第14周 电磁感应现象及电磁波 能量量子化-【周测必刷】2025-2026学年高二物理必修第三册（人教版2019）

— 54 — 第十四周 电磁感应现象及电磁波 能量量子化 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第9题以使用蓝牙耳机接听手机来电为例,综合考查学生对电磁波的理解和应用. 该题题目设置灵活,紧扣知识点,对学生的综合应用能力要求较高,值得推荐. 【考点·一应俱全】(共75分) 考点一 磁通量变化的几种情况 1.如图所示,在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线,分别通有大小相同、方向如图所 示的电流,要使穿过由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加,应切断的电流是 ( ) A.i1 B.i2 C.i3 D.i4 考点二 产生感应电流的条件 2.(2025·呼和浩特市高二期末)两个平行放置的异名永磁体磁极间有匀强磁场,其间放置一个闭 合矩形导线圈,线圈在始终未超出磁场的范围内做下列运动时,能产生感应电流的是 ( ) 3.(2025·四川省绵阳南山中学高二月考)如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定 电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线框中不能产生感应电流 的是 ( ) A.导线中的电流变大 B.线框以PQ 为轴转动 C.线框向右平动 D.线框以AB 边为轴转动 4.(2025·潍坊市高二期末)如图所示,Oxyz坐标系中,一铜环位于xOz平面内且圆心为坐标原点 O,通电长直导线位于xOy平面内且与x 轴平行,下列操作能使铜环中产生感应电流的是 ( ) A.铜环沿x轴正方向平移 B.铜环沿y轴正方向平移 C.铜环沿z轴正方向平移 D.改变导线中电流方向 考点三 电磁场 5.(多选)在电磁学发展的过程中,许多科学家做出了贡献,下列说法正确的是 ( ) A.奥斯特发现了电流的磁效应 B.法拉第发现了电磁感应现象 C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,楞次用实验证实了电磁波的存在 D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律,密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 6.关于电磁场理论,下列说法中正确的是 ( ) A.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场产生稳定的电场 B.非均匀变化的电场产生的磁场一定是均匀变化的 C.均匀变化的磁场一定产生变化的电场 D.均匀变化的电场一定产生稳定的磁场 7.下列四个选项中的四种磁场变化情况,能产生如图所示电场的是 ( ) 考点四 电磁波及电磁波谱 8.(多选)关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是 ( ) A.电磁波由真空进入介质中,频率不变 B.周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生,由近及远地传播,形成电磁波 C.电磁波是一种物质,只能在真空中传播 D.电磁波在任何介质中的传播速度都是3×108m/s 9.(多选)(2025·惠州市调研)使用蓝牙耳机接听手机来电,信号传输示意如图所示,以下说法正确 的是 ( ) A.蓝牙通信的电磁波是可见光 B.蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短 C.两种电磁波都能在真空中传播 D.蓝牙通信的电磁波波速小于光速 10.(2025·常州市高二月考)关于电磁波,下列说法正确的是 ( ) A.电磁波跟声波一样,只能在介质中传播 B.电磁波可以传递信息,也可以传播能量 C.遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率高 D.各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同 — 53 — — 56 — 11.(2025·沈阳市高二学业考试)英国物理学家麦克斯韦推算出一个出人意料的答案:电磁波的速 度等于光速! 电磁波在空气中的传播速度近似等于3×108m/s,某无线电波的频率是0.998× 108Hz,该电磁波在空气中的波长约为 ( ) A.1.52m B.3.01m C.2.56m D.1.09m 12.(多选)下列关于电磁波的说法正确的是 ( ) A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短 B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C.微波可用于广播及其他信号的传播 D.X 射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变的细胞 13.(多选)(2025·河南省新郑中学高二调研)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出 了一个大胆的假说,即能量子假说,下列说法属于能量子假说内容的是 ( ) A.物质发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是一份一份进行的 B.能量子假说中将每一份能量单位,称为“能量子” C.能量子假说中的能量子ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的,是不可分割的 14.(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点,下列说法正确的是 ( ) 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 15.某装置是高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光,已 知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,则该紫外激光所含光子数约为多少 个? (结果保留2位有效数字) 【探究·一举突破】(共15分) 探究主题 探究感应电流产生条件 (2025·陕西省延安市第一中学高二月考)在“探究法拉第电磁感应现象”实验中,某同学将电池 组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关组成的部分电路已连接好了,如图所示. 探究问题: (1)请使用两根导线,将电路补充完整. (2)此实验中使用的电表应是 .(填选项前的字母) A.灵敏电流表 B.大量程的电压表 C.倍率适宜的电阻表 (3)正确选择电表和连接电路后,开始实验探究.下列说法正确的是 . A.开关闭合后,线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出,都不会引起电表的指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后,在开关闭合和断开的瞬间,电表的指针均会偏转 C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电表的指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后,只要移动滑动变阻器的滑片P,电表的指针一定会偏转 【综合·一练到底】(共10分) 16.(多选)(2025·绵阳市高二月考)如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1 和B2 大小相等、方向相反.竖直面内的金属圆环的直径所在直线O1O2 与两磁场的边 界重合.下列变化在环中能产生感应电流的是 ( ) A.增大金属圆环的直径 B.让金属圆环以O1O2 为轴转动90°过程中 C.向上平移金属圆环 D.在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线 【选做·一飞冲天】(尖子生选做) 17.(多选)(2025·中山市高二期末)如图所示,在空间直角坐标系中,两条彼此 绝缘的长直导线分别与Ox、Oy轴重合,电流均沿坐标轴正方向,已知真空中 距无限长通电直导线的距离为r处的磁感应强度B=kIr (k为常数).一闭 合圆形金属线圈的圆心O'在xOy 平面内沿直线y=x运动,线圈的半径为R,y>R.下列说法正 确的是 ( ) A.线圈的匝数越多,穿过线圈的磁通量越大 B.若I1=2I2,则圆心O'处的磁感应强度沿z轴正方向 C.若I1=I2,则金属线圈中有感应电流产生 D.若2I1=I2,则金属线圈中有感应电流产生 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 55 — —76 — 9.AD [磁感应强度为零,通电导线所受磁场力一定为零,故 A正 确;磁感应强度B 是矢量,其方向即为小磁针静止时 N极所指的 方向,也是小磁针的N极受力方向,故B、C错误;磁感应强度反映 磁场本身的强弱和方向,由磁场本身决定,在确定的磁场中,同一 点的磁感应强度B 是确定的,不同点的磁感应强度B 可能不同, 磁感线的疏密反映磁感应强度的大小,故D正确.] 10.AC [当通电导线垂直于磁场方向时,可用FIL 表示B,由题知A、 C正确,B、D错误.] 11.BC [匀强磁场中B 恒定不变,故B正确,D错误;由F=BIl知, B、l一定,F 与I成正比,故A错误,C正确.] 12.B [a、b、c、d四点的实际磁感应强度为匀 强磁场磁感应强 度 和 电 流 产 生 的 磁 场 的 磁感应强度的叠加,如图所示.由图可知, a点磁感应强度大小为Ba=B0+B,b点 和d 点 磁 感 应 强 度 大 小 为 Bb =Bd = B02+B2,c点的磁感应强度大小为Bc=B0-B.a点磁感应强 度的值最大,故A错误;c点磁感应强度的值最小,故B正确;c、d 两点磁感应强度大小不相等,故C错误;a、b两点的磁感应强度 大小不相等,故D错误.] 13.C [磁 感 应 强 度 为 矢 量,根 据 磁 感 应 强 度 的 叠 加 可 得 B0= By2+Bz2= 202+462μT≈50μT,故 A、B错误;穿过边框的 磁通 量 大 小 Φ=B⊥S=46×10-6×80×10-4 Wb=3.68× 10-7 Wb,故C正确,D错误.] 14.C [根据条形磁体的磁感线分布特点及对称性可知,P、Q 两点 的磁感线疏密程度相同,故两点的磁感应强度大小相等,A错误; P 点附近的磁感线比P'点附近的磁感线密,则P 点的磁感应强 度比P'点的大,B错误;由题图可知,穿过S1 的磁感线条数比穿 过S2 的磁感线条数多,则穿过S1 的磁通量比穿过S2 的大,C正 确,D错误.] 15.BD [穿过线圈的磁通量为Φ=BScos30°= 32BS ,与线圈的匝 数无关,A错误;把线圈面积S增加一倍或把磁感应强度B 增加 一倍,均能使穿过线圈的磁通量增加一倍,B、D正确;转动线圈使 得轴线与磁场方向平行,则穿过线圈的磁通量变为Φ'=BS,对比 原来的磁通量可知,并未增加一倍,C错误.] 【探究·一举突破】 大 大 大 强弱 【综合·一练到底】 16.AC [根据右手螺旋定则,可知若将a点处接电源正极,b点处接 电源负极,螺线管上端为 N极,会排斥条形磁体,弹簧测力计示 数将减小;若将a点处接电源负极,b点处接电源正极,螺线管上 端为S极,会 吸 引 条 形 磁 体,弹 簧 测 力 计 示 数 将 增 大,所 以 选 A、C.] 【选做·一飞冲天】 17.C [根据右手螺旋定则可知,导线4在圆心O 处产生的磁场方 向指向1,其磁感应强度大小为B4=B= kI L ,导线1在圆心O 处 产生的磁场方向指向4,其磁感应强度大小为B1= 2kI L =2B ,导 线2在圆心O 处产生的磁场方向指向3,其磁感应强度大小为 B2= 2kI L =2B ,导线3在圆心O 处产生的磁场方向指向2,其磁感 应强度大小为B3= kI L =B ,根据矢量合成法则可知,圆心O 处磁 场的方向竖直向下,且磁感应强度大小为BO= 2B.故选C.] 第十四周 电磁感应现象及电磁波 能量量子化 【考点·一应俱全】 1.D [根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内 产生的磁场方向,可知只有i4 中电流产生的磁场垂直于纸面向 外,则要使穿过所围面积的磁通量增加,应切断i4,故选D.] 2.D [导线圈竖直上下运动,穿过线圈的磁通量保持不变,不会产 生感应电流,故A错误;导线圈水平左右运动,穿过线圈的磁通量 保持不变,不会产生感应电流,故B错误;导线圈绕竖直轴转动,穿 过线圈的磁通量保持不变,不会产生感应电流,故C错误;导线圈 绕水平轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,故 D正确.] 3.B [导线中电流变大,线框处磁感应强度增大,故穿过线框磁通量 增大,可以产生感应电流,故 A不符合题意;线框以直导线PQ 为 轴转动,由于直导线的磁感线为以导线为圆心的同心圆,故穿过线 框的磁通量不变化,则不能产生感应电流,故B符合题意;线框向 右平动时,线框所在处的磁感应强度变小,穿过线框磁通量变小, 故能产生感应电流,故C不符合题意;线框以AB 边为轴转动,则 穿过线框的 磁 通 量 发 生 变 化,会 产 生 感 应 电 流,选 项 D不 符 合 题意.] 4.C [根据安培定则可知,此时通电导线产生的磁场穿过铜环的磁 通量为零,不管铜环是沿x轴正方向平移、沿y轴正方向平移,还 是改变导线中电流方向,通过铜环的磁通量均不发生变化,不产生 感应电流;但当铜环沿z轴正方向平移时,穿过铜环的磁通量发生 变化,产生感应电流,故选C.] 5.ABD [奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现 象,A、B正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了 电磁波的存在,C错误;库仑发现了点电荷间的相互作用规律,密 立根通过油滴实验测定了元电荷的数值,D正确.] 6.D [稳定的电场不能产生磁场,稳定的磁场不能产生电场,均匀 变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,非 均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场,故D正确.] 7.B [由题图可知,产生的电场为稳定的电场,由麦克斯韦电磁场理 论可知,均匀变化的磁场才能产生稳定的电场,故选B.] 8.AB [频率由波源决定,与介质无关,故电磁波由真空进入介质 中,频率不变,A正确;周期性变化的电场产生周期性变化的磁场, 由近及远地传播,形成电磁波,B正确;电磁波是一种物质,可以不 依赖介质传播,电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s,在不同 介质中传播速度不一样,C、D错误.] 9.BC [蓝牙通信的电磁波是无线电波,不是可见光,故 A错误;在 真空中传播时,蓝牙通信与手机通信的电磁波传播速度相等,但蓝 牙通信的电磁波频率高于手机通信的电磁波频率,所以蓝牙通信 的波长比手机通信的电磁波波长短,故B正确;一切电磁波都能在 真空中传播,且传播速度等于光速,故C正确,D错误.] 10.B [电磁波可以在真空中传播,故 A错误;电磁波可以传递信 息,也可以传播能量,故B正确;根据电磁波谱可知,遥控器发出 的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率低,故C错误;各 种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于真空中的光速,故D 错误.] 11.B [由c=λf,代 入 已 知 数 据,解 得λ=cf = 3×108 0.998×108 m≈ 3.01m,故选B.] 12.CD [红外线、X射线、γ射线中红外线的频率最低,波长最长,选 项A错误;银行的验钞机发出的光是紫外线,家用电器的遥控器 发出的光是红外线,选项B错误;微波不但能加热物体,而且能传 播信息,故可以用于通信、广播及其他信号传输,故C正确;X射 线有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体,γ射线有极强的 穿透本领和很高的能量,可以摧毁病变的细胞,故D正确.] 13.ABC [能量子假说认为,物质发射(或吸收)能量时,能量不是连 续的,而是一份一份进行的,每一份能量单位,称为“能量子”,能 量子ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量,故A、B、C 符合题意,D不符合题意.] 14.ABD [带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值———能量子 ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的,是不连续的,故 A、B、D正 确,C错误.] 15.解析 每个激光光子的能量为ε=hcλ 该紫外激光中所含光子数为n=Eε 代入数据可得n≈4.2×1021个. 答案 4.2×1021个 【探究·一举突破】 探究路径 (1)将电池组、开关、滑动变阻器、线圈 A串联成一个 回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,再将电表与线圈B 串联成另一个回路,实物图如图所示. (2)本实验要使用灵敏电流计来检测电路中是否有电流产生,故 选A. (3)开关闭合后,线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出,穿过线 圈B的磁通量都会发生变化,都会产生感应电流,都会引起电表的 指针偏转,故A错误;线圈A插入线圈B中后,在开关闭合和断开 的瞬间,穿过线圈B的磁通量都会发生变化,线圈B中会产生感应 电流,电表的指针均会偏转,故B正确;开关闭合后,只要滑动变阻 器的滑片P移动,不论是加速还是匀速,穿过线圈B的磁通量都会 变化,都会有感应电流产生,电表的指针都会偏转,故C错误,D 正确. 答案 (1)见解析图 (2)A (3)BD 【综合·一练到底】 16.CD [增大金属圆环的直径,穿过圆环的上半部分和下半部分的 面积变化大小相同,磁通量不变化,则不产生感应电流,A错误; 金属圆环以O1O2 为轴转动90°过程中,穿过圆环的上半部分和 下半部分的磁场变化大小相同,磁通量不变化,则不产生感应电 流,B 错误;向上平移金属圆环,磁通量向里增大,穿过圆环的磁 通量变化,会产生感应电流,C正确;在金属圆环的正下方放一根 与题图中磁场边界平行的通电直导线,不论电流方向如何,通电 直导线产生的磁场都会穿过圆环,则圆环的磁通量发生变化,产 生感应电流,D正确.] 【选做·一飞冲天】 17.BD [穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,故 A错误;由安培 定则可知长直导线I1 在圆心O'处的磁感应强度沿z 轴正方向, 长直导线I2 在圆心O'处的磁感应强度沿z 轴负方向,根据B= kIr 和I1=2I2 可得圆心O'处的磁感应强度沿z 轴正方向,故B 正确;若I1=I2,穿过线圈的磁通量始终为零,磁通量不变,所以 金属线圈中无感应电流产生,故C错误;若2I1=I2,穿过线圈的 磁通量沿z轴负方向,金属线圈的圆心O'在xOy 平面内沿直线 y=x运动的过程中,穿过线圈的磁通量发生变化,则金属线圈中 有感应电流产生,故D正确.] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 75 —