金版教程物理2024导学案必修第册人教版新第十三章 电磁感应与电磁波初步5.能量量子化含答案

《金版教程(物理）》2024导学案必修第册人教版新第十三章电磁感应与电磁波初步5.能量量子化1．了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点。2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立。一热辐射1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射eq\x(\s\up1(01))电磁波，这种辐射与eq\x(\s\up1(02))物体的温度有关，所以叫作热辐射。(2)特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的eq\x(\s\up1(03))温度而有所不同。2．黑体(1)定义：如果某种物体能够eq\x(\s\up1(04))完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生eq\x(\s\up1(05))反射，这种物体就叫作黑体。(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的eq\x(\s\up1(06))温度有关。二能量子1．定义：普朗克假设，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的eq\x(\s\up1(01))整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作eq\x(\s\up1(02))能量子。2．能量子大小：ε＝eq\x(\s\up1(03))hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34J·s。3．能量的量子化：微观粒子的能量是eq\x(\s\up1(04))量子化的，或者说微观粒子的能量是eq\x(\s\up1(05))不连续(分立)的。4．光子：爱因斯坦认为电磁场本身就是不连续的，也就是说，光本身就是由一个个不可分割的eq\x(\s\up1(06))能量子组成的，这些能量子被叫作光子。三能级1．定义：原子的能量是eq\x(\s\up1(01))量子化的，这些量子化的eq\x(\s\up1(02))能量值叫作能级。2．用能级跃迁解释原子的发射光谱：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eq\x(\s\up1(03))能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是eq\x(\s\up1(04))分立的，因此原子的发射光谱只有一些eq\x(\s\up1(05))分立的亮线。3．量子力学：能很好地描述eq\x(\s\up1(06))微观粒子运动的规律。1．判一判(1)黑体就是黑色的物体。()(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。()(3)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。()(4)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。()(5)原子从低能级跃迁到高能级要吸收能量。()提示：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√2．想一想(1)热辐射在高温下才能发生吗？提示：任何温度的物体都能发生热辐射，只是辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。(2)量子力学完全否认了经典力学吗？提示：没有。宏观物体的运动规律仍能用经典力学说明，而微观粒子的运动规律用量子力学能更好地解释。探究1热辐射仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图所示，在火炉旁会有什么感觉？这表明什么？提示：会感到温暖、明亮，且温度越高越暖和、越明亮。这表明火炉在向外辐射光和热量。活动2：热辐射本质上就是辐射电磁波，光就是一种电磁波。投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿是什么颜色？这表明什么？提示：铁块一开始是黑色，随着不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色。这表明辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。活动3：一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处观察，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比，会发现什么？为什么？提示：会发现窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比暗得多。这是因为经窗口射入室内的光线，大部分要在室内经过多次反射，才可能有机会射出窗口，在多次反射的过程中，大部分光的能量被吸收掉，从窗口射出的光的强度很弱。1．热辐射(1)理解：我们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，所以叫作热辐射。(2)热辐射的特点：物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。即辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。2．物体表面对外界射来的电磁波的吸收和反射除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光所致。3．黑体(1)理解：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体就叫作黑体。(2)黑体辐射的特点：辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。例1(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[实践探究](1)一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关吗？提示：一般物体辐射电磁波的情况不只与温度有关。(2)黑体辐射电磁波的情况与什么有关？提示：黑体辐射电磁波的情况只与温度有关。[规范解答]根据热辐射的定义，A正确；一般物体辐射电磁波的情况不只与温度有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确。[答案]ACD规律点拨一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射电磁波的特点一般物体辐射电磁波的强度按波长的分布情况与物体的温度有关既吸收又反射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与黑体的温度有关完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射[变式训练1]关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是()A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波中波长较短的成分越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色答案B解析一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波中波长较短的成分越强，对于一般材料的物体，辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外，还与其他因素有关，B正确，A、C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误。探究2能量子与能级仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：按照经典的电磁理论，物体的热辐射是如何产生的？提示：物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射，即热辐射。活动2：图甲中“”是实验测得的黑体辐射数据。用经典的电磁理论解释黑体辐射的实验规律时遇到了严重的困难。普朗克发现，只有假设振动着的带电微粒的能量是某一最小能量值ε＝hν(ν为频率)的整数倍，才能推导出与实验相符的黑体辐射公式，公式函数曲线如图甲。这说明微观世界的能量有什么特点？提示：普朗克的假设完全解释了黑体辐射的实验规律，说明普朗克的假设是正确的。这意味着微观世界的能量是分立的，不连续的，与我们认识的宏观世界中能量是连续的有很大不同。活动3：爱因斯坦将普朗克的理论推广，认为电磁场本身就是不连续的，即光本身就是由一个个能量子(光子)ε＝hν组成，并经过光电效应等实验证实。图乙是氦原子的发射光谱，光谱中只有一些分立的亮线，这说明原子的能量有什么特征？提示：氦原子的发射光谱只有一些分立的亮线，说明原子发出的光子的能量是分立的，则原子的能量是分立的，即微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统。1．普朗克的能量子理论(1)普朗克的假设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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。能量子公式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s。(2)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。(3)能量子理论在微观与宏观世界的联系与区别由于ε＝hν极微小，所以在宏观尺度内研究物体的能量时，我们可以认为物体的能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子的能量时，能量量子化(ε＝hν)不可忽略，即必须考虑能量量子化。2．光子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。也就是说，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。3．能级(1)定义：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)理解：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。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。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。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。4．量子力学的建立19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。例2某半导体激光器发射波长为1.5×10－6m、功率为5.0×10－3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，该激光器发出的()A．是紫外线B．是红外线C．光子能量约为1.3×10－13JD．光子数约为每秒3.8×1017个[实践探究](1)能量子公式是什么？提示：ε＝hν。(2)根据激光的波长，如何求出该激光的频率？提示：由c＝λν可得，光的频率ν＝eq\f(c,λ)。[规范解答]该激光的波长比可见光的波长长，属于红外线，故A错误，B正确；光子能量ε＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,1.5×10－6)J＝1.326×10－19J，故C错误；该激光器每秒钟发出的光子数为n＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(5.0×10－3×1,1.326×10－19)≈3.8×1016，故D错误。[答案]B规律点拨解有关能量子问题的技巧(1)熟练掌握能量子的计算公式：ε＝hν＝eq\f(hc,λ)。(2)把握宏观能量E与微观能量子ε的关系：E＝Pt＝nε。(3)正确建立模型。[变式训练2](多选)下列说法正确的是()A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化B．原子从低能态向高能态跃迁时放出光子C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线答案CD解析原子的能量是量子化的，原子从高能态向低能态跃迁时向外放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确，A、B错误。1．(黑体辐射和能量子)(多选)2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是()A．微波是一种波长较短的电磁波B．微波和声波一样都只能在介质中传播C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说答案ACD解析微波是一种波长较短的电磁波，A正确。微波能在真空中传播，B错误。黑体的热辐射实际上是电磁辐射，C正确。普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确。2．(光子的能量)关于光子的能量，下列说法中正确的是()A．光子的能量跟它在真空中的速度成正比B．光子的能量跟它在真空中的速度的平方成正比C．光子的能量跟它的频率成反比D．光子的能量跟它的频率成正比答案D解析根据能量子公式ε＝hν，可知光子的能量与它的频率成正比，结合c＝νλ，可得ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，因为光在真空中的速度c是定值，所以光子的能量与它在真空中的速度无关，故A、B、C错误，D正确。3．(热辐射的理解和应用)很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是()A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B．仪器发出的红外线遇到人反射，反射情况与被测者的温度有关C．被测者会辐射红外线，辐射强度按波长的分布情况与温度有关，温度高时较短波长的辐射成分强D．被测者会辐射红外线，辐射强度按波长的分布情况与温度有关，温度高时较长波长的辐射成分强答案C解析根据热辐射的规律可知，随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越强，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线强度按波长的分布情况，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。4．(黑体辐射与能级)关于黑体、黑体辐射与能级，下列说法正确的是()A．黑体反射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元C．原子的能量是连续的D．原子从高能级向低能级跃迁时需吸收能量答案B解析黑体不反射电磁波，A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B正确；原子的能量是量子化的，故C错误；原子从高能级向低能级跃迁时放出能量，故D错误。5．(能级)(多选)下列说法中正确的是()A．原子处于能级最低的状态时，最稳定B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁答案ABC解析原子在不同状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；原子只能吸收等于能级差的能量向高能级跃迁，D错误。6．(能量子)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．物体的长度答案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，B、C、D错误。7．(能量子)(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，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εB．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．电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的答案BC解析由普朗克能量子假说可知，振动着的带电微粒的能量和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；最小能量值叫作能量子，ε＝hν，且ν＝eq\f(c,λ)，可得ε＝eq\f(hc,λ)，C正确；借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合，说明这一假说是正确的，D错误。8．(能量子的应用)能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，恰能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为()A．1 B．3C．30 D．300答案B解析光子的能量为ε＝heq\f(c,λ)，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E＝10－18J，由E＝nε得能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(Eλ,hc)＝eq\f(10－18×6×10－7,6.63×10－34×3×108)≈3，故选B。9．(黑体及黑体辐射)关于对黑体的认识，下列说法正确的是()A．黑体是黑色的且其自身辐射电磁波B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关D．黑体不吸收电磁波，只反射电磁波答案C解析黑体辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B错误，C正确；黑体不反射电磁波，故D错误。10．(能级)(多选)下列关于原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量，可能正确的是()A．10.20eV B．12.09eVC．10.20～12.09eV D．10.20eV和12.09eV答案ABD解析原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量只能是分立的值，不能是连续的值，A、B、D正确。11．(热辐射规律与能量子的应用)经测量，人体表面热辐射强度的最大值落在波长为9.40μm处。根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K，由此估算人体表面的温度和辐射强度的最大值对应波长的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34J·s，绝对温度T与摄氏度t的换算关系为：T＝t＋273K，T和t的单位分别为K、℃)答案36℃2.12×10－20J解析人体表面的绝对温度为T＝eq\f(2.90×10－3m·K,λm)＝eq\f(2.90×10－3,9.40×10－6)K≈309K则人体表面的温度t＝T－273K＝36℃。根据ε＝hν、c＝νλ可知人体辐射强度的最大值对应波长的能量子的值为ε＝heq\f(c,λm)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,9.40×10－6)J≈2.12×10－20J。12．(能量子的应用)某广播电台的发射功率为10kW，发射的是在空气中波长为187.5m的电磁波，则：(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s)(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率。答案(1)9.4×1030(2)3.76×10234×10－4W解析(1)每个能量子为ε＝hν＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,187.5)J≈1.06×10－27J则该电台每秒发射上述波长能量子的个数N＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(10×103×1,1.06×10－27)≈9.4×1030。(2)设球状天线每秒接收能量子数为n个，以电台发射天线为球心、半径为R＝2.5km的球面面积S＝4πR2，而球状天线的有效接收面积S′＝πr2，所以n＝Neq\f(S′,S)＝Neq\f(r2,4R2)＝9.4×1030×eq\f(12,4×（2.5×103）2)＝3.76×1023，接收功率P收＝eq\f(nε,t)＝eq\f(3.76×1023×1.06×10－27,1)W≈4×10－4W。第十三章水平测评本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。第Ⅰ卷(选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1.宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，危险程度不亚于黑洞，其磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，下列有关磁星的磁场说法正确的是()A．“磁星”表面的磁场如此强大，故而磁感线非常密集，导致磁感线可能相交B．“磁星”表面各点的磁场方向可以用磁感线在该点的切线方向表示C．磁场只存在于“磁星”外部，而“磁星”内部不存在磁场D．若在“磁星”表面选一闭合区域，则闭合区域中的磁通量不可能为零答案B解析磁场中某点不能同时有两个磁场方向，故而磁感线不能相交，故A错误；磁感线某点处的切线方向为该点的磁场方向，故B正确；磁感线为闭合曲线，故而在“磁星”内部也存在磁场，故C错误；若所选择的闭合区域平行于磁感线，或磁感线从某侧进入又从同一侧穿出时，磁通量为零，故D错误。2．现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是()A．把带电体和永磁体放在一起，就可以在其周围空间产生电磁波B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的答案B解析要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，A错误；手机、电视通过无线电波传递信息，光纤通信通过光传递信息，无线电波和光均属于电磁波，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误。3．与4G通信相比，5G通信具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波()A．波长更长 B．能量子的能量更小C．能量子的能量更大 D．传播速度更快答案C解析由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点，已知电磁波的波长与频率的关系为λ＝eq\f(c,f)，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；已知能量子的能量为ε＝hν，且5G使用的电磁波频率更高，故其能量子的能量更大，B错误，C正确；电磁波的传播速度与光速相等，与频率的高低无关，D错误。4.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1，若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为()A.eq\r(3)∶1 B.eq\r(3)∶2C．1∶1 D．1∶2答案B解析根据安培定则，M、N处两根导线在O点产生的磁场方向一致，则每根导线在O点产生的磁场的磁感应强度大小为eq\f(B1,2)，方向竖直向下，当M处长直导线移至P处时，两根导线在O点产生的磁场方向之间的夹角为60°，则O点合磁感应强度大小为B2＝2×eq\f(B1,2)×cos30°＝eq\f(\r(3),2)B1，则B2与B1之比为eq\r(3)∶2，故A、C、D错误，B正确。5．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量取6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W答案A解析绿光的光子能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)≈3.8×10－19J，每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔就能被人察觉，所以人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率P＝eq\f(nε,t)＝eq\f(6×3.8×10－19,1)W≈2.3×10－18W。故A正确。6.在如图所示的xOy坐标系第一象限内存在垂直纸面向外的磁场，磁感线沿y轴方向均匀分布、沿x轴正方向逐渐稀疏。在第一象限内有一个平行于xOy平面的矩形导线框abcd，已知此时穿过线框的磁通量为Φ，则以下判断正确的是()A．此时线框内有感应电流产生B．若线框沿y轴正方向平移，则框内有感应电流产生C．若线框沿x轴负方向平移，则框内有感应电流产生D．以ab为轴翻转180°，则这一过程中框内磁通量变化量为2Φ答案C解析若线框静止于题图中位置，由于线框内的磁通量没有发生变化，所以没有感应电流产生，故A错误；若线框沿y轴正方向平移，由于磁感线沿y轴方向均匀分布，则线框内的磁通量没有发生变化，因此框内没有感应电流产生，故B错误；若线框沿x轴负方向平移，由于磁感线沿x轴正方向逐渐稀疏，磁通量发生变化，则框内有感应电流产生，故C正确；由于磁感线沿x轴正方向逐渐稀疏，以ab为轴翻转180°后，磁通量大小大于Φ，则这一过程中框内磁通量变化量大小大于2Φ，故D错误。7.如图所示，平行放置在绝缘水平面上的长为l的直导线a和无限长的直导线b，分别通以方向相反，大小为Ia、Ib(Ia>Ib)的恒定电流时，b对a的作用力为F。当在空间加一竖直向下(沿y轴的负方向)、磁感应强度大小为B的匀强磁场时，导线a所受磁场力恰好为零。则下列说法正确的是()A．电流Ib在导线a处产生的磁场的磁感应强度大小为B，方向沿y轴的负方向B．所加匀强磁场的磁感应强度大小为B＝eq\f(F,Ial)C．导线a对b的作用力大于FD．电流Ia在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为eq\f(F,Ial)，方向沿y轴的正方向答案B解析根据直线电流的磁感线分布及安培定则可知，无限长的直导线b的电流Ib在平行放置的直导线a处产生的磁场的磁感应强度处处相等，设为Ba，沿y轴正方向，由于加上题述磁场后a所受磁场力为零，因此电流Ib在导线a处产生的磁场的磁感应强度大小为Ba＝B，A错误；由磁感应强度定义可得：Ba＝eq\f(F,Ial)，又Ba＝B，则B＝eq\f(F,Ial)，B正确；由牛顿第三定律可知，导线a对b的作用力大小等于F，C错误；因为a导线不是无限长，故电流Ia在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小并不是处处相等，因此D错误。8.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两处的磁感应强度大小Ba<BbB．a、b两处的磁感应强度大小Ba>BbC．两条磁感线的空隙处不存在磁场D．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向答案AD解析由磁感线的疏密可知Ba<Bb，故A正确，B错误；磁感线是人为引入，利用磁感线的疏密来表示磁场强弱的，两条磁感线的空隙处同样存在磁场，故C错误；磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，故D正确。9．对于能量子理论和量子力学，以下说法正确的是()A．能量子理论能解释黑体辐射的有关规律B．带电微粒辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C．量子力学否定了经典力学的有关规律D．能量子理论能解释原子光谱的分立特征答案ABD解析根据普朗克能量子假说，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要以这个最小能量值为单位一份一份地进行，能很好地解释黑体辐射的实验规律和原子光谱的分立特征，故A、B、D正确；经典力学适用于描述宏观物体的运动，量子力学没有否定经典力学，C错误。10．如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80A和100A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法正确的是()A．两导线受到的磁场力Fb＝125FaB．导线所受的磁场力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变D．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置答案BCD解析两导线受到的磁场力是一对相互作用力，大小相等，故A错误。因为每一根导线所在处的磁感应强度方向与导线垂直，且磁感应强度大小沿导线方向不变，故导线所受的磁场力可以用F＝ILB计算，故B正确。移走导线b前，导线b的电流较大，则p点的磁场的方向与导线b中电流在p点产生的磁场的方向相同，根据安培定则可知，p点的磁感应强度方向垂直两导线所在的平面向里；移走导线b后，p点磁场的方向即导线a中电流在p点产生的磁场的方向，根据安培定则可知，p点的磁感应强度方向垂直两导线所在的平面向外，故C正确。根据安培定则可知，在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场的方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确。第Ⅱ卷(非选择题，共50分)二、实验题(本题共2小题，共12分)11．(6分)如图所示是做“探究感应电流产生的条件”实验的器材及示意图。(1)在图中用笔画线代替导线把它们连成实验电路。(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转：Ⅰ._____________________________________________________________；Ⅱ.__________________________________________________________。答案(1)图见解析(2)Ⅰ.将开关闭合(或断开)Ⅱ.开关闭合后，将螺线管A插入(或拔出)螺线管B解析(1)将灵敏电流计与螺线管B组成一个闭合回路，电源、开关、螺线管A组成另一个闭合回路，电路图如图所示。(2)将开关闭合(或断开)，或开关闭合后将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，灵敏电流计的指针发生偏转。12．(6分)图中虚线框内存在一沿水平方向且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的磁场力，来测量磁场的磁感应强度大小。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的“U”形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长，E为直流电源，R为电阻箱，A为电流表，S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。已知D所受的磁场力等效于D的底边所受的磁场力。(1)在图中画线连接成实验电路图。(2)完成下列主要实验步骤中的填空。①按图接线。②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙的质量m1。③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________________，然后读出电流表的示数I，并用天平称出此时细沙的质量m2。④用米尺测量D的底边长度L。(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________。答案(1)图见解析(2)重新处于平衡状态(3)eq\f(|m2－m1|g,IL)解析(1)连接完成的实验电路图如图所示。(2)本实验的原理是利用平衡条件求解磁感应强度，故应使D重新处于平衡状态。(3)设D的质量为M、托盘的质量为m0、细沙的质量为m1时，由平衡条件可得Mg＝(m0＋m1)g，当细沙质量为m2时，有Mg＋BIL＝(m0＋m2)g或Mg－BIL＝(m0＋m2)g，联立有BIL＝|m2－m1|g，所以磁感应强度B＝eq\f(|m2－m1|g,IL)。三、计算题(本题共3小题，共38分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(10分)在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1cm，电流为0.5A，所受的磁场力为5×10－4N。求：(1)该位置的磁感应强度多大？(2)若在该位置加一磁感应强度大小为0.1T、方向与原磁场方向和导线均垂直的磁场，该导线受到的磁场力多大？答案(1)0.1T(2)7×10－4N解析(1)根据公式B＝eq\f(F,Il)得B＝eq\f(5×10－4,0.5×0.01)T＝0.1T。(2)