)
A．在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论
B．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在
C．变化的电场可以在周围的空间产生电磁波
D．变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场
解析：麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而后赫兹第一个用实验证明了电磁波的存在，故A错误，B正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在周围产生稳定的磁场，不产生电磁波，均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，故C、D错误．
√
4．(电磁波)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波需要通过介质传播，它由一种介质进入另一种介质时频率不变
B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电磁场在空间中传播形成电磁波
C．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s
D．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波
√
解析：电磁波不需要通过介质传播，它由一种介质进入另一种介质时频率不变，故A错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场和变化的磁场构成不可分离的、统一的电磁场，变化的电磁场在空间中传播形成电磁波，故B正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速，为3.0×108 m/s，故C正确；雷达发射的是直线性能好、反射性能强的电磁波，故D错误．
5．(能量量子化)下列关于能量子的说法正确的是(　　)
A.能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
B．能量子表示微观世界的不连续性观念
C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大
D．能量子是类似于质子、中子的微观粒子
解析：能量子假设是由普朗克最早提出来的，故A错误；能量子表示微观世界的不连续性观念，故B正确；电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故C错误；能量子是不可再分的最小能量值，不是指类似于质子、中子的微观粒子，故D错误．
√(共53张PPT)
第六章　电磁现象与电磁波
第一节　磁现象与磁场
第二节　磁感应强度
学习目标
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、磁现象与磁场
1．磁场：磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间，都存在着相互作用，统称为磁相互作用(或磁力)，磁相互作用是通过______发生的．
磁场
2．磁感线
(1)定义：英国科学家_________提出了磁感线的概念．在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的____________都跟该点的磁场方向一致．
(2)特点：磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场越强的地方，磁感线______；在磁体或通电螺线管的外部，磁感线从北极(N极)出发回到南极(S极)，在内部的磁感线由S极指向N极，形成闭合的曲线．磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．
法拉第
切线方向
越密
(3)电流的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断．
①直线电流的磁场方向的判断：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．
②环形(螺线管)电流的磁场方向的判断：让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向．
3．安培分子电流假说
(1)安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部都存在一种环形电流，即分子电流．分子电流使每个物质分子都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．

(2)当铁棒中分子电流的取向趋于规则时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．
4．地磁场：地球是一个大磁体，地球磁体的N极位于地理______附近，地球磁体的S极位于地理______附近．地球由于本身具有磁性而在周围形成的磁场叫作_________．
南极
北极
地磁场
二、磁感应强度
1．磁感应强度的方向
在磁场中的任一点，小磁针____受力的方向，亦即小磁针静止时____所指的方向，就是该点磁感应强度的方向，简称磁场的方向．
N极
N极
(2)磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是_________，简称特，符号是T.
垂直
特斯拉
3．匀强磁场
(1)定义：磁场中某一区域内磁感应强度的大小和方向处处相同．
(2)磁感线：间隔相同的平行直线．
(3)实例：距离很近的两个平行异名磁极之间(除边缘外)的磁场、通电螺线管内中间部分的磁场，都可近似为匀强磁场．
4．磁通量
(1)定义：匀强磁场中磁场磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.
(2)拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量．
(3)单位：国际单位制中单位是______，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2.
韦伯
磁通密度
判断下列说法是否正确．
(1)通电导线和通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的．(　　)
(2)电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的.(　　)
(3)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆.(　　)
(4)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场.(　　)
(5)通电导线在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大．(　　)
(6)磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放不放电流元无关．(　　)
(7)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量.(　　)
(8)将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等．(　　)
√
×　
√
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×　
√
×　
×　
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　磁场和磁感线
1．常见永磁体的磁感线分布
2．磁感线的特点
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向．
(3)磁感线在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极指向N极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交．
(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在．
(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交．
√
　　　(多选)下列关于磁场的说法正确的是(　　)
A．磁场是人为构想出来的
B．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
C．安培首先发现了电流的磁效应
D．磁体与磁体之间是通过磁场发生作用的
[解析]　磁场和电场都是客观存在的一种物质，不是人为构想出来的，故A错误，B正确；奥斯特首先发现了电流的磁效应，故C错误；磁体与磁体之间是通过彼此激发的磁场发生相互作用的，故D正确．
√
√
　　　下列关于磁感线的说法不正确的是(　　)
A．所有磁感线都是闭合的
B．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱
C．同一磁场的磁感线不能相交
D．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向
[解析]　所有磁感线都是闭合的，故A正确；磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，磁感线的疏密反映磁场的大小，磁感线的切线方向表示磁场的方向，则沿着磁场方向，磁场不一定越来越弱，故B错误，D正确；同一磁场的磁感线不能相交，故C正确．
√
　　　(2025·深圳统考期末)沈括在《梦溪笔谈》中记载了“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”．地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合材料，下列说法不正确的是(　　)
A．“磁石磨针锋”，指的是磁化现象
B．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
C．材料说明地球的地理南北极与地磁北南极并不重合
D．在做奥斯特实验时，通电导线南北放置比东西放置实验现象更为明显
[解析]　“磁石磨针锋”，针磁化成为一个小磁体，是磁化现象，A正确，不符合题意；磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，B错误，符合题意；“微偏东，不全南也”，指的是地磁场存在磁偏角，即地球的地理南北极与地磁北南极并不重合，C正确，不符合题意；由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的分量，而当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力，故在进行奥斯特实验时通电直导线南北方向放置比东西放置实验现象更加明显，D正确，不符合题意．
项目 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线电流
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 知识点二　安培定则和安培分子电流假说
1．三种常见电流的磁场
2.安培分子电流假说
(1)法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流．
(2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．
　　关于电流周围磁感线分布及磁场方向，下列图像正确的是(　　)

[解析]　由安培定则可知，直导线右侧磁场方向垂直于纸面向内，左侧磁场方向垂直于纸面向外，故A正确；由安培定则可知，题图B所示通电螺线管内部磁感线应由左向右，故B错误；由安培定则可知，题图C所示单匝线圈内磁感线应由右向左，故C错误；由安培定则可得，俯视时，题图D中直导线周围环形磁场方向应为顺时针，故D错误．
√
√
　　　磁铁和电流都能产生磁场，而通电螺线管和条形磁铁的磁场十分相似，安培由此提出著名的分子电流假说，下列关于分子电流假说的分析正确的是(　　)
A．由于磁铁内部分子的定向移动而形成分子电流导致磁铁周围产生磁场
B．铁棒受到外界磁场作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒各处显示出同样强度的磁场
C．高温可以使磁铁失去磁性，而猛烈的敲击则不会使磁铁失去磁性
D．安培分子电流假说揭示出磁场是由电荷的运动产生的
[解析]　安培分子电流假说主要是提出环形的分子电流导致组成物质的每个微粒都相当于磁体，当这些磁体的磁性方向一致时，整体就形成两个磁极，而铁棒磁化后只有两个磁极的磁性是最强的，A、B错误；高温和猛烈的敲击都会使磁铁内部的分子电流取向又变得杂乱无章而导致磁铁失去磁性，C错误；分子电流的实质是电子绕原子核旋转产生环形电流，而环形电流产生两个磁极，本质上还是电荷的运动产生了磁场，D正确．
知识点三　对磁感应强度的理解
(1)图甲中的小磁针能定量反映磁场的强弱吗？
[提示]　不能．
(2)磁场对通电导线有力的作用，如图乙所示，能通过通电导线受力的大小来判断磁场的强弱吗？通过怎样的实验来验证这些猜想？
[提示]　能，利用控制变量法，保持电流和导线长度不变，通过与导线连接的竖直线的摆动角度判断其所受磁场力的大小，进而可以判断磁场的强弱．
(3)在磁场的同一位置，通电导线与磁场方向垂直时，无论怎样改变I、L的大小，F与IL的比值是变化的吗？
[提示]　不变．
2．方向
(1)磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向．
(2)表述方式
①小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向．
②小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向．
③磁感应强度的方向就是该点的磁场方向．
3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关．
√
　　　如图所示，地磁场的分布可用条形磁铁来模拟．北极的a点、赤道的b点和地心的c点的磁场感应强度分别是Ba、Bb和Bc，下列说法正确的是(　　)
A．Ba>Bb，Bc的方向由N极指向S极
B．Ba＞Bb，Bc的方向由S极指向N极
C．Ba＜Bb，Bc的方向由N极指向S极
D．Ba＜Bb，Bc的方向由S极指向N极
[解析]　把地球看作条形磁体，磁感应强度两极最强，中间最弱，即Ba＞Bb，在磁体的内部磁场的方向由S极指向N极．
　　　(2025·广东校联考期中)如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根通电长直导线，其电流方向垂直于纸面向外，a、b、c、d是以导线为圆心的同一圆周上的四点．已知a点的磁感应强度为零，则下列说法正确的是(　　)
A.b点的磁感应强度大于c 点的磁感应强度
B．b点的磁感应强度小于 d 点的磁感应强度
C．c点的磁感应强度大于 d 点的磁感应强度
D．b点的磁感应强度为c 点磁感应强度的2倍
√
　　　一段长为0.5 m的导线放在匀强磁场中，当通过4 A的电流时，受到磁场力大小为4 N，则该磁场的磁感应强度大小可能是(　　)
A．3 T　　　　　　　　 B．1.5 T
C．1 T D．0.2 T
√
知识点四　对磁通量的理解
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(线框平行于纸面移动)，中间是一条电流方向向上的通电导线，请思考：
(1)导线的左边磁场的方向向哪？右边呢？
[提示]　导线左边的磁场方向垂直于纸面向外，右边的磁场方向垂直于纸面向里．
(2)在移动过程中，当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框的磁感线条数有何特点？
[提示]　当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框垂直于纸面向外的磁感线条数与垂直于纸面向里的磁感线条数相同．
1．磁通量的计算
(1)公式：Φ＝BS.
适用条件：①匀强磁场；②磁场方向与平面垂直．
(2)在匀强磁场B中，若磁感应强度方向与平面不垂直，则公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感应强度方向上的投影面积．
例如图中的S，则有S⊥＝S cos θ，Φ＝BS cos θ，式中S cos θ即为面积S在垂直于磁感应强度方向上的投影，我们称为“有效面积”．
2．磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值．
(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.　
3．磁通量的变化量
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.
　　　在空间直角坐标系Oxyz中选取如图所示的abc a′b′c′棱柱形空间，空间存在沿x轴正方向的匀强磁场．通过面积S1(abb′a′所围的面积)、S2(acc′a′所围的面积)和S3(cbb′c′所围的面积)的磁通量大小分别为Φ1、Φ2和Φ3，则(　　)
A．Φ1＝0　　　　　　　
B．Φ2＝0
C．Φ3＝0
D．三者均不为零
√
[解析]　根据磁通量的定义可知，在匀强磁场中Φ＝BS，其中B为匀强磁场的场强，处处相同；S为有效面积，即平面在垂直于磁场方向的投影．由题意可知，匀强磁场方向沿x轴正方向，S1和S2平面在与磁场垂直方向的投影均为acc′a′所围的面积大小，故Φ1＝Φ2≠0，S3与磁场方向平行，即在与磁场垂直方向的投影为0，故Φ3＝0.
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1.(磁感线)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列论述正确的是(　　)
A．a、b两处的磁场强弱不同，a处磁场强
B．a、b两点在同一条磁感线上，所以两点磁场方向相同
C．磁感线上某点的切线方向就是该点磁场的方向
D．两条磁感线的空隙处不存在磁场
解析：由题图中磁感线的疏密可知，a处磁场弱，b处磁场强，故A错误；磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，a、b两点磁场方向不同，故B错误，C正确；磁感线是假想的，实际不存在，在两条磁感线的空隙处存在磁场，故D错误．
√
2．(安培定则的应用)(多选)在图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向及磁感线方向，其对应正确的是(　　)
√
√
解析：如果已知电流的方向，那么可用安培定则判断磁感线的方向，如果已知小磁针的指向，那么小磁针N极所指的方向就是磁感线的方向．根据安培定则可知，A中电流方向及小磁针静止时N极所指的方向正确，故A正确；通电圆环在轴线上产生了由右向左的磁感线，小磁针静止时N极应该指向左侧，故B错误；根据安培定则可知电流产生的磁场方向沿螺线管轴线向右，故C正确；根据安培定则可知电流产生的磁场方向在圆环内部由内指向外，故D正确．
√
3．(分子电流假说)(多选)(2023·高考福建卷，T5)地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示．学术界对于地磁场的形成机制尚无共识．一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流．基于此理论，下列判断正确的是(　　)
A．地表电荷为负电荷
B．环形电流方向与地球自转方向相同
C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大
D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
√
解析：根据右手螺旋定则可知，环形电流方向与地球自转方向相反，则地表电荷为负电荷，故A正确，B错误；若地表电荷的电量增加，则等效电流增大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流减小，地磁场强度减小，故D错误．
√
4.(对磁感应强度的理解)如图所示的是磁场中的两条磁感线，A、B、C为磁场中的三个点，其中A、C在同一条直线磁感线上，下列关于三点所在处的磁感应强度BA、BB、BC的说法正确的是(　　)
A．BA一定大于BB
B．BA可能与BB大小相等
C．BA与BB、BC方向相同
D．BA与BB无法比较大小关系
解析：磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，故由题图可知BA＞BB，故A正确，B、D错误；A、C在同一条直线磁感线上，磁感应强度的方向为磁感线的切线方向，且磁感线为直线，故BA与BC同向，BB的方向与二者不同，故C错误．
5.(磁通量的计算)如图所示，一闭合正方形单匝线圈在平行于纸面的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′转动．已知匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，线圈边长为20 cm，线圈由垂直于磁场位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为(　　)
A．0.8 Wb　　　　 　　
B．0.08 Wb
C．0.04 Wb
D．0
解析：线圈由垂直于磁场位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ＝2BS＝0.04 Wb.
√第三节　电磁感应现象
第四节　电磁波及其应用
第五节　量子化现象
1．了解电磁感应现象发现的过程，通过实验，探究和理解感应电流的产生条件．　2.能够运用感应电流的产生条件判断能否产生感应电流．　3.知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史上的意义，了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律，了解电磁场的物质性．　4.了解光是一种电磁波，了解能量子假说和光子假说，了解光的波粒二象性和原子结构的玻尔理论．
一、电磁感应现象
1．电磁感应现象的发现
1831年，法拉第领悟到“磁生电”，并把这种现象命名为电磁感应，产生的电流叫作感应电流．
2．产生感应电流的条件
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生．
3．电磁感应的应用
(1)汽车防抱死制动系统(ABS)中轮速传感器是利用电磁感应现象来测量车轮的转速．
(2)无线充电技术．
二、电磁场与电磁波
1．麦克斯韦认为
变化的磁场产生电场．变化的电场产生磁场．变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的电磁场．变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波．
2．电磁场的物质性
物质具有质量、能量，物质间可以相互作用，并遵守相应的守恒定律．
(1)微波炉利用电磁波来加热食物，这说明电磁场具有能量．
(2)光压的存在表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性．
(3)电磁场因具有能量而具有运动质量．
(4)康普顿通过实验验证了电磁场和电荷系统相互作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律．
3．光是一种电磁波
(1)麦克斯韦预言电磁波的存在并推算出电磁波在真空中传播的速度与光的速度十分接近，他认为光是一种电磁波．
(2)赫兹用实验证实了电磁波的存在．
三、量子化现象
1．能量子假说：普朗克提出能量的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行．每一份的能量等于hν，称为能量子．ν指电磁波的频率，h是一个常量，叫作普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.
2．光子假说：爱因斯坦于1905年指出，当光与物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份光量子．这些光量子后来被称为光子，光子的能量与它的频率成正比，即ε＝hν.
3．光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子的性质称为光的波粒二象性．
4．原子结构的玻尔理论
(1)定义：电子轨道半径是量子化的，电子只能在某些特定的轨道上运动；电子在不同的轨道上具有不同的能量，这些量子化的能量值称为能级；只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子．
(2)原子处于能量最低的状态，这是最稳定的．
(3)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．
判断下列说法是否正确．
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．(　　)
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．(　　)
(3)磁场一定可以产生电场，电场也一定可以产生磁场．(　　)
(4)电磁波在真空和介质中传播速度相同．(　　)
(5)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(　　)
(6)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
知识点一　实验：探究产生感应电流的条件
　(2025·湛江月考)在实验室我们通过如图所示的实验装置来探究电路中产生感应电流的条件．线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，构成直流电路，线圈B、开关S2和电流表串联构成回路，线圈A放在线圈B内．实验步骤如下：
(1)断开开关S2，闭合开关S1的瞬间，发现电流表的指针__________(选填“偏转”或“不偏转”).
(2)闭合开关S2，闭合开关S1，匀速移动滑动变阻器滑片的过程中，发现电流表的指针________(选填“偏转”或“不偏转”).
(3)以上实验表明：产生感应电流的条件是___________________________.
[解析]　(1)线圈B所在回路未闭合，没有感应电流，电流表的指针不偏转．
(2)线圈B所在回路闭合，移动滑动变阻器的滑片时，线圈A的电流变化，产生的磁场变化，穿过线圈B的磁通量变化，线圈B所在回路产生感应电流，电流表的指针偏转．
(3)同时满足回路闭合和回路中的磁通量发生变化才能产生感应电流，即产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化．
[答案]　(1)不偏转　(2)偏转　(3)闭合回路的磁通量发生变化
　(2025·汕尾校考阶段练)实验：探究感应电流产生的条件．
(1)实验一：如图甲所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中________电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中______电流产生(均选填“有”或“无”).
(2)实验二：如图乙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中________电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中________电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表中__________电流通过(均选填“有”或“无”).
[解析]　(1)实验一：如题图甲所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中磁通量均发生变化，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中磁通量未发生变化，线圈中无电流产生．
(2)实验二：如题图乙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，小螺线管A中电流发生变化，大螺线管B中磁通量发生变化，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，小螺线管A中电流发生变化，大螺线管B中磁通量发生变化，电流表中有电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，小螺线管A中电流不变，大螺线管B中磁通量不变，电流表中无电流通过．
[答案]　(1)有　无　(2)有　有　无
知识点二　产生感应电流的判定
保持线框平面始终与磁感线垂直，图甲中线框在磁场中上下运动；图乙中线框在磁场中左右运动；如图丙所示，有一个线圈与一个灵敏电流计连成闭合电路，将一条形磁铁的一部分插入线圈中．
(1)图甲所示的运动，线框中是否产生感应电流？
(2)图乙所示的运动，线框中是否产生感应电流？
(3)条形磁铁左右运动时(图丙)，电流计的指针是否发生偏转？为什么？
[提示]　(1)题图甲中，线框在磁场中上下运动的过程中，导体没有切割磁感线，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生．
(2)题图乙中，线框在磁场中左右运动的过程中，尽管导体切割磁感线，但是整个线框都处在磁场中，穿过线框的磁通量没有发生变化，所以无感应电流产生．
(3)发生偏转．闭合螺线管线圈中磁通量发生变化．
　在如图所示的电路中，开关S闭合后，下列做法不能使灵敏电流计的指针偏转的是(　　)
A．保持右边电路电流不变
B．将B线圈向左远离A线圈
C．将开关S突然断开
D．将滑动变阻器的阻值调小
[解析]　保持右边电路电流不变，通过线圈B磁通量不变，不会在B中产生感应电流，灵敏电流计的指针不偏转，故A正确；将B线圈向左远离A线圈时，穿过B线圈的磁通量减小，B线圈有感应电流，灵敏电流计的指针偏转，故B错误；无论是断开开关还是减小滑动变阻器的阻值，都会使A中电流发生变化，从而使线圈A产生的磁场发生变化，引起B中磁通量发生变化，产生感应电流，灵敏电流计的指针偏转，故C、D错误．
[答案]　A
　(2025·阳江月考)如图所示，边界MN右侧存在匀强磁场，现使边长为L的正方形闭合金属线框由边界左侧以速度v匀速运动到图中虚线位置．此过程线框中产生感应电流的时间为(　　)
A.　　　　　　　　　 B．
C． D．
[解析]　线框在整个运动过程中，只在右侧边框恰好进入磁场到线框恰好完全进入磁场的过程中产生感应电流，此过程线框的位移为L，故根据匀速直线运动规律可得，产生感应电流的时间t＝.
[答案]　A
　(2025·中山联考)如图所示，有一矩形闭合导体线圈，在范围足够大的匀强磁场中运动，下列图中能产生感应电流的是(　　)
[解析]　题图A中线圈水平方向匀速运动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电流，A错误；题图B中线圈水平方向匀速运动时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，B错误；题图C中线圈绕轴转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，则会产生感应电流，C正确；题图D中线圈绕轴转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则不会产生感应电流，D错误．
[答案]　C
知识点三　麦克斯韦电磁场理论及实验验证
1．麦克斯韦电磁场理论
(1)电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场
如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在它周围产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定向运动，形成了感应电流，即使在变化的磁场周围没有闭合电路同样可以产生电场．
(2)电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场
麦克斯韦认为：由电现象和磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的观点猜想变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场．
如图所示，根据麦克斯韦电磁场理论可知，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场．
2．对麦克斯韦电磁场理论的理解
(1)恒定的电场不产生磁场．
(2)恒定的磁场不产生电场．
(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．
(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．
(5)周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场．
(6)周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场．
　关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是(　　)
A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场
B．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
C．手机是通过电磁波进行通信的
D．雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器
[解析]　变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场，所以电场和磁场总是相互联系，故A正确，不符合题意；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故B错误，符合题意；手机和雷达均是利用电磁波工作的，故C、D正确，不符合题意．
[答案]　B
　关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电场
B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波
C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波动
[解析]　变化的电场和变化的磁场相互联系，他们统称为电磁场，A错误；电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波，B正确；在变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，C错误；电磁波是一种波，声波也是一种波，但声波是机械波，它们是不同种性质的波动，D错误．
[答案]　B
知识点四　量子化现象
1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．
2．在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值．量子化的基本特征就是在某一范围内，取值是不连续的．
3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．
4．光子假说：当光照射在金属上时，有时会有电子从金属表面逸出，这种现象被称为光电效应．为解释光电效应，在普朗克能量子假说的启发下，爱因斯坦于1905年指出，当光和物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份光量子．这些光量子后来被称为光子．光子的能量与它的频率成正比，即ε＝hν.
5．光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性，光的波动性不同于机械波，也不同于经典意义上的电磁波，而是一种概率波，概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹．
6．为了解释氢原子的稳定性和氢原子光谱的分立特征，玻尔提出了氢原子中电子轨道量子化假说，即电子轨道半径是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动；电子在不同的轨道上具有不同的能量，只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子．
　(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　　)
A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．吸收的能量可以是连续的
D．辐射和吸收的能量是量子化的
[解析]　带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，A、B、D正确，C错误．
[答案]　ABD
　现在市场上常用来激光打标的是355 nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离．据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)
A．10－22 J　　　　　　　 B．10－19 J
C．10－16 J D．10－13 J
[解析]　打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量，则该激光的光子能量ε＝hν＝，解得ε＝5.6×10－19 J.
[答案]　B
　(多选)关于玻尔理论，以下叙述正确的是(　　)
A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量
C.只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量
D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量
[解析]　根据玻尔理论假设知A正确；不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确．
[答案]　AD
eq \o(\s\up7())
1．(感应电流产生的判定)(多选)如图所示的是探究感应电流的实验装置，螺线管A与滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；螺线管A放在螺线管B内，螺线管B与电流计组成另一个闭合回路．下列操作中螺线管B所在回路有感应电流产生的是(　　)
A．开关闭合瞬间
B．开关断开瞬间
C．开关闭合后保持滑动变阻器滑片不动
D．开关闭合后快速移动滑动变阻器滑片
解析：选ABD.感应电流的产生条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，只要螺线管A中电流发生变化，A产生的磁场就发生变化，穿过螺线管B的磁通量就发生变化，B所在回路中就会产生感应电流，开关闭合、断开、快速移动变阻器滑片时，螺线管A中电流都会发生变化，故A、B、D正确；如果A中电流不变化，则B所在回路中就没有感应电流，故C错误．
2．(感应电流产生的判定)(多选)如图，在通电直导线AB旁放置一闭合金属线圈abcd，下列情况中能产生感应电流的是(　　)
A．线圈向右平动　　　
B．线圈沿AB向上平动
C．线圈绕AB轴转动
D．线圈绕bc边转动
解析：选AD.线圈向右平动，线圈中磁通量减小，可以产生感应电流，故A符合题意；线圈沿AB向上平动，线圈中磁通量不变，不能产生感应电流，故B不符合题意；线圈绕AB轴转动，线圈中磁通量不变，不能产生感应电流，故C不符合题意；线圈绕bc边转动，线圈中磁通量发生变化，可以产生感应电流，故D符合题意．
3．(麦克斯韦电磁场理论)关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是(　　)
A．在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论
B．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在
C．变化的电场可以在周围的空间产生电磁波
D．变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场
解析：选B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而后赫兹第一个用实验证明了电磁波的存在，故A错误，B正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在周围产生稳定的磁场，不产生电磁波，均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，故C、D错误．
4．(电磁波)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波需要通过介质传播，它由一种介质进入另一种介质时频率不变
B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电磁场在空间中传播形成电磁波
C．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s
D．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波
解析：选BC.电磁波不需要通过介质传播，它由一种介质进入另一种介质时频率不变，故A错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场和变化的磁场构成不可分离的、统一的电磁场，变化的电磁场在空间中传播形成电磁波，故B正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速，为3.0×108 m/s，故C正确；雷达发射的是直线性能好、反射性能强的电磁波，故D错误．
5．(能量量子化)下列关于能量子的说法正确的是(　　)
A.能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
B．能量子表示微观世界的不连续性观念
C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大
D．能量子是类似于质子、中子的微观粒子
解析：选B.能量子假设是由普朗克最早提出来的，故A错误；能量子表示微观世界的不连续性观念，故B正确；电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故C错误；能量子是不可再分的最小能量值，不是指类似于质子、中子的微观粒子，故D错误．第一节　磁现象与磁场
第二节　磁感应强度
1．了解磁现象，知道磁场的性质．知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点．　2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向．　3.知道安培分子电流假说的内容，并能解释简单的磁现象，了解地磁场的性质．　4.理解磁感应强度的物理意义和定义式，并能利用公式B＝或F＝ILB进行简单计算．
5．知道磁通量的定义，知道Φ＝BS的适用条件，会用这一公式进行计算．
一、磁现象与磁场
1．磁场：磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间，都存在着相互作用，统称为磁相互作用(或磁力)，磁相互作用是通过磁场发生的．
2．磁感线
(1)定义：英国科学家法拉第提出了磁感线的概念．在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致．
(2)特点：磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场越强的地方，磁感线越密；在磁体或通电螺线管的外部，磁感线从北极(N极)出发回到南极(S极)，在内部的磁感线由S极指向N极，形成闭合的曲线．磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．
(3)电流的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋定则)判断．
①直线电流的磁场方向的判断：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．
②环形(螺线管)电流的磁场方向的判断：让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向．
3．安培分子电流假说
(1)安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部都存在一种环形电流，即分子电流．分子电流使每个物质分子都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．
(2)当铁棒中分子电流的取向趋于规则时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．
4．地磁场：地球是一个大磁体，地球磁体的N极位于地理南极附近，地球磁体的S极位于地理北极附近．地球由于本身具有磁性而在周围形成的磁场叫作地磁场．
二、磁感应强度
1．磁感应强度的方向
在磁场中的任一点，小磁针N极受力的方向，亦即小磁针静止时N极所指的方向，就是该点磁感应强度的方向，简称磁场的方向．
2．磁感应强度的大小：
当通电导线与磁场垂直时，通电导线所受磁场的作用力F与电流I和导线长度L的乘积IL之比，称为磁感应强度．
(1)关系式B＝.
(2)磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T.
3．匀强磁场
(1)定义：磁场中某一区域内磁感应强度的大小和方向处处相同．
(2)磁感线：间隔相同的平行直线．
(3)实例：距离很近的两个平行异名磁极之间(除边缘外)的磁场、通电螺线管内中间部分的磁场，都可近似为匀强磁场．
4．磁通量
(1)定义：匀强磁场中磁场磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.
(2)拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量．
(3)单位：国际单位制中单位是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2.
(4)引申：B＝，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量．在工程领域，技术人员常把磁感应强度称为磁通密度．
判断下列说法是否正确．
(1)通电导线和通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的．(　　)
(2)电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的.(　　)
(3)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆.(　　)
(4)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场.(　　)
(5)通电导线在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大．(　　)
(6)磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放不放电流元无关．(　　)
(7)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量.(　　)
(8)将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等．(　　)
提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
(6)√　(7)×　(8)×
知识点一　磁场和磁感线
1．常见永磁体的磁感线分布
2．磁感线的特点
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向．
(3)磁感线在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极指向N极，即磁感线是闭合的曲线，它不相交．
　(1)在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在．
(2)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交．
　(多选)下列关于磁场的说法正确的是(　　)
A．磁场是人为构想出来的
B．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
C．安培首先发现了电流的磁效应
D．磁体与磁体之间是通过磁场发生作用的
[解析]　磁场和电场都是客观存在的一种物质，不是人为构想出来的，故A错误，B正确；奥斯特首先发现了电流的磁效应，故C错误；磁体与磁体之间是通过彼此激发的磁场发生相互作用的，故D正确．
[答案]　BD
　下列关于磁感线的说法不正确的是(　　)
A．所有磁感线都是闭合的
B．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱
C．同一磁场的磁感线不能相交
D．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向
[解析]　所有磁感线都是闭合的，故A正确；磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，磁感线的疏密反映磁场的大小，磁感线的切线方向表示磁场的方向，则沿着磁场方向，磁场不一定越来越弱，故B错误，D正确；同一磁场的磁感线不能相交，故C正确．
[答案]　B
　(2025·深圳统考期末)沈括在《梦溪笔谈》中记载了“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”．地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合材料，下列说法不正确的是(　　)
A．“磁石磨针锋”，指的是磁化现象
B．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
C．材料说明地球的地理南北极与地磁北南极并不重合
D．在做奥斯特实验时，通电导线南北放置比东西放置实验现象更为明显
[解析]　“磁石磨针锋”，针磁化成为一个小磁体，是磁化现象，A正确，不符合题意；磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，B错误，符合题意；“微偏东，不全南也”，指的是地磁场存在磁偏角，即地球的地理南北极与地磁北南极并不重合，C正确，不符合题意；由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的分量，而当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力，故在进行奥斯特实验时通电直导线南北方向放置比东西放置实验现象更加明显，D正确，不符合题意．
[答案]　B
知识点二　安培定则和安培分子电流假说
1．三种常见电流的磁场
项目 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线电流
以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
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
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
2.安培分子电流假说
(1)法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流．
(2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性．
　关于电流周围磁感线分布及磁场方向，下列图像正确的是(　　)
[解析]　由安培定则可知，直导线右侧磁场方向垂直于纸面向内，左侧磁场方向垂直于纸面向外，故A正确；由安培定则可知，题图B所示通电螺线管内部磁感线应由左向右，故B错误；由安培定则可知，题图C所示单匝线圈内磁感线应由右向左，故C错误；由安培定则可得，俯视时，题图D中直导线周围环形磁场方向应为顺时针，故D错误．
[答案]　A
　磁铁和电流都能产生磁场，而通电螺线管和条形磁铁的磁场十分相似，安培由此提出著名的分子电流假说，下列关于分子电流假说的分析正确的是(　　)
A．由于磁铁内部分子的定向移动而形成分子电流导致磁铁周围产生磁场
B．铁棒受到外界磁场作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒各处显示出同样强度的磁场
C．高温可以使磁铁失去磁性，而猛烈的敲击则不会使磁铁失去磁性
D．安培分子电流假说揭示出磁场是由电荷的运动产生的
[解析]　安培分子电流假说主要是提出环形的分子电流导致组成物质的每个微粒都相当于磁体，当这些磁体的磁性方向一致时，整体就形成两个磁极，而铁棒磁化后只有两个磁极的磁性是最强的，A、B错误；高温和猛烈的敲击都会使磁铁内部的分子电流取向又变得杂乱无章而导致磁铁失去磁性，C错误；分子电流的实质是电子绕原子核旋转产生环形电流，而环形电流产生两个磁极，本质上还是电荷的运动产生了磁场，D正确．
[答案]　D
知识点三　对磁感应强度的理解
(1)图甲中的小磁针能定量反映磁场的强弱吗？
(2)磁场对通电导线有力的作用，如图乙所示，能通过通电导线受力的大小来判断磁场的强弱吗？通过怎样的实验来验证这些猜想？
(3)在磁场的同一位置，通电导线与磁场方向垂直时，无论怎样改变I、L的大小，F与IL的比值是变化的吗？
[提示]　(1)不能．
(2)能，利用控制变量法，保持电流和导线长度不变，通过与导线连接的竖直线的摆动角度判断其所受磁场力的大小，进而可以判断磁场的强弱．
(3)不变．
1．理解
(1)定义式：B＝，此式表示通电导线垂直于磁场方向时，它受的磁场力为F.而当通电导线与磁场方向平行时，所受磁场力为0.
(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关．
(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．
2．方向
(1)磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向．
(2)表述方式
①小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向．
②小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向．
③磁感应强度的方向就是该点的磁场方向．
3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关．
　如图所示，地磁场的分布可用条形磁铁来模拟．北极的a点、赤道的b点和地心的c点的磁场感应强度分别是Ba、Bb和Bc，下列说法正确的是(　　)
A．Ba>Bb，Bc的方向由N极指向S极
B．Ba＞Bb，Bc的方向由S极指向N极
C．Ba＜Bb，Bc的方向由N极指向S极
D．Ba＜Bb，Bc的方向由S极指向N极
[解析]　把地球看作条形磁体，磁感应强度两极最强，中间最弱，即Ba＞Bb，在磁体的内部磁场的方向由S极指向N极．
[答案]　B
　(2025·广东校联考期中)如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根通电长直导线，其电流方向垂直于纸面向外，a、b、c、d是以导线为圆心的同一圆周上的四点．已知a点的磁感应强度为零，则下列说法正确的是(　　)
A.b点的磁感应强度大于c 点的磁感应强度
B．b点的磁感应强度小于 d 点的磁感应强度
C．c点的磁感应强度大于 d 点的磁感应强度
D．b点的磁感应强度为c 点磁感应强度的2倍
[解析]　
根据安培定则，电流在各点产生的磁感应强度如图所示，设匀强磁场的磁感应强度大小为 B，因a 点的磁感应强度为零，所以长直导线在 a、b、c、d四点产生的磁感应强度大小均为B，则b点的磁感应强度大小Bb＝2B，c、d两点的磁感应强度大小Bc＝Bd＝＝B.
[答案]　A
　一段长为0.5 m的导线放在匀强磁场中，当通过4 A的电流时，受到磁场力大小为4 N，则该磁场的磁感应强度大小可能是(　　)
A．3 T　　　　　　　　 B．1.5 T
C．1 T D．0.2 T
[解析]　当磁感应强度与电流垂直时，磁感应强度最小有B＝＝ T＝2 T，故该磁场的磁感应强度范围为B≥2 T.
[答案]　A
知识点四　对磁通量的理解
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(线框平行于纸面移动)，中间是一条电流方向向上的通电导线，请思考：
(1)导线的左边磁场的方向向哪？右边呢？
(2)在移动过程中，当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框的磁感线条数有何特点？
[提示]　(1)导线左边的磁场方向垂直于纸面向外，右边的磁场方向垂直于纸面向里．
(2)当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框垂直于纸面向外的磁感线条数与垂直于纸面向里的磁感线条数相同．
1．磁通量的计算
(1)公式：Φ＝BS.
适用条件：①匀强磁场；②磁场方向与平面垂直．
(2)在匀强磁场B中，若磁感应强度方向与平面不垂直，则公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感应强度方向上的投影面积．
例如图中的S，则有S⊥＝S cos θ，Φ＝BS cos θ，式中S cos θ即为面积S在垂直于磁感应强度方向上的投影，我们称为“有效面积”．
2．磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值．
(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.　
3．磁通量的变化量
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.
　在空间直角坐标系Oxyz中选取如图所示的abc a′b′c′棱柱形空间，空间存在沿x轴正方向的匀强磁场．通过面积S1(abb′a′所围的面积)、S2(acc′a′所围的面积)和S3(cbb′c′所围的面积)的磁通量大小分别为Φ1、Φ2和Φ3，则(　　)
A．Φ1＝0　　　　　　　 B．Φ2＝0
C．Φ3＝0 D．三者均不为零
[解析]　根据磁通量的定义可知，在匀强磁场中Φ＝BS，其中B为匀强磁场的场强，处处相同；S为有效面积，即平面在垂直于磁场方向的投影．由题意可知，匀强磁场方向沿x轴正方向，S1和S2平面在与磁场垂直方向的投影均为acc′a′所围的面积大小，故Φ1＝Φ2≠0，S3与磁场方向平行，即在与磁场垂直方向的投影为0，故Φ3＝0.
[答案]　C
　(2025·东莞期中)某线圈匝数为n，其中线圈面积为S，如图所示线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则以下说法正确的是(　　)
A．此时穿过线圈的磁通量为nBS
B．若线圈从当前位置绕OO′转过60°角时，穿过线圈的磁通量变化为nBS
C．线圈从当前位置绕OO′转过90°角的过程中，会产生感应电流
D．若保证线圈位置不变，改变磁感应强度大小，因为没有切割磁感线，所以不会产生感应电流
[解析]　此时穿过线圈的磁通量为BS，与匝数n无关，故A错误；若线圈绕OO′转过60°角，穿过线圈的磁通量Φ2＝BS cos 60°＝，则穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝，故B错误；线圈绕OO′转过90°角过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，故闭合线圈会产生感应电流，故C正确；若保证线圈位置不变，改变磁感应强度大小，虽然没有切割磁感线，但磁通量发生变化，则闭合线圈会产生感应电流，故D错误．
[答案]　C
eq \o(\s\up7())
1.(磁感线)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列论述正确的是(　　)
A．a、b两处的磁场强弱不同，a处磁场强
B．a、b两点在同一条磁感线上，所以两点磁场方向相同
C．磁感线上某点的切线方向就是该点磁场的方向
D．两条磁感线的空隙处不存在磁场
解析：选C.由题图中磁感线的疏密可知，a处磁场弱，b处磁场强，故A错误；磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，a、b两点磁场方向不同，故B错误，C正确；磁感线是假想的，实际不存在，在两条磁感线的空隙处存在磁场，故D错误．
2．(安培定则的应用)(多选)在图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向及磁感线方向，其对应正确的是(　　)
解析：选ACD.如果已知电流的方向，那么可用安培定则判断磁感线的方向，如果已知小磁针的指向，那么小磁针N极所指的方向就是磁感线的方向．根据安培定则可知，A中电流方向及小磁针静止时N极所指的方向正确，故A正确；通电圆环在轴线上产生了由右向左的磁感线，小磁针静止时N极应该指向左侧，故B错误；根据安培定则可知电流产生的磁场方向沿螺线管轴线向右，故C正确；根据安培定则可知电流产生的磁场方向在圆环内部由内指向外，故D正确．
3．(分子电流假说)(多选)(2023·高考福建卷，T5)地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示．学术界对于地磁场的形成机制尚无共识．一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流．基于此理论，下列判断正确的是(　　)
A．地表电荷为负电荷
B．环形电流方向与地球自转方向相同
C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大
D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
解析：选AC.根据右手螺旋定则可知，环形电流方向与地球自转方向相反，则地表电荷为负电荷，故A正确，B错误；若地表电荷的电量增加，则等效电流增大，地磁场强度增大，故C正确；若地球自转角速度减小，则等效电流减小，地磁场强度减小，故D错误．
4.(对磁感应强度的理解)如图所示的是磁场中的两条磁感线，A、B、C为磁场中的三个点，其中A、C在同一条直线磁感线上，下列关于三点所在处的磁感应强度BA、BB、BC的说法正确的是(　　)
A．BA一定大于BB
B．BA可能与BB大小相等
C．BA与BB、BC方向相同
D．BA与BB无法比较大小关系
解析：选A.磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，故由题图可知BA＞BB，故A正确，B、D错误；A、C在同一条直线磁感线上，磁感应强度的方向为磁感线的切线方向，且磁感线为直线，故BA与BC同向，BB的方向与二者不同，故C错误．
5.(磁通量的计算)如图所示，一闭合正方形单匝线圈在平行于纸面的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′转动．已知匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，线圈边长为20 cm，线圈由垂直于磁场位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为(　　)
A．0.8 Wb　　　　 　　 B．0.08 Wb
C．0.04 Wb D．0
解析：选C.线圈由垂直于磁场位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ＝2BS＝0.04 Wb.

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