第十三章 电磁感应与电磁波初步（复习讲义）物理人教版2019必修第三册

第十三章 电磁感应与电磁波初步（复习讲义） 1.7个基本概念：磁场、磁感应强度、磁通量、电磁感应、电磁波、黑体辐射、能量子，是高中物理必考知识点； 3.三个常考角度：（1）磁感应强度；（2）电功和电功率；（3）测量电源的电动势和内阻； 知识点 重点归纳 常见易错点 一、磁场 磁感线 1.电和磁的联系 磁可以产生电，电也可以产生磁。 2.磁场 ①基本性质：磁体间、磁体与电流、电流与电流间都可以通过磁场产生力的作用 ②客观存在：磁场是客观存在的，看不见摸不着的。 3.磁感线磁感线是在磁场中画出的具有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。 4.安培定则 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。 二、磁感应强度 磁通量 （一）磁感应强度 1.方向：物理学中规定，小磁针静止时，N极所指的方向为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向。 2.大小 （1）公式： （2）意义：表示磁场强弱和方向的物理量 （3）单位：特斯拉，简称特，符号T，即 （二）匀强磁场：磁感应强度处处相等的磁场 （三）磁通量 1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量 2.公式：Φ=BS 3.单位：韦伯，简称韦，符号Wb。 4.意义：磁通量表示穿过此平面的磁感线条数。 三、电磁感应现象及应用 （一）电磁感应的发现 1.发现人：法拉第。 2.定义：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。 3.感应电流：电磁感应产生的电流为感应电流。 （二）产生感应电流的条件 1.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.分类： ①变化着的电流 ②变化着的磁场 ③运动的恒定电流 ④运动的磁体 ⑤在磁场中运动的导体。 四、电磁波的发现及应用 （一）电磁场 ①均匀变化的电场（磁场）会产生稳定的磁场（电场）。 ②非均匀变化的电场（磁场）会产生变化的磁场（电场）。 按照这个理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。 （二）电磁波 麦克斯韦推断：空间中存在电磁波 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。 （三）电磁波谱 电磁波包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，都是电磁波。 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。 （四）电磁波的能量：电磁波具有能量 （五）电磁波通信：互联网、卫星通信等 五、能量量子化 1.热辐射 （1）定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。 （2）特点：热辐射的辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 2.黑体 （1）定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。 （2）特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 3.能量子：振动着的带电粒子的能量只能是某一不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为 4.普朗克常量：h= 6.626 070 15×10-34J·s 5.原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。 题型一 磁感线 【例1】（24-25高二上·重庆·期末）宇宙中存在着各种各样的恐怖天体，比如黑洞，中子星，脉冲星，磁星。1979年人类首次发现磁星，磁星被称为宇宙磁王。若某个磁星的磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，分布与地球类似，下列有关磁星的磁场说法正确的是（　　） A．磁星可能只有N极 B．磁场只存在于磁星外部，而磁星内部不存在磁场 C．由于磁场特别强，所以该磁星表面真实的存在磁感线 D．磁星表面的磁感线不可能相交 【变式1-1】（24-25高二上·江西吉安·期末）等量异种点电荷的电场线与异名磁极的磁感线对比如下图所示，下列说法正确的是（　　） 甲：等量异种点电荷的电场线  乙：异名磁极的磁感线 A．电场线起于正电荷，止于负电荷，是闭合的场线 B．磁感线起于N极，止于S极，是不闭合的场线 C．磁感线的疏密代表磁场的强弱，磁场的方向与磁感线垂直 D．电场线的疏密代表电场的强弱，电场的方向沿电场线的切线方向 【变式1-2】（24-25高二上·江苏常州·期中）磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是（　　） A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C．这5个位置中，e点的磁感应强度最大 D．b、e两点的磁感应强度相等 题型二 地磁场 【例2】（24-25高二上·广东深圳·期末）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 【变式2-1】（24-25高二上·云南·期末）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（    ） A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．在赤道位置放置一枚小磁针，小磁针N极指向地理的南极 【变式2-2】（24-25高二上·广西玉林·期末）安培认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体（如图甲所示）。地球的磁性也可用此假说解释。以下说法正确的是（　　） A．这一假说能够说明磁可以生电 B．这一假说能够说明运动的电荷产生磁场 C．用该假说解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图乙所示 D．用该假说解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图丙所示 题型三 安培定则 【例3】（24-25高二上·贵州安顺·期末）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 【变式3-1】（24-25高二上·江苏无锡·期末）一个电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，在垂直于圆轨道所在平面并穿过圆心的直线上有一点A，则A点的磁感应强度的方向为（　　） A．平行于纸面向下 B．平行于纸面向上 C．垂直于纸面向下 D．垂直于纸面向上 【变式3-2】（23-24高二上·安徽黄山·期末）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 题型四 直线电流的磁场 【例4】（24-25高二下·江苏盐城·期末）如图所示，长度相等的三根平行直导线A、B、C的截面图，D点是A、B连线的中点。三根导线中的电流大小相同，方向垂直纸面向里。则D点的磁感应强度方向是（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．平行纸面水平向右 D．平行纸面水平向左 【变式4-1】（24-25高二上·云南昭通·期末）如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为的中点，且a、b到O点的距离相等。已知长直导线电流在周围某点产生的磁场大小与电流大小成正比，与到直线电流的距离成反比，下列说法正确的是（　　） A．O处的磁场方向向下 B．O处的磁场方向向上 C．O处的磁感应强度为零 D．导线M在a处产生的磁场方向与导线N在b处产生的磁场方向相同 【变式4-2】（24-25高二上·安徽马鞍山·期末）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． 题型五 环形电流的磁场 【例5】（2024高二上·江苏·学业考试）下列各图中，已标出电流及电流产生磁场的方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式5-1】（24-25高二上·广东·期中）如图所示，螺线管接通电源后，螺线管中的电流恒定不变，在螺线管的正上方放置一可以自由偏转的小磁针，小磁针静止时极指向左侧，点为螺线管中轴线上的点。下列说法正确的是（　　） A．电源的甲端是正极，点的磁感应强度方向向右 B．电源的乙端是正极，点的磁感应强度方向向右 C．电源的甲端是负极，点的磁感应强度方向向左 D．电源的乙端是负极，点的磁感应强度方向向左 【变式5-2】（24-25高二上·辽宁·阶段练习）新一代人造太阳——中国环流三号，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录，技术水平居国际前列。其核心部件示意如图所示，通过一簇线圈（类似于通电螺线管）产生磁场，使高温等离子体（含有带正、负电的粒子）在磁场中发生可控核聚变反应。取某处线圈截面，其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确的是（    ） A． B． C． D． 题型六 磁感应强度 【例6】（24-25高二下·河南新乡·期末）如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，A、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向均垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零。下列说法正确的是（　　） A．两通电直导线相互排斥 B．A处直导线在O处产生的磁感应强度大小为 C．若将A处直导线中的电流反向、大小不变，则O处的磁感应强度大小变为2B D．若将A处直导线移走，则O处的磁感应强度大小变为 【变式6-1】（24-25高二下·河南濮阳·期末）如图所示，两根长直导线A、D垂直纸面放置，导线中通有大小相等、方向未知的电流。O为AD连线的中点，C为A、D连线中垂线上的一点，且。已知C点处的磁场方向水平向右，磁感应强度大小为B，下列说法正确的是（　　） A．A导线中电流方向垂直纸面向里，D导线中电流方向垂直纸面向外 B．O点处的磁感应强度大小为2B C．若只将D中电流的方向反向，C点处的磁感应强度大小变为 D．若只将D中电流的方向反向，则O点处的磁感应强度为零 【变式6-2】（2025·河南·模拟预测）如图所示的正六边形abcdef，O点为正六边形的中心，g为aO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aO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2：1 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 题型七 磁通量 【例7】（24-25高三上·北京海淀·期末）将一面积为的单匝矩形线框置于竖直向上的匀强磁场中。已知磁感应强度大小为，线框与竖直方向夹角为，如图所示。通过该矩形线框的磁通量为（　　） A． B． C． D． 【变式7-1】（24-25高二上·河南郑州·期末）如图所示，纸面内有一单匝圆环，半径为。虚线正方形为圆的内接正方形，在正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。、为过圆心的转轴，与正方形上下边垂直，过正方形的对角线。则（　　）    A．图示位置穿过圆环的磁通量为 B．圆环绕轴转过时，穿过圆环的磁通量为 C．圆环绕轴转过的过程中，穿过圆环的磁通量减小了 D．圆环绕轴转过的过程中，穿过圆环的磁通量减小了 【变式7-2】（24-25高一下·安徽阜阳·期末）如图所示，将边长分别为和的正方形线圈甲、乙放在水平面上，在线圈甲内加方向垂直线圈平面向里、磁感应强度大小的匀强磁场。 (1)若线圈甲内磁场的磁感应强度减小到，方向不变，则穿过两线圈的磁通量的变化量分别为多少？ (2)若保持匀强磁场的磁感应强度大小不变，线圈乙绕水平轴转动角，则穿过线圈乙的磁通量的变化量为多少？ 题型八 电磁感应现象 【例8】（22-23高二下·北京海淀·期末）用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。 (1)图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成实物间的连线 。 (2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明线圈 （填“A”或“B”）中有了感应电流。要使电流计指针向左偏转，请写出两项可行的操作：① ；② 。 (3)如图所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为 （填写“a到b”或“b到a”）。断开开关后的一小段时间内，由于B线圈仍有电流，使得铁芯仍然具有磁性，进而达到延时的效果。 【变式8-1】（24-25高一下·安徽阜阳·期末）如图所示，在矩形空间内有水平方向的匀强磁场，矩形的边和边水平，两水平边的距离为；高为的正三角形闭合金属框从磁场上方一定高度处开始下落，然后穿过磁场区域，下落时平面保持竖直且边始终水平。下列说法正确的是（　　） A．在金属框进入磁场的过程中，金属框中一定产生感应电流 B．在金属框穿出磁场的过程中，金属框中可能不产生感应电流 C．金属框在磁场中运动时，金属框中可能产生感应电流 D．在金属框穿过磁场的整个过程中，金属框中都会有感应电流 【变式8-2】（24-25高二下·安徽宣城·期末）如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO'是它的对称轴，通电直导线AB与OO'平行。下列做法中，在矩形闭合线圈中不能产生感应电流的是（　　） A．AB中的电流I逐渐增大 B．线圈水平向右远离AB C．以AB为轴线圈绕AB顺时针转90°（俯视） D．线圈绕OO'轴逆时针转动90°（俯视） 题型九 电磁波 【例9】（23-24高二下·陕西宝鸡·期末）英国物理学家麦克斯韦总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（　　） A．变化的电场所在空间一定会产生变化的磁场 B．电磁波和机械波一样，它们的传播需要介质 C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式 D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 【变式9-1】（23-24高二下·天津南开·期末）物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理学家们通过实验来探究自然界的物理规律，为人类进步做出了巨大贡献。下列说法符合史实的是（　　） A．卢瑟福最先发现了天然放射现象 B．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子内部具有复杂的结构 C．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 D．贝克勒尔用α粒子轰击铍核发现了中子 【变式9-2】（2024·辽宁朝阳·二模）如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 题型十 能量量子化 【例10】（23-24高二上·安徽黄山·期末）下列说法正确的是（　　） A．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 B．只有温度高的物体才会有热辐射 C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值 【变式10-1】（23-24高二上·广西南宁·期末）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是（　　） A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 B．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关 D．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光） 【变式10-2】（23-24高二上·甘肃白银·期末）下列有关热辐射的说法中，正确的是（　　） A．有些物体不会向外辐射电磁波 B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波 C．物体的温度升高时，热辐射中只有波长较长的成分越来越强 D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波 基础巩固通关测 1．（2025·湖北恩施·一模）如图所示，相同的长直导线、、、、的中点分别固定在圆周的五等分点处，导线与圆周所在平面垂直，且通有同样的电流。关于圆心点处的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．的大小不为，方向平行于圆周所在平面 B．的大小不为，方向垂直于圆周所在平面 C．若导线中的电流反向，则的方向平行 D．若导线中的电流反向，则的方向垂直 2．（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，两足够长的通电直导线、关于光滑水平面对称分布，点是、连线与水平面的交点，、中的恒定电流大小相等、方向相反。一带正电的绝缘物块1（可视为质点）从A点以一定的初速度向右运动，某时刻经过点。类似情景如图乙所示，、是带等量异种电荷的带电体（可视为点电荷），二者关于光滑水平面对称分布，点是、连线与水平面的交点。一带正电的绝缘物块2（可视为质点）从点以与物块1相同的初速度向右运动，某时刻经过点，已知，关于这两个情景，下列说法正确的是（   ） A．点磁感应强度为0，点电场强度也为0 B．物块1从A到做匀速直线运动，物块2从到做匀减速直线运动 C．物块1到达点的速度与物块2到达的速度相同 D．物块1从A到的时间大于物块2从到的时间 3．（2025·安徽安庆·模拟预测）已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场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。如图所示，现有通有电流的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由流向、由流向。已知由流向的电流大小是由流向的电流大小的一半，顶点a、c、e三点的磁感应强度大小分别为、、，则下列比值正确的是（　　） A． B． C． D． 34．（2025·广西南宁·模拟预测）在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法和物理学史的叙述中正确的是（　　） A．丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应 B．美国科学家密立根命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值 C．惯性定律即牛顿第一定律，伽利略通过实验直接验证了惯性定律 D．根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，对瞬时速度的定义应用了理想化模型的方法 5．（2025·甘肃白银·模拟预测）科技馆里的悬浮灯结构如图所示，灯里面固定有永磁体和接有LED灯的感应线圈，其操作步骤如下：（1）不展示时，线圈、都不通电，灯静置在支架上；（2）接通线圈的开关，缓慢下降支架，发现灯可以悬浮在原处不动；（3）再接通线圈的开关，LED灯发光，悬浮的灯亮了。下列说法正确的是（　　） A．线圈接入的可能是正弦交流电 B．线圈接入的一定是恒定的直流电 C．线圈接入的一定是恒定的直流电 D．线圈接入的可能是正弦交流电 6．（2025·广东深圳·三模）如图所示，空间有磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），水平放置一根通电长直导线。已知a、b、c、d是以直导线为圆心的圆周上的四等分点，其中b、d位于竖直直径上，且a点的磁感应强度大小为0。下列说法正确的是（    ） A．匀强磁场的方向竖直向下 B．b点的磁感应强度大小为 C．c点的磁感应强度大小为 D．通电导线在d点的磁感应强度方向水平向右 7．（2025·北京西城·三模）如图所示，线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上，线圈B连接一电流表。下列选项正确的是（　　） A．若A接通一直流电源瞬间，电流表中有电流通过 B．若A接通一直流电源瞬间，A、B线圈相互吸引 C．若A接一正弦交流电源，电流表中无电流通过 D．若A接一正弦交流电源，A和B中的磁场始终反向 能力提升进阶练 1．（2025·江苏·高考真题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 2．（2025·福建·高考真题）如图，两根长直细导线L1、L2平行放置，其所在平面上有M、O、N三点，为线段MN的中点，L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上。当、通有大小相等、方向相反的电流时，、点的磁感应强度大小分别为、。现保持L1的电流不变，撤去L2的电流，此时N点的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 3．（2025·湖北·高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，放置一通电圆线圈，圆心为O点，线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点，它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零，则N点的总磁感应强度大小为（   ） A．0 B．B C．2B D．3B 4．（2025·浙江·高考真题）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏：从“”或“”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则 (1)此时磁铁的运动状态是 （选填“向上拔出”、“静止”或“向下插入”）。 (2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是_____（多选） A．磁铁静止，向上移动线圈 B．增大（1）中磁铁运动速度 C．将导线从接线柱移接至接线柱 D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 6．（2024·北京·高考真题）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（   ） A．闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引 B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0 C．断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b D．断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左 7．（2025·北京·高考真题）下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十三章 电磁感应与电磁波初步（复习讲义） 1.7个基本概念：磁场、磁感应强度、磁通量、电磁感应、电磁波、黑体辐射、能量子，是高中物理必考知识点； 3.三个常考角度：（1）磁感应强度；（2）电功和电功率；（3）测量电源的电动势和内阻； 知识点 重点归纳 常见易错点 一、磁场 磁感线 1.电和磁的联系 磁可以产生电，电也可以产生磁。 2.磁场 ①基本性质：磁体间、磁体与电流、电流与电流间都可以通过磁场产生力的作用 ②客观存在：磁场是客观存在的，看不见摸不着的。 3.磁感线磁感线是在磁场中画出的具有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。 4.安培定则 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。 二、磁感应强度 磁通量 （一）磁感应强度 1.方向：物理学中规定，小磁针静止时，N极所指的方向为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向。 2.大小 （1）公式： （2）意义：表示磁场强弱和方向的物理量 （3）单位：特斯拉，简称特，符号T，即 （二）匀强磁场：磁感应强度处处相等的磁场 （三）磁通量 1.定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量 2.公式：Φ=BS 3.单位：韦伯，简称韦，符号Wb。 4.意义：磁通量表示穿过此平面的磁感线条数。 三、电磁感应现象及应用 （一）电磁感应的发现 1.发现人：法拉第。 2.定义：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。 3.感应电流：电磁感应产生的电流为感应电流。 （二）产生感应电流的条件 1.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.分类： ①变化着的电流 ②变化着的磁场 ③运动的恒定电流 ④运动的磁体 ⑤在磁场中运动的导体。 四、电磁波的发现及应用 （一）电磁场 ①均匀变化的电场（磁场）会产生稳定的磁场（电场）。 ②非均匀变化的电场（磁场）会产生变化的磁场（电场）。 按照这个理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。 （二）电磁波 麦克斯韦推断：空间中存在电磁波 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。 （三）电磁波谱 电磁波包括：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，都是电磁波。 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。 （四）电磁波的能量：电磁波具有能量 （五）电磁波通信：互联网、卫星通信等 五、能量量子化 1.热辐射 （1）定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。 （2）特点：热辐射的辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 2.黑体 （1）定义：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。 （2）特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 3.能量子：振动着的带电粒子的能量只能是某一不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为 4.普朗克常量：h= 6.626 070 15×10-34J·s 5.原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。 题型一 磁感线 【例1】（24-25高二上·重庆·期末）宇宙中存在着各种各样的恐怖天体，比如黑洞，中子星，脉冲星，磁星。1979年人类首次发现磁星，磁星被称为宇宙磁王。若某个磁星的磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，分布与地球类似，下列有关磁星的磁场说法正确的是（　　） A．磁星可能只有N极 B．磁场只存在于磁星外部，而磁星内部不存在磁场 C．由于磁场特别强，所以该磁星表面真实的存在磁感线 D．磁星表面的磁感线不可能相交 【答案】D 【详解】AB．任何磁体都有N、S极；磁感线为假想的闭合曲线，实际不存在，在“磁星”内部仍然存在磁场，故ABC错误； D．磁场中某点不能有两个磁场方向，故而磁感线不能相交，故D正确； 故选D 。 【变式1-1】（24-25高二上·江西吉安·期末）等量异种点电荷的电场线与异名磁极的磁感线对比如下图所示，下列说法正确的是（　　） 甲：等量异种点电荷的电场线  乙：异名磁极的磁感线 A．电场线起于正电荷，止于负电荷，是闭合的场线 B．磁感线起于N极，止于S极，是不闭合的场线 C．磁感线的疏密代表磁场的强弱，磁场的方向与磁感线垂直 D．电场线的疏密代表电场的强弱，电场的方向沿电场线的切线方向 【答案】D 【详解】A．电场线起于正电荷或无限远。止于负电荷或无限远，有起点有终点是不闭合的场线，故A错误； B．在磁体的外部，磁感线由N极指向S极，在磁体的内部。磁感线由S极指向N极，磁感线是闭合的场线，没有起点没有终点，故B错误； C．磁感线的疏密代表磁场的强弱，磁场的方向沿磁感线的切线方向，故C错误； D．电场线的疏密代表电场的强弱，电场的方向沿电场线的切线方向，故D正确。 故选D。 【变式1-2】（24-25高二上·江苏常州·期中）磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是（　　） A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同 B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零 C．这5个位置中，e点的磁感应强度最大 D．b、e两点的磁感应强度相等 【答案】C 【详解】A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项A错误； B．a点虽然没有磁感线穿过，但是仍有磁场，则a点磁感应强度不为零，选项B错误； CD．磁感线的疏密反映磁场的强弱，则这5个位置中，e点的磁感应强度最大，b点的磁感应强度小于e点，选项C正确，D错误。 故选C。 题型二 地磁场 【例2】（24-25高二上·广东深圳·期末）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。 【变式2-1】（24-25高二上·云南·期末）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（    ） A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．在赤道位置放置一枚小磁针，小磁针N极指向地理的南极 【答案】A 【详解】A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，而是有一定的夹角，即为磁偏角，故A正确； B．磁感线是闭合的曲线，由图可推知地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B错误； C．由图可知地磁场的磁感线从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，只有赤道上方附近的地磁场方向与地面平行，故C错误； D．小磁针N极指向磁感线的方向，在赤道位置放置一枚小磁针，小磁针N极指向地理的北极，故D错误。 故选A。 【变式2-2】（24-25高二上·广西玉林·期末）安培认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体（如图甲所示）。地球的磁性也可用此假说解释。以下说法正确的是（　　） A．这一假说能够说明磁可以生电 B．这一假说能够说明运动的电荷产生磁场 C．用该假说解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图乙所示 D．用该假说解释地球的磁性，引起地磁场的环形电流方向如图丙所示 【答案】BD 【详解】AB．这一假说能够说明磁现象产生的电本质，即磁场都是由运动的电荷产生的，故B正确，A错误； CD．地理的南北极与地磁场的南北极对调，故地磁场北极在地理南极附近，由右手螺旋定则可知，引起地磁场的环形电流方向应是与赤道平面平行的顺时针方向（俯视）的，故D正确，C错误。 故选BD。 题型三 安培定则 【例3】（24-25高二上·贵州安顺·期末）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。 【变式3-1】（24-25高二上·江苏无锡·期末）一个电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，在垂直于圆轨道所在平面并穿过圆心的直线上有一点A，则A点的磁感应强度的方向为（　　） A．平行于纸面向下 B．平行于纸面向上 C．垂直于纸面向下 D．垂直于纸面向上 【答案】C 【详解】电子沿逆时针方向做圆周运动，形成顺时针方向的环形电流，由安培定则可知，环形电流在穿过圆心的直线上A点产生的磁感应强度的方向垂直于纸面向下。 故选C。 【变式3-2】（23-24高二上·安徽黄山·期末）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 【答案】AB 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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。 题型四 直线电流的磁场 【例4】（24-25高二下·江苏盐城·期末）如图所示，长度相等的三根平行直导线A、B、C的截面图，D点是A、B连线的中点。三根导线中的电流大小相同，方向垂直纸面向里。则D点的磁感应强度方向是（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．平行纸面水平向右 D．平行纸面水平向左 【答案】C 【详解】三个电流大小方向都相同，则AB两处的电流在D点的合磁场为零，则O点的磁场即为C处的电流在O点产生的磁场，根据安培定则可知O点的磁场方向为平行纸面水平向右。 故选C。 【变式4-1】（24-25高二上·云南昭通·期末）如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为的中点，且a、b到O点的距离相等。已知长直导线电流在周围某点产生的磁场大小与电流大小成正比，与到直线电流的距离成反比，下列说法正确的是（　　） A．O处的磁场方向向下 B．O处的磁场方向向上 C．O处的磁感应强度为零 D．导线M在a处产生的磁场方向与导线N在b处产生的磁场方向相同 【答案】C 【详解】ABC．根据右手螺旋定则结合矢量的叠加原理可知，O处的磁感应强度为零，故AB错误，C正确； D．根据右手螺旋定则可知，导线M在a处产生的磁场方向向下，导线N在b处产生的磁场方向向上，方向相反，故D错误； 故选C。 【变式4-2】（24-25高二上·安徽马鞍山·期末）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。 题型五 环形电流的磁场 【例5】（2024高二上·江苏·学业考试）下列各图中，已标出电流及电流产生磁场的方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．由于电流的方向竖直向上， 根据安培定则知， 磁场方向应该右边垂直纸面向里，左边垂直纸面向外，故A错误； B．直线电流的方向竖直向上， 根据安培定则知， 直线电流产生的磁场方向（从上向下看）为逆时针方向，故B错误； C．根据安培定则， 螺线管内部的磁场方向向右，故C错误； D．从上往下看， 线框的电流方向为逆时针方向， 根据安培定则知， 磁场的方向向上，故D正确。 故选D。 【变式5-1】（24-25高二上·广东·期中）如图所示，螺线管接通电源后，螺线管中的电流恒定不变，在螺线管的正上方放置一可以自由偏转的小磁针，小磁针静止时极指向左侧，点为螺线管中轴线上的点。下列说法正确的是（　　） A．电源的甲端是正极，点的磁感应强度方向向右 B．电源的乙端是正极，点的磁感应强度方向向右 C．电源的甲端是负极，点的磁感应强度方向向左 D．电源的乙端是负极，点的磁感应强度方向向左 【答案】A 【详解】根据小磁针静止时极的指向可知螺线管的右端为极，由于右手螺旋定则可知电流方向为甲到乙，可知通电螺线管的甲端接电源的正极，所以点的磁感应强度方向向右，故选A。 【变式5-2】（24-25高二上·辽宁·阶段练习）新一代人造太阳——中国环流三号，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录，技术水平居国际前列。其核心部件示意如图所示，通过一簇线圈（类似于通电螺线管）产生磁场，使高温等离子体（含有带正、负电的粒子）在磁场中发生可控核聚变反应。取某处线圈截面，其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】通电螺线管产生磁场，则根据安培定则可知，只有D图中其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确。 故选D。 题型六 磁感应强度 【例6】（24-25高二下·河南新乡·期末）如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，A、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向均垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零。下列说法正确的是（　　） A．两通电直导线相互排斥 B．A处直导线在O处产生的磁感应强度大小为 C．若将A处直导线中的电流反向、大小不变，则O处的磁感应强度大小变为2B D．若将A处直导线移走，则O处的磁感应强度大小变为 【答案】D 【详解】A．同向通电直导线相互吸引，选项A错误； B．A处直导线在O处产生的磁感应强度大小为B1，则C处直导线在O处产生的磁感应强度大小为，根据矢量的叠加 解得，选项B错误； C．若将A处直导线中的电流反向、大小不变，则O处的磁感应强度大小为，选项C错误； D．若将A处直导线移走，则O处的磁感应强度大小为，选项D正确。 故选D。 【变式6-1】（24-25高二下·河南濮阳·期末）如图所示，两根长直导线A、D垂直纸面放置，导线中通有大小相等、方向未知的电流。O为AD连线的中点，C为A、D连线中垂线上的一点，且。已知C点处的磁场方向水平向右，磁感应强度大小为B，下列说法正确的是（　　） A．A导线中电流方向垂直纸面向里，D导线中电流方向垂直纸面向外 B．O点处的磁感应强度大小为2B C．若只将D中电流的方向反向，C点处的磁感应强度大小变为 D．若只将D中电流的方向反向，则O点处的磁感应强度为零 【答案】C 【详解】A．已知C点处的磁场方向水平向右，由安培定则可知A、D导线中电流方向均垂直纸面向里，故A错误； B．A、D两导线中的电流在O点的磁感应强度大小相等，方向相反，所以O点处的磁感应强度为0，故B错误； C．两导线在C点的磁感应强度大小相等，方向分别与AC、CD垂直，如图 C点的磁感应强度 若只将D中电流的方向反向，D导线在C点的磁感应强度方向相反，如图 C点处的磁感应强度大小变为 故C正确； D．若只将D中电流的方向反向，A、D两导线中的电流在O点的磁感应强度大小相等，方向垂直于AD向下，则O点处的磁感应强度大小不为0，故D错误。 故选C。 【变式6-2】（2025·河南·模拟预测）如图所示的正六边形abcdef，O点为正六边形的中心，g为aO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aO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2：1 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。 题型七 磁通量 【例7】（24-25高三上·北京海淀·期末）将一面积为的单匝矩形线框置于竖直向上的匀强磁场中。已知磁感应强度大小为，线框与竖直方向夹角为，如图所示。通过该矩形线框的磁通量为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由题图可知通过该矩形线框的磁通量为 故选C。 【变式7-1】（24-25高二上·河南郑州·期末）如图所示，纸面内有一单匝圆环，半径为。虚线正方形为圆的内接正方形，在正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。、为过圆心的转轴，与正方形上下边垂直，过正方形的对角线。则（　　）    A．图示位置穿过圆环的磁通量为 B．圆环绕轴转过时，穿过圆环的磁通量为 C．圆环绕轴转过的过程中，穿过圆环的磁通量减小了 D．圆环绕轴转过的过程中，穿过圆环的磁通量减小了 【答案】D 【详解】A．图示位置，磁场区域是正方形，穿过圆环的磁通量，不是，A错误； B．圆环绕轴转过时，圆环与磁场方向平行，垂直于磁场方向的有效面积为0，则穿过圆环的磁通量，B错误； C．圆环绕轴转过的过程中，磁通量变化量，不是，C错误； D．圆环绕轴转过前，磁通量；转过后，圆环与磁场方向平行，磁通量，磁通量减小了，D正确。 故选D。 【变式7-2】（24-25高一下·安徽阜阳·期末）如图所示，将边长分别为和的正方形线圈甲、乙放在水平面上，在线圈甲内加方向垂直线圈平面向里、磁感应强度大小的匀强磁场。 (1)若线圈甲内磁场的磁感应强度减小到，方向不变，则穿过两线圈的磁通量的变化量分别为多少？ (2)若保持匀强磁场的磁感应强度大小不变，线圈乙绕水平轴转动角，则穿过线圈乙的磁通量的变化量为多少？ 【答案】(1)4.0×10-3Wb，4.0×10-3Wb (2)0 【详解】（1）线圈甲正好与磁场区域重合，有效面积 磁感应强度大小时穿过线圈的磁通量Φ1=B1S甲 磁感应强度大小时穿过线圈的磁通量Φ2=B2S甲 则穿过甲线圈的磁通量的变化量的大小ΔΦ甲=|Φ2-Φ1|=4.0×10-3Wb 由于线圈乙的面积大于磁场面积，磁感线穿过线圈甲、乙的有效面积相同，故穿过线圈乙的磁通量的变化量与穿过线圈甲的磁通量变化量相同，则有ΔΦ乙=4.0×10-3Wb （2）线圈乙绕ab轴转动30°角时，线圈乙垂直于ab的边在垂直磁场方向的投影L乙cos30°≈13cm>L甲 则有Φ3=B1S甲 可知ΔΦ=|Φ3-Φ1|=0 题型八 电磁感应现象 【例8】（22-23高二下·北京海淀·期末）用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。 (1)图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成实物间的连线 。 (2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明线圈 （填“A”或“B”）中有了感应电流。要使电流计指针向左偏转，请写出两项可行的操作：① ；② 。 (3)如图所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为 （填写“a到b”或“b到a”）。断开开关后的一小段时间内，由于B线圈仍有电流，使得铁芯仍然具有磁性，进而达到延时的效果。 【答案】(1) (2) A 将滑动变阻器的滑片快速向右滑动 铁芯快速抽出或断开开关的瞬间 (3)a到b 【详解】（1）本实验中线圈B与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈B中的磁通量发生变化，从而使线圈A产生电磁感应现象，故线圈A应与检流计相连，实物连接如图所示 （2）[1]在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明线圈A中有了感应电流； [2][3]在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明磁通量增大，电流计指针向右偏转，若要使电流计指针向左偏转，应减小磁通量，所以可以将滑动变阻器的滑片快速向右滑动；将铁芯快速抽出或断开开关的瞬间。 （3）S断开瞬间，延时功能启动，根据右手螺旋定则可知，穿过线圈B的磁通量向下且减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，所以直导线ab中电流方向为a到b。 【变式8-1】（24-25高一下·安徽阜阳·期末）如图所示，在矩形空间内有水平方向的匀强磁场，矩形的边和边水平，两水平边的距离为；高为的正三角形闭合金属框从磁场上方一定高度处开始下落，然后穿过磁场区域，下落时平面保持竖直且边始终水平。下列说法正确的是（　　） A．在金属框进入磁场的过程中，金属框中一定产生感应电流 B．在金属框穿出磁场的过程中，金属框中可能不产生感应电流 C．金属框在磁场中运动时，金属框中可能产生感应电流 D．在金属框穿过磁场的整个过程中，金属框中都会有感应电流 【答案】A 【详解】A．在金属框进入磁场的过程中，穿过金属框的磁通量增加，则金属框中一定产生感应电流，选项A正确； B．在金属框穿出磁场的过程中，穿过金属框的磁通量减小，则金属框中也会产生感应电流，选项B错误； C．金属框在磁场中运动时，穿过线圈的磁通量不变，则金属框中不产生感应电流，选项C错误； D．综上所述，在金属框穿过磁场的整个过程中，进入和出离磁场时金属框中都会有感应电流，整个线圈在磁场中运动时不产生感应电流，选项D错误。 故选A。 【变式8-2】（24-25高二下·安徽宣城·期末）如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO'是它的对称轴，通电直导线AB与OO'平行。下列做法中，在矩形闭合线圈中不能产生感应电流的是（　　） A．AB中的电流I逐渐增大 B．线圈水平向右远离AB C．以AB为轴线圈绕AB顺时针转90°（俯视） D．线圈绕OO'轴逆时针转动90°（俯视） 【答案】C 【详解】A．AB中的电流I逐渐增大，线圈的磁通量逐渐增大，线圈中能产生感应电流，A错误； B．线圈水平向右远离AB，线圈的磁通量逐渐减小，线圈中能产生感应电流，B错误； C．以AB为轴线圈绕AB顺时针转90°（俯视），线圈的磁通量不变，线圈中不能产生感应电流，C正确； D．线圈绕OO'轴逆时针转动90°（俯视），线圈的磁通量变化，线圈中能产生感应电流，D错误。 故选C。 题型九 电磁波 【例9】（23-24高二下·陕西宝鸡·期末）英国物理学家麦克斯韦总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（　　） A．变化的电场所在空间一定会产生变化的磁场 B．电磁波和机械波一样，它们的传播需要介质 C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式 D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 【答案】C 【详解】A．变化的电场所在空间一定会产生磁场，不一定产生变化的磁场，因为均匀变化的电场所在空间会产生稳定的磁场，故A错误； B．电磁波的产生原理是变化磁场产生电场，变化的电场产生磁场，它的传播不需要传播介质，故B错误； C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式，故C正确； D．红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波是机械波，不是电磁波，故D错误。 故选C。 【变式9-1】（23-24高二下·天津南开·期末）物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理学家们通过实验来探究自然界的物理规律，为人类进步做出了巨大贡献。下列说法符合史实的是（　　） A．卢瑟福最先发现了天然放射现象 B．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子内部具有复杂的结构 C．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 D．贝克勒尔用α粒子轰击铍核发现了中子 【答案】B 【详解】A. 贝克勒尓最先发现了天然放射现象，故A错误； B. 汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子内部具有复杂的结构，故B正确； C. 麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误； D. 查德威克用α粒子轰击铍核发现了中子，故D错误。 故选B。 【变式9-2】（2024·辽宁朝阳·二模）如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 【答案】C 【详解】A．秒在国际单位中是基本单位，故A错误； BC．铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为，根据 可得其波长约为 = 波长大于可见光波长，频率低于可见光的频率，故B错误，C正确； D．电磁波在真空中传播速度等于光速，故D错误。 故选C。 题型十 能量量子化 【例10】（23-24高二上·安徽黄山·期末）下列说法正确的是（　　） A．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 B．只有温度高的物体才会有热辐射 C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值 【答案】A 【详解】A．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，A正确； B．任何物体都会有热辐射，B错误； C．电磁波是一种物质，能在真空中传播，C错误； D．一个物体所具有的能量是量子化的，是一个非连续值，D错误； 故选A。 【变式10-1】（23-24高二上·广西南宁·期末）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是（　　） A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 B．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关 D．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光） 【答案】ABD 【详解】A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故A正确； B．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体，故B正确； C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故C错误； D．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，可以辐射出任何频率的电磁波，故D正确。 故选ABD。 【变式10-2】（23-24高二上·甘肃白银·期末）下列有关热辐射的说法中，正确的是（　　） A．有些物体不会向外辐射电磁波 B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波 C．物体的温度升高时，热辐射中只有波长较长的成分越来越强 D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波 【答案】BD 【详解】A．一切物体都在向外辐射电磁波，故A错误； B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故B正确； C．物体的温度升高时，不管是短波还是长波，辐射强度都会增强，故C错误； D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故D正确。 故选BD。 基础巩固通关测 1．（2025·湖北恩施·一模）如图所示，相同的长直导线、、、、的中点分别固定在圆周的五等分点处，导线与圆周所在平面垂直，且通有同样的电流。关于圆心点处的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．的大小不为，方向平行于圆周所在平面 B．的大小不为，方向垂直于圆周所在平面 C．若导线中的电流反向，则的方向平行 D．若导线中的电流反向，则的方向垂直 【答案】D 【详解】AB．若导线中通有同样的电流，则每根导线在点产生的磁感应强度大小相等，且均与导线与点的连线垂直，如下图所示 由对称性可知，点处的磁感应强度为，故AB错误； CD．、、、四根导线在处产生的合磁感应强度与导线中原电流产生的磁感应强度等大反向，若导线中的电流反向，则导线中电流产生的磁感应强度也与导线中原电流产生的磁感应强度等大反向，均垂直于，故磁场的方向垂直，故C错误，D正确。 故选D。 2．（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，两足够长的通电直导线、关于光滑水平面对称分布，点是、连线与水平面的交点，、中的恒定电流大小相等、方向相反。一带正电的绝缘物块1（可视为质点）从A点以一定的初速度向右运动，某时刻经过点。类似情景如图乙所示，、是带等量异种电荷的带电体（可视为点电荷），二者关于光滑水平面对称分布，点是、连线与水平面的交点。一带正电的绝缘物块2（可视为质点）从点以与物块1相同的初速度向右运动，某时刻经过点，已知，关于这两个情景，下列说法正确的是（   ） A．点磁感应强度为0，点电场强度也为0 B．物块1从A到做匀速直线运动，物块2从到做匀减速直线运动 C．物块1到达点的速度与物块2到达的速度相同 D．物块1从A到的时间大于物块2从到的时间 【答案】C 【详解】A．点的磁感应强度向左，不为0，故A错误； BCD．由于线上磁感应强度水平向左，物块1不受洛伦兹力，做匀速直线运动；线上电场强度竖直向下，物块2水平方向上不受力，也做匀速直线运动，故BD错误，C正确。 故选C。 3．（2025·安徽安庆·模拟预测）已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场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。如图所示，现有通有电流的两根长直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由流向、由流向。已知由流向的电流大小是由流向的电流大小的一半，顶点a、c、e三点的磁感应强度大小分别为、、，则下列比值正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】由题意可知，设正方体边长为，设由流向的电流在点产生的磁感应强度大小为，则由流向的电流在点产生的磁感应强度大小为，且两磁场方向相同，则点的磁感应强度大小为 处于hg边的长直导线到点的距离为，其在点产生的磁感应强度大小为；处于dh边的长直导线到点的距离为，在点产生的磁感应强度大小为，且两磁场方向垂直，则点的磁感应强度大小为 由流向的电流在点产生的磁感应强度为，则由流向的电流在点产生的磁感应强度为，且两磁场方向垂直，则点的磁感应强度大小为 代入求比值可知， 故选AC。 34．（2025·广西南宁·模拟预测）在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法和物理学史的叙述中正确的是（　　） A．丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应 B．美国科学家密立根命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值 C．惯性定律即牛顿第一定律，伽利略通过实验直接验证了惯性定律 D．根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，对瞬时速度的定义应用了理想化模型的方法 【答案】A 【详解】A．奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，故A正确； B．密立根通过油滴实验测得元电荷的数值，但命名正负电荷的是富兰克林，故B错误； C．伽利略通过理想实验（推理）得出惯性定律相关结论，而非直接实验验证，故C错误； D．瞬时速度的定义应用了极限思想，而非理想化模型方法，故D错误。 故选A。 5．（2025·甘肃白银·模拟预测）科技馆里的悬浮灯结构如图所示，灯里面固定有永磁体和接有LED灯的感应线圈，其操作步骤如下：（1）不展示时，线圈、都不通电，灯静置在支架上；（2）接通线圈的开关，缓慢下降支架，发现灯可以悬浮在原处不动；（3）再接通线圈的开关，LED灯发光，悬浮的灯亮了。下列说法正确的是（　　） A．线圈接入的可能是正弦交流电 B．线圈接入的一定是恒定的直流电 C．线圈接入的一定是恒定的直流电 D．线圈接入的可能是正弦交流电 【答案】BD 【详解】AB．接通线圈A的开关，缓慢下降支架，发现灯可以悬浮在原处不动，说明线圈A和灯内的永磁体相互吸引，吸引力等于灯的重力，线圈A接入的应该是直流电，故A错误，B正确； CD．再接通线圈B的开关，LED灯发光，说明线圈产生的是变化的磁场，让接有LED灯的感应线圈产生了感应电流，故线圈B接入的可能是正弦交流电，故C错误，D正确。 故选BD。 6．（2025·广东深圳·三模）如图所示，空间有磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），水平放置一根通电长直导线。已知a、b、c、d是以直导线为圆心的圆周上的四等分点，其中b、d位于竖直直径上，且a点的磁感应强度大小为0。下列说法正确的是（    ） A．匀强磁场的方向竖直向下 B．b点的磁感应强度大小为 C．c点的磁感应强度大小为 D．通电导线在d点的磁感应强度方向水平向右 【答案】B 【详解】A．由于a点的磁感应强度大小为0，故通电长直导线在a点产生磁场与匀强磁场等大反向，右手定则可知通电长直导线在a点产生竖直向下的磁场，故匀强磁场的方向竖直向上，故A错误； B．右手定则可知通电长直导线在b点产生水平向右的磁场且磁场强度大小为B，故由平行四边形定则，可知b点的磁感应强度大小 故B正确； C．右手定则可知通电长直导线在c点产生竖直向上的磁场且磁场强度大小为B，由磁场叠加原理可知该点磁场强度大小 故C错误； D．右手定则可知通电长直导线在d点产生水平向左的磁场，故D错误。 故选B。 7．（2025·北京西城·三模）如图所示，线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上，线圈B连接一电流表。下列选项正确的是（　　） A．若A接通一直流电源瞬间，电流表中有电流通过 B．若A接通一直流电源瞬间，A、B线圈相互吸引 C．若A接一正弦交流电源，电流表中无电流通过 D．若A接一正弦交流电源，A和B中的磁场始终反向 【答案】A 【详解】AB．若A接通一直流电源瞬间，通过线圈的磁通量变大，根据楞次定律可知，电流表中有电流通过，线圈A、B相互排斥，故A正确，B错误； CD．若A接一正弦交流电源，线圈B中有磁通量变化，所以电流表中有电流通过，A和B中的磁场有时相同，有时反向，故CD错误。 故选A。 能力提升进阶练 1．（2025·江苏·高考真题）某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是（    ） A． a点的磁感应强度大于b点 B． b点的磁感应强度大于c点 C． c点的磁感应强度大于a点 D． a、b、c点的磁感应强度一样大 【答案】B 【详解】磁感线越密集的地方磁感线强度越大，故可知。 故选B。 2．（2025·福建·高考真题）如图，两根长直细导线L1、L2平行放置，其所在平面上有M、O、N三点，为线段MN的中点，L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上。当、通有大小相等、方向相反的电流时，、点的磁感应强度大小分别为、。现保持L1的电流不变，撤去L2的电流，此时N点的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据安培定则，两导线在O点处产生的磁感应强度方向相同大小相等，则单个导线在O点处产生的磁感应强度大小为 根据对称性，两导线在N处的磁感应强度大小应该与M点一样，为B1 根据对称性，L2在N点处产生的磁感应强度为 由于L2在N点处产生的磁感应强度大于L1在N点处产生的磁感应强度，且方向相反，将L2撤去，N点的磁感应强度为。 故选A。 3．（2025·湖北·高考真题）如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，放置一通电圆线圈，圆心为O点，线圈平面与磁场垂直。在圆线圈的轴线上有M和N两点，它们到O点的距离相等。已知M点的总磁感应强度大小为零，则N点的总磁感应强度大小为（   ） A．0 B．B C．2B D．3B 【答案】A 【详解】由右手螺旋定则及对称性可知，环形电流在N点产生的磁场，磁感应强度与M点等大同向。由于M点磁感应强度为零，由矢量合成法则可知环境中匀强磁场与M点磁场等大反向，即匀强磁场与N点的磁场等大反向，N点的磁感应强度为0。 故选A。 4．（2025·浙江·高考真题）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“-”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏：从“”或“”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则 (1)此时磁铁的运动状态是 （选填“向上拔出”、“静止”或“向下插入”）。 (2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是_____（多选） A．磁铁静止，向上移动线圈 B．增大（1）中磁铁运动速度 C．将导线从接线柱移接至接线柱 D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 【答案】(1)向上拔出 (2)BC 【详解】（1）由图可知，电表指针左偏，则感应电流从“-”极流入，感应电流在线圈内产生的磁场方向向下，根据楞次定律可知，与条形磁体在线圈位置产生的磁场方向相同，可知穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，此时磁铁的运动状态是向上拔出。 （2）A．磁铁静止，向上移动线圈，则产生的感应电流不一定增加，指针偏角不一定会增加，选项A错误； B．增大（1）中磁铁的速度，产生的感应电动势会增加，指针偏角会增大，选项B正确； C．减小电流计的量程，即将导线从接线柱G1移接到G0，可是电流计指针偏角变大，选项C正确； D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在线圈外，线圈中的感应电流不变，电流计指针偏角不变，选项D错误。 故选BC。 6．（2024·北京·高考真题）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（   ） A．闭合开关瞬间，线圈M和线圈P相互吸引 B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数为0 C．断开开关瞬间，流过电流表的电流方向由a到b D．断开开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场方向向左 【答案】B 【详解】A．闭合开关瞬间，线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反，由楞次定律可知，二者相互排斥，故A错误； B．闭合开关，达到稳定后，通过线圈P的磁通量保持不变，则感应电流为零，电流表的示数为零，故B正确； CD．断开开关瞬间，通过线圈P的磁场方向向右，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右，因此流过电流表的感应电流方向由b到a，故CD错误。 故选B。 7．（2025·北京·高考真题）下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　） A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动 C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移 【答案】A 【详解】A．圆环在匀强磁场中向左平移，穿过圆环的磁通量不发生变化，金属圆环中不能产生感应电流，故A正确； B．圆环在匀强磁场中绕轴转动，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误； C．离通有恒定电流的长直导线越远，导线产生的磁感应强度越弱，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误； D．根据条形磁铁的磁感应特征可知，圆环向条形磁铁N极平移，穿过圆环的磁通量发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。 故选A 。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $