内容正文:
专题十一 电磁感应与电磁波初步
专题过关训练
1.C 电场线的疏密反映了电场强度的大小,故沿电场线方
向电势越来越低,电场强度不一定越来越小,故 A错误;
磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小,故沿磁感线方
向磁感应强度不一定越来越小,故B错误;电场强度和磁
感应强度都是矢量,故C正确;故选C。
2.A 由题可得B=FIL=0.5T
故选A。
3.C “静止点电荷之间的相互作用规律”和“电磁感应现
象”分别由库仑和法拉第探究发现的。故选C。
4.A 电磁波在真空中的传播速度恒定,与频率无关,故 A
正确;根据麦克斯韦电磁理论可知,周期性变化的电场和
磁场可以相互激发,形成电磁波,故B错误;电磁波也是
波的一种,具有波的一切特性,可以发生反射和折射,故C
错误;故选A。
5.D 磁感线在条形磁铁的外部应从 N到S,A错误;拇指
指向电流方向,四指的环绕方向为磁场方向,B错误,D正
确;四 指 指 向 电 流 方 向,拇 指 为 磁 场 方 向,C错 误。故
选D。
6.D 根据安培定则,导线左侧磁场方向垂直纸面向外,线
框在位置2更靠近导线,磁感应强度B 更大,根据Φ=BS
可知在位置2磁通量更大,即Φ1<Φ2。故选D。
7.C 实验过中需要记录电流表指针偏转的方向,不需要记
录电流表的读数,故 A错误;根据图甲与图乙可知,线圈
中感应电流的方向与条形磁体的插入端是N极还是S极
有关,故B错误;磁体插入线圈的过程中,穿过线圈的磁
通量增大,若知道穿过线圈的磁场方向,根据楞次定律就
能够确定感应电流的方向,即图甲和图乙表明当磁体插
入线圈的过程中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中感
应电流的方向,故C正确;图甲和图丁中磁体运动方向相
反,但是电流计指针偏转方向相同,则图甲和图丁表明仅
从磁体运动方向即不能够判断线圈中感应电流的方向,
故D错误。故选C。
8.A 由于紫外线有很强的荧光效应,所以紫外验钞机就是
利用紫外线的荧光效应而工作的,故A正确;阳光晒黑皮
肤是紫外线的作用,故B错误;常用的电视机遥控器通过
发出红外线脉冲信号来遥控电视机,故C错误;微波炉是
利用了微波的频率与水的频率相接近,从而使水振动而
发热的,故D错误。故选A。
9.BC 磁感线是不相交的闭合曲线,故A错误,B正确;因
磁感线是闭合曲线,所以地球外部的磁感线与地球内部
的磁感线的贯穿方向相反,对于赤道和同步卫星轨道来
说,面积越小磁通量越大,即赤道包围面积的磁通量比同
步卫星轨道包围面积的磁通量大,故C正确,D错误。故
选BC。
10.AB 通电直导线中电流方向自西向东,根据安培定则,
放在通电直导线附近等高的水平位置的小磁针所在位
置,通电直导线产生的磁场竖直向上或竖直向下,所以
小磁针不发生偏转,故 A正确;通电直导线中电流方向
自东向西,根据安培定则,放在通电直导线附近正上方
的小磁针所在位置,通电直导线产生的磁场水平向北,
小磁针N极受力方向向北,所以小磁针不发生偏转,故
B正确;通电直导线中电流方向自南向北,根据安培定
则,放在通电直导线附近正下方的小磁针所在位置,通
电直导线产生的磁场水平向西,小磁针N极受力方向向
西,所以小磁针N极向西偏转,故C错误;通电直导线中
电流方向自北向南,根据安培定则,放在通电直导线附
近正上方的小磁针所在位置,通电直导线产生的磁场水
平向西,小磁针N极受力方向向西,所以小磁针N极向
西偏转,故D错误。故选AB。
专题十二 实验与探究
专题过关训练
1.B 选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间
隔增大,在用直尺测量这些点间的距离时,在一次测量绝
对误差基本相同的情况下,相对误差较小,故 A正确,不
符合题意;在实验中,如果小车运动的速度过小,打出的
点很密,长度测量的相对误差较大,测量准确度会降低,
因此小车的速度略大一些较好,故B错误,符合题意;为
了减小长度测量的相对误差,应舍去纸带上过于密集的
点,故C正确,不符合题意;故选B。
2.C 悬挂钩码时,弹簧被拉伸,不能超出它的弹性限度,故
A正确;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证钩码
处于静止状态再读数据,故B正确;F-x 图线斜率表示
弹簧劲度系数,由乙图可知,弹簧的劲度系数为k=8-020-4
×102N/m=50N/m。故C错误。本题选不正确的,故
选C。
3.A 实验中需要确定力的大小与力的方向,即需要记录力
F1、F2的方向与弹簧测力计示数,故BC不符合题意;结
合上述可知,为了作出平行四边形,需要记录力F1、F2的
方向、弹簧测力计示数与O 点位置,不需要记录 EO 长
度,故A符合题意。故选A。
4.B ABC.完成平衡摩擦力的操作后,不慎将垫片向右移
动了一段距离,即长木板的倾角偏小,平衡摩擦力不够,
只有当拉力F 达到一定数值时,小车才有一定的加速度,
故a-F 图像的横轴截距为正。故选B。
5.B 根据平抛运动规律可知小球在水平方向做匀速直线
运动,竖直方向做匀加速直线运动(自由落体),则
x=v0t,y=
1
2gt
2
整理可得y=gx
2
2v20
y 轴正方向向下,根据y-x 解析式可知小球做平抛运动
的轨迹是一段开口向下的抛物线。故选B。
·311·
专题十一 电磁感应与电磁波初步
考点一 磁现象及其应用、磁通量
一、磁现象
1.磁性
物质吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2.磁体
具有磁性的物体,如磁铁。
3.磁极
磁体上磁性最强的区域。任何磁体都有两
个磁极,一个叫北极(N极),另一个叫南极
(S极)。并且,任何一个磁体都有两个磁极,
无论怎样分割磁体,磁极总是成对出现,不
存在磁单极。
【注意】 同名磁极相互排斥,异名磁极相互
吸引。
二、磁通量
1.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。
【注意】 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
=1T·m2。
3.计算式
Φ=BS。
4.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)。
5.物理意义
相当于穿过某一面积的磁感线的条数。若
有磁感线沿相反方向穿过同一平面,则磁通
量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通
量的代数和)。
(2023年广东合格考)(多选)如图所示,
平行金属轨道固定在水平面内,M 区域内有
竖直向上的匀强磁场,与轨道垂直且接触良
好的导体棒向右运动,导体棒与导轨及电阻
R 构成回路。则 ( )
A.棒在 M 区域运动时,回路磁通量不变
B.棒在 M 区域运动时,回路磁通量增大
C.棒在N 区域运动时,回路磁通量不变
D.棒在N 区域运动时,回路磁通量增大
解析:根据Φ=BS,由题图可知棒在 M 区域
运动时,穿过闭合回路的有效面积S 在增
大,则回路磁通量 Φ 增大,故 A错误、B正
确;根据Φ=BS,由题图可知棒在 N 区域运
动时,穿过闭合回路的有效面积S 保持不
变,则回路磁通量 Φ 不变,故C正确、D错
误。故选BC。
答案:BC
·96·
考点二 磁场、磁感应强度、磁感线
一、磁场
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。
【注意】 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.磁场的产生
永磁体周围;电流的周围;运动电荷的周围。
【注意】 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。
3.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。
4.磁场的方向
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。
二、磁感应强度
1.定义
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.表达式
B=FIl
。该式的使用条件为通电导线必须垂
直于磁场方向放置,因为磁场中某点通电导
线受力的大小,除和磁场强弱有关以外,还
和导线的方向有关,导线放入磁场中的方向
不同,所受磁场力一般不相同。通电导线受
力为零的地方,磁感应强度B 的大小不一定
为零,可能是由于电流方向与B 的方向在一
条直线上。
【注意】 磁感应强度是反映磁场强弱的物
理量,它是用比值定义法定义的物理量,由
磁场自身决定,与是否引入电流元、引入的
电流元是否受力及受力大小无关,即B 的大
小与F、I、l无关。
3.单位
特斯拉,简称特,符号T,1T=1N/(A·m)。
4.物理意义
表征磁场强弱的物理量(用来描述磁场强弱
和方向的物理量叫做磁感应强度)。
5.性质
磁感应强度是矢量。遵守矢量分解、合成的
平行四边形定则。
6.方向
小磁针静止时 N极所指的方向,即 N极受
力的方向。
小磁针静止时S极所指的反方向,即S极受
力的反方向。
磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。
磁感线的切线方向。
三、磁感线
1.定义
为了形象描述磁场,在磁场中画出一系列有
方向的曲线,在这些曲线上,每一点的曲线
方向亦即该点的切线方向,都跟该点的磁场
方向相同,用其疏密表示磁场的强弱,这一
系列曲线称为磁感线。
·07·
2.特点
为了形象描述磁场而引入的假想曲线,实际
上并不存在。
磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场
方向。
磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱,在磁
感线较密的地方磁场相对较强;在磁感线较
疏的地方磁场相对较弱。
磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。在磁
体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S
极指向N极。
同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。
磁感 线 布 满 磁 体 周 围 的 整 个 空 间,是 立
体的。
3.分类
(1)条形磁铁、蹄形磁铁、异名磁极、同名磁
极的磁感线分别如下图所示:
条形磁铁的磁感线:在磁铁外部两极最密,
中间稀疏;在磁铁内部最密,中垂线上磁感
线方向与磁铁平行。
蹄形磁铁的磁感线:在磁铁外部两极最密,
中间稀疏;在磁铁内部最密。
异名磁极的磁感线:沿中垂线从中点到无限
远处,磁感线越来越稀疏,磁场越来越弱。
同名磁极的磁感线:两磁极连线中点磁感线
最稀疏,磁场最弱。
(2)电流的磁感线如下表所示:
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垂直于导线的多组同心圆,越向外越稀疏,磁场越弱。
环
形
电
流
内部磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏。
通
电
螺
线
管 内部为匀强磁场且比外部强,方向由S极指向N极,外部类似条形磁铁,由N极指向S极。
·17·
【注意】 ①直线电流的安培定则:用右手握
住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流
的方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就
是磁感线的环绕方向;②环形电流的安培定
则:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一
致,那么伸直的大拇指所指的方向就是环形
导线中心轴线上磁感线的方向;③通电螺线
管的安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲
的四指所指的方向跟电流的方向一致,那么
大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线
的方向,也就是说,大拇指指向通电螺线管
的北极。
(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。地磁场与条
形磁铁的磁场相似,如下图所示。地磁南极
(S极)在地理北极附近,地磁北极(N极)在
地理南极附近,二者并不重合;地磁场B 的
水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而
竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地
面向上,在北半球垂直地面向下;在赤道平
面上,距离地球表面相等的各点,磁场强弱
相同,且方向水平向北。
(4)匀强磁场的磁感线:磁感线是疏密程度
相同、方向相同的平行直线,如下图所示。
4.磁感线与电场线的比较
比较项目 磁感线 电场线
相
同
点
意义
为了形象地描
述磁场的方向
和强弱而假想
的线
为了形象地描述电
场的方向和强弱而
假想的线
方向
线上各点的切线方向就是该点的场
方向
疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱
特点
在 空 间 不 相
交、不相切、不
中断
除电 荷 处 外,在 空
间不相交、不相切、
不中断
不同点 闭合曲线
始于正电荷或无限
远处,止 于 负 电 荷
或无限远处。电场
线是不闭合的曲线
(2025年广东合格考)通电长直导线周
围的磁场可用磁感线描述,下列磁感线描述
正确的是 ( )
A
B
C
D
解析:根据安培定则,可判断知图中通电长
直导线周围的磁场应为选项A图中所示,故
A正确,C错误;根据安培定则,可判断知图
中通电长直导线周围的磁场从上往下看,应
为以导线为圆心的一圈一圈顺时针方向的
同心圆,故BD错误;故选A。
答案:A
·27·
(2024年广东合格考)如图是直流电铃
的工作原理图。闭合开关,衔铁被吸引而向
下运动,敲击铃碗。当有电流通过时,关于
该电磁铁的上端极性和内部磁感线方向,判
断正确的是 ( )
A.S极、向下 B.S极、向上
C.N极、向下 D.N极、向上
解析:当有电流通过时,由题图根据右手螺
旋定则可知,该电磁铁的上端极性为 N极,
下端极性为S极,则内部磁感线方向向上。
故选D。
答案:D
(2024年广东合格考)如图所示,在某条
形磁铁的磁场中P 点处放置一个小磁针,该
小磁针的指向应为 ( )
A
B
C
解析:条形磁铁外部磁场方向由N极指向S
极,P 点的 磁 场 方 向 沿 该 点 磁 感 线 切 线 方
向,小磁针的N极指向与该点的磁场方向相
同。故选C。
答案:C
考点三 电磁感应现象及其应用、电磁波的发现及其应用
1.法拉第于1831年总结出:只要穿过闭合电
路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流
产生。这种由于磁通量的变化而产生电流
的现象叫作电磁感应现象,所产生的电流叫
作感应电流。
2.产生电磁感应现象的条件:无论回路是否闭
合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,
线路中就有感应电动势。产生感应电动势
的那部分导体相当于电源。电磁感应现象
的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,
则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电
动势而无感应电流。
3.交流发电机的原理是电磁感应。
4.德国物理学家赫兹用赫兹振子实验,直接验
证了电磁波的存在,他还借助类比实验,证
明了电磁波与光一样,具有反射、折射、干涉
和衍 射 等 波 动 特 征,证 实 了 光 是 一 种 电
磁波。
5.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电
场,变化的电场产生磁场,变化的电场和变
化的磁场相互联系,形成一个不可分割的统
一体,即电磁场。麦克斯韦还预言光是一种
电磁波。
【注意】 均匀变化的电场(磁场)在周围空间
产生稳定的磁场(电场),非均匀变化的电场(磁
场)在周围空间产生变化的磁场(电场)。
6.1895年,意大利物理学家马可尼利用电磁波
成功地实现了无线电通信。
7.无线电广播的过程中,话筒把声音信号转变
成电信号,放大后搭载到电磁波上,然后由
天线向周围空间发送出去。接收端,经调谐
器选取所需信号,放大送到 扬声器,再现
声音。
8.通常用电磁波传送电视信号,微波只能沿直
线传播,必须每隔一定距离建立中继站。人
们发射了距离地面约36000km、相对地球
·37·
静止的同步通信卫星。只要3颗通信卫星就
几乎可以覆盖整个地球表面。
9.雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器。
10.移动电话是通过电磁波实现信号的发射与
接收的。
(2025年广东合格考)如图所示,在匀强
磁场中有一个闭合的金属线圈,下列哪种方
式可使线圈中产生感应电流 ( )
A.在磁场内垂直于磁场方向左右平移线圈
B.在磁场内垂直于磁场方向上下平移线圈
C.在磁场内沿磁场方向平移线圈
D.在磁场内绕线圈某一边转动
解析:在磁场内垂直于磁场方向左右平移线
圈,穿过线圈的磁通量保持不变,不能产生
感应电流,故 A错误;在磁场内垂直于磁场
方向上下平移线圈,穿过线圈的磁通量保持
不变,不能产生感应电流,故B错误;在磁场
内沿磁场方向平移线圈,穿过线圈的磁通量
保持不变,不能产生感应电流,故C错误;在
磁场内绕线圈某一边转动,回路的有效面积
会发生改变,磁通量会发生改变,则会产生
感应电流,故D正确。故选D。
答案:D
(2025年广东合格考)下列装置或电器
不是应用电磁波工作的是 ( )
A.射电望远镜
B.收音机
C.微波炉
D.电熨斗
解析:射电望远镜是通无线电波来接收信号
的,是利用电磁波工作,故A错误;收音机是
通无线电波来接收信号的,是利用电磁波工
作,故B错误;微波炉利用微波加热食物,其
所用的微波也是电磁波,故C错误;电熨斗
利用电流的热效应工作,不是利用电磁波工
作,故D正确。故选D。
答案:D
(2024年广东合格考)(多选)如图所示,
用无线充电底座给手机充电时,底座内的发
射线圈将电能传递给手机内的受电线圈。
下列说法正确的有 ( )
A.无线充电利用了电磁感应的原理
B.发射线圈应通入直流电
C.发射线圈产生的是变化的磁场
D.充电时穿过受电线圈的磁通量是变化的
解析:手机无线充电是利用电磁感应原理,
应将底座内的发射线圈接到交流电源上,给
发射线圈通交变电流,从产生周期性变化的
磁场,使得穿过受电 线 圈 的 磁 通 量 发 生 改
变,产生感应电动势、感应电流,从而实现充
电。故选ACD。
答案:ACD
·47·
一、单选题Ⅰ
1.关于电场与磁场,下列选项正确的是 ( )
A.沿电场线方向电场强度越来越小
B.沿磁感线方向磁感应强度越来越小
C.电场强度和磁感应强度都是矢量
2.一导体棒受到的安培力F=6N,通过导体
棒的电流I=6A,导体棒接入电路的有效长
度L=2m,则导体棒所处位置的磁感应强
度大小可能是 ( )
A.0.5T B.0.3T
C.0.4T
3.物理学中“静止点电荷之间的相互作用规
律”和“电磁感应现象”分别由不同的物理学
家探究发现,他们依次是 ( )
A.法拉第、洛伦兹
B.卡文迪许、安培
C.库仑、法拉第
4.关于电磁波,下列说法正确的是 ( )
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的
频率无关
B.稳定的电场和磁场可以相互激发,形成电
磁波
C.电磁波在传播过程中不能发生反射和
折射
二、单选题Ⅱ
5.下列常见磁场的磁感线分布图,正确的是
( )
A
B
C
D
6.如图所示,长直导线中通有
向上的恒定电流,矩形线框
与长直导线共面,线框在位
置1和位置2时穿过线框的
磁通量分别为Φ1、Φ2,位置1
处磁场方向及Φ1、Φ2大小关系正确的是
( )
A.垂直于线框平面向里,Φ1>Φ2
B.垂直于线框平面向里,Φ1<Φ2
C.垂直于线框平面向外,Φ1>Φ2
D.垂直于线框平面向外,Φ1<Φ2
7.用如图所示的实验装置探究影响感应电流
方向的因素。把条形磁体的N极或S插入,
拔出螺线管,观察实验现象。下列说法正确
的是 ( )
甲
乙
丙
丁
A.实验过中需要记录电流表读数
B.线圈中感应电流的方向与条形磁体的插
入端是N极还是S极无关
·57·
C.图甲和图乙表明当磁体插入线圈的过程
中仅从磁体磁场的方向即可判断线圈中
感应电流的方向
D.图甲和图丁表明仅从磁体运动方向即可
判断线圈中感应电流的方向
8.下列说法中正确的是 ( )
A.紫外验钞机是利用紫外线的荧光作用
B.阳光可以晒黑皮肤,主要是阳光中红外线
的作用
C.常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉
冲信号来遥控电视机
D.微波炉利用红外线的热效应快速加热
食物
三、多选题
9.太阳风是指从太阳辐射
出的高能粒子流,由质
子和电子等组成。幸亏
地球周围存在地磁场,
地磁场改变这些带电粒子的运动方向,使其
中的大部分不至于到达地球,从而保护了地
球上的生物。地磁场的示意图如图所示,下
列说法正确的是 ( )
A.地球的磁感线可以相交
B.地球的磁感线是闭合的曲线
C.赤道包围面积的磁通量比同步卫星轨道
包围面积的磁通量大
D.赤道包围面积的磁通量比同步卫星轨道
包围面积的磁通量小
10.如图所示,某同学在实验室模拟奥斯特的
电流磁效应实验时,发现小磁针在水平方
向上不发生偏转,可能的原因是 ( )
A.通电直导线中电流方向自西向东,小磁
针放在通电直导线附近等高的水平位置
B.通电直导线中电流方向自东向西,小磁
针放在通电直导线附近正上方
C.通电直导线中电流方向自南向北,小磁
针放在通电直导线附近正下方
D.通电直导线中电流方向自北向南,小磁
针放在通电直导线附近正上方
专题十二 实验与探究
考点一 探究小车速度随时间变化的规律
1.实验原理
①利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为
中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均
速度表示这点的瞬时速度。
②用v-t图像表示小车的运动情况:以速度
v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用
描点法画出小车的v-t图像,图线的倾斜程
度表示加速度的大小,若图像是一条倾斜的
直线,则物体做匀变速直线运动。
2.实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附
有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻
度尺、导线、电源、复写纸片。
·67·