章末整合提升13 电磁感应与电磁波初步（Word练习）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理必修第三册（人教版）

**基本信息** 本卷为高中物理电磁学单元复习卷，以电磁场、电磁波、磁感应强度、感应电流等核心知识为载体，通过基础辨析、实验探究及综合应用，全面考查物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|8/24|电磁场性质、磁感应强度定义、磁通量计算|结合生活情境（如火星磁场探测），考查概念辨析与科学推理| |多项选择|4/16|感应电流条件、磁场叠加、磁通量变化|通过图形分析（如线圈运动、电流磁场叠加），强化科学论证| |非选择题|6/60|实验探究（感应电流条件）、磁通量计算、动态磁场应用|注重实验设计（如第13题探究感应电流条件）与综合应用（如第17题推导磁场随时间变化关系），体现科学探究与模型建构|

(本卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　　) A．周期性变化的电磁场由发生区域向周围空间传播，形成电磁波 B．电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场 C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播 D．电磁波的传播速度总是与光速相等 答案　A 2．下列哪个物理量的表达式与磁感应强度B＝采用的物理方法不同(　　) A．电场强度E＝ B．加速度a＝ C．电阻R＝ D．电容C＝ 答案　B 3.先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直，如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系。下列说法正确的是(　　) A．A、B两点磁感应强度相等 B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度 C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度 D．无法比较磁感应强度的大小 解析　导线受到的磁场力F＝BIL，对于题图给出的F­I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知ka＞kb，又因A、B两点导线的长度L相同，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，故选B。 答案　B 4.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中圆心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为(　　) A．πBR2 B．πBr2 C．nπBR2 D．nπBr2 解析　由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为Φ＝BS，半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为S＝πr2，所以Φ＝πBr2。故选项B正确。 答案　B 5．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内。线圈由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。在这个过程中，线圈中的磁通量(　　) A．是增加的 B．是减少的 C．先增加，后减少 D．先减少，后增加 解析　线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中，磁感线穿过线圈的条数减小，故向上的磁通量减小，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，线圈内穿过的向下的磁通量增加，故磁通量是先减小后增加，故D正确，A、B、C错误。 答案　D 6.已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比。现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，∠ACB＝60°，O为斜边的中点，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是(　　) A．大小为2B，方向垂直AB向左 B．大小为2B，方向垂直AB向左 C．大小为2B，方向垂直AB向右 D．大小为2B，方向垂直AB向右 解析　导线周围的磁场的磁感线是围绕导线形成的同心圆，空间某点的磁场沿该点的切线方向，即与该点和导线的连线垂直，根据右手螺旋定则，可知三根导线在O点的磁感应强度的方向如图所示。已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比，已知I＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，O点到三根导线的距离相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由几何关系可知三根导线在平行于AB方向的合磁场为零，垂直于AB方向的合磁场为2B。综上可得，O点的磁感应强度大小为2B，方向垂直于AB向左。故B正确，A、C、D错误。 答案　B 7．假如有一航天员登上火星后，利用手边的一只灵敏电流表和一个小线圈，想探测一下火星表面是否有磁场，则下列说法正确的是(　　) A．直接将电流表放于火星表面，看是否有示数来判断磁场的有无 B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表无示数，则可判断火星表面无磁场 C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表有示数，则可判断火星表面有磁场 D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如果电流表无示数，则可判断火星表面无磁场 解析　穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生，若电流表没有接入电路或有一个恒定的磁场，电流表都不会有示数，故A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如果线圈运动的方向与磁场方向平行，电流表无示数，也不能判断出没有磁场，故B错误；电流表有示数则说明穿过线圈的磁能量发生变化，一定有磁场，故C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方向运动，也不会有示数，因此不能断定火星表面无磁场，故D错误。 答案　C 8．下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．变化的磁场不能在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播的速度相同 C．电磁波既可能是横波，也可能是纵波 D．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝ 解析　变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这是麦克斯韦电磁场理论的两大支柱，故A错误；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，在真空中传播的速度最大，故B错误；在传播方向的任一点，电场与磁场互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，电磁波是横波，故C错误；电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝，故D正确。 答案　D 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9．闭合线圈以如图所示的方式在磁场中运动，则在闭合线圈中产生感应电流的是(　　) 解析　A图中，图示状态Φ＝0，转到90°过程中Φ增大，因此磁通量发生变化，能产生感应电流；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小，能产生感应电流；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变，故不能产生感应电流；D图中，随着线圈的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，故不能产生感应电流。故选AB。 答案　AB 10.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是(　　) A．线圈a中无感应电流 B．线圈b中有感应电流 C．线圈c中有感应电流 D．线圈d中无感应电流 解析　根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生，选项C、D正确，A、B错误。 答案　CD 11．有一段长l＝0.5 m的导线放在匀强磁场中，当通过的电流I＝4 A时，受到磁场力大小为4 N，则该磁场的磁感应强度大小可能是(　　) A．2 T B．3 T C．1 T D．0.2 T 解析　当导线和磁场垂直时，磁感应强度大小为B＝＝2 T。若导线与磁场不垂直时，磁场的磁感应强度应大于2 T，所以答案应选AB。 答案　AB 12.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框，线框平面与磁场垂直，下列说法正确的是(　　) A．此时穿过线框的磁通量为BL2 B．若线框向右平移，由于左、右边切割磁感线，线框中有感应电流产生 C．若将线框翻转180°，该过程磁通量的变化为0，该过程无感应电流产生 D．将线框绕其中一边向外转90°，磁通量的变化为BL2，该过程中有感应电流产生 解析　线框平面与磁场方向垂直，所以Φ＝BS＝BL2，A正确；若线框向右平移，由于通过线框的磁通量不变，线框中没有感应电流产生，B错误；若将线框翻转180°，该过程磁通量变化，该过程有感应电流产生，C错误；开始时穿过线框的磁通量为BL2，将线框绕其中一边向外转90°，磁通量为零，磁通量的变化为BL2，该过程中通过闭合线框的磁通量变化，有感应电流产生，D正确。 答案　AD 三、非选择题(本题共6小题，共60分) 13．(6分)探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。 (1)本实验中，我们通过观察________来判断电路中是否有感应电流。 (2)通过比较图甲和图丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________。通过比较图________和图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。 (3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路____________(选填“有”或“无”)感应电流。 (4)在产生感应电流的实验中，将________能转化为电能，生活中的________机就是根据上述原理工作的。 解析　(1)实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流。 (2)题甲电路是闭合电路，电流表的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流。题丙电路是断开的，电流表的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合。要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这两次实验只有一次实验导体在磁场中做切割磁感线运动，一次实验导体在磁场中不做切割磁感线运动。由此比较可以确定要选用题图甲和题图乙。 (3)在题图甲中，电路是闭合的；若AB棒不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，AB棒也做切割磁感线运动。具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生。 (4)电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能。利用电磁感应现象制成了发电机。 答案　(1)电流表指针是否偏转　(2)闭合　甲　乙　(3)有　(4)机械　发电 14．(8分)在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示。 (1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。 (2)闭合开关后，请写出三种使线圈B中产生感应电流的方法。 ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 解析　(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路。 (2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流。 答案　(1)见解析图 (2)①闭合开关　②断开开关　③开关闭合时移动滑动变阻器滑片 15.(7分)如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O处，A线圈的半径为1 cm，共10匝；B线圈的半径为2 cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5 cm，只有1匝。 (1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？ (2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？ 解析　(1)对A线圈，有Φ1＝B1πrA2，Φ2＝B2πrA2 故A线圈的磁通量的改变量为 ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb。 B线圈的磁通量的改变量为 ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2Wb＝5.024×10－4 Wb。 (2)对C线圈，Φ1＝BπrC2 磁场方向转过30°角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为πrC2cos 30°，则Φ2＝BπrC2cos 30° 故磁通量的改变量为 ΔΦC＝BπrC2(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6 Wb。 答案　(1)1.256×10－4 Wb　5.024×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb 16．(9分)用功率P0＝1 W的光源，照射离光源r＝3 m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长λ＝589 nm的单色光。 (1)求1 s内打到金属板1 m2面积上的光子数； (2)若取该金属原子半径r1＝0.5×10－10 m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？ 解析　(1)离光源3 m处的金属板每1 s内单位面积上接受的光能为 E＝＝J/m2≈5.53×1016 eV， 因为每个光子的能量为 E1＝hν＝＝3.377×10－19 J＝2.11 eV。 所以单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为 n＝＝2.62×1016(个)。 (2)每个原子的截面积为 S1＝πr12＝7.85×10－21m2， 把金属板看成由原子密集排列组成的，则每个原子截面积上每秒内接收到的光子数为 n1＝nS1＝2.06×10－4(个)， 每两个光子落在原子上的时间间隔为 Δt＝＝4854.4 s。 答案　(1)2.62×1016个　(2)4854.4 s 17．(14分)为了让学生能够更好地理解感应电流产生的条件，老师设计了如图所示的装置，固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，推导从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的关系式。 解析　为了使MN中不产生感应电流，必须要求MbcN构成的闭合电路的磁通量不变， 则有：BS＝B0l2， 而S＝(l＋vt)l， 所以从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的规律是B＝。 答案　B＝ 18.(16分)如图所示，在纸面内面积为S的圆形区域有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面的匀强磁场，金属棒ab与某一直径重合。一根弹性金属导线两端分别固定于a、b两点，现撑起弹性导线使导线与金属棒构成三角形闭合回路，导线上的动点c沿圆周从a点向b点移动，导线始终处于张紧状态。求该过程中穿过闭合回路abc的磁通量的最大值Φmax。 解析　设圆形区域的半径为R，由数学知识可知，当ac＝bc＝R时，闭合回路abc所围面积最大，最大面积为Smax＝R2时，穿过闭合回路abc的磁通量最大，有 Φmax＝BSmax 又S＝πR2 解得Φmax＝。 答案　 学科网（北京）股份有限公司 $