【高考物理】2026高考導(dǎo)與練總復(fù)習(xí)物理一輪（基礎(chǔ)版）第十二章第6講實(shí)驗(yàn)探究影響感應(yīng)電流方向的因素含答案第6講實(shí)驗(yàn):探究影響感應(yīng)電流方向的因素一、實(shí)驗(yàn)原理1.探究電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。探究電路如圖所示,探究出電流從電流表的“+”“-”接線柱流入方向與指針的偏轉(zhuǎn)方向間的關(guān)系,從而用該電流表判斷感應(yīng)電流的方向。2.將磁鐵的不同磁極插入、拔出螺線管,觀察感應(yīng)電流方向的變化。通過分析感應(yīng)電流的方向與磁鐵的磁場(chǎng)方向、穿過線圈磁通量的變化之間的關(guān)系,探究影響感應(yīng)電流方向的因素,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。二、實(shí)驗(yàn)器材條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、干電池(用來(lái)確定通過電流表的電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)操作及步驟1.確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向(流入“+”“-”接線柱的方向)的關(guān)系。(1)正確連接電路。(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使接入電路的電阻最大。(3)迅速閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)后立即斷開開關(guān)。(4)記錄電流方向與電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向,找出它們之間的關(guān)系,記入下表。電流流入電流表的情況電流表指針偏轉(zhuǎn)方向電流從“+”接線柱流入電流從“-”接線柱流入2.探究磁場(chǎng)方向、磁通量變化情況與感應(yīng)電流方向的關(guān)系。(1)按如圖所示連接電路,明確螺線管的繞線方向。(2)采用控制變量法分別進(jìn)行N極(S極)插入線圈和N極(S極)抽出線圈的實(shí)驗(yàn),如圖所示。(3)觀察磁場(chǎng)方向、電流方向、磁通量大小變化情況,并將結(jié)果填入表格。①N極(S極)向下插入線圈時(shí),線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況。圖示磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針向上乙向上順時(shí)針向下②N極(S極)抽出線圈時(shí),線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況。圖示磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向(俯視)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針向下丁向上逆時(shí)針向上四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)線圈中磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁體的磁場(chǎng)方向相反;當(dāng)線圈中磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟磁體的磁場(chǎng)方向相同。五、注意事項(xiàng)1.確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時(shí),要用試觸法并注意減小電流,防止電流過大或通電時(shí)間過長(zhǎng)損壞電流表。2.電流表選用零刻度在中間的靈敏電流表。3.實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)好表格,并明確線圈的繞線方向。4.按照控制變量的思想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5.進(jìn)行一種操作后,等電流表指針回零后再進(jìn)行下一步操作。考點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【實(shí)驗(yàn)原理的考查】(2024·黑龍江大慶期中)某實(shí)驗(yàn)小組使用如圖甲所示的器材探究“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”中影響感應(yīng)電流方向的因素。(1)在圖中用實(shí)線代替導(dǎo)線完成實(shí)驗(yàn)電路連接。(2)連接好電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)靈敏電流表G的指針向右偏了一下;保持開關(guān)閉合,依次進(jìn)行以下操作:將鐵芯迅速插入線圈A時(shí),靈敏電流表指針將向(選填“左”或“右”)偏;然后將滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值調(diào)大,靈敏電流表指針將向(選填“左”或“右”)偏;穩(wěn)定后斷開開關(guān),靈敏電流表指針將向(選填“左”或“右”)偏。

(3)寫出閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:

。

(4)亮亮同學(xué)經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)探究,對(duì)自家“自發(fā)電”無(wú)線門鈴按鈕原理進(jìn)行研究,其“發(fā)電”原理如圖乙所示,按下門鈴按鈕過程,磁鐵靠近螺線管;松開門鈴按鈕過程,磁鐵遠(yuǎn)離螺線管回歸原位。下列說法正確的是。(多選)

A.只有按下按鈕時(shí),門鈴才會(huì)響B(tài).按住按鈕不動(dòng),門鈴不會(huì)響C.按下按鈕過程,通過門鈴的電流方向?yàn)镼→PD.若更快按下按鈕,門鈴的響聲更大E.按下和松開按鈕過程,通過門鈴感應(yīng)電流大小一定相等【答案】(1)圖見解析(2)右左左(3)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化(4)BCD【解析】(1)實(shí)驗(yàn)電路連接如圖所示。(2)連接好電路后,閉合開關(guān),線圈B內(nèi)的磁通量增大,靈敏電流表G的指針向右偏了一下;將鐵芯迅速插入線圈A時(shí),線圈B內(nèi)的磁通量增大,靈敏電流表指針將向右偏;將滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值調(diào)大,回路中電流減小,線圈A產(chǎn)生的磁場(chǎng)減小,線圈B內(nèi)的磁通量減小,靈敏電流表指針將向左偏;穩(wěn)定后斷開開關(guān),線圈B內(nèi)的磁通量減小,靈敏電流表指針將向左偏。(3)閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。(4)按下和松開按鈕的過程,螺線管中磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),門鈴均會(huì)響,故A錯(cuò)誤;按住按鈕不動(dòng),螺線管中磁通量不變,螺線管中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,門鈴不會(huì)響,故B正確;按下按鈕過程,螺線管中向左的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,可知按下按鈕過程,通過門鈴的電流方向?yàn)镼→P,故C正確;若更快按下按鈕,螺線管中磁通量的變化率增大,螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,通過門鈴的感應(yīng)電流增大,門鈴的響聲更大,故D正確;按下和松開按鈕過程,螺線管中磁通量的變化率不一定相同,故螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定相同,通過門鈴的感應(yīng)電流大小不一定相等,故E錯(cuò)誤。[例2]【實(shí)驗(yàn)操作的考查】(2024·山東煙臺(tái)階段練習(xí))在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)中,請(qǐng)回答下列問題。(1)為弄清靈敏電流表指針擺動(dòng)方向與電流方向的關(guān)系,可以使用一個(gè)已知正負(fù)極性的直流電源進(jìn)行探究。某同學(xué)想到了多用電表內(nèi)部某一擋含有直流電源,他應(yīng)選用多用電表的(選填“電阻”“直流電流”“直流電壓”“交流電流”或“交流電壓”)擋,對(duì)靈敏電流表進(jìn)行測(cè)試,由實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)電流從正接線柱流入電流表時(shí),指針向右擺動(dòng)。

(2)該同學(xué)先將多用電表的紅表筆接靈敏電流表的正接線柱,再將黑表筆(選填“短暫”或“持續(xù)”)接靈敏電流表的負(fù)接線柱。若靈敏電流表的指針向左擺動(dòng),說明電流是由電流表的(選填“正”或“負(fù)”)接線柱流入靈敏電流表的。

(3)實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)將磁鐵某極向下從線圈上方插入線圈時(shí),發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn),請(qǐng)?jiān)趫D甲中用箭頭畫出線圈電流方向并用字母N、S標(biāo)出磁鐵的極性。(4)另一名同學(xué)利用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)器材來(lái)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象及判定感應(yīng)電流方向。在給出的實(shí)物圖中,已用實(shí)線作為導(dǎo)線連接了部分實(shí)驗(yàn)電路。①請(qǐng)用筆畫線作為導(dǎo)線從箭頭1和2處開始完成其余部分電路的連接。②將L1插入L2后,下列實(shí)驗(yàn)操作產(chǎn)生的感應(yīng)電流與合上開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同的是。

A.閉合開關(guān),穩(wěn)定后拔出軟鐵棒B.閉合開關(guān),穩(wěn)定后拔出線圈L1C.閉合開關(guān),穩(wěn)定后使變阻器滑片P左移D.閉合開關(guān),穩(wěn)定后斷開開關(guān)【答案】(1)電阻(2)短暫負(fù)(3)見解析圖甲(4)①見解析圖乙②C【解析】(1)根據(jù)題意可知,實(shí)驗(yàn)要使用多用電表內(nèi)部含有直流電源的某一擋,而只有多用電表的電阻擋有電源,所以需要選用多用電表電阻擋對(duì)靈敏電流表進(jìn)行測(cè)試。(2)靈敏電流表量程太小,多用電表內(nèi)部電源電壓相對(duì)較大,若電流超過電流表量程,長(zhǎng)時(shí)間通電會(huì)損壞電流表,故應(yīng)短暫接觸靈敏電流表的負(fù)接線柱;多用電表紅表筆連接電源的負(fù)極,靈敏電流表的指針向左擺動(dòng),說明電流從電流表的負(fù)接線柱流入。(3)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn),說明電流從正接線柱流入電流表,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下,根據(jù)楞次定律可知,原磁場(chǎng)方向向上,故插入的磁鐵下端為S極,如圖甲所示。(4)將線圈L2與電流表串聯(lián)形成回路,將電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、線圈L1串聯(lián)形成另一個(gè)回路,實(shí)物圖如圖乙所示。根據(jù)題意,閉合開關(guān)時(shí),穿過線圈L2的磁通量增大,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,而拔出軟鐵棒、拔出線圈L1、斷開開關(guān)S,穿過線圈L2的磁通量均減小,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,故A、B、D錯(cuò)誤;使滑動(dòng)變阻器滑片P左移,流經(jīng)線圈L1的電流增大,穿過線圈L2的磁通量增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,故C正確。考點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例3]【實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新】(2024·云南昆明期末)某興趣小組在探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件和影響感應(yīng)電流方向的因素。(1)圖甲中,將條形磁鐵從圖示位置先向上后向下移動(dòng)一小段距離,出現(xiàn)的現(xiàn)象是。

A.燈泡A、B均不發(fā)光B.燈泡A、B交替短暫發(fā)光C.燈泡A短暫發(fā)光,燈泡B不發(fā)光D.燈泡A不發(fā)光,燈泡B短暫發(fā)光(2)通過實(shí)驗(yàn)得知:當(dāng)電流從圖乙中電流表的正接線柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn);則當(dāng)磁體(選填“向上”或“向下”)運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。

(3)為進(jìn)一步探究影響感應(yīng)電流方向的因素,該小組設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路。若圖丙電路連接正確,在閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移至最(選填“左”或“右”)端。(4)若圖丙電路連接正確,開關(guān)閉合瞬間,指針向左偏轉(zhuǎn),則將鐵芯從線圈P中快速抽出時(shí),觀察到電流表指針。

A.不偏轉(zhuǎn)B.向左偏轉(zhuǎn)C.向右偏轉(zhuǎn)【答案】(1)B(2)向上(3)左(4)C【解析】(1)條形磁鐵向上移動(dòng)一小段距離,穿過螺線管的磁通量減小,向下移動(dòng)一小段距離,穿過螺線管的磁通量增加,移動(dòng)方向不同,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向不同,根據(jù)二極管具有單向?qū)щ娦?可知燈泡A、B交替短暫發(fā)光。故選B。(2)當(dāng)磁體向上運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過螺線管的磁通量豎直向下且減少,根據(jù)楞次定律可知線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)豎直向下,根據(jù)右手螺旋定則可知電流從正接線柱流入,指針向右偏,故磁體向上運(yùn)動(dòng)。(3)閉合開關(guān)瞬間,電路中電流增大,電磁鐵的磁性增強(qiáng),穿過螺線管的磁感線增多,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,為了防止產(chǎn)生的感應(yīng)電流過大燒壞電流表,閉合開關(guān)前需要將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端。(4)開關(guān)閉合瞬間,穿過螺線管的磁通量增大,根據(jù)題意可知指針向左偏轉(zhuǎn),所以將鐵芯從線圈P中快速抽出時(shí),穿過螺線管的磁通量減小,觀察到電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。故選C。[例4]【實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新】(2024·湖南長(zhǎng)沙模擬)某同學(xué)正在探究影響感應(yīng)電流方向的因素,已知當(dāng)電流從靈敏電流表的正接線柱流入時(shí),靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)。(1)如圖甲所示,導(dǎo)體棒ab向右勻速平移的過程中,電流表的指針將(選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn)。

(2)該同學(xué)研究回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化快慢的關(guān)系時(shí)采用了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置,該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光片的寬度示數(shù)如圖丙所示,則擋光片的寬度d=mm。實(shí)驗(yàn)中讓小車以不同速度靠近螺線管,記錄下光電門擋光時(shí)間Δt和Δt內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值E,改變小車速度進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),得到多組數(shù)據(jù),為了更直觀地體現(xiàn)E和Δt的關(guān)系,若以E為縱坐標(biāo),則橫坐標(biāo)應(yīng)為;誤差范圍內(nèi)繪制的圖像為一條過原點(diǎn)的直線,得出的結(jié)論是。

(3)其他條件都不變,若換用匝數(shù)加倍的線圈做實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所作出的那條直線圖像斜率(選填“減半”“加倍”或“不變”)。

【答案】(1)向右(2)5.6651Δt在誤差允許的范圍內(nèi),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比【解析】(1)導(dǎo)體棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流由電流表的正接線柱流入,結(jié)合題中條件可知,電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。(2)螺旋測(cè)微器的精度為0.01mm,擋光片的寬度d=5.5mm+16.5×0.01mm=5.665mm。在擋光片每次經(jīng)過光電門的過程中,磁鐵與線圈之間相對(duì)位置的改變量都一樣,即穿過線圈的磁通量的變化量ΔΦ相同,這種情況下E與1Δt成正比,橫坐標(biāo)應(yīng)該是1Δt;根據(jù)繪制的E-1Δt圖像是一條直線(3)匝數(shù)n加倍后,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加倍,E-1Δt圖像縱坐標(biāo)加倍、橫坐標(biāo)不變[例5]【實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新】(2024·貴州貴陽(yáng)檢測(cè))(1)在探究楞次定律的實(shí)驗(yàn)中,除需要已知繞向的螺線管、條形磁鐵外,還要用到一個(gè)電表,請(qǐng)從下列電表中選擇。

A.量程為0～3V的電壓表B.量程為0～3A的電流表C.量程為0～0.6A的電流表D.零刻度在中間的靈敏電流表(2)某同學(xué)按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):①將已知繞向的螺線管與電表連接;②設(shè)計(jì)表格:記錄將磁鐵N、S極插入或抽出過程中引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向、磁通量的變化、感應(yīng)電流的方向、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向;③分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出結(jié)論。上述實(shí)驗(yàn)中,漏掉的實(shí)驗(yàn)步驟是要查明的關(guān)系。

(3)在上述實(shí)驗(yàn)中,若磁鐵插入螺線管的速度變大,電表指針偏角(選填“變小”“變大”或“不變”)。

(4)如圖甲所示,為某實(shí)驗(yàn)小組利用微電流傳感器做驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)時(shí),在計(jì)算機(jī)屏幕上得到的波形,橫坐標(biāo)為時(shí)間t,縱坐標(biāo)為電流I,根據(jù)圖線分析知道:將條形磁鐵的N極插入圓形閉合線圈時(shí)得到圖甲中①所示圖線。現(xiàn)用該磁鐵,如圖乙所示,從很遠(yuǎn)處按原方向沿一圓形線圈的軸線勻速運(yùn)動(dòng),并穿過線圈向遠(yuǎn)處而去,下列各圖中能正確反映線圈中電流I與時(shí)間t關(guān)系的是。

ABCD【答案】(1)D(2)電流流入電表方向與電表指針偏轉(zhuǎn)方向(3)變大(4)B【解析】(1)在探究楞次定律的實(shí)驗(yàn)中,除需要已知繞向的螺線管、條形磁鐵外,還要用到一個(gè)零刻度在中間的靈敏電流表。故選D。(2)漏掉的實(shí)驗(yàn)步驟是要查明電流流入電表的方向與電表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。(3)若磁鐵插入螺線管的速度變大,穿過線圈的磁通量變化變快,感應(yīng)電流變大,電表指針偏角變大。(4)由楞次定律可知,當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針(從左向右看),即為正方向;當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù)方向。故選B。[例6]【實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)新】(2024·甘肅蘭州階段練習(xí))如圖所示,一長(zhǎng)直鐵芯上繞有固定線圈M,鐵芯右側(cè)懸掛一閉合金屬環(huán)N,金屬環(huán)與鐵芯共軸。將M接在如圖所示的電路中,其中R為滑動(dòng)變阻器,E1和E2為直流電源,S為單刀雙擲開關(guān)。(1)請(qǐng)?zhí)顚懴铝胁僮髦薪饘侪h(huán)N的擺動(dòng)方向(均選填“向左”“向右”或“不動(dòng)”)。操作環(huán)N擺動(dòng)方向①在S斷開的情況下,S向a閉合的瞬間

②在S斷開的情況下,S向b閉合的瞬間

③在S已向a閉合的情況下,將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)

④在S已向b閉合的情況下,將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)

⑤在S已向a閉合的情況下,將R的滑片向c端移動(dòng)時(shí)

⑥在S已向b閉合的情況下,斷開S

(2)從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中可以歸納出:使金屬環(huán)N向右擺動(dòng)的操作引起的共同變化有(請(qǐng)寫出2個(gè)):,。

(3)從左向右看,金屬環(huán)N中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針的操作是。(選填操作①～⑥序號(hào))

【答案】(1)向右向右向右向右向左向左(2)電路中電流增大穿過金屬環(huán)的磁通量增加(3)①③⑥【解析】(1)根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向關(guān)系滿足“增反減同”,金屬環(huán)N的運(yùn)動(dòng)總是阻礙原磁場(chǎng)磁通量的變化,所以在S斷開的情況下,S向a閉合的瞬間,電流增大,為阻礙磁通量增大,金屬環(huán)N向右運(yùn)動(dòng)。同理,“在S斷開的情況下,S向b閉合的瞬間”“在S已向a閉合的情況下,將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)”“在S已向b閉合的情況下,將R的滑片向d端移動(dòng)時(shí)”,電流均增大,金屬環(huán)N均向右運(yùn)動(dòng);在S已向a閉合的情況下,將R的滑片向c端移動(dòng)時(shí),電流減小,為阻礙磁通量減小,金屬環(huán)N向左運(yùn)動(dòng);在S已向b閉合的情況下,斷開S后,電流變?yōu)榱?為阻礙磁通量減小,金屬環(huán)N向左運(yùn)動(dòng)。(2)使金屬環(huán)N向右擺動(dòng)的操作引起的共同變化有:電路中電流增大或穿過金屬環(huán)的磁通量增加。(3)結(jié)合M中的電流方向及變化,根據(jù)楞次定律可知,從左向右看,金屬環(huán)N中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針的操作是①③⑥。(滿分:50分)1.(8分)(2024·安徽蕪湖模擬)同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件后,想通過實(shí)驗(yàn)探究影響感應(yīng)電流方向的因素,實(shí)驗(yàn)過程如下:(1)按照?qǐng)D甲所示電路連接器材,閉合開關(guān),電流表指針向右偏轉(zhuǎn),對(duì)調(diào)電源正負(fù)極,重復(fù)以上操作。該步驟目的是獲得電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與(選填“電流”或“磁鐵運(yùn)動(dòng)”)方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(2)按照?qǐng)D乙所示電路連接器材,查明線圈中導(dǎo)線的繞向,以確定磁體運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。(3)分別改變磁體磁場(chǎng)的方向和磁體運(yùn)動(dòng)方向,觀察指針偏轉(zhuǎn)方向,并記錄在表格中;根據(jù)第(1)問探究的對(duì)應(yīng)關(guān)系,表中實(shí)驗(yàn)4中標(biāo)有“▲”空格應(yīng)填(選填“向上”“向下”“向左”或“向右”)。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)磁體磁場(chǎng)的方向(正視)磁體運(yùn)動(dòng)情況指針偏轉(zhuǎn)情況感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(正視)1向下插入線圈向左向上2向下拔出線圈向右向下3向上插入線圈向右向下4向上拔出線圈向左▲(4)根據(jù)表中所記錄數(shù)據(jù),進(jìn)行如下分析:①由實(shí)驗(yàn)1和(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))可得出結(jié)論:感應(yīng)電流方向與磁體運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。

②由實(shí)驗(yàn)2、4得出的結(jié)論:穿過閉合回路的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向(選填“相同”“相反”或“無(wú)關(guān)”)。

【答案】(1)電流(3)向上(4)①2②相同【解析】(1)按照題圖甲所示電路連接器材,閉合開關(guān),電流表指針向右偏轉(zhuǎn),對(duì)調(diào)電源正負(fù)極,重復(fù)以上操作。該步驟目的是獲得電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(3)若磁體磁場(chǎng)的方向向上,拔出線圈,發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)序號(hào)3數(shù)據(jù)可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上。(4)要探究感應(yīng)電流方向與磁體運(yùn)動(dòng)情況是否有關(guān),需保證磁體磁場(chǎng)的方向相同,讓磁體運(yùn)動(dòng)方向不同,所以由實(shí)驗(yàn)1和2可得出結(jié)論:感應(yīng)電流方向與磁體運(yùn)動(dòng)情況有關(guān);由實(shí)驗(yàn)2、4可得出結(jié)論:穿過閉合回路的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同。2.(10分)如圖甲所示,在“研究磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流的方向”的實(shí)驗(yàn)中,(1)某同學(xué)用通電螺線管代替條形磁鐵進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作:A.將小量程電流表(表頭)直接與電源兩極相連,檢測(cè)小量程電流表(表頭)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系;B.按圖甲連接好電路;C.把原線圈放入副線圈中,接通、斷開開關(guān)觀察并記錄小量程電流表(表頭)指針偏轉(zhuǎn)方向;D.歸納出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系。其中錯(cuò)誤之處是、。

(2)已知一小量程電流表(表頭),當(dāng)電流從正接線柱流入時(shí),指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn),現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成如圖乙所示電路,條形磁鐵的磁極、運(yùn)動(dòng)方向及小量程電流表(表頭)的正負(fù)接線柱和指針偏轉(zhuǎn)方向均如圖乙所示,試畫出螺線管上導(dǎo)線的繞向。【答案】(1)A中小量程電流表(表頭)要串接保護(hù)電阻后再接到電源上B中電路圖原、副線圈位置弄反了(2)圖見解析【解析】(1)將小量程電流表(表頭)直接與電源兩極相連,會(huì)造成電源短路,損壞電源和電表,所以電流計(jì)要串接保護(hù)電阻后再接到電池上;原線圈應(yīng)該用小線圈,副線圈應(yīng)該用大線圈,由題圖甲所示電路圖可知,原、副線圈弄反了。(2)由題圖乙可知,穿過螺線管的磁場(chǎng)方向向下,磁鐵向螺線管靠近,穿過螺線管的磁通量向下變大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)向上,由安培定則可知,從上向下看,螺線管的繞向是沿逆時(shí)針方向,螺線管的繞向如圖所示。3.(12分)(2024·湖南長(zhǎng)沙階段練習(xí))(1)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)選用如圖(選填“甲”或“乙”)所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(2)在圖丙中,當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí),觀察到電流表指針向右偏(不通電時(shí)指針停在正中央),則在圖丁中,磁體N極插入線圈的過程中,通過線圈的磁通量(選填“增大”或“減小”),電流表的指針將(選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn);在圖戊中,導(dǎo)體棒ab向左移動(dòng)過程中,電流表的指針將(選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn)。

(3)在圖己中,R為光敏電阻(光強(qiáng)變大,電阻變小),輕質(zhì)金屬環(huán)A用輕繩懸掛,與長(zhǎng)直螺線管共軸(金屬環(huán)平面與螺線管線圈平面平行)并位于螺線管左側(cè)。當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí),從左向右看,金屬環(huán)A中電流方向?yàn)?選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”),金屬環(huán)A將(選填“向左”或“向右”)運(yùn)動(dòng)。

【答案】(1)甲(2)增大向右向左(3)逆時(shí)針向左【解析】(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向和磁感線的方向有關(guān)。探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,只需要有磁場(chǎng)、導(dǎo)體棒、電流表即可,不需要電源,分析題圖甲與乙可知,探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)選用題圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(2)在題圖丙中,當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí),觀察到電流表指針向右偏,說明電流從正接線柱流入時(shí),電流表指針向右偏。在題圖丁中,磁體N極插入線圈的過程中,線圈中磁通量向下增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流將從電流表正接線柱流入,則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn);在題圖戊中,導(dǎo)體棒ab向左移動(dòng)過程中,根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入,則電流表的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(3)當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí),光敏電阻的阻值減小,回路電流增大,螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),穿過金屬環(huán)A的磁通量向右增大,根據(jù)楞次定律可知,從左向右看,金屬環(huán)A中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,而螺線管中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,根據(jù)反向電流相互排斥,可知金屬環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)。4.(10分)(2024·安徽合肥階段檢測(cè))甲、乙、丙三名同學(xué)利用如圖所示裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。(1)如圖a,甲同學(xué)在斷開開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn),下列操作中同樣能使指針向右偏轉(zhuǎn)的是。(多選)

A.閉合開關(guān)B.開關(guān)閉合時(shí)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)C.開關(guān)閉合時(shí)將A線圈從B線圈中拔出D.開關(guān)閉合時(shí)將A線圈倒置再重新插入B線圈中(2)如圖b,乙同學(xué)將條形磁鐵從B線圈上方由靜止釋放,使其筆直落入B線圈中,多次改變釋放高度,發(fā)現(xiàn)釋放高度越高,靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)過的角度越大。該現(xiàn)象說明了線圈中(選填“磁通量”“磁通量變化量”或“磁通量變化率”)越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。

(3)丙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖c所示的裝置來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向。他先使用多用電表的電阻擋對(duì)二極管正負(fù)極進(jìn)行確認(rèn),某次測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn),說明此時(shí)黑表筆接觸的是二極管的(選填“正極”或“負(fù)極”)。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)將磁鐵插入線圈時(shí),只有燈(選填“C”或“D”)短暫亮起。

【答案】(1)CD(2)磁通量變化率(3)負(fù)極C【解析】(1)斷開開關(guān)時(shí),A線圈中電流迅速減小,則B線圈中磁通量減小,出現(xiàn)感應(yīng)電流,使靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn);為了同樣使指針向右偏轉(zhuǎn),應(yīng)減小B線圈中的磁通量或增加B線圈中反向的磁通量。閉合開關(guān),A線圈中的電流突然增大,則B線圈中的磁通量增大,故A錯(cuò)誤;開關(guān)閉合時(shí)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路阻值減小,A線圈中的電流增大,則B線圈中的磁通量增大,故B錯(cuò)誤;開關(guān)閉合時(shí)將A線圈從B線圈中拔出,則B線圈中的磁通量減小,故C正確;開關(guān)閉合時(shí)將A線圈倒置,再重新插入B線圈中,則B線圈中反向的磁通量增加,故D正確。(2)釋放高度越高,磁鐵落入線圈的速度越快,則線圈中磁通量變化率越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。(3)某次測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn),說明測(cè)量的是二極管的反向電阻,此時(shí)黑表筆接觸的是二極管的負(fù)極;當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí),穿過線圈的磁通量向下增加,根據(jù)楞次定律可知,線圈中出現(xiàn)如圖所示方向的電流,根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦钥芍?燈C短暫亮起。5.(10分)(2024·山東德州期中)某同學(xué)利用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)完成“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)。(1)下表為該同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:序號(hào)磁體磁場(chǎng)的方向(正視)磁體運(yùn)動(dòng)情況指針偏轉(zhuǎn)情況感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(正視)1向下插入線圈向左向上2向下拔出線圈向右向下3向上插入線圈向右向下4向上拔出線圈向左向上分析上述4組實(shí)驗(yàn)記錄的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向,可得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要。

(2)該同學(xué)為了進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)圖乙所示實(shí)驗(yàn)裝置,其中G1、G2為兩個(gè)完全相同的電流表。已知閉合開關(guān)后,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P不動(dòng)時(shí),G1、G2兩個(gè)電流表指針位置如圖乙所示。若要使電流表G2的指針向右偏轉(zhuǎn),則進(jìn)行的操作可能為。(多選)

A.閉合開關(guān),等電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)的瞬間B.斷開開關(guān),等電路穩(wěn)定后再閉合開關(guān)的瞬間C.滑動(dòng)變阻器的滑片向M端迅速滑動(dòng)D.滑動(dòng)變阻器的滑片向N端迅速滑動(dòng)【答案】(1)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化(2)AD【解析】(1)由該同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,1、3磁鐵向下和向上插入線圈,即穿過閉合回路的磁通量增大時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反;2、4磁鐵向下和向上拔出線圈,即穿過閉合回路的磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。由此得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場(chǎng),總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)閉合開關(guān)后,線圈A中的電流方向是從上到下,電流表G1中的電流從正接線柱流向負(fù)接線柱,指針向右偏轉(zhuǎn);斷開開關(guān)瞬間,線圈A中電流減小,穿過線圈B的磁通量減小,線圈B中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,由右手定則可知,電流表G2中的電流從正接線柱流向負(fù)接線柱,指針向右偏轉(zhuǎn),A正確。斷開開關(guān),等電路穩(wěn)定后再閉合開關(guān)的瞬間,線圈A中電流增大,穿過線圈B的磁通量增大,線圈B中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,由右手定則可知,電流表G2中的電流從負(fù)接線柱流向正接線柱,指針向左偏轉(zhuǎn),B錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器的滑片向M端迅速滑動(dòng),線圈A中電流增大,穿過線圈B的磁通量增大,線圈B中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,由右手定則可知,電流表G2中的電流從負(fù)接線柱流向正接線柱,指針向左偏轉(zhuǎn),C錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器的滑片向N端迅速滑動(dòng),線圈A中電流減小,穿過線圈B的磁通量減小,線圈B中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,由右手定則可知,電流表G2中的電流從正接線柱流向負(fù)接線柱,指針向右偏轉(zhuǎn),D正確。【課標(biāo)要求】1.了解人類探索原子及其結(jié)構(gòu)的歷史。知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型。通過對(duì)氫原子光譜的分析,了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)。2.了解原子核的組成和核力的性質(zhì)。知道四種基本相互作用。能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程。3.了解放射性和原子核的衰變。知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。了解放射性同位素的應(yīng)用,知道射線的危害與防護(hù)。4.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能,了解核裂變反應(yīng)和核聚變反應(yīng)。關(guān)注核技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響。5.了解人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索歷程。6.通過實(shí)驗(yàn),了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說明光的波粒二象性。7.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,了解微觀世界的量子化特征。體會(huì)量子論的建立對(duì)人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的影響。【考情分析】光電效應(yīng)2024·黑吉遼卷·T8、2024·浙江1月選考卷·T11、2024·海南卷·T8、2023·浙江1月選考卷·T15、2022·河北卷·T4能級(jí)躍遷、光子的動(dòng)量2024·貴州卷·T8、2024·重慶卷·T8、2024·江蘇卷·T5、2024·江西卷·T2、2024·安徽卷·T1、2024·浙江6月選考卷·T10、2023·遼寧卷·T6、2023·山東卷·T1、2023·新課標(biāo)卷·T16、2023·湖北卷·T1、2023·浙江1月選考卷·T15、2023·海南卷·T10、2023·江蘇卷·T14、2023·浙江1月選考卷·T11、2022·廣東卷·T5、2022·浙江6月選考卷·T7、2022·北京卷·T1、2022·重慶卷·T6黑體輻射、原子的核式結(jié)構(gòu)、物質(zhì)波2024·浙江1月選考卷·T14、2024·新課標(biāo)卷·T17、2024·湖南卷·T1、2023·浙江6月選考卷·T15、2022·浙江1月選考卷·T16原子核的衰變、半衰期2024·山東卷·T1、2024·廣西卷·T4、2024·北京卷·T1、2024·浙江6月選考卷·T4、2023·浙江1月選考卷·T9、2023·浙江6月選考卷·T5、2023·海南卷·T1、2022·全國(guó)甲卷·T17、2022·山東卷·T1、2022·浙江6月選考卷·T14核反應(yīng)、核能2024·福建卷·T1、2024·浙江1月選考卷·T7、2024·江蘇卷·T3、2024·全國(guó)甲卷·T14、2024·湖北卷·T2、2024·河北卷·T1、2024·廣東卷·T2、2024·甘肅卷·T1、2024·海南卷·T2、2023·全國(guó)甲卷·T15、2023·全國(guó)乙卷·T16、2023·湖南卷·T1、2022·浙江1月選考卷·T14、2022·湖北卷·T1、2022·遼寧卷·T2第1講光電效應(yīng)波粒二象性如圖為用紫外線燈照射鋅板的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試分析:(1)看到的現(xiàn)象是什么?說明了什么?(2)光電子是光子還是電子?(3)入射光的頻率低于金屬的截止頻率時(shí),還能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)嗎?(4)光照強(qiáng)度與光子數(shù)之間有什么關(guān)系?每個(gè)光子的能量由誰(shuí)決定?1.(2024·湖南卷,1)量子技術(shù)是當(dāng)前物理學(xué)應(yīng)用研究的熱點(diǎn),下列關(guān)于量子論的說法正確的是()[A]普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是連續(xù)的[B]光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出,若改用紫光照射也可以讓電子從該金屬表面逸出[C]康普頓研究石墨對(duì)X射線散射時(shí),發(fā)現(xiàn)散射后僅有波長(zhǎng)小于原波長(zhǎng)的射線成分[D]德布羅意認(rèn)為質(zhì)子具有波動(dòng)性,而電子不具有波動(dòng)性【答案】B2.(2025·內(nèi)蒙古高考適應(yīng)性考試)(多選)如圖,不帶電的鋅板經(jīng)紫外線短暫照射后,其前面的試探電荷q受到了斥力,則()[A]q帶正電[B]q遠(yuǎn)離鋅板時(shí),電勢(shì)能減小[C]可推斷鋅原子核發(fā)生了β衰變[D]用導(dǎo)線連接鋅板前、后表面,q受到的斥力將消失【答案】AB【答案】反射輻射較短整數(shù)倍Ek=hν-W0動(dòng)量hλ考點(diǎn)一光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用1.“四點(diǎn)”提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng),不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無(wú)關(guān)。(4)光電子不是光子,而是電子。2.“兩條”關(guān)系(1)光的強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。(2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大→遏止電壓大。3.“三個(gè)”關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0。(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:12mevc2=(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系:W0=hνc。[例1]【光電效應(yīng)的規(guī)律】(2024·黑吉遼卷,8)(多選)X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發(fā)出光電子,并對(duì)光電子進(jìn)行分析的科研儀器,用某一頻率的X光照射某種金屬表面,逸出了光電子,若增加此X光的強(qiáng)度,則()[A]該金屬逸出功增大[B]X光的光子能量不變[C]逸出的光電子最大初動(dòng)能增大[D]單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增多【答案】BD【解析】金屬的逸出功是金屬自身的固有屬性,僅與金屬自身有關(guān),增加此X光的強(qiáng)度,該金屬逸出功不變,故A錯(cuò)誤;根據(jù)光子能量公式ε=hν可知,增加此X光的強(qiáng)度,X光的光子能量不變,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知逸出的光電子最大初動(dòng)能不變,故B正確,C錯(cuò)誤;增加此X光的強(qiáng)度,單位時(shí)間照射到金屬表面的光子變多,則單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增多,故D正確。[例2]【光電效應(yīng)的電路分析】(2024·海南卷,8)利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng),單刀雙擲開關(guān)S接1,用頻率為ν1的光照射光電管,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1,已知電子電荷量為e,普朗克常量為h,下列說法正確的是()[A]其他條件不變,增大光強(qiáng),電壓表示數(shù)增大[B]改用頻率比ν1更大的光照射,調(diào)整電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電壓表示數(shù)仍為U1[C]其他條件不變,使開關(guān)S接2,電流表示數(shù)仍為零[D]光電管陰極材料的截止頻率νc=ν1-e【答案】D【解析】由題圖可知,當(dāng)開關(guān)S接1時(shí),光電管兩端所加電壓是反向電壓,由eU1=Ek,Ek=hν1-W0可得,eU1=hν1-W0,其他條件不變時(shí),增大光強(qiáng),電壓表的示數(shù)不變,A錯(cuò)誤;若改用頻率比ν1更大的光照射時(shí),由于金屬的逸出功不變,可得遏止電壓變大,即調(diào)整電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電壓表示數(shù)大于U1,B錯(cuò)誤;其他條件不變時(shí),當(dāng)開關(guān)S接2時(shí),光電管兩端所加電壓是正向電壓,且hν1>W0,電流表示數(shù)不為零,C錯(cuò)誤;由eU1=hν1-W0,W0=hνc可得,光電管陰極材料的截止頻率為νc=ν1-eU1考點(diǎn)二光電效應(yīng)的圖像光電效應(yīng)的四類圖像圖像名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系(1)極限頻率νc:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。(2)逸出功W0:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值,即W0=|-E|=E。(3)普朗克常量h:圖線的斜率,即k=h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系(1)極限頻率νc:圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。(2)遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大。(3)普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke。(4)逸出功W0:圖線與Uc軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值與電荷量的乘積,即W0=eUm顏色不同時(shí),光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1、Uc2。(2)飽和電流。(3)最大初動(dòng)能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2顏色相同、強(qiáng)度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc:圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。(2)飽和電流Im1、Im2:光電流的最大值。(3)最大初動(dòng)能Ek=eUc[例3]【Ek-ν圖像】(2025·江蘇鹽城階段練習(xí))某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí),發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和-b,已知電子所帶電荷量為e,由圖線可以得到()[A]該金屬的逸出功為a[B]截止頻率為b[C]普朗克常量為a[D]當(dāng)入射光的頻率為2a時(shí),逸出光電子的最大初動(dòng)能為b【答案】D【解析】根據(jù)Ek=hν-W0,并結(jié)合圖像得W0=b,h=ba,νc=a,故A、B、C錯(cuò)誤;當(dāng)入射光的頻率為2a時(shí),逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek=hν-W0=ba·2a-b=b[例4]【Uc-ν圖像】(2022·河北卷,4)如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線,該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程,并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知()[A]鈉的逸出功為hνc[B]鈉的截止頻率為8.5×1014Hz[C]圖中直線的斜率為普朗克常量h[D]遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比【答案】A【解析】根據(jù)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有eUc=Ekmax,根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekmax=hν-W0,結(jié)合題圖像可知,當(dāng)Uc為0時(shí),解得W0=hνc,A正確;鈉的截止頻率為νc,根據(jù)圖像可知,截止頻率小于8.5×1014Hz,B錯(cuò)誤;結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得Uc=heν-W0e,可知題圖中直線的斜率表示he,C錯(cuò)誤;根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知,遏止電壓Uc與入射光頻率ν呈線性關(guān)系[例5]【I-U圖像】(2024·廣東湛江二模)光伏發(fā)電是提供清潔能源的方式之一,光伏發(fā)電的原理是光電效應(yīng)。演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,a、b、c三種光照射光電管得到的三條電流表與電壓表示數(shù)之間的關(guān)系曲線如圖乙所示,下列說法正確的是()[A]若b光為綠光,則a光可能是紫光[B]a光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能一定小于b光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能[C]單位時(shí)間內(nèi)a光照射光電管發(fā)出的光電子比c光照射光電管發(fā)出的光電子少[D]若用強(qiáng)度相同的a、b光照射該光電管,則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等【答案】B【解析】由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0及eUc=Ek,解得eUc=hν-W0,即光束照射同一塊金屬時(shí)只要遏止電壓一樣,入射光的頻率就一樣,遏止電壓越大,入射光的頻率越大,可知a光和c光的頻率一樣,且均小于b光的頻率,若b光為綠光,則a光不可能是紫光,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題圖乙可知Uc1>Uc2,根據(jù)Ek=eUc可知,a光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能小于b光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能,選項(xiàng)B正確;對(duì)于a、c兩束頻率相同的光來(lái)說,入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多,則單位時(shí)間內(nèi)a光照射光電管發(fā)出的光電子比c光照射光電管發(fā)出的光電子多,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)a、b兩束不同頻率的光來(lái)說,光強(qiáng)相同時(shí)單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等,因?yàn)閎光的光子頻率較高,每個(gè)光子的能量較大,所以單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)較少,即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)較少,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波1.對(duì)光的波粒二象性的理解從數(shù)量上看個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性,大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性從頻率上看頻率越低波動(dòng)性越顯著,越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,頻率越高粒子性越顯著,越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)從傳播與作用上看光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性,在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一由光子的能量ε=hν、光子的動(dòng)量表達(dá)式p=hλ也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)2.物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng),其波長(zhǎng)λ=hp,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h[例6]【波粒二象性】關(guān)于光的波粒二象性,下列說法正確的是()[A]光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,這是互相矛盾和對(duì)立的[B]光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波,光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)[C]大量光子才具有波動(dòng)性,個(gè)別光子只具有粒子性[D]由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,無(wú)法只用其中一種去說明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性【答案】D【解析】光既具有粒子性,又具有波動(dòng)性,大量的光子波動(dòng)性比較明顯,個(gè)別光子粒子性比較明顯,并不矛盾和對(duì)立,故A、C錯(cuò)誤;光是概率波,不同于機(jī)械波,光的粒子性也不同于質(zhì)點(diǎn),即單個(gè)光子既具有粒子性也具有波動(dòng)性,故B錯(cuò)誤;由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,即光的波動(dòng)性與粒子性是光子本身的一種屬性,故無(wú)法只用其中一種去說明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性,故D正確。[例7]【物質(zhì)波】(2024·廣西開學(xué)考試)中科院暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”的探測(cè)成果在《自然》雜志上在線發(fā)表:宇宙空間中存在著質(zhì)量為m、動(dòng)能為Ek的新物理粒子,科學(xué)家推測(cè),它可能就是暗物質(zhì)。普朗克常量為h。根據(jù)以上信息,這種新物理粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為()[A]mEk2h [[C]2hmEk [【答案】D【解析】新物理粒子的波長(zhǎng)為λ=hp,新物理粒子的動(dòng)量為p=mv,新物理粒子的動(dòng)能為Ek=12mv2=p22m,聯(lián)立解得(滿分:60分)對(duì)點(diǎn)1.光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用1.(4分)(2024·湖南長(zhǎng)沙期末)硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()[A]光電效應(yīng)表明光具有波動(dòng)性[B]只要光照足夠強(qiáng),任何頻率的光都可以引起光電效應(yīng)[C]只要頻率足夠大,光照強(qiáng)度較弱的光也可以引起光電效應(yīng)[D]光電子的最大初動(dòng)能與光的頻率成正比【答案】C【解析】光電效應(yīng)表明光具有粒子性,故A錯(cuò)誤;低于極限頻率的光,光照足夠強(qiáng)也不可以引起光電效應(yīng),故B錯(cuò)誤;只要光頻率大于金屬的極限頻率,光照強(qiáng)度較弱的光也可以引起光電效應(yīng),故C正確;由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,知光電子的最大初動(dòng)能與光的頻率不成正比,故D錯(cuò)誤。2.(4分)(2024·四川宜賓三模)某科技小組用如圖所示的電路研究“光電效應(yīng)”現(xiàn)象,現(xiàn)用頻率為ν的紅光照射光電管,有光電子從K極逸出。下列說法正確的是()[A]使用藍(lán)光照射比紅光照射需要克服的逸出功更大[B]僅增大入射光的強(qiáng)度,從K極逃逸出的電子的最大初動(dòng)能可能增大[C]當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)可能先增大后保持不變[D]將電源正負(fù)極反接后當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)不變【答案】C【解析】逸出功由金屬材料本身決定,金屬一定,逸出功一定,可知,使用藍(lán)光照射與紅光照射需要克服的逸出功相等,故A錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekmax=hν-W0,光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率與逸出功共同決定,僅增大入射光的強(qiáng)度,從K極逃逸出的電子的最大初動(dòng)能不變,故B錯(cuò)誤;題圖中電壓為加速電壓,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),加速電壓逐漸增大,電流逐漸增大,當(dāng)達(dá)到飽和電流后,電流保持不變,即電流表示數(shù)可能先增大后保持不變,故C正確;將電源正負(fù)極反接后,所加電壓為減速電壓,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí),電流先減小,當(dāng)電壓達(dá)到遏止電壓后,電流為0,即電流表示數(shù)先減小后不變,故D錯(cuò)誤。3.(11分)(2024·江蘇無(wú)錫階段練習(xí))如圖所示,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為0。合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.8V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為0;當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.8V時(shí),電流表讀數(shù)為0。求:(計(jì)算結(jié)果用eV為單位)(1)此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大小;(2)該陰極材料的逸出功。【答案】(1)0.8eV(2)1.7eV【解析】(1)設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能為Ek,陰極材料逸出功為W0,當(dāng)反向電壓達(dá)到U=0.80V時(shí),具有最大初動(dòng)能的光電子剛好達(dá)不到陽(yáng)極,因此eU=Ek,解得Ek=0.8eV。(2)由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,解得W0=1.7eV。對(duì)點(diǎn)2.光電效應(yīng)的圖像4.(4分)(2024·云南昆明期末)如圖甲所示,閉合開關(guān),通過調(diào)節(jié)入射光頻率和改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置,使得理想微安表的讀數(shù)剛好為0,得到理想電壓表的示數(shù)Ue隨著入射光頻率ν的變化圖像如圖乙所示。測(cè)得直線的斜率為k、橫截距為ν0,電子所帶電荷量的絕對(duì)值為e,則()[A]圖甲中a端為電源正極[B]K板的逸出功為kν0[C]普朗克常量為k[D]圖乙中縱截距的絕對(duì)值為kν0【答案】D【解析】由題意可知,光電管加反向電壓,則題圖甲中a端為電源負(fù)極,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程可知eUe=12mvm2=hν-W0,即Ue=hνe-W0e,由圖像可知he=k,W0e=kν0,則K板的逸出功為W0=ekν0,普朗克常量為h=5.(4分)(2024·江蘇南京期中)如圖甲所示,三個(gè)不同光源a、b、c照射光電管陰極K發(fā)生光電效應(yīng),測(cè)得電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()[A]a、c光源頻率相同[B]a、c發(fā)光強(qiáng)度相同[C]b照射時(shí)K的逸出功減小[D]增大正向電壓,電流一直增大【答案】A【解析】根據(jù)eUc=Ekm=hν-W0,可知,入射光的頻率越高,對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大,由題圖乙可知,a光、c光的遏止電壓相等,所以a、c發(fā)出的光頻率相同,故A正確;同種頻率的光,光強(qiáng)越大,飽和電流越大,a光和c光的頻率相同,a光對(duì)應(yīng)的飽和電流大于c光對(duì)應(yīng)的飽和電流,所以a光的光強(qiáng)大于c光的光強(qiáng),故B錯(cuò)誤;K的逸出功僅與K的材料有