第十三章 电磁感应与电磁波初步（高效培优·复习讲义）物理人教版2019必修第三册

【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 磁场 磁感线 1 题型2 磁感应强度 磁通量 5 题型3 电磁感应现象及应用 13 题型4 电磁波的发现及应用 18 题型5 能量量子化 21 【能力培优练】 24 【链接高考】 32 【重难题型讲解】 题型1 磁场 磁感线 一、电流的磁效应：将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。 实验方法 把水平导线沿南北方向放在小磁针的上方，让电流分别由南向北和由北向南通过。 将水平导线移到小磁针的正下方，让电流再次由南向北和由北向南通过。 实验现象 以上四种情况下小磁针均发生了偏转，但两次偏转的情况有所不同，小磁针稳定后的N极指向正好相反。 实验结论 导线通入电流后，小磁针发生了转动，说明小磁针受到了磁场力的作用，可见电可以生磁；但是通入不同方向的电流时小磁针的转动方向不同，说明通入电流的方向不同，产生的磁现象也不一样。 实验意义 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 实验注意事项 为了排除地磁场的影响，使实验现象明显，导线应沿南北方向水平放置在小磁针的正上方。 二、磁场与磁感线 1、磁场的定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，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。 （1）磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、地球等的周围。 （2）磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 （3）磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 （4）电流是由于电荷做定向移动形成的，因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场。 2、磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 3、地磁场：地球由于自身具有磁性而在其周围产生的磁场叫做地磁场。 三、安培定则 1、直线电流的磁场：用右手握住导线，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、环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 3、通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。 4、用安培定则判断电流磁场的方向 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 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极。 【探究归纳】磁场是磁体、电流周围的客观物质，对放入的磁体或电流有力的作用，具有方向性；磁感线是描述磁场的假想闭合曲线，疏密反映强弱，切线方向为磁场方向，外部从 N 极到 S 极，内部相反且不相交，是直观呈现磁场的工具。 【典例1-1】如图所示，当开关闭合后，小磁针在通电导线的磁场中指向正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．根据安培定则可判断出电流周围的磁场方向，再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知，对A图，当开关闭合后，直线电流产生的磁场方向在小磁针处垂直纸面向外，因此小磁针的N极应指向外，故A错误； B．对B图，当开关闭合后，螺线管产生的磁场上端是N极，螺线管左侧磁场方向向下，小磁针的N极应指向下，螺线管下面小磁针位置的磁场方向应指向螺线管下端，因此小磁针N极应指向螺线管下端，故B错误； C．对C图，当开关闭合后，环形电流的磁场方向在小磁针位置垂直纸面向里，因此小磁针的N极应指向里，故C错误； D．对D图，当开关闭合后，U形电磁铁的左侧是S极，右侧是N极，因此小磁针的N极应指向左侧，故D正确。 故选D。 【典例1-2】（多选）下列各图中，已标出电流及电流磁场的方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】A．电流的方向竖直向上，根据安培定则知，磁场的方向从上往下看，应该为逆时针，故A错误； B．根据电流的绕向，结合安培定则知，螺线管内部的磁场方向向右，故B错误； C．环形电流的方向从上往下看为逆时针方向，根据安培定则知，磁场的方向向上，故C正确； D．环形电流的方向从左向右看为顺时针方向，根据安培定则知，中心磁场的方向向右，故D正确。 故选CD。 跟踪训练1如图所示为一簇磁感线，磁感线均为直线，上下两侧的磁感线关于水平磁感线对称，两点关于水平磁感线也对称，两点为磁场中的另外两点。下列说法正确的是（　　） A．四点中点的磁场最强 B．两点的磁感应强度相同 C．若在点放一小磁针，小磁针静止时N极指向左侧 D．同一段通电导线分别放在两点，则导线在点所受的作用力较大 【答案】A 【详解】A．磁感线的疏密程度反应磁感应强度的大小，磁感线越密磁感应强度越大，所以点的磁场最强，A正确； B．由对称性可知两点的磁感应强度大小相同，但方向不相同，由于磁感应强度为矢量，则两点的磁感应强度不同，B错误； C．小磁针静止时N极指向为该点的磁场方向，由图可知点的磁场方向向右，所以在点放一小磁针，小磁针静止时N极指向右侧，C错误； D．由图可知点的磁感应强度大于点的磁感应强度，同一段通电导线分别放在两点时，由于导线如何放置题中未说明，所以无法确定导线在这两点所受磁场力的大小关系，D错误。 故选 A。 跟踪训练2（多选）如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（   ） A．通电后电磁铁a端为S极 B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 C．条形磁体在滑动过程中受到向右的摩擦力 D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小 【答案】BC 【详解】A．电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，故A错误； B．滑动变阻器的滑片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，故B正确； C．电磁铁的b端为S极，根据异名磁极相互吸引的特点可知，条形磁体受到向左的吸引力，条形磁体向左滑动，条形磁体受到水平桌面的向右的摩擦力，故C正确； D．压力大小和接触面的粗糙程度不变，因此条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，故D错误。 故选BC。 题型2 磁感应强度 磁通量 一、探究影响通电导线受力的因素 1、探究影响通电导线受力的因素 （1）将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向垂直，如下图所示： （2）实验过程：保持磁场中直导线长度不变，改变电流大小，通过观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。 （3）实验结论：通电直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和l的乘积Il成正比。 二、磁感应强度 1、磁感应强度：在磁场中垂直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的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。 2、匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线。 3、磁感应强度的叠加：磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。 三、磁通量 1、磁通量的定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。 （1）磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度B的乘积表示磁通量。 （2）单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb，1Wb＝1 T·m2。 2、计算式：Φ＝BS。 （1）适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直（S为垂直磁场的有效面积）。 （2）物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。 （3）同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为0；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为0。 3、磁通量的变化 （1）磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 （2）磁通量正负表示的意义：磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值； （3）若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。 【探究归纳】磁感应强度是描述磁场强弱和方向的矢量，由 B=F/(IL) 定义（I⊥磁场），单位特斯拉，方向为小磁针 N 极指向；磁通量是穿过某面积的磁感线条数，Φ=BSsinθ（θ 为 B 与面积法线夹角），单位韦伯，是标量（有正负），二者关联体现磁场穿过面积的效果。 【典例2-1】一匝数为N、边长为2R的等边三角形线圈如图放置，在其虚线内切圆范围内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。如果将线圈绕虚线ab旋转90°，这个过程中穿过线圈磁通量的变化量大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设等边三角形的内切圆的半径为，则根据几何关系可得 根据磁通量的定义可知，初始状态的磁通量 线圈绕虚线ab旋转90°时磁通量 因此磁通量的变化量的大小为 故选A。 【典例2-2】（多选）历史上曾经用安培力来定义电流的单位：真空中相距1m的两根无限长且圆截面可忽略的平直导线，通过相等的恒定电流，当两导线之间产生的力在每米上等于2×10-7N时，每根导线中通过的电流为1A。已知无线长导线产生的磁场，I为导线中的电流大小，r为到无限长导线的距离。则下列说法正确的是（　　） A．K为静电力常数 B．K的大小为 C．K的单位为 D．到通电导线等距离的点的磁感应强度相同 【答案】BC 【详解】ABC．根据题意当时，相距1m时有 代入数据可得 结合 可知 所以K的单位为； 根据 可得 结合 可知静电力常数的单位为，所以K不是静电力常数，故BC正确，A错误； D．磁感应强度是矢量，到通电导线等距离的点的磁感应强度大小相等，方向不同，故D错误。 故选BC。 【典例2-3】如图所示，矩形导线框abcd的一半处在磁感应强度B=0.2T的足够大的匀强磁场中，线框ab边长为20cm，bc边长为40cm，求： (1)线框在图示位置的磁通量； (2)以线框的ab边为轴，转过30°时，它的磁通量； (3)以通过b点的与线框平面垂直的线为轴，线框平面逆时针转过60°，它的磁通量。 【答案】（1）通过某一面的磁通量，可理解为穿过该面的磁感线根数，在题设条件下，此磁感线根数显然应等于磁通密度B（通过单位面积的磁感线根数）与磁场面积的乘积，故有 （2）将视图改画成如图所示，注意到穿过磁感线面积的投影与（1）一样，所以 （3）按题意作出示意图如图所示 可以看出，转过后，整个线框恰好全进入磁场区，这时有 跟踪训练1如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中（图中未画出），两根长直导线、垂直于纸面平行放置，间距为，分别通以大小相同、方向相反且垂直纸面的电流。在、连线的中垂线上有一点，测得点磁感应强度为零。到连线的距离为，则（　　） A．匀强磁场的方向平行连线向右 B．导线在点产生的磁感应强度大小为 C．若仅将导线中的电流反向，点的磁感应强度大小为 D．若将、中的电流均反向，点的磁感应强度大小为 【答案】D 【详解】A．题意易得，且PQ电流在M点产生的磁场等大，设为B，右手定则可知PQ电流在M点产生的磁场方向如图 平行四边形定则可知二者的合磁场方向竖直向上，由于M点磁感应度为0，故匀强磁场的方向竖直向下，故A错误； B．由于M点磁感应度为0，则有 解得导线在点产生的磁感应强度大小 故B错误； C．若仅将导线中的电流反向，右手定则可知PQ电流在M点产生的磁场方向如图 则点的磁感应强度大小 联立解得 故C错误； D．若将、中的电流均反向，右手定则可知PQ电流在M点产生的磁场方向如图 则点的磁感应强度大小 联立解得 故D正确。 故选 D。 跟踪训练2（多选）如图所示为一圆环，圆心为为圆周上的三点，其中连线刚好过圆心，点为弧的三等分点，现将两个通电直导线垂直纸面放在两点，处的电流大小为，方向垂直纸面向里，处的电流大小未知，方向垂直纸面向外。已知通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度，其中表示电流强度，表示该点到导线的距离，为常数，导线在处产生磁场的磁感应强度大小为点的磁感应强度方向指向圆心。下列说法正确的是（　　） A．导线处的电流大小为 B．导线在处产生的磁感应强度大小为 C．处的磁感应强度大小为 D．点的磁感应强度大小为 【答案】BD 【详解】BC．由几何关系可知 设圆的半径为，则 由安培定则可知导线在处的磁场由指向，磁感应强度大小为 导线在处的磁场由指向，如图所示 又处的磁感应强度方向指向圆心，则处的磁感应强度大小为 导线在处产生的磁感应强度大小为 故B正确，C错误； A．由题意可知 解得 故A错误； D．由以上分析可知 则两导线在点产生的磁感应强度大小均为，且方向均竖直向下，所以点的磁感应强度大小为 故D正确。 故选BD。 跟踪训练3如图所示，矩形线圈的面积为，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角。 求： (1)穿过线圈的磁通量是多大？ (2)当线圈从图示位置绕 ab边逆时针转过的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？ 【答案】（1）图中穿过线框的磁通量为 （2）当线圈从图示位置绕 ab边逆时针转过的过程中，末位置的磁通量为 则穿过线圈的磁通量变化为 题型3 电磁感应现象及应用 一、产生感应电流的条件 1、划时代的发现 （1）“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。 （2）“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。 （3）法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应。电磁感应现象产生的电流叫感应电流。 2、产生感应电流的条件 （1）产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 （2）不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 （3）电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可。 二、电磁感应现象的应用 1、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。 2、电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【归纳总结】电磁感应现象指闭合电路磁通量变化时产生感应电流，核心是磁生电；其应用基于此原理，如发电机将机械能转电能、变压器变压、电磁灶涡流生热等，实现能量或信号转化，推动了电气化及现代技术发展。 【典例3-1】张老师突发奇想，将实验室中相同灵敏电流计G1和G2的对应接线柱相连接。将G1表的指针从中间用力向左拨动，发生偏转，此时静止的G2表指针偏转。对这一现象的分析正确的是（　　） A．两表都是“发电机” B．两表都是“电动机” C．G1表是“发电机”，G2表是“电动机” D．G1表是“电动机”，G2表是“发电机” 【答案】C 【详解】电流表主要部件是永久磁铁和带有线圈的指针，将G1表的指针从中间用力向左拨动，发生偏转，相当于G1表中线圈切割磁感线产生感应电流，电流通过闭合回路流向G2，G2中的通电线圈在磁场中受到安培力的作用发生转动，使得G2表指针偏转。故G1表是“发电机”，G2表是“电动机”。 故选C。 【典例3-2】（多选）下列选项中不能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】ACD 【详解】A．该图中线圈不闭合，不能产生感应电流，选项A符合题意； B．该图中导体棒向两边运动时，闭合回路的磁通量发生变化，能产生感应电流，选项B不符合题意； C．该图中直导线产生的磁场，穿过下方线圈的磁通量为零，则增加通电导线中的电流时，线圈中磁通量不变，不会有感应电流，选项C符合题意； D．该图中线圈在磁场中运动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项D符合题意。 故选ACD。 【典例3-3】如图所示是“探究影响感应电流方向和大小的因素”的实验装置： (1)某同学闭合开关瞬间，发现电流表指针向右偏转。则将滑动变阻器的滑片向左滑动时，能观察到电流计指针 （选填“向右”或“向左”或“不”）偏转。当他将铁芯向上拔出时，能观察到电流计指针 （选填“向右”或“向左”或“不”）偏转。当他将铁芯用更快的速度向上拔出时，更观察到电流计偏转角度 （选填“更大”或“更小”或“不变”）。 (2)通过该实验，可以得出结论：感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量 有关，感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化 有关。 【答案】(1) 向右 向左 更大 (2) 变化 快慢 【详解】（1）[1]某同学闭合开关瞬间，发现电流表指针向右偏转，说明磁通量增大时，电流表指针向右偏转，则将滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，磁通量增大，故电流表指针向右偏转； [2]当他将铁芯向上拔出时，穿过线圈的磁通量减少，能观察到电流计指针向左偏转。 [3]当他将铁芯用更快的速度向上拔出时，穿过线圈的磁通量减少的更快，产生的电流更大，观察到电流计偏转角度更大。 （2）[1][2]通过该实验，可以得出结论：感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量变化有关，感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化快慢有关。 跟踪训练1如图所示，竖直面内一长直导线a，通有方向向上的恒定电流，紧靠导线左侧有一金属圆环b。现使圆环b以导线a为轴旋转半周，则在b旋转过程中下列说法正确的是（　　） A．穿过金属圆环b的磁通量为零 B．穿过金属圆环b的磁通量不变 C．金属圆环b中有感应电流产生 D．金属圆环b受安培力作用 【答案】B 【详解】AB．根据安培定则，长直导线a通有向上的恒定电流，其产生的磁场是以导线为圆心的同心圆，故穿过金属圆环b的磁通量不变，故A错误，B正确； CD．由于穿过金属圆环b的磁通量不变，故无感应电流产生，金属圆环b不受安培力作用，故CD错误。 故选B。 跟踪训练2（多选）如图所示，固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流I，闭合的矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中（线框不会发生翻转），下列判断正确的是（    ） A．线框所在处的磁场垂直纸面向外 B．穿过线框的磁通量逐渐增加 C．线框中产生感应电流 D．线框的机械能减少 【答案】CD 【详解】A．根据右手螺旋定则可知，线框所在处的磁场垂直纸面向里，选项A错误； B．距离导线越远则磁场越弱，则穿过线框的磁通量逐渐减小，选项B错误； C．由于穿过线框的磁通量逐渐减小，则线框中产生感应电流，选项C正确； D．由于线圈中有电能产生，则线框的机械能减少，选项D正确。 故选CD。 跟踪训练3在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。 (1)已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整，则N连接到 （选填“a”“b”“c”或“M”），M连接到 （选填“a”“b”“c”或“N”）。 (2)a.正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断 。 A．线圈A向上移动，能引起灵敏电流计指针向右偏转 B．当断开开关时，能引起灵敏电流计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑片P减速向左滑动，电流计指针向右偏转 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向 b.开关闭合后，将线圈A向下移动，电流表指针发生偏转。若想让电流表指针偏转角度变大，可以采取的操作有 。 A．增加电池节数 B．移动线圈A前，将滑片P向右移动 C．增大线圈A的移动速度 D．去掉线圈A中的铁芯 (3)某同学第一次将滑动变阻器的滑片P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的 （选填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第二次比第一次的大。 (4)图中，在未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置的情况下，直接拆除某线圈处导线，可能由于自感现象突然被电击一下，则被电击可能是在拆除 （选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的。 【答案】(1) a c (2)AB AC (3)磁通量变化率 (4)A 【详解】（1）[1][2]要把电路连接完整，则N连接到a，M连接到c。 （2）[1]某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断线圈A的电流减小时，即穿过线圈B的磁通量减小时电流计指针向右偏转； A．线圈A向上移动，则穿过线圈B的磁通量减小，则也能引起灵敏电流计指针向右偏转，选项A正确； B．当断开开关时，穿过线圈B的磁通量减小，则也能引起灵敏电流计指针向右偏转，选项B正确； C．滑动变阻器的滑片P减速向左滑动，电阻减小，则线圈A的电流增加，穿过线圈B的磁通量增加，电流计指针向左偏转，选项C错误； D．综合上述分析可知，选项D错误。 故选AB。 [2]A．增加电池节数，则会使线圈A中的电流变大，磁场更强，则当线圈A向下移动时，穿过B的磁通量变化率更大，感应电流更大，电流表指针偏转角度变大，选项A正确； B．移动线圈A前，将滑片P向右移动，则电阻变大，则会使线圈A中的电流变小，磁场变弱，则当线圈A向下移动时，穿过B的磁通量变化率变小，感应电流变小，电流表指针偏转角度变小，选项B错误； C．增大线圈A的移动速度，会使穿过B的磁通量变化率更大，感应电流更大，电流表指针偏转角度变大，选项C正确； D．去掉线圈A中的铁芯，会使磁场减弱，则当线圈A向下移动时，穿过B的磁通量变化率变小，感应电流变小，电流表指针偏转角度变小，选项D错误。 故选AC。 （3）电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是第二次产生的感应电流较大，则第二次线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大。 （4）直接拆除A线圈处导线，则可能由于线圈A中电流突然减小到零，在线圈A两端产生自感电动势，会突然被电击一下，则被电击可能是在拆除A线圈所在电路时发生的。 题型4 电磁波的发现及应用 一、电磁场 1、麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场：在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 （2）变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 2、电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 二、电磁波 1、周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 2、特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动。 三、电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 1、电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 2、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。 3、电磁波通信 (1)传播途径：电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以实现无线传播。 (2)传输特点：电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 【归纳总结】电磁波由麦克斯韦理论预言、赫兹实验证实，是电磁场交替激发的横波，无需介质，真空中以光速传播；其应用涵盖无线电通信、卫星导航、医学成像等，推动信息时代发展，体现了电磁现象的统一性与实用价值。 【典例4-1】为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是（　　） A．X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视 B．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片 C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D．空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 【答案】D 【详解】A．X射线没有显著的化学作用，不能用来杀菌消毒，但X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故A错误； B．侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故B错误； C．电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故C错误； D．红外线的热作用很强，有较好的穿透云雾烟尘的能力，可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等，所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力，故D正确。 故选D。 【典例4-2】（多选）下列说法正确的是（    ） A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关 C．当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率等于波源频率 D．为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品，应选用有偏振片的相机镜头 【答案】BD 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项A错误； B．单摆做简谐运动的周期（或频率）只与摆长和当地的重力加速度有关，跟振幅及摆球质量无关，选项B正确； C．根据多普勒效应，当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率大于波源频率，选项C错误； D．由于反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，选项D正确。 故选BD。 跟踪训练1关于电磁现象及应用，下列说法中错误的是（　　） A．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的 B．地球是一个大磁体，北半球地磁场方向相对地面是斜向下的 C．通电导线在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零 D．变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场 【答案】C 【详解】A．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的，选项A正确，不符合题意； B．地球是一个大磁体，北半球地磁场方向相对地面是斜向下的，选项B正确，不符合题意； C．通电导线在某处不受磁场力作用，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为零，选项C错误，符合题意； D．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场，选项D正确，不符合题意。 故选C。 跟踪训练2（多选）下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．在真空中传播时，各类电磁波的传播速度相同 B．频率越高，传播速度越快 C．发射能量越大，传播速度越快 D．电磁波的传播速度与传播介质有关 【答案】AD 【详解】A．真空中所有电磁波的传播速度都是光速c，故A正确； BCD．电磁场是传递能量的一种形式，电磁波的传播速度与传播介质有关，而与频率、能量均无关，故BC错误，D正确。 故选AD。 题型5 能量量子化 一、热辐射和黑体辐射 1、热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。 2、黑体辐射 （1）黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。 （2）黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才会是黑的，有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。 （3）黑体实际上是不存在的，只是一种理想模型。 （4）黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。 （5）黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加。 二、能量子 1、能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中ν为电磁波的频率，h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s。 2、能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，而是分立的。 三、能级 1、原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级。 2、原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差。 3、原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 【归纳总结】能量量子化指能量并非连续，而是由普朗克提出的 “能量子”（最小不可再分单元，E=hν，h 为普朗克常量，ν为频率）构成，体现微观世界能量的量子化特性，打破经典物理能量连续的观念，是量子理论的重要基础。 【典例5-1】下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 B．法拉第最早通过通电导线使小磁针偏转发现了电流的磁效应 C．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速 D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关 【答案】D 【详解】A．赫兹证实了电磁波的存在，A错误； B．奥斯特最早通过通电导线使小磁针偏转发现了电流的磁效应，故B错误； C．电磁波的传播不需要介质，其在介质中的传播速度小于光速，故C错误； D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关，物体的温度越高，辐射的红外线就越强，故D正确。 故选D。 【典例5-2】（多选）下列说法正确的是（    ） A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关 C．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大 D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 【答案】AB 【详解】A．根据电磁感应规律知，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流，选项A正确； B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，选项B正确； CD．从红光到紫光，波长越来越短，电磁波在真空中的速度均为光速，选项CD错误。 故选AB。 跟踪训练1下列说法正确的是（　　） A．闭合导线的一部分在磁场中运动一定会产生感应电流 B．电磁铁的工作原理是电磁感应 C．赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在 D．爱因斯坦第一个提出了能量量子化 【答案】C 【详解】A．闭合导线的一部分在磁场中做切割磁感线运动才会产生感应电流，故A错误； B．电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故B错误； C．赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在，故C正确； D．普朗克第一个提出了能量量子化，故D错误。 故选C。 跟踪训练2（多选）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。 【能力培优练】 一、单选题 1．如图所示，边长为l的n匝正方形线框内部有一直径为l的半圆形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，则穿过线框的磁通量是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】磁场与线圈平面垂直，且线圈中有磁场部分的面积为 穿过线框的磁通量为 故选C。 2．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁体的北极出发，终止于磁体的南极 B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 C．微观世界的某些极少数带电微粒的能量的变化可以是连续的 D．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零 【答案】B 【详解】A．磁感线在磁体的外部从北极出发到南极，内部从南极到北极，形成闭合的曲线，选项A错误； B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，选项B正确； C．微观世界的带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值，即能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故C错误； D．一小段通电导线在某处不受磁场力，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处磁感应强度不一定为零，选项D错误。 故选B。 3．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系 B．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流 C．奥斯特从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波 D．法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同 【答案】A 【详解】A. 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系，A正确； B. 变化电流周围的磁场才变化，才能感应出电流，恒定电流不会感应出电流，B错误； C. 麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波，C错误； D. 赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同，D错误。 故选A。 4．在长直的塑料管的末端有铜制匝线圈，用电流传感器连接线圈并连接好计算机。当强磁体从图中位置静止释放，则下列说法正确的是（　　） A．强磁铁下落的整个过程中始终不会出现感应电流 B．强磁铁从处进入会产生感应电流 C．强磁铁从处离开不会产生感应电流 D．强磁铁下落离开塑料管的过程中，机械能守恒 【答案】B 【详解】ABC．强磁铁从P进入、从离开，都会使得线圈中的磁通量变化，因此会产生感应电流，故AC错误，B正确； D．由于线圈中有感应电流，电流在导线中会发热，所以强磁铁的机械能在下落过程中不守恒，故D错误。 故选B。 5．如图所示，虚线方框内有垂直纸面向里的匀强磁场，闭合线圈在由位置1穿过虚线框到达位置3的过程中，能产生感应电流的是（　　） A．从位置1加速到达磁场前 B．在磁场内匀速运动时 C．在磁场内加速运动时 D．减速通过磁场右边界时 【答案】D 【详解】A．从位置1加速到达磁场前，线框的磁通量一直为零，保持不变，则线框中不会产生感应电流，故A错误； BC．在磁场内匀速运动或加速运动时，线框的磁通量保持不变，线框不会产生感应电流，故BC错误； D．减速通过磁场右边界时，线框中的磁通量逐渐减小，故线框中会产生感应电流，故D正确。 故选D。 6．下列说法正确的是（　　） A．自由电子定向移动的速率等于光速 B．条形磁铁内部磁场方向由南极指向北极 C．两条通电导线通过电场发生相互作用 D．垂直磁场放置的线圈匝数越多磁通量越大 【答案】B 【详解】A．自由电子定向移动的速率很小，远小于光速，选项A错误； B．条形磁铁内部磁场方向由南极指向北极，外部由北极指向南极，形成闭合曲线，选项B正确； C．两条通电导线通过磁场发生相互作用，选项C错误； D．垂直磁场放置的线圈磁通量与线圈面积有关，与匝数无关，选项D错误。 故选B。 7．中国作为文明古国，其四大发明——造纸术、印刷术、火药、指南针影响深远。东汉时期思想家王充在《论衡》一书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载。如图所示的司南是用天然磁铁矿石琢成的一个勺形物体，放在一个刻着方位的光滑方盘上。下列说法正确的是（　　） A．“司南之杓”可以用铜为材料制作 B．“柢”相当于磁体的S极 C．地球的磁场是人为想象出来的 D．“柢”能够指南是因为方盘对它施加了向南的力 【答案】B 【详解】A．铜不能被磁化，“司南之杓”不可以用铜为材料制作，故A错误； B．地球本身是一个大磁体，司南是用天然磁石磨制成的勺子，其实质是一块磁铁，在地磁场的作用下，静止时其勺柄指向南方，即指向地磁的北极，根据地磁场的特点可知，“柢”相当于磁体的S极，故正确； C．地球的磁场是真实存在的，故C错误； D．柢能够指南是因为受到地磁场的作用力，故D错误。 故选B。 8．如图所示，边长为L的正方形的四个顶点固定四根垂直纸面方向的长直导线，电流的方向如图，已知通电直导线在周围空间某点产生的磁感应强度大小为，I为通电直导线中的电流，r为空间某点到直导线的距离。已知a、c中的电流强度大小均为，b、d中电流强度大小均为，此时正方形中心O点的磁感应强度大小为则导线a在O点产生的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由几何关系可知 由安培定则可知，直导线a、c在O点的合磁感应强度为0；直导线b、d在O点产生的磁场的磁感应强度大小均为 方向均由O指向a；则由叠加原理得 导线a在O点产生的磁场的磁感应强度大小为 故选B。 二、多选题 9．下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 【答案】BC 【详解】A．能量子假说是由普朗克最早提出来的。故A选项错误； B．根据普朗克能量量子化假说，能量子的能量，为频率。故B选项正确； C．根据普朗克能量量子化假说，能量不连续，所以带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的。故C选项正确； D．能量子的能量，所以电磁波波长越长，其能量子越小。故D选项错误。 故选BC。 10．如图所示，在水平向右的匀强磁场中，水平放置一根通电直导线（图中圆环中心处），电流方向垂直纸面向外，是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四点，与磁场方向垂直，bd与磁场方向平行，ac、bd都过圆心。已知a点的磁感应强度为0，下列说法正确的有（　　） A．c点的磁感应强度为b点磁感应强度的2倍 B．b、d两点的磁感应强度方向相互垂直 C．b、d两点的磁感应强度大小相等 D．在该圆周上c点的磁感应强度最大 【答案】BCD 【详解】匀强磁场的磁感应强度为B， 因a点的磁感应强度为0，可知直导线产生的磁场与匀强磁场的场强等大反向，因直导线在abcd四点产生的磁感应强度大小相同则均为B，直导线在b点的磁场方向向下，可知b点的合磁感应强度为，方向指向右下方45°；直导线在c点的磁场向右，可知c点的磁感应强度为2B，方向向右；直导线在d点的磁场方向向上，可知d点的合磁感应强度为，方向指向右上方45°；则c点的磁感应强度为b点磁感应强度的倍，b、d两点的磁感应强度方向相互垂直；b、d两点的磁感应强度大小相等；在该圆周上c点的磁感应强度最大。 故选BCD。 11．如图所示，一个可自由转动的小磁针放在铜丝导线正下方，接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。为了继续研究导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。下列实验符合事实的是（　　） A．减小铜丝直径，小磁针仍能偏转 B．小磁针的偏转情况与其放置位置有关 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．用铝丝导线替换铜丝导线，小磁针仍能偏转 【答案】ABD 【详解】A．减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，故A正确； B．通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，故B正确； C．减小电源电动势，只要导线中有电流，小磁场还是会发生偏转，故C错误； D．用铝丝导线替换铜丝导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，故D正确。 故选ABD。 12．关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有（　　） A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射 B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射 C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同 D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其它病变情况 【答案】AC 【详解】A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射。故A正确； B．干涉、衍射是波特有的属性，γ射线是电磁波，尽管波长较短，仍能发生干涉、衍射。故B错误； C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同，都为。故C正确； D．γ射线对人体有较大的伤害，所以一般不用来做透视。故D错误。 故选AC。 13．如图所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是（　　） A．开关S闭合的瞬间 B．开关S断开的瞬间 C．开关S闭合后，电路中电流稳定时 D．开关S闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 【答案】ABD 【详解】A．将开关突然接通的瞬间，线圈产生的磁场从无到有，穿过线圈A的磁通量增大，产生感应电流，故A正确； B．将开关断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过线圈A的磁通量减小，产生感应电流，故B正确； C．开关S闭合后，电路中电流稳定时，回路中电流不变，穿过线圈A的磁通量不变，不产生感应电流，故C错误； D．通电时，使变阻器的滑片滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过线圈A磁通量变化，产生感应电流，故D正确。 故选ABD。 三、实验题 14．物理小组为了验证“楞次定律”实验，利用图甲中的器材进行了如下操作：将电源、开关、滑动变阻器和线圈A组成电路，闭合开关，将线圈A插入线圈B，观察并记录电流方向和线圈A的磁场方向。    根据图乙判断在实验中线圈A的下端是 极，A线圈插入B线圈后闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下（电流由左向右进入电流计，指针向左偏转，反之右偏），将滑动变阻器滑片向右滑动到某位置时，电流计指针将向 偏一下。若俯视线圈B，绕向为沿 （选填“顺时针”或“逆时针”）由上端绕至下端。 【答案】 N 左 逆时针 【详解】[1][2]根据右手螺旋定则可知，A线圈的下端是N极，由于闭合开关时，磁场增强，电流计指针向右偏转一下，向右移动滑动变阻器时，电路中的电流减小，磁场减弱，电流计指针会向左偏一下。 [3]根据“电流由左进入电流计，指针向左偏，反之右偏”的原则，A线圈的磁场是向下的减弱，B线圈中产生的感应磁场方向向下，以阻碍A中磁通量的减弱，俯视线圈由上端绕至下端为逆时针绕向。 四、解答题 15．如图所示，abcd是边长的正方形金属框，匀强磁场区域左边界到bc的距离也为L，右边界MP与水平线MN间的夹角，且M点为cd边的中点。磁感应强度，方向垂直纸面向外。 （1）求图示位置金属框的磁通量的大小； （2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量的大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）图示位置金属框的磁通量大小为 （2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，金属框的磁通量为 磁通量的变化量大小为 【链接高考】 1．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）如图，在等边三角形的顶点、上分别放置垂直纸面的通电直导线，两导线中电流大小相等、方向垂直纸面向里，关于顶点处的磁感应强度方向，以下描述正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意，根据右手螺旋定则，b电流产生的磁场垂直于ba偏向右下方，c电流产生的磁场垂直于ca偏向右上方，根据平行四边形定则，则合场强的方向水平向右，与bc边平行，故选B。 2．（2025·湖北·模拟预测）如图所示，ABCD为圆周的四等分点，甲、乙两根无限长直导线垂直于纸面放置于圆周上的A、B两点，乙导线可沿圆周平移。当通过两直导线电流大小相等，方向如图所示时，圆心O处磁感应强度大小为。下列说法正确的是（　　） A．乙导线在B点时，O处磁感应强度方向与AB平行 B．乙导线中电流反向时，O处磁感应强度不变 C．当乙导线平移到C点时，O处磁感应强度大小为 D．乙导线逆时针平移到D点的过程中，O处磁感应强度逐渐增大 【答案】C 【详解】A．两电流与O点距离相等，则两电流在O点产生的磁场大小相等。由安培定则知，甲在O点产生的磁场方向由O指向B，乙在B点时产生的磁场方向由O指向A，两磁场相互垂直，由磁场叠加知， 解得甲、乙电流在O点产生的磁场大小均为 此时O点磁场方向斜向左下方，与AB不平行，故A错误； B．乙导线中电流反向时，乙在O点产生的磁场方向反向，由磁场叠加知，O处磁感应强度方向改变，则O处磁感应强度变化，故B错误； C．当乙导线平移到C点时，乙在O点产生的磁场方向由O指向B，由磁场叠加知，O处磁感应强度大小 故C正确； D．乙导线逆时针平移到D点的过程中，乙在O点产生的磁场方向由O指向A沿逆时针方向变为由O指向C，则甲、乙在O点产生的磁场方向夹角由逐渐减为0再逐渐增大到，由磁场叠加知，O处磁感应强度先增大后减小，故D错误。 故选C。 3．（2025·河南·模拟预测）如图所示的正六边形，O点为正六边形的中心，g为的中点。现在a、O两点垂直纸面固定两长直导线甲、乙，两导线中通有恒定电流，g点的磁感应强度方向垂直向下、磁感应强度大小为，d点的磁感应强度大小为0。已知长直通电导线在周围空间产生的磁感应强度为，I为导线中的电流大小，r为空间某点到直导线的距离。下列说法正确的是（　　） A．导线甲、乙中的电流均垂直纸面向外 B．导线甲、乙中的电流之比为 C．c、e两点的磁感应强度相同 D．b点的磁感应强度大小为 【答案】B 【详解】A．因d点的磁感应强度大小为0，所以导线甲、乙在d点产生的磁感应强度等大反向，根据安培定则可知，导线甲、乙中的电流方向相反，由于d点距导线甲比距导线乙远，所以导线甲中的电流比乙中的电流大，又因g点的磁感应强度方向垂直向下，所以导线甲在d点产生的磁感应强度垂直向下，导线乙在d点产生的磁感应强度垂直向上，根据安培定则可知，导线甲中的电流垂直纸面向里，导线乙中的电流垂直纸面向外，故A错误； B．设正六边形的边长为，由d点的磁感应强度大小为0，得 得 故B正确； C．因g点的磁感应强度方向垂直向下、磁感应强度大小为，则有 又 可得， 导线甲、乙在c点（或e点）产生的磁感应强度大小分别为， 如图所示 由图可知，c、e两点的磁感应强度大小相等，方向不同，所以c、e两点的磁感应强度不同，故C错误； D．导线甲、乙在b点产生的磁感应强度大小分别为， 其方向如图所示 两磁感应强度夹角为，根据余弦定理，b点的磁感应强度大小为 故D错误。 故选B。 4．（2025·四川成都·三模）如图，竖直面内固定有两条互相平行的长直绝缘导线，它们的电流强度相等，方向都竖直向向下，已知通电长直导线在空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该点到长直导线的距离成反比。a、b、c三点水平共线，与两导线相互垂直；b、e、f三点竖直共线，与两导线共面；b是两导线距离的中点，a到距离是b到距离的一半，b、c两点到的距离相等。若导线在a点磁感应强度为B，a、b、c、e、f五点的磁感应强度分别为，则下列说法正确的是（　　） A． B．两导线会产生相互排斥的作用力 C．，磁场方向垂直于纸面向里 D．，磁场方向垂直于纸面向外 【答案】AC 【详解】AD．三点竖直共线，到导线的距离相等，导线在中垂线处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，有 故A正确，D错误； B．根据两导线产生的磁感应强度方向，由左手定则分析可知，两导线相互吸引。故B错误； C．根据通电长直导线在空间某位置产生的磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比，由可得 两导线在a点产生的磁感应强度方向相同，均垂直于纸面向里，则 方向垂直于纸面向里，故C正确。 故选AC。 5．（2025·贵州贵阳·二模）沿正方体的棱bc和dd1分别放置两根足够长的通电直导线，其电流方向如图所示。P为棱cd上的一点，若要使P点处的磁感应强度为零，可在空间中再放置一条足够长的通电直导线，则该导线可能（　　） A．与棱ab平行 B．与棱bc平行 C．与bb1d1d面平行 D．与bb1c1c面平行 【答案】AD 【详解】由右手螺旋定则可知在P处磁感应强度B1为垂直cd边向下，在P点处的磁感应强度B2为垂直cd边向左；故B1 、B2合磁场的方向垂直于cd边斜向左下方，如图所示 ；故要使P点处的磁感应强度为零，则放入的通电直导线产生的磁场的方向应垂直于cd边斜向右上方； A．与ab棱平行，即如在a1b1cd平面内a1b1，电流方向若为b1a1，则产生磁场的磁感性强度B3垂直于平面a1b1cd斜向上，可以使P处的合磁感应强度为零，A对正确； B．与bc棱平行，产生的磁场的磁感性强度B4斜向上或斜向下，但不垂直于cd边，故P处的合磁感应强度不为零，B错误； C．与bb1d1d面平行，无论如何调整电流方向，都不能使之产生的磁场方向在P点垂直于cd边斜向右上方，P点处合磁感应强度不为零，C错误； D．与bb1c1c面平行，当电流方向沿c b1时在P处产生的磁场方向为垂直于cd边斜向右上方；P点处合磁感应强度为零，D正确。 故选AD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 磁场 磁感线 1 题型2 磁感应强度 磁通量 4 题型3 电磁感应现象及应用 8 题型4 电磁波的发现及应用 11 题型5 能量量子化 13 【能力培优练】 15 【链接高考】 19 【重难题型讲解】 题型1 磁场 磁感线 一、电流的磁效应：将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。 实验方法 把水平导线沿南北方向放在小磁针的上方，让电流分别由南向北和由北向南通过。 将水平导线移到小磁针的正下方，让电流再次由南向北和由北向南通过。 实验现象 以上四种情况下小磁针均发生了偏转，但两次偏转的情况有所不同，小磁针稳定后的N极指向正好相反。 实验结论 导线通入电流后，小磁针发生了转动，说明小磁针受到了磁场力的作用，可见电可以生磁；但是通入不同方向的电流时小磁针的转动方向不同，说明通入电流的方向不同，产生的磁现象也不一样。 实验意义 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 实验注意事项 为了排除地磁场的影响，使实验现象明显，导线应沿南北方向水平放置在小磁针的正上方。 二、磁场与磁感线 1、磁场的定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，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。 （1）磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、地球等的周围。 （2）磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 （3）磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 （4）电流是由于电荷做定向移动形成的，因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场。 2、磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 3、地磁场：地球由于自身具有磁性而在其周围产生的磁场叫做地磁场。 三、安培定则 1、直线电流的磁场：用右手握住导线，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、环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 3、通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。 4、用安培定则判断电流磁场的方向 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 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极。 【探究归纳】磁场是磁体、电流周围的客观物质，对放入的磁体或电流有力的作用，具有方向性；磁感线是描述磁场的假想闭合曲线，疏密反映强弱，切线方向为磁场方向，外部从 N 极到 S 极，内部相反且不相交，是直观呈现磁场的工具。 【典例1-1】如图所示，当开关闭合后，小磁针在通电导线的磁场中指向正确的是（    ） A． B． C． D． 【典例1-2】（多选）下列各图中，已标出电流及电流磁场的方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 跟踪训练1如图所示为一簇磁感线，磁感线均为直线，上下两侧的磁感线关于水平磁感线对称，两点关于水平磁感线也对称，两点为磁场中的另外两点。下列说法正确的是（　　） A．四点中点的磁场最强 B．两点的磁感应强度相同 C．若在点放一小磁针，小磁针静止时N极指向左侧 D．同一段通电导线分别放在两点，则导线在点所受的作用力较大 跟踪训练2（多选）如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（   ） A．通电后电磁铁a端为S极 B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 C．条形磁体在滑动过程中受到向右的摩擦力 D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小 题型2 磁感应强度 磁通量 一、探究影响通电导线受力的因素 1、探究影响通电导线受力的因素 （1）将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向垂直，如下图所示： （2）实验过程：保持磁场中直导线长度不变，改变电流大小，通过观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。 （3）实验结论：通电直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和l的乘积Il成正比。 二、磁感应强度 1、磁感应强度：在磁场中垂直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的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。 2、匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线。 3、磁感应强度的叠加：磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。 三、磁通量 1、磁通量的定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。 （1）磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度B的乘积表示磁通量。 （2）单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb，1Wb＝1 T·m2。 2、计算式：Φ＝BS。 （1）适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直（S为垂直磁场的有效面积）。 （2）物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。 （3）同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为0；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为0。 3、磁通量的变化 （1）磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 （2）磁通量正负表示的意义：磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值； （3）若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。 【探究归纳】磁感应强度是描述磁场强弱和方向的矢量，由 B=F/(IL) 定义（I⊥磁场），单位特斯拉，方向为小磁针 N 极指向；磁通量是穿过某面积的磁感线条数，Φ=BSsinθ（θ 为 B 与面积法线夹角），单位韦伯，是标量（有正负），二者关联体现磁场穿过面积的效果。 【典例2-1】一匝数为N、边长为2R的等边三角形线圈如图放置，在其虚线内切圆范围内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。如果将线圈绕虚线ab旋转90°，这个过程中穿过线圈磁通量的变化量大小为（　　） A． B． C． D． 【典例2-2】（多选）历史上曾经用安培力来定义电流的单位：真空中相距1m的两根无限长且圆截面可忽略的平直导线，通过相等的恒定电流，当两导线之间产生的力在每米上等于2×10-7N时，每根导线中通过的电流为1A。已知无线长导线产生的磁场，I为导线中的电流大小，r为到无限长导线的距离。则下列说法正确的是（　　） A．K为静电力常数 B．K的大小为 C．K的单位为 D．到通电导线等距离的点的磁感应强度相同 【典例2-3】如图所示，矩形导线框abcd的一半处在磁感应强度B=0.2T的足够大的匀强磁场中，线框ab边长为20cm，bc边长为40cm，求： (1)线框在图示位置的磁通量； (2)以线框的ab边为轴，转过30°时，它的磁通量； (3)以通过b点的与线框平面垂直的线为轴，线框平面逆时针转过60°，它的磁通量。 跟踪训练1如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中（图中未画出），两根长直导线、垂直于纸面平行放置，间距为，分别通以大小相同、方向相反且垂直纸面的电流。在、连线的中垂线上有一点，测得点磁感应强度为零。到连线的距离为，则（　　） A．匀强磁场的方向平行连线向右 B．导线在点产生的磁感应强度大小为 C．若仅将导线中的电流反向，点的磁感应强度大小为 D．若将、中的电流均反向，点的磁感应强度大小为 跟踪训练2（多选）如图所示为一圆环，圆心为为圆周上的三点，其中连线刚好过圆心，点为弧的三等分点，现将两个通电直导线垂直纸面放在两点，处的电流大小为，方向垂直纸面向里，处的电流大小未知，方向垂直纸面向外。已知通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度，其中表示电流强度，表示该点到导线的距离，为常数，导线在处产生磁场的磁感应强度大小为点的磁感应强度方向指向圆心。下列说法正确的是（　　） A．导线处的电流大小为 B．导线在处产生的磁感应强度大小为 C．处的磁感应强度大小为 D．点的磁感应强度大小为 跟踪训练3如图所示，矩形线圈的面积为，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角。 求： (1)穿过线圈的磁通量是多大？ (2)当线圈从图示位置绕 ab边逆时针转过的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？ 题型3 电磁感应现象及应用 一、产生感应电流的条件 1、划时代的发现 （1）“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。 （2）“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。 （3）法拉第把他发现的磁生电的现象叫做电磁感应。电磁感应现象产生的电流叫感应电流。 2、产生感应电流的条件 （1）产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 （2）不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 （3）电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可。 二、电磁感应现象的应用 1、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。 2、电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【归纳总结】电磁感应现象指闭合电路磁通量变化时产生感应电流，核心是磁生电；其应用基于此原理，如发电机将机械能转电能、变压器变压、电磁灶涡流生热等，实现能量或信号转化，推动了电气化及现代技术发展。 【典例3-1】张老师突发奇想，将实验室中相同灵敏电流计G1和G2的对应接线柱相连接。将G1表的指针从中间用力向左拨动，发生偏转，此时静止的G2表指针偏转。对这一现象的分析正确的是（　　） A．两表都是“发电机” B．两表都是“电动机” C．G1表是“发电机”，G2表是“电动机” D．G1表是“电动机”，G2表是“发电机” 【典例3-2】（多选）下列选项中不能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【典例3-3】如图所示是“探究影响感应电流方向和大小的因素”的实验装置： (1)某同学闭合开关瞬间，发现电流表指针向右偏转。则将滑动变阻器的滑片向左滑动时，能观察到电流计指针 （选填“向右”或“向左”或“不”）偏转。当他将铁芯向上拔出时，能观察到电流计指针 （选填“向右”或“向左”或“不”）偏转。当他将铁芯用更快的速度向上拔出时，更观察到电流计偏转角度 （选填“更大”或“更小”或“不变”）。 (2)通过该实验，可以得出结论：感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量 有关，感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化 有关。 跟踪训练1如图所示，竖直面内一长直导线a，通有方向向上的恒定电流，紧靠导线左侧有一金属圆环b。现使圆环b以导线a为轴旋转半周，则在b旋转过程中下列说法正确的是（　　） A．穿过金属圆环b的磁通量为零 B．穿过金属圆环b的磁通量不变 C．金属圆环b中有感应电流产生 D．金属圆环b受安培力作用 跟踪训练2（多选）如图所示，固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流I，闭合的矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中（线框不会发生翻转），下列判断正确的是（    ） A．线框所在处的磁场垂直纸面向外 B．穿过线框的磁通量逐渐增加 C．线框中产生感应电流 D．线框的机械能减少 跟踪训练3在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。 (1)已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整，则N连接到 （选填“a”“b”“c”或“M”），M连接到 （选填“a”“b”“c”或“N”）。 (2)a.正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断 。 A．线圈A向上移动，能引起灵敏电流计指针向右偏转 B．当断开开关时，能引起灵敏电流计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑片P减速向左滑动，电流计指针向右偏转 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向 b.开关闭合后，将线圈A向下移动，电流表指针发生偏转。若想让电流表指针偏转角度变大，可以采取的操作有 。 A．增加电池节数 B．移动线圈A前，将滑片P向右移动 C．增大线圈A的移动速度 D．去掉线圈A中的铁芯 (3)某同学第一次将滑动变阻器的滑片P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的 （选填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第二次比第一次的大。 (4)图中，在未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置的情况下，直接拆除某线圈处导线，可能由于自感现象突然被电击一下，则被电击可能是在拆除 （选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的。 题型4 电磁波的发现及应用 一、电磁场 1、麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场：在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 （2）变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 2、电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 二、电磁波 1、周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 2、特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动。 三、电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 1、电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 2、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。 3、电磁波通信 (1)传播途径：电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以实现无线传播。 (2)传输特点：电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 【归纳总结】电磁波由麦克斯韦理论预言、赫兹实验证实，是电磁场交替激发的横波，无需介质，真空中以光速传播；其应用涵盖无线电通信、卫星导航、医学成像等，推动信息时代发展，体现了电磁现象的统一性与实用价值。 【典例4-1】为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是（　　） A．X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视 B．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片 C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D．空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 【典例4-2】（多选）下列说法正确的是（    ） A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关 C．当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率等于波源频率 D．为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品，应选用有偏振片的相机镜头 跟踪训练1关于电磁现象及应用，下列说法中错误的是（　　） A．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的 B．地球是一个大磁体，北半球地磁场方向相对地面是斜向下的 C．通电导线在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零 D．变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场 跟踪训练2（多选）下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．在真空中传播时，各类电磁波的传播速度相同 B．频率越高，传播速度越快 C．发射能量越大，传播速度越快 D．电磁波的传播速度与传播介质有关 题型5 能量量子化 一、热辐射和黑体辐射 1、热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。 2、黑体辐射 （1）黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。 （2）黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才会是黑的，有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。 （3）黑体实际上是不存在的，只是一种理想模型。 （4）黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。 （5）黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加。 二、能量子 1、能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中ν为电磁波的频率，h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s。 2、能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，而是分立的。 三、能级 1、原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级。 2、原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差。 3、原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 【归纳总结】能量量子化指能量并非连续，而是由普朗克提出的 “能量子”（最小不可再分单元，E=hν，h 为普朗克常量，ν为频率）构成，体现微观世界能量的量子化特性，打破经典物理能量连续的观念，是量子理论的重要基础。 【典例5-1】下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 B．法拉第最早通过通电导线使小磁针偏转发现了电流的磁效应 C．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速 D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关 【典例5-2】（多选）下列说法正确的是（    ） A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关 C．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大 D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 跟踪训练1下列说法正确的是（　　） A．闭合导线的一部分在磁场中运动一定会产生感应电流 B．电磁铁的工作原理是电磁感应 C．赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在 D．爱因斯坦第一个提出了能量量子化 跟踪训练2（多选）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 【能力培优练】 一、单选题 1．如图所示，边长为l的n匝正方形线框内部有一直径为l的半圆形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，则穿过线框的磁通量是（　　） A． B． C． D． 2．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁体的北极出发，终止于磁体的南极 B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 C．微观世界的某些极少数带电微粒的能量的变化可以是连续的 D．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零 3．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（ ） A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系 B．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流 C．奥斯特从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波 D．法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同 4．在长直的塑料管的末端有铜制匝线圈，用电流传感器连接线圈并连接好计算机。当强磁体从图中位置静止释放，则下列说法正确的是（　　） A．强磁铁下落的整个过程中始终不会出现感应电流 B．强磁铁从处进入会产生感应电流 C．强磁铁从处离开不会产生感应电流 D．强磁铁下落离开塑料管的过程中，机械能守恒 5．如图所示，虚线方框内有垂直纸面向里的匀强磁场，闭合线圈在由位置1穿过虚线框到达位置3的过程中，能产生感应电流的是（　　） A．从位置1加速到达磁场前 B．在磁场内匀速运动时 C．在磁场内加速运动时 D．减速通过磁场右边界时 6．下列说法正确的是（　　） A．自由电子定向移动的速率等于光速 B．条形磁铁内部磁场方向由南极指向北极 C．两条通电导线通过电场发生相互作用 D．垂直磁场放置的线圈匝数越多磁通量越大 7．中国作为文明古国，其四大发明——造纸术、印刷术、火药、指南针影响深远。东汉时期思想家王充在《论衡》一书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载。如图所示的司南是用天然磁铁矿石琢成的一个勺形物体，放在一个刻着方位的光滑方盘上。下列说法正确的是（　　） A．“司南之杓”可以用铜为材料制作 B．“柢”相当于磁体的S极 C．地球的磁场是人为想象出来的 D．“柢”能够指南是因为方盘对它施加了向南的力 8．如图所示，边长为L的正方形的四个顶点固定四根垂直纸面方向的长直导线，电流的方向如图，已知通电直导线在周围空间某点产生的磁感应强度大小为，I为通电直导线中的电流，r为空间某点到直导线的距离。已知a、c中的电流强度大小均为，b、d中电流强度大小均为，此时正方形中心O点的磁感应强度大小为则导线a在O点产生的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 9．下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 10．如图所示，在水平向右的匀强磁场中，水平放置一根通电直导线（图中圆环中心处），电流方向垂直纸面向外，是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四点，与磁场方向垂直，bd与磁场方向平行，ac、bd都过圆心。已知a点的磁感应强度为0，下列说法正确的有（　　） A．c点的磁感应强度为b点磁感应强度的2倍 B．b、d两点的磁感应强度方向相互垂直 C．b、d两点的磁感应强度大小相等 D．在该圆周上c点的磁感应强度最大 11．如图所示，一个可自由转动的小磁针放在铜丝导线正下方，接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。为了继续研究导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。下列实验符合事实的是（　　） A．减小铜丝直径，小磁针仍能偏转 B．小磁针的偏转情况与其放置位置有关 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．用铝丝导线替换铜丝导线，小磁针仍能偏转 12．关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有（　　） A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射 B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射 C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同 D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其它病变情况 13．如图所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是（ ） A．开关S闭合的瞬间 B．开关S断开的瞬间 C．开关S闭合后，电路中电流稳定时 D．开关S闭合后，滑动变阻器滑片滑动的瞬间 三、实验题 14．物理小组为了验证“楞次定律”实验，利用图甲中的器材进行了如下操作：将电源、开关、滑动变阻器和线圈A组成电路，闭合开关，将线圈A插入线圈B，观察并记录电流方向和线圈A的磁场方向。    根据图乙判断在实验中线圈A的下端是 极，A线圈插入B线圈后闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下（电流由左向右进入电流计，指针向左偏转，反之右偏），将滑动变阻器滑片向右滑动到某位置时，电流计指针将向 偏一下。若俯视线圈B，绕向为沿 （选填“顺时针”或“逆时针”）由上端绕至下端。 四、解答题 15．如图所示，abcd是边长的正方形金属框，匀强磁场区域左边界到bc的距离也为L，右边界MP与水平线MN间的夹角，且M点为cd边的中点。磁感应强度，方向垂直纸面向外。 （1）求图示位置金属框的磁通量的大小； （2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量的大小。 【链接高考】 1．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）如图，在等边三角形的顶点、上分别放置垂直纸面的通电直导线，两导线中电流大小相等、方向垂直纸面向里，关于顶点处的磁感应强度方向，以下描述正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（2025·湖北·模拟预测）如图所示，ABCD为圆周的四等分点，甲、乙两根无限长直导线垂直于纸面放置于圆周上的A、B两点，乙导线可沿圆周平移。当通过两直导线电流大小相等，方向如图所示时，圆心O处磁感应强度大小为。下列说法正确的是（　　） A．乙导线在B点时，O处磁感应强度方向与AB平行 B．乙导线中电流反向时，O处磁感应强度不变 C．当乙导线平移到C点时，O处磁感应强度大小为 D．乙导线逆时针平移到D点的过程中，O处磁感应强度逐渐增大 3．（2025·河南·模拟预测）如图所示的正六边形，O点为正六边形的中心，g为的中点。现在a、O两点垂直纸面固定两长直导线甲、乙，两导线中通有恒定电流，g点的磁感应强度方向垂直向下、磁感应强度大小为，d点的磁感应强度大小为0。已知长直通电导线在周围空间产生的磁感应强度为，I为导线中的电流大小，r为空间某点到直导线的距离。下列说法正确的是（　　） A．导线甲、乙中的电流均垂直纸面向外 B．导线甲、乙中的电流之比为 C．c、e两点的磁感应强度相同 D．b点的磁感应强度大小为 4．（2025·四川成都·三模）如图，竖直面内固定有两条互相平行的长直绝缘导线，它们的电流强度相等，方向都竖直向向下，已知通电长直导线在空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该点到长直导线的距离成反比。a、b、c三点水平共线，与两导线相互垂直；b、e、f三点竖直共线，与两导线共面；b是两导线距离的中点，a到距离是b到距离的一半，b、c两点到的距离相等。若导线在a点磁感应强度为B，a、b、c、e、f五点的磁感应强度分别为，则下列说法正确的是（　　） A． B．两导线会产生相互排斥的作用力 C．，磁场方向垂直于纸面向里 D．，磁场方向垂直于纸面向外 5．（2025·贵州贵阳·二模）沿正方体的棱bc和dd1分别放置两根足够长的通电直导线，其电流方向如图所示。P为棱cd上的一点，若要使P点处的磁感应强度为零，可在空间中再放置一条足够长的通电直导线，则该导线可能（　　） A．与棱ab平行 B．与棱bc平行 C．与bb1d1d面平行 D．与bb1c1c面平行 / 学科网（北京）股份有限公司 $$