专题13 电磁现象与电磁波 讲义 -2025年广东省高中物理学业水平合格性考试复习

2025年广东省高中物理学业水平合格性考试复习 专题13 电磁现象与电磁波 知识点 考点要求详情 磁现象与磁场 1.了解磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间存在通过磁场发生的磁相互作用 2. 理解磁场对磁体或电流有力的作用且磁场是客观存在物质 3. 掌握磁感线是描述磁场的假想曲线，其疏密、切线方向分别表示磁场强弱与方向，及磁体外部和内部磁感线走向 4. 了解地球周围存在地磁场，地磁极与地理极不重合有磁偏角，地球磁体 N、S 极与地理极的对应关系 磁感应强度 理解磁感应强度描述磁场强弱和方向，其大小由磁场决定与电流元无关，方向为小磁针 N 极受力方向 电磁感应现象 1.知道穿过闭合回路磁通量变化产生感应电流 2.理解如部分导体切割磁感线等产生感应电流的条件 电磁场理论 1.了解麦克斯韦电磁场理论的变化磁场生电场、变化电场生磁场两个基本假设 2.理解电磁场的统一性 电磁波 1.知道电磁波由变化电磁场传播，无需介质，真空中传播速度为光速 2. 了解电磁波在电视广播、雷达、移动电话等方面应用及相应电磁波频段 量子化现象 1. 理解普朗克的能量子假设 2. 了解爱因斯坦光子假设 3.了解波粒二象性及玻尔理论 一、磁场、磁感线 1．电和磁的联系 （1）自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。同名磁极或同种电荷相互，异名磁极或异种电荷相互。 （2）奥斯特实验 实验现象：把导线放置在小磁针的，当给导线通电时，与导线放置的小磁针发生转动。 注意事项：导线应沿方向水平放置 结论：通电导线对小磁针有的作用，说明电流具有。奥斯特首次揭示了的联系。 2．磁场 （1）定义：磁体或电流周围存在的一种，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。 （2）基本性质：对放入其中的或产生力的作用。所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比。 （3）产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。 （4）磁场的方向性：小磁针在磁场中其受力的方向，即小磁针时其所指的方向。 3．地磁场 （1）地球是一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫地磁场。 （2）地磁场的三大特点 ①地磁场的N极在地球附近，S极在地球附近。地球的地理两极与地磁两极并不，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是地。 ②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面并。 ③在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度，且方向。 4．磁感线 （1）定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的方向都跟这点磁场的方向一致。 （2）意义：磁感线的表示磁场的强弱。 （3）磁感线的特点 ①为形象描述磁场而引入的曲线，实际并不存在。 ②磁感线的表示磁场的，密集的地方磁场，稀疏的地方磁场。 ③磁感线的方向：磁体从N极指向S极，磁体从S极指向N极。 ④磁感线闭合而不，不，也不。 ⑤磁感线上某点的方向表示该点的磁场方向。 （4）常见永磁体的磁场 条形磁铁　　　蹄形磁铁　　异名磁极　同名磁极 二、安培定则 1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与方向一致，弯曲的四指所指的方向就是环绕的方向，如图所示。 2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上的方向，如图所示。 3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟方向一致，拇指所指的方向就是螺线管磁场的方向，或拇指指向螺线管的极，如图所示。 例1. （2023·湖北·高二统考学业考试）东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”（如图所示），是我国古代用来指示方向的工具。“司南”能指南北的原因是（    ） A．月球磁场的作用 B．地球磁场的作用 C．司南和月球之间万有引力的作用 D．司南和地球之间万有引力的作用 例2. （2022·海南·高二统考学业考试）用安培定则判断通电直导线磁场方向，下列示意图正确的是（    ） A．   B．   C．   D．   例3. （2021上·吉林·高二统考学业考试）如图所示，一根导线平行放置于小磁针的正上方，通电后发现小磁针转动了，当小磁针重新静止时其N极的指向为（　　） A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里 C．水平向右 D．水平向定 例4. （2023高二·广东清远·学业考试）下列说法中不正确的是（　　） A．通过某面的磁感线条数为零，则此面处磁感应强度不一定为零 B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 C．平行放置的两条形磁铁间异名磁极间的磁场为匀强磁场 D．某处磁感应强度为零，则通过该处的某面的磁感线条数一定为零 例5.（2021高二·江苏·学业考试）1820年4月，奥斯特在一次讲课中偶然地把导线放置在一个指南针的上方，发现导线通电时磁针发生了偏转。如图所示，将小磁针放在水平直导线的正下方，忽略地磁场的影响，当导线中通过大小恒定、方向向右的电流时，（　　） A．小磁针的极向里偏转 B．小磁针的极向里偏转 C．将磁针靠近导线，小磁针偏转的角度会减小 D．将磁针远离导线，小磁针偏转的角度会增大 例6（2023高二上·广东揭阳·学业考试）如图所示，磁场中同一条磁感线（方向未标出）上有a、b两点，这两点处的磁感应强度（　　） A．大小相等，方向不同 B．大小不等，方向相同 C．大小相等，方向相等 例7.（2022高二·广西·学业考试）某一区域的磁感线分布如图所示，磁场中a、b处的磁感应强度分别为Ba、Bb，则它们的关系是（　　） A．Ba>Bb B．Bb>Ba C．方向相同 D．方向不相同 三、磁感应强度 1．定义：在磁场中于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的叫做通电导线所在处的磁感应强度。 2．定义式：B=。使用条件—通电导线必须垂直于磁场方向放置。 单位：特斯拉，简称特，符号T，1T=1N/Am。 3．意义：用来描述磁场强弱和方向的物理量叫做磁感应强度，用符号不表示。 4．磁感应强度的方向 （1）物理学中规定，小磁针静止时N极所指的方向，无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向。 （2）小磁针静止时S极所指的反方向，也即S极受力的反方向。 （3）磁场的方向就是磁感应强度B的方向。 （4）磁感线的方向。 四、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＝BS。 （3）适用条件：①匀强磁场；②S为垂直磁场的有效面积。大小与线圈的匝数无关。 （4）磁通量是标量。单位：韦伯，符号：Wb。 例1. 关于磁感应强度，下列说法中正确的是（　　） A．由B＝可知，B与F成正比，与Il成反比 B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零 C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场 D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与是否放入通电导线无关 例2．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 例3. 在磁场中放置一根直导线，导线的方向与磁场的方向垂直。保持导线位置不变，先后在导线中通入不同的电流，导线受到的力也不同。导线受到的力的大小F与通入导线的电流I的大小的关系图像正确的是（　　） 四、电磁感应现象及应用 1．电磁感应：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流。 2．产生感应电流的条件——磁通量的变化 （1）磁通量的变化大致可分为以下几种情况：磁感应强度B不变，有效面积S发生变化，如图（a）所示。 ②面积S不变，磁感应强度B发生变化，如图（b）所示。 ③磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化，如图（c）所示。 3．实验：探究感应电流产生的条件 （1）如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生；而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。 （2）如图所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生；但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。 （3）如图所示，将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，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，电流表中有电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过。 （4）归纳总结 三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。 4．电磁感应现象的应用 生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 例1（2022高二上·广东佛山·学业考试）线圈从左往右匀速运动，经过如图所示位置时，能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 例2. （2023高二下·江苏·学业考试）如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 例3. 下列各图的线圈中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 例4. （2023高二上·广东汕头·学业考试）如图为探究感应电流的实验装置，螺线管与滑动变阻器、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 例5.（2023·湖南·高二学业考试）如图所示，虚线I和II之间有垂直于纸面向里的匀强磁场。闭合线圈自高处落下，依次经过a、b、c三个位置。则线圈中没有感应电流产生的是（    ）    A．位置a B．位置b C．位置c D．三个位置都没有 例6.（2023·湖南·高二统考学业考试）圆形金属线圈位于通电直导线的附近，线圈与通电导线在同一平面内，导线中电流方向如图所示。以下过程，线圈中不产生感应电流的是（    ）    A．增大导线中的电流 B．线圈在平面内远离导线运动 C．线圈在平面内靠近导线运动 D．线圈在平面内平行导线运动 例7.（2023上·浙江·高二学业考试）一个矩形闭合导线框在匀强磁场内运动，导线框回路中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 五、电磁波的发现及应用 1．麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场； （2）变化的电场产生磁场。 （3）麦克斯韦电磁场理论的理解 ①恒定的电（磁）场不产生磁（电）场； ②均匀变化的电（磁）场在周围空间产生恒定的磁（电）场； ③振荡（非均匀变化）电（磁）场产生同频率的振荡磁（电）场。 （4）电磁场：变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。 2．电磁波 （1）电磁波的产生：麦克斯韦推断，如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就会在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电场波。一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波。 （2）电磁波的特点 ①电磁波是横波。电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 ②电磁波中的E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化。 ③电磁波的速度等于光速c。 ④光的本质是电磁波。 ⑤电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象。 3．电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf　λ＝。 麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。 4．电磁波的实验证明 1886年，赫兹用电火花实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波。 5．电磁波谱 （1）概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就构成了电磁波谱。 （2）电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （3）一些电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 ②红外线：用来加热、烘干、理疗等。 ③可见光：照明。 ④紫外线：用于杀菌消毒、荧光。 ⑤X射线：用于诊断透视病情。 ⑥γ射线：可以摧毁病变的细胞。 6．电磁波的能量 （1）光是一种电磁波，光具有能量。 （2）电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 例1. （2024·江苏·高二学业考试）许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献。下列有关物理学家的贡献，正确的是（　　） A．安培提出了分子电流假说，能够解释一些磁现象 B．法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象间的某种联系 C．奥斯特发现电磁感应现象，使人们对电磁内在联系的认识更加完善 D．洛伦兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 例2. （22-23高二上·浙江温州·期中）在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述符合事实的是（　　） A．奥斯特首先发现了电磁感应现象 B．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 D．爱因斯坦把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念 例3. 北斗系统在航海中有重要的应用，轮船上的接收设备可以通过接收卫星的信息，进而确定自己的位置，在此过程中，该设备接收信息主要利用了（  ） A．电磁波 B．声波 C．太阳能 D．地磁场 例4. （2022上·广西·高二学业考试）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 例5.（2021·江苏·高二统考学业考试）我们周围的物体都存在辐射电磁波，当温度升高时，辐射中波长较短的成分越来越强。已知光在真空中传播的速度等于，下列关于电磁波的说法中正确的是（　　） A．电磁波没有能量 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波在真空中传播的速度等于 D．波长越短的电磁波在真空中传播的速度越快 六、能量量子化 1．热辐射现象 （1）定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。这种辐射与温度有关。 （2）特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 例如：铁块 温度↑ 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色，从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。 2．黑体 （1）概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 （2）黑体辐射的特征：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。 3．黑体辐射的实验规律：黑体热辐射的强度与波长的关系：在一定温度下，黑体辐射的各种波长的电磁波强度是一定的，且各种波长的电磁波强度不同，有一种波长的电磁波强度最大；随着温度的升高，一方面，黑体辐射的各种电磁波的辐射强度迅速增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 黑体辐射只与温度有关，而一般物体辐射还与材料种类和表面情况有关。 4．能量子：超越牛顿的发现 （1）概念：1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说。普朗克认为，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，也只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，即：ε，1ε，2ε，3ε，... nε（ n为正整数，称为量子数）。也就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叫做能量子。 能量子大小：对于频率为γ的谐振子最小能量为ε=hγ，h是普朗克常量（h＝6.626×10－34 J·s）。一般取h＝6.63×10－34J·s。 （2）能量的量子化：在微观世界里，能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。 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。 （3）发光功率与单个光子能量的关系：发光功率P＝n·ε，其中n为单位时间发出的光子数目，ε为单个光子能量。 。 例1. 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 例2. （2023高二上·广东揭阳·学业考试）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．物体的长度 例3. （21-22高三·全国·课后作业）下列说法正确的是（　　） 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．黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 例4. （2022高三·全国·专题练习）以下宏观概念中，是“量子化”的有(　　) A．物体的带电荷量 B．物体的动量 C．物体的质量 D．学生的个数 例5.（2022上·江苏·高三学业考试）下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波 B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 C．黑体辐射强度的极大值跟温度无关 D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关 例6.关于能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的 B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的波长越长，其能量子越大 D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点 一、单选题 1．（2022高二上·广东·学业考试）如图所示，连接负载的固定U型金属导轨abcd，放置在与导轨平面垂直的匀强磁场中。导轨上有一根可自由滑动的金属棒ef，在金属棒向左平移的过程中。下列说法正确的是（　　） A．穿过ebcf回路的磁通量不变 B．穿过ebcf回路的磁通量变小 C．ae段有电流通过 2．（2022高二·广东·学业考试）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．，Bc的方向由S极指向N极 C．，Bc的方向由N极指向S极 D．，Bc的方向由S极指向N极 3．（2024高二·广东·学业考试）下列关于磁感线的说法中不正确的是（　　） A．所有磁感线都是闭合的 B．磁感线可以形象的描述磁场的强弱和方向 C．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱 4．（2024高二·广东·学业考试）关于电场和磁场，下列说法错误的是（　　） A．电场和磁场都是客观存在的物质 B．电场线和磁感线都是闭合的曲线 C．电场线越密的地方电场越强；磁感线越密的地方磁场越强 5．（2024高二上·广东·学业考试）如图所示，矩形金属线框S与通有恒定电流的长直导线处在同一平面内。当S沿与导线平行的方向运动时，下列能正确反映穿过S的磁通量Φ随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 6．（2023高二下·广东·学业考试）下列各图描述通有稳恒电流的螺线管，其中磁感线分布正确的是（　　） A． B． C． D． 7．（2021高一下·广东·学业考试）关于磁感线，下列说法正确的是（　　） A．磁感线可以相交 B．磁感线是客观存在的 C．磁感线较密的地方，表示该处磁场较弱 D．磁感线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致 8．（2021高一下·广东·学业考试）如图所示，水平放置的通有恒定电流的长直导线下方有一闭合线框，线框平面和导线在同一竖直平面内，要使通过线框的磁通量变小，可以将线框（　　） A．向左平移 B．向右平移 C．向下平移远离导线 D．向上平移靠近导线 9．（2022高二·广东·学业考试）以下四幅图中，表示等量同种点电荷电场线分布情况的是（　　） A． B． C． D． 10．（2023高二下·广东·学业考试）关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（　　） A．磁场和磁感线都是真实存在的 B．磁感线越密的地方，磁场越强 C．沿磁感线方向，磁场一定逐渐减弱 11．（2024高二上·广东·学业考试）下列关于磁感线的说法中不正确的是（　　） 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 12．（2024高二·广东·学业考试）如图所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一条形磁铁，磁铁下方有一固定线圈。将磁铁托起到某一高度后由静止释放，磁铁上下振动。弹簧始终在弹性限度范围，忽略一切摩擦阻力，磁铁振动过程中（　　） A．若保持电键K断开，线圈不能产生感应电动势 B．若保持电键K闭合，磁铁靠近线圈的过程中，感应电流从P流经线圈到Q C．电键K闭合或断开，磁铁都能回到静止释放时的高度 13．（2023高二下·广东·学业考试）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．金属盒不能屏蔽电磁波 B．在真空中的传播速度与其波长有关 C．微波炉利用的微波不属于电磁波 D．中国空间站利用电磁波与地面通信 14．（2024高二下·广东·学业考试）如图所示，匀强磁场中有一个闭合矩形导线框，保持线框平面与磁场垂直，下列过程能使线框中产生感应电流的是（　　） A．将线框在磁场内左右移动 B．将线框在磁场内上下移动 C．将线框在磁场内前后移动 D．将线框从磁场内移出磁场 15．（2024高二下·广东·学业考试）如图所示，水平放置着一根通电直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c和d是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四个点。已知通电直导线产生磁场的磁感应强度在同一圆周上各点大小相等。再添加一个竖直向下的匀强磁场，则在这四个点中合磁场的磁感应强度最大的点是（　　） A．a B．b C．c D．d 16．（2023高二下·广东·学业考试）某小组用图所示电路研究电磁感应现象。开关闭合后，下列情形中，不会使电流表指针发生偏转的是（　　） A．线圈P静止于线圈Q中 B．移动滑动变阻器的滑片 C．将线圈P从线圈Q中抽出 17．（2023高二下·广东·学业考试）图是电磁式充气泵的结构示意图。当电流从电磁铁的线圈a端流入时，小磁铁被吸引而向下运动，实现充气，则此时（　　） A．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是N极 B．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是S极 C．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是N极 D．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是S极 18．（2023高二下·广东·学业考试）如图所示，空间中有一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，纸面内有两个闭合金属线圈M、N，分别为圆形、正三角形，各自中心点均在磁场边界上，不计线圈相互影响，当两个线圈绕过各自中心点、且垂直于纸面的轴旋转时，以下说法正确的是（　　） A．仅M中有感应电流 B．仅N中有感应电流 C．M和N中都有感应电流 D．M和N中都无感应电流 二、多选题 19．（2023高二·广东·学业考试）如图所示，虚线MN左侧存在垂直于纸面的匀强磁场，闭合线框位于纸面内，在其由位置I沿直线运动到位置II的过程中，穿过线框的磁通量的变化和有无感应电流正确的是（　　） A．磁通量一直变小 B．磁通量一直变大 C．有感应电流 D．没有感应电流 20．（2024高二下·广东·学业考试）1831年8月29日，法拉第利用如图所示的装置发现了电磁感应现象，其中导线EF南北放置。下列说法正确的有（　　） A．闭合开关的瞬间，小磁针发生偏转 B．闭合开关的瞬间，小磁针不发生偏转 C．断开开关的瞬间，小磁针发生偏转 D．断开开关的瞬间，小磁针不发生偏转 21 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年广东省高中物理学业水平合格性考试复习 专题13 电磁现象与电磁波 知识点 考点要求详情 磁现象与磁场 1.了解磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间存在通过磁场发生的磁相互作用 2. 理解磁场对磁体或电流有力的作用且磁场是客观存在物质 3. 掌握磁感线是描述磁场的假想曲线，其疏密、切线方向分别表示磁场强弱与方向，及磁体外部和内部磁感线走向 4. 了解地球周围存在地磁场，地磁极与地理极不重合有磁偏角，地球磁体 N、S 极与地理极的对应关系 磁感应强度 理解磁感应强度描述磁场强弱和方向，其大小由磁场决定与电流元无关，方向为小磁针 N 极受力方向 电磁感应现象 1.知道穿过闭合回路磁通量变化产生感应电流 2.理解如部分导体切割磁感线等产生感应电流的条件 电磁场理论 1.了解麦克斯韦电磁场理论的变化磁场生电场、变化电场生磁场两个基本假设 2.理解电磁场的统一性 电磁波 1.知道电磁波由变化电磁场传播，无需介质，真空中传播速度为光速 2. 了解电磁波在电视广播、雷达、移动电话等方面应用及相应电磁波频段 量子化现象 1. 理解普朗克的能量子假设 2. 了解爱因斯坦光子假设 3.了解波粒二象性及玻尔理论 一、磁场、磁感线 1．电和磁的联系 （1）自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。同名磁极或同种电荷相互，异名磁极或异种电荷相互。 （2）奥斯特实验 实验现象：把导线放置在小磁针的，当给导线通电时，与导线放置的小磁针发生转动。 注意事项：导线应沿方向水平放置 结论：通电导线对小磁针有的作用，说明电流具有。奥斯特首次揭示了的联系。 2．磁场 （1）定义：磁体或电流周围存在的一种，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。 （2）基本性质：对放入其中的或产生力的作用。所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比。 （3）产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。 （4）磁场的方向性：小磁针在磁场中其受力的方向，即小磁针时其所指的方向。 3．地磁场 （1）地球是一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫地磁场。 （2）地磁场的三大特点 ①地磁场的N极在地球附近，S极在地球附近。地球的地理两极与地磁两极并不，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是地。 ②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面并。 ③在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度，且方向。 4．磁感线 （1）定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的方向都跟这点磁场的方向一致。 （2）意义：磁感线的表示磁场的强弱。 （3）磁感线的特点 ①为形象描述磁场而引入的曲线，实际并不存在。 ②磁感线的表示磁场的，密集的地方磁场，稀疏的地方磁场。 ③磁感线的方向：磁体从N极指向S极，磁体从S极指向N极。 ④磁感线闭合而不，不，也不。 ⑤磁感线上某点的方向表示该点的磁场方向。 （4）常见永磁体的磁场 条形磁铁　　　蹄形磁铁　　异名磁极　同名磁极 二、安培定则 1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与方向一致，弯曲的四指所指的方向就是环绕的方向，如图所示。 2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上的方向，如图所示。 3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟方向一致，拇指所指的方向就是螺线管磁场的方向，或拇指指向螺线管的极，如图所示。 例1. （2023·湖北·高二统考学业考试）东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”（如图所示），是我国古代用来指示方向的工具。“司南”能指南北的原因是（    ） A．月球磁场的作用 B．地球磁场的作用 C．司南和月球之间万有引力的作用 D．司南和地球之间万有引力的作用 【答案】B 【详解】“司南”能指南北的原因是地磁场的作用，其他因素的影响无关或可忽略。 故选B。 例2. （2022·海南·高二统考学业考试）用安培定则判断通电直导线磁场方向，下列示意图正确的是（    ） A．   B．   C．   D．   【答案】B 【详解】安培定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流方向，那么四指的指向（握住）就是磁感线B的环绕方向。 故选B。 例3. （2021上·吉林·高二统考学业考试）如图所示，一根导线平行放置于小磁针的正上方，通电后发现小磁针转动了，当小磁针重新静止时其N极的指向为（　　） A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里 C．水平向右 D．水平向定 【答案】A 【详解】根据右手螺旋定则，导线下方的磁场方向为垂直纸面向外，小磁针N极指向磁场方向，即N极指向纸面外。 故选A。 例4. （2023高二·广东清远·学业考试）下列说法中不正确的是（　　） A．通过某面的磁感线条数为零，则此面处磁感应强度不一定为零 B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 C．平行放置的两条形磁铁间异名磁极间的磁场为匀强磁场 D．某处磁感应强度为零，则通过该处的某面的磁感线条数一定为零 【答案】C 【详解】A．通过某面的磁感线条数为零，可能磁场方向与该面平行，则此面处磁感应强度不一定为零，故A正确，不符合题意； B．磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B正确，不符合题意； C．两平行放置异名磁极间的磁场不是匀强磁场，近距离两异名磁极间的磁场可看成是匀强磁场，故C错误，符合题意； D．磁感应强度为零，放在该处的某面就无磁感线穿过，故D正确，不符合题意。 故选C。 例5.（2021高二·江苏·学业考试）1820年4月，奥斯特在一次讲课中偶然地把导线放置在一个指南针的上方，发现导线通电时磁针发生了偏转。如图所示，将小磁针放在水平直导线的正下方，忽略地磁场的影响，当导线中通过大小恒定、方向向右的电流时，（　　） A．小磁针的极向里偏转 B．小磁针的极向里偏转 C．将磁针靠近导线，小磁针偏转的角度会减小 D．将磁针远离导线，小磁针偏转的角度会增大 【答案】A 【详解】AB．导线中通过大小恒定、方向向右的电流，由右手螺旋定则可知导线下方的磁场垂直纸面向里，小磁针受磁力而转动，静止时N极指向磁场方向，则小磁针的极向里偏转，小磁针的极向外偏转，故A正确，B错误； CD．无论磁针靠近导线还是远离导线，导线下方的磁场方向均垂直纸面向里，则小磁针静止时N极一定指向磁场方向，则小磁针偏转的角度不变，故CD错误； 故选A。 例6（2023高二上·广东揭阳·学业考试）如图所示，磁场中同一条磁感线（方向未标出）上有a、b两点，这两点处的磁感应强度（　　） A．大小相等，方向不同 B．大小不等，方向相同 C．大小相等，方向相等 【答案】B 【详解】如题图，a点处磁感线比b点处磁感线密，则a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度；而某点的磁感线切线方向即为该点的磁感应强度的方向，因此它们的方向相同，所以这两点处的磁感应强度大小不等，方向相同。 故选B。 例7.（2022高二·广西·学业考试）某一区域的磁感线分布如图所示，磁场中a、b处的磁感应强度分别为Ba、Bb，则它们的关系是（　　） A．Ba>Bb B．Bb>Ba C．方向相同 D．方向不相同 【答案】AC 【详解】AB．磁感线越密集的位置磁感应强度越大，所以Ba>Bb，故A正确，B错误； CD．a、b两点位于同一条为直线的磁感线上，所以两点磁感应强度方向相同，故C正确，D错误。 故选AC。 三、磁感应强度 1．定义：在磁场中于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的叫做通电导线所在处的磁感应强度。 2．定义式：B=。使用条件—通电导线必须垂直于磁场方向放置。 单位：特斯拉，简称特，符号T，1T=1N/Am。 3．意义：用来描述磁场强弱和方向的物理量叫做磁感应强度，用符号不表示。 4．磁感应强度的方向 （1）物理学中规定，小磁针静止时N极所指的方向，无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向。 （2）小磁针静止时S极所指的反方向，也即S极受力的反方向。 （3）磁场的方向就是磁感应强度B的方向。 （4）磁感线的方向。 四、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＝BS。 （3）适用条件：①匀强磁场；②S为垂直磁场的有效面积。大小与线圈的匝数无关。 （4）磁通量是标量。单位：韦伯，符号：Wb。 例1. 关于磁感应强度，下列说法中正确的是（　　） A．由B＝可知，B与F成正比，与Il成反比 B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零 C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场 D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与是否放入通电导线无关 【答案】D 【解析】磁感应强度B＝只是定义式，而不是决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定的，与是否放入通电导线无关，故A、B错误，D正确；当通电导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受到的磁场力为零，而此处的B≠0，故C错误。 例2．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 【答案】A 【解析】在B为零的地方，F一定为零，而F为零时，B不一定为零，可能B与I平行，故A正确，B错误；若B＝1 T，I＝1 A，l＝1 m，只有B垂直于I时，F＝BIl＝1 N，故C错误；若F＝1 N，I＝1 A，l＝1 m，只有B垂直于I时，F＝BIl＝1 N，B＝1 T，故D错误。 例3. 在磁场中放置一根直导线，导线的方向与磁场的方向垂直。保持导线位置不变，先后在导线中通入不同的电流，导线受到的力也不同。导线受到的力的大小F与通入导线的电流I的大小的关系图像正确的是（　　） 【答案】B 【解析】在磁场中的同一位置磁感应强度B一定，由于直导线放置的方向与磁场的方向垂直，导线长度L一定，根据F＝BIL可知，F与I成正比，即F－I图像为一条过原点的倾斜直线，故选B。 四、电磁感应现象及应用 1．电磁感应：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流。 2．产生感应电流的条件——磁通量的变化 （1）磁通量的变化大致可分为以下几种情况：磁感应强度B不变，有效面积S发生变化，如图（a）所示。 ②面积S不变，磁感应强度B发生变化，如图（b）所示。 ③磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化，如图（c）所示。 3．实验：探究感应电流产生的条件 （1）如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生；而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。 （2）如图所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生；但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。 （3）如图所示，将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，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，电流表中有电流通过；而开关S一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过。 （4）归纳总结 三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。 4．电磁感应现象的应用 生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。 例1（2022高二上·广东佛山·学业考试）线圈从左往右匀速运动，经过如图所示位置时，能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】产生感应电流的条件是磁通量变化和形成闭合回路。由图可知，线圈从左往右匀速运动，经过如图所示位置时，只有C选项的图的磁通量发生了变化。 故选C。 例2. （2023高二下·江苏·学业考试）如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】矩形线框的磁通量发生变化，才能产生感应电流。 故选D。 例3. 下列各图的线圈中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．该图线圈不闭合，不能产生感应电流，故A错误； B．该图中穿过线圈的磁通量不发生变化，闭合回路不会产生感应电流，故B错误； C．该图中直线电流产生的磁场在下面的圆形线圈中的磁通量为零，增大直线电流时，穿过线圈的磁通量总为零不变，则线圈中不会产生感应电流，故C错误； D．该图中两金属棒以方向不同的速度向相反方向运动，则穿过回路的磁通量会发生变化，闭合回路会产生感应电流，故D正确。 故选D。 例4. （2023高二上·广东汕头·学业考试）如图为探究感应电流的实验装置，螺线管与滑动变阻器、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 【答案】ABD 【详解】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，螺线管A电流都会发生变化，故ABD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，ABD正确。 故选ABD。 例5.（2023·湖南·高二学业考试）如图所示，虚线I和II之间有垂直于纸面向里的匀强磁场。闭合线圈自高处落下，依次经过a、b、c三个位置。则线圈中没有感应电流产生的是（    ）    A．位置a B．位置b C．位置c D．三个位置都没有 【答案】B 【详解】根据法拉第电磁感应定律，闭合回路中磁通量发生改变时将会在回路中产生感应电流，在闭合线圈自高处落下，依次经过a、b、c三个位置，其中经过a位置时线圈中的磁通量从无到有逐渐增大，经过b位置时线圈完全在磁场中，通过线圈的磁通量不变，经过c位置时，线圈离开磁场，通过线圈的磁通量逐渐减小，由此可知，线圈经过a、c位置时会产生感应电流，经过b位置时不会产生感应电流。 故选B。 例6.（2023·湖南·高二统考学业考试）圆形金属线圈位于通电直导线的附近，线圈与通电导线在同一平面内，导线中电流方向如图所示。以下过程，线圈中不产生感应电流的是（    ）    A．增大导线中的电流 B．线圈在平面内远离导线运动 C．线圈在平面内靠近导线运动 D．线圈在平面内平行导线运动 【答案】D 【详解】A．增大导线中的电流，导线产生的磁场增大，则穿过线圈的磁通量变大，产生感应电流，故A错误； B．线圈在平面内远离导线运动，则穿过线圈的磁通量变小，产生感应电流，故B错误； C．线圈在平面内靠近导线运动，则穿过线圈的磁通量变大，产生感应电流，故C错误； D．线圈在平面内平行导线运动，磁场不变，则穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故D正确。 故选D。 例7.（2023上·浙江·高二学业考试）一个矩形闭合导线框在匀强磁场内运动，导线框回路中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．保持闭合矩形导线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中沿着磁感线运动，磁通量不变，没有感应电流，A错误； B．保持线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中向右运动，磁通量不变，无感应电流，B错误； C．闭合矩形导线框在磁场中转动，使其磁通量变化，则会产生感应电流，C正确； D．保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中向左运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，D错误。 故选C。 五、电磁波的发现及应用 1．麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场； （2）变化的电场产生磁场。 （3）麦克斯韦电磁场理论的理解 ①恒定的电（磁）场不产生磁（电）场； ②均匀变化的电（磁）场在周围空间产生恒定的磁（电）场； ③振荡（非均匀变化）电（磁）场产生同频率的振荡磁（电）场。 （4）电磁场：变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。 2．电磁波 （1）电磁波的产生：麦克斯韦推断，如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就会在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电场波。一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波。 （2）电磁波的特点 ①电磁波是横波。电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 ②电磁波中的E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化。 ③电磁波的速度等于光速c。 ④光的本质是电磁波。 ⑤电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象。 3．电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf　λ＝。 麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。 4．电磁波的实验证明 1886年，赫兹用电火花实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波。 5．电磁波谱 （1）概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就构成了电磁波谱。 （2）电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （3）一些电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 ②红外线：用来加热、烘干、理疗等。 ③可见光：照明。 ④紫外线：用于杀菌消毒、荧光。 ⑤X射线：用于诊断透视病情。 ⑥γ射线：可以摧毁病变的细胞。 6．电磁波的能量 （1）光是一种电磁波，光具有能量。 （2）电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 例1. （2024·江苏·高二学业考试）许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献。下列有关物理学家的贡献，正确的是（　　） A．安培提出了分子电流假说，能够解释一些磁现象 B．法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象间的某种联系 C．奥斯特发现电磁感应现象，使人们对电磁内在联系的认识更加完善 D．洛伦兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 【答案】A 【详解】A．安培提出了分子电流假说，能够解释永久磁铁产生磁场的原因，以及磁铁受猛烈撞击后突然失去磁性等一些磁现象，故A正确； B．奥斯特发现了电流的磁效应，通电导线周围能产生磁场，首次揭示了电现象和磁现象间的某种联系，故B错误； C．法拉第发现电磁感应现象，从而使人们知道了电不仅能生磁，同样磁也能生电，对电与磁内在联系的认识更加完善，故C错误； D．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故D错误。 故选A。 例2. （22-23高二上·浙江温州·期中）在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述符合事实的是（　　） A．奥斯特首先发现了电磁感应现象 B．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 D．爱因斯坦把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念 【答案】C 【详解】A．法拉第首先发现了电磁感应现象，A错误； B．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B错误； C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质，C正确； D．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念，D错误。 故选C。 例3. 北斗系统在航海中有重要的应用，轮船上的接收设备可以通过接收卫星的信息，进而确定自己的位置，在此过程中，该设备接收信息主要利用了（  ） A．电磁波 B．声波 C．太阳能 D．地磁场 【答案】A 【详解】我国的很多轮船上的驾驶舱里都有一个叫做北斗系统的定位系统接受器的装置.北斗系统接受器通过接受卫星发射的导航信号,实现对轮船的精确定位并导航.卫星向北斗系统接受器传送信息依靠的是电磁波.所以A选项是正确的.BCD错误 故选A 例4. （2022上·广西·高二学业考试）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 【答案】B 【详解】A．变化的电场和变化的磁场相互联系，他们统称为电磁场，故A错误； B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波，选项B正确； C．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，选项C错误； D．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，选项D错误。 故选B。 例5.（2021·江苏·高二统考学业考试）我们周围的物体都存在辐射电磁波，当温度升高时，辐射中波长较短的成分越来越强。已知光在真空中传播的速度等于，下列关于电磁波的说法中正确的是（　　） A．电磁波没有能量 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波在真空中传播的速度等于 D．波长越短的电磁波在真空中传播的速度越快 【答案】C 【详解】A．电磁波也有能量，选项A错误； B．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，选项B错误； C．电磁波在真空中传播的速度等于，选项C正确； D．各种波长的电磁波在真空中传播的速度相同，选项D错误。 故选C。 六、能量量子化 1．热辐射现象 （1）定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。这种辐射与温度有关。 （2）特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 例如：铁块 温度↑ 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色，从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。 2．黑体 （1）概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。 （2）黑体辐射的特征：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。 3．黑体辐射的实验规律：黑体热辐射的强度与波长的关系：在一定温度下，黑体辐射的各种波长的电磁波强度是一定的，且各种波长的电磁波强度不同，有一种波长的电磁波强度最大；随着温度的升高，一方面，黑体辐射的各种电磁波的辐射强度迅速增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 黑体辐射只与温度有关，而一般物体辐射还与材料种类和表面情况有关。 4．能量子：超越牛顿的发现 （1）概念：1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说。普朗克认为，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，也只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，即：ε，1ε，2ε，3ε，... nε（ n为正整数，称为量子数）。也就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叫做能量子。 能量子大小：对于频率为γ的谐振子最小能量为ε=hγ，h是普朗克常量（h＝6.626×10－34 J·s）。一般取h＝6.63×10－34J·s。 （2）能量的量子化：在微观世界里，能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。 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。 （3）发光功率与单个光子能量的关系：发光功率P＝n·ε，其中n为单位时间发出的光子数目，ε为单个光子能量。 。 例1. 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 【详解】在经典物理学中，对体系物理量变化的最小值没有限制，它们可以任意连续变化，如重力、动能、长度等，但在量子力学中，物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，具体有多大要随体系所处的状态而定．这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化．A正确BCD错误． 故选：A。 例2. （2023高二上·广东揭阳·学业考试）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．物体的长度 【答案】A 【详解】人的个数具有“量子化”特征；物体所受的重力和物体的长度不具有“量子化”特征。 故选A。 例3. （21-22高三·全国·课后作业）下列说法正确的是（　　） 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．黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 【答案】ACD 【详解】A．根据热辐射定义可知，一切物体都在辐射电磁波，A正确； B．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，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误； CD．普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，CD正确。 故选ACD。 例4. （2022高三·全国·专题练习）以下宏观概念中，是“量子化”的有(　　) A．物体的带电荷量 B．物体的动量 C．物体的质量 D．学生的个数 【答案】AD 【详解】A．物体的带电荷量只能是元电荷的整数倍，所以物体的带电荷量是量子化的，A正确； B．物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，B错误； C．物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，C错误； D．学生的人数的数值和微观粒子的数量只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的，D正确。 故选AD。 例5.（2022上·江苏·高三学业考试）下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波 B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 C．黑体辐射强度的极大值跟温度无关 D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关 【答案】C 【详解】A．一切物体都在辐射电磁波，故A正确； B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，故B正确； C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C错误； D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关，故D正确。 故选C。 例6.关于能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的 B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的波长越长，其能量子越大 D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点 【答案】B 【解析】能量子假设最早是由普朗克提出的，故A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；根据ε＝hν＝可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，故C错误；能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，但它的观点是正确的，故D错误。 一、单选题 1．（2022高二上·广东·学业考试）如图所示，连接负载的固定U型金属导轨abcd，放置在与导轨平面垂直的匀强磁场中。导轨上有一根可自由滑动的金属棒ef，在金属棒向左平移的过程中。下列说法正确的是（　　） A．穿过ebcf回路的磁通量不变 B．穿过ebcf回路的磁通量变小 C．ae段有电流通过 D．bc段有电流通过 【答案】D 【详解】AB．因为ebcf回路的面积变大，由知穿过ebcf回路的磁通量变大，故AB错误； C．因为ae段不在闭合回路里，即无电流，故C错误； D．因为穿过ebcf闭合回路的磁通量变大，即有感应电流产生，故bc段有电流通过，故D正确。 故选D。 2．（2022高二·广东·学业考试）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．，Bc的方向由S极指向N极 C．，Bc的方向由N极指向S极 D．，Bc的方向由S极指向N极 【答案】B 【详解】把地球看做条形磁体，磁感应强度两极最强，中间最弱，即 在磁体的内部磁场的方向由S极指向N极。 故选B。 3．（2024高二·广东·学业考试）下列关于磁感线的说法中不正确的是（　　） A．所有磁感线都是闭合的 B．磁感线可以形象的描述磁场的强弱和方向 C．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱 【答案】C 【详解】A．所有磁感线都是闭合的，故A正确； B．磁感线可以形象的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，故B正确； C．磁感线的疏密反映磁场的大小，磁场大小与磁感线的方向无关，故C错误。 本题选错误的，故选C。 4．（2024高二·广东·学业考试）关于电场和磁场，下列说法错误的是（　　） A．电场和磁场都是客观存在的物质 B．电场线和磁感线都是闭合的曲线 C．电场线越密的地方电场越强；磁感线越密的地方磁场越强 【答案】B 【详解】A．电场和磁场都是客观存在的物质，选项A正确，不符合题意； B．磁感线是闭合的曲线，电场线不是闭合的，选项B错误，符合题意； C．电场线越密的地方电场越强，磁感线越密的地方磁场越强，选项C正确，不符合题意。 故选B。 5．（2024高二上·广东·学业考试）如图所示，矩形金属线框S与通有恒定电流的长直导线处在同一平面内。当S沿与导线平行的方向运动时，下列能正确反映穿过S的磁通量Φ随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】线框所在平面与导线产生的磁感线垂直，故矩形金属线框沿与导线平行的方向运动时，线框内的磁通量不发生变化。 故选C。 6．（2023高二下·广东·学业考试）下列各图描述通有稳恒电流的螺线管，其中磁感线分布正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由安培定则可判断磁感线分布正确的B图。 故选B。 7．（2021高一下·广东·学业考试）关于磁感线，下列说法正确的是（　　） A．磁感线可以相交 B．磁感线是客观存在的 C．磁感线较密的地方，表示该处磁场较弱 D．磁感线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致 【答案】D 【详解】A．磁感线不可以相交，选项A错误； B．磁感线是人们为了描述磁场而假想的曲线，不是客观存在的，选项B错误； C．磁感线较密的地方，表示该处磁场较强，选项C错误； D．磁感线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致，选项D正确。 故选D。 8．（2021高一下·广东·学业考试）如图所示，水平放置的通有恒定电流的长直导线下方有一闭合线框，线框平面和导线在同一竖直平面内，要使通过线框的磁通量变小，可以将线框（　　） A．向左平移 B．向右平移 C．向下平移远离导线 D．向上平移靠近导线 【答案】C 【详解】将线圈向左或向右平移，则穿过线圈的磁通量都不变；向下平移远离导线，则穿过线圈的磁通量减小；向上平移靠近导线，则穿过线圈的磁通量增加； 故选C。 9．（2022高二·广东·学业考试）以下四幅图中，表示等量同种点电荷电场线分布情况的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．A是等量同种点电荷的电场线，A正确； B．B是等量异种点电荷的电场线，B错误； C．C是匀强电场的电场线，C错误； D．D是反向通电导线周围的磁感线，D错误。 故选A。 10．（2023高二下·广东·学业考试）关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（　　） A．磁场和磁感线都是真实存在的 B．磁感线越密的地方，磁场越强 C．沿磁感线方向，磁场一定逐渐减弱 【答案】B 【详解】A．磁感线是人为假想的曲线，不是真实存在的，A错误； BC．沿磁感线方向，磁场不一定逐渐减弱，要看磁感线的疏密，磁感线越密的地方，磁场越强，B正确，C错误。 故选B。 11．（2024高二上·广东·学业考试）下列关于磁感线的说法中不正确的是（　　） 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 【答案】B 【详解】A．所有磁感线都是闭合的，故A正确，不满足题意要求； B．沿着磁感线的方向，磁场不一定越来越弱，磁场的强弱要看磁感线的疏密，故B错误，满足题意要求； C．同一磁场的磁感线不能相交，故C正确，不满足题意要求。 故选B。 12．（2024高二·广东·学业考试）如图所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一条形磁铁，磁铁下方有一固定线圈。将磁铁托起到某一高度后由静止释放，磁铁上下振动。弹簧始终在弹性限度范围，忽略一切摩擦阻力，磁铁振动过程中（　　） A．若保持电键K断开，线圈不能产生感应电动势 B．若保持电键K闭合，磁铁靠近线圈的过程中，感应电流从P流经线圈到Q C．电键K闭合或断开，磁铁都能回到静止释放时的高度 【答案】B 【详解】A．若保持电键K断开，磁铁上下振动，线圈的磁通量发生变化，线圈能产生感应电动势，故A错误； B．若保持电键K闭合，磁铁靠近线圈的过程中，线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，感应电流从P流经线圈到Q，故B正确； C．电键K闭合时，回路产生感应电流，磁铁需要克服安培力做功，磁铁和弹簧组成的系统机械能损失，磁铁不能回到静止释放时的高度；电键K断开时，回路不产生感应电流，磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒，磁铁能回到静止释放时的高度，故C错误。 故选B。 13．（2023高二下·广东·学业考试）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．金属盒不能屏蔽电磁波 B．在真空中的传播速度与其波长有关 C．微波炉利用的微波不属于电磁波 D．中国空间站利用电磁波与地面通信 【答案】D 【详解】A．金属盒可以屏蔽电磁波，故A错误； B．电磁波在真空中的传播速度为光速，与其波长无关，故B错误； C．微波炉是利用微波的能量来加热食物的，是利用电磁波的能量特性进行工作的，故C错误； D．中国空间站和地面之间存在真空层，所以只能采用电磁波通信，故D正确。 故选D。 14．（2024高二下·广东·学业考试）如图所示，匀强磁场中有一个闭合矩形导线框，保持线框平面与磁场垂直，下列过程能使线框中产生感应电流的是（　　） A．将线框在磁场内左右移动 B．将线框在磁场内上下移动 C．将线框在磁场内前后移动 D．将线框从磁场内移出磁场 【答案】D 【详解】A．将线框在磁场内左右移动，穿过线框的磁通量不变，线框中不会产生感应电流，故A错误； B．将线框在磁场内上下移动，穿过线框的磁通量不变，线框中不会产生感应电流，故B错误； C．将线框在磁场内前后移动，穿过线框的磁通量不变，线框中不会产生感应电流，故C错误； D．将线框从磁场内移出磁场，穿过线框的磁通量发生变化，线框中会产生感应电流，故D正确。 故选D。 15．（2024高二下·广东·学业考试）如图所示，水平放置着一根通电直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c和d是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四个点。已知通电直导线产生磁场的磁感应强度在同一圆周上各点大小相等。再添加一个竖直向下的匀强磁场，则在这四个点中合磁场的磁感应强度最大的点是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】根据右手螺旋定则可知，通电直导线产生的磁场方向为逆时针方向，如图所示 根据磁感应强度叠加原则可知合磁场的磁感应强度最大的点是a。 故选A。 16．（2023高二下·广东·学业考试）某小组用图所示电路研究电磁感应现象。开关闭合后，下列情形中，不会使电流表指针发生偏转的是（　　） A．线圈P静止于线圈Q中 B．移动滑动变阻器的滑片 C．将线圈P从线圈Q中抽出 【答案】A 【详解】A．线圈P静止于线圈Q中，穿过Q的磁通量不发生变化，没有电流经过电流表，电流表指针不发生偏转，故A正确； B．移动滑动变阻器的滑片，穿过Q的磁通量发生变化，有电流经过电流表，电流表指针发生偏转，故B错误； C．将线圈P从线圈Q中抽出，穿过Q的磁通量发生变化，有电流经过电流表，电流表指针发生偏转，故C错误。 故选A。 17．（2023高二下·广东·学业考试）图是电磁式充气泵的结构示意图。当电流从电磁铁的线圈a端流入时，小磁铁被吸引而向下运动，实现充气，则此时（　　） A．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是N极 B．电磁铁上端是N极，小磁铁下端是S极 C．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是N极 D．电磁铁上端是S极，小磁铁下端是S极 【答案】C 【详解】当电流从电磁铁的接线柱a流入时，从上向下看，电流时顺时针方向，由右手螺旋定则可得，电磁铁下端为N极，上端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，小磁铁被吸引向下运动，所以小磁铁下端为N极。 故选C。   18．（2023高二下·广东·学业考试）如图所示，空间中有一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，纸面内有两个闭合金属线圈M、N，分别为圆形、正三角形，各自中心点均在磁场边界上，不计线圈相互影响，当两个线圈绕过各自中心点、且垂直于纸面的轴旋转时，以下说法正确的是（　　） A．仅M中有感应电流 B．仅N中有感应电流 C．M和N中都有感应电流 D．M和N中都无感应电流 【答案】B 【详解】M中磁通量不变化，故M中无感应电流，N中的磁通量变化不为0，故N中有电流。 故选B。 二、多选题 19．（2023高二·广东·学业考试）如图所示，虚线MN左侧存在垂直于纸面的匀强磁场，闭合线框位于纸面内，在其由位置I沿直线运动到位置II的过程中，穿过线框的磁通量的变化和有无感应电流正确的是（　　） A．磁通量一直变小 B．磁通量一直变大 C．有感应电流 D．没有感应电流 【答案】BC 【详解】AB．根据磁通量表达式 由位置I沿直线运动到位置II的过程中，有效面积增大，磁通量一直变大，故A错误，B正确； CD．由于磁通量发生变化，且线框闭合，则线框中产生感应电流，故C正确，D错误。 故选BC。 20．（2024高二下·广东·学业考试）1831年8月29日，法拉第利用如图所示的装置发现了电磁感应现象，其中导线EF南北放置。下列说法正确的有（　　） A．闭合开关的瞬间，小磁针发生偏转 B．闭合开关的瞬间，小磁针不发生偏转 C．断开开关的瞬间，小磁针发生偏转 D．断开开关的瞬间，小磁针不发生偏转 【答案】AC 【详解】AB．闭合开关的瞬间，右边线圈有了电流，使得左边线圈磁通量增加，则导线EF有感应电流流过，小磁针发生偏转，故A正确，B错误； CD．断开开关的瞬间，右边线圈电流减小为0，使得左边线圈磁通量减小，则导线EF有感应电流流过，小磁针发生偏转，故C正确，D错误。 故选AC。 2 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $$