暑假闯关复习作业11 电磁感应与电磁波初步 -2026-2027学年高二物理人教版必修第三册

**基本信息** 以“概念-方法-应用”为主线，系统整合磁场叠加、电磁感应、电磁波等核心内容，通过步骤化解题思路与实验探究培养物理观念和科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |磁场叠加|2题|确定场源→安培定则判方向→平行四边形定则合成|从磁感应强度概念到电流磁场分布，构建叠加模型| |电磁感应|2题|磁通量变化判定感应电流产生条件|由磁通量定义推导电磁感应现象本质| |电磁波|1题|电磁波谱特性与应用对应|基于麦克斯韦理论延伸电磁波传播与接收规律| |能量量子化|1题|球面辐射能量计算模型|从能量子假说拓展到光子能量与动量计算|

暑假闯关复习作业11 电磁感应与电磁波初步 目录： 一、学习目标 二、考点解析和例题 三、限时训练 学习目标　1.理解磁场的性质及磁感应强度的概念。2.能够解决磁场的叠加问题。3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收。4.知道能量量子化。5.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。 考点一　安培定则　磁场的叠加 1.磁场与磁感应强度 (1)磁场的基本性质 磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。 (2)磁感应强度 ①物理意义：描述磁场的强弱和方向。 ②定义式：B=(通电导线垂直于磁场的情况下)。 ③方向：小磁针静止时N极所指的方向。 ④单位：特斯拉，简称特，符号为T。 (3)匀强磁场 磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。 (4)地磁场 ①地磁的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示。 ②在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度大小相等，且方向水平向北。 ③地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量。 2.磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 (2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱。 (3)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。 (4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。 (5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。 3.几种常见的磁场 (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示) (2)电流的磁场 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 安培 定则 立体图 横截 面图 从上往下看 从左往右看 从左往右看 纵截 面图 　磁场叠加问题的解题思路 1.确定场源，定位空间中需分析点，若场源为通电导线，利用安培定则判定各个场源在这一点产生的磁感应强度的方向，如图所示为M、N在c点产生的磁感应强度BM、BN。 2.应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁感应强度。 1．（25-26高一下·河北邯郸·期末）关于电场与磁场的下列说法正确的是（     ） A．电场线和磁感线都是真实存在的物质 B．磁感应强度公式的适用条件是通电导线与磁场方向平行 C．由电场强度的定义式可知，电场强度与试探电荷受到的静电力成正比 D．磁感应强度的方向定义为小磁针静止时极所指的方向 【答案】D 【详解】A．电场线和磁感线是人为引入的、用于形象描述场分布的假想模型，并非真实存在的物质，A错误； B．磁感应强度定义式的适用条件是通电导线垂直于磁场方向放置，若导线与磁场平行，安培力为0，无法通过该式计算磁感应强度，B错误； C．电场强度是电场的固有属性，仅由电场本身决定，与试探电荷的受力、试探电荷的电荷量无关，为比值定义式，二者不存在正比关系，C错误； D．物理学中明确规定，磁感应强度的方向为小磁针静止时N极所指的方向，故D正确。 故选D。 2．（25-26高一下·河北邯郸·期末）如图所示，边长为l的10匝正方形线框内部存在一边长为0.5l的正方形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于线框平面向里，则穿过正方形线框的磁通量为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】磁场与线圈平面垂直，且线圈中有磁场部分的面积 穿过线框的磁通量 故选A。 考点二　电磁感应现象的理解和判断 1.磁通量 (1)公式：Φ=BS，S为垂直磁场方向的投影面积，单位：韦伯(Wb)。 (2)标矢量：磁通量为标量(选填“标量”或“矢量”)。 (3)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的磁感线条数的多少，穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关(选填“有关”或“无关”)。 (4)磁通量变化：ΔΦ=Φ2-Φ1。 2.电磁感应现象 (1)当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。 (2)感应电流产生的条件 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 (3)电磁感应现象产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 3．（多选）如图（a）所示，静止在水平桌面上的磁悬浮地球仪由质量分别为m和M的地球模型和底座构成，悬浮原理如图（b）所示，当底座内线圈通电时，地球模型受到磁场作用而悬浮起来，取重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．底座对桌面的压力大小为 B．线圈电流在软铁内产生的磁场向上 C．图中线圈的a端须连接电源的正极 D．增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力变大 【答案】AC 【详解】A．由题知，地球模型和底座组成的整体处于静止状态，对整体受力分析，根据平衡条件有 根据牛顿第三定律可知底座对桌面的压力大小为，故A正确； BC．根据同名磁极相互排斥，线圈上端必须是S极，线圈电流在软铁内产生的磁场向下，根据安培定则，可知图中线圈的a端须连接电源的正极，故B错误，C正确； D．地球模型平衡后，受重力和磁场力作用，根据平衡条件，可得磁场力 故增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力不变，故D错误。 故选AC。 考点三　实验：探究影响感应电流方向的因素 1.实验思路 如图所示，通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。 2.实验器材 电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。 3.实验现象 4.实验结论 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。 5.注意事项 实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系：把一节干电池、滑动变阻器、开关S与电流表串联，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向与电流方向的关系。 4．（25-26高一下·安徽阜阳·期末）某同学用如图所示的装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体向下匀速插入线圈中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计的指针才会向右偏转 B．若将磁体向下加速插入线圈中，则灵敏电流计的指针会向左偏转 C．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计的指针仍向右偏转 D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计的指针仍向右偏转 【答案】D 【详解】AB．磁体向下加速、减速或匀速插入时，线圈内的磁通量均向上增大，线圈中的感应电流产生的感应磁场方向均向下，都能观察到灵敏电流计的指针向右偏转，故AB错误； C．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，线圈内磁通量向下增大，则线圈中的感应电流产生的感应磁场方向向上，灵敏电流计的指针将向左偏转，故C错误； D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，线圈内的磁通量向下减小，则线圈中的感应电流产生的感应磁场方向向下，灵敏电流计的指针将向右偏转，故D正确。 故选D。 5．（25-26高一下·河北·期末）如图甲所示，矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的边与导线平行。导线中电流与时间的关系如图乙所示，在这段时间内，线圈中不一定产生感应电流的操作是（     ） A．线框沿导线向下做匀速运动 B．线框水平向右远离导线 C．线框水平向左靠近导线 D．线框以直导线为轴转动 【答案】C 【详解】AD．在内导线中电流减小，长直导线周围磁感应强度随电流减小而减小。线框沿导线向下匀速运动或以直导线为轴转动时，线框各处到导线的距离不变，线框面与磁场方向的相对关系不变，穿过线框的磁通量随电流减小而减小，能产生感应电流，故AD不符合题意； B．线框水平向右远离导线时，到导线的距离增大，导线电流减小和距离增大都会使穿过线框的磁通量减小，能产生感应电流，故B不符合题意； C．线框水平向左靠近导线时，到导线的距离减小会使磁通量增大，而导线电流减小会使磁通量减小，两种影响可能相互抵消，磁通量可能不变，可能不产生感应电流，C符合题意。 故选C。 考点四　电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波 (1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波。 (2)电磁波的传播不需要(填“需要”或“不需要”)介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，都等于光速3×108 m/s。  在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小。 (3)v=λf，f是电磁波的频率。 3.无线电波的发射 (1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制。 (2)调制方式 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。 ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。 4.无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率被调到与需要接收的无线电波的频率相同时，这个频率的无线电波在接收电路里将激起最强的振荡电流，这个过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。 (2)从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作检波。检波是调制的逆过程，也叫作解调。 5.(1)电磁波谱：按照电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 (2)电磁波谱分类及应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中 波长/m 特性 应用 递变规律 无线电波 <3×1011 >10-3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强。不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小 红外线 1011~1015 10-7~10-3 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015~1016 10-8~10-7 化学作用、荧光效应、杀菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016~1019 10-11~10-8 穿透本领强 机场安检、医用透视 γ射线 1019~1024 10-16~10-11 穿透本领最强 培育农作物新品种、医用治疗 6.各种电磁波产生机理 无线电波 自由电子振荡产生 红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受到激发后产生 X射线 原子的内层电子受到激发后产生 γ射线 原子核受到激发后产生 6．预言电磁波存在的科学家是(    ) A．赫兹 B．安培 C．法拉第 D．麦克斯韦 【答案】D 【详解】英国物理学家麦克斯韦在总结电学与磁学知识的基础上提出了电磁场理论，把电与磁联系在一起，并预言了电磁波的存在。 故选D。 考点五　能量量子化 1.能量子假说 物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν被称为一个能量子，其中ν是辐射频率，h被称为普朗克常量，h=6.63×10-34 J·s。 2.光子 (1)光子及光子能量：爱因斯坦认为，当光和物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份的光量子，这些光量子被称为光子，频率为ν的光子的能量ε=hν。 (2)光子的动量：①康普顿认为，光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。三者关系为p=。 ②在康普顿效应中，当入射的光子与物质中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子动量可能会变小，波长λ变长。 　球面辐射模型 设一个点光源或球光源辐射光子的功率为P0，它以球面波的形式均匀向外辐射光子，在一段很短的时间Δt内辐射的能量E=P0·Δt，到光源的距离为R处有个正对光源的面积为S的接收器，如图所示，则在Δt内接收器接收到的辐射光子能量 E'=E=。 7．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%． （1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？ （2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率． 【答案】（1）个  （2） 【详解】(1)设地面上垂直于阳光的面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有 设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数，则所求可见光光子数 联立得 个． (2)地球背着太阳的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接收太阳光的总功率P，则有 限时训练 一、单选题 1．下列说法中不是体现量子化的是（    ） A．普朗克认为微观粒子的能量是分立的 B．教室里上课同学的人数 C．任一带电体的电量都是元电荷的整数倍 D．一个宏观的单摆，小球在摆动过程中，受到摩擦阻力作用，能量不断减小的过程 【答案】D 【详解】A．普朗克认为微观粒子的能量是分立的，体现了量子化，故A错误； B．教室里上课同学的人数，人数体现了量子化，故B错误； C．任一带电体的电量都是元电荷的整数倍，体现了量子化，故C错误； D．能量不断减小的过程是连续的，不能体现量子化，故D正确。 故选D。 2．2018年11月26日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义。即。此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位将全部建立即在不变的自然常数上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。由上述表达式可知普朗克常量h的单位可表示为（　　） A．N·s B．N·m C．J·s D．J·s-1 【答案】C 【详解】根据，h的单位是kg·m2·s-1 根据牛顿第二定律得 根据功的定义 所以h的单位是J·s。 故选C。 3．下列说法不符合物理学史的是（　　） A．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值 B．开普勒总结了行星运动定律，指出了所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 C．牛顿做了月地检验，证明了月球和地球之间的引力及地面物体所受引力和行星与太阳之间的引力遵循相同的规律 D．爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论说明牛顿的经典力学理论是过时的、是错误的 【答案】D 【详解】A．英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值．故A正确，不符合题意； B．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的，指出了所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故B正确，不符合题意； C．牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律，故C正确，不符合题意； D．爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论并不否定牛顿的经典力学理论，只是两者适应范围不同，牛顿经典力学适用于宏观低速物体，相对论适用于微观高速物体，故D错误，符合题意。 故选D。 4．有一光滑斜面和光滑平面平滑连接，在平面上位置B处放置一块磁铁，如图所示。现从斜面上较高位置A处由静止释放一小铁球，当小铁球运动到平面时，其运动轨迹可能是（　　） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】C 【详解】小铁球靠近磁铁时会受磁铁的引力，小铁球一方面由于惯性继续向前运动，另一方面在引力的作用下向引力一侧偏转，但远离过程中引力会迅速减小，其轨迹的弯曲程度会明显减小 故选C。 5．图示为静止在未通电导线环中心的小磁针。当导线环中沿逆时针方向通过恒定电流时，小磁针再次静止时极将指向（     ） A．水平向右 B．水平向左 C．环面向里 D．环面向外 【答案】D 【详解】对于环形电流，右手弯曲的四指与环形电流方向，伸直大拇指的指向就是环形电流中心的磁场方向。 由此可得：题中导线环中心的磁场方向为垂直环面向外。 小磁针静止时，N极的指向与该处磁场方向一致，因此小磁针N极最终指向环面向外。 故选D。 【点睛】 6．下列物理量是矢量，且单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（     ） A．电场强度 B．磁感应强度 C．电容 D．磁通量 【答案】B 【详解】A．电场强度是矢量，由，， 可知电场强度的单位用国际单位制中的基本单位表示为，故A错误； B．磁感应强度是矢量，由， 可知磁感应强度的单位用国际单位制中的基本单位表示为，故B正确； C．电容是标量，且是导出单位，故C错误； D．磁通量是标量，由，， 可知磁通量的单位用国际单位制中的基本单位表示为，故D错误。 故选B。 7．磁通量是连接磁场与电磁感应现象的桥梁，下列关于磁通量的说法正确的是（   ） A．磁通量是矢量，方向与磁感应强度方向相同 B．磁通量越大，穿过该面积的磁感线条数就越多 C．线框放置好后，其所处的环境中磁感应强度B越大，磁通量一定越大 D．在匀强磁场中，穿过某一面积的磁通量一定等于磁感应强度与该面积的乘积 【答案】B 【详解】A．磁通量没有方向，是标量，故A错误； B．磁通量的形象描述是：穿过某一个面的磁感线条数，故B正确； CD．在匀强磁场中，若线框与磁场平行，无论磁感应强度取何值，磁通量始终为零；只有线圈平面与磁场垂直时，磁通量才等于磁感应强度与线圈面积的乘积，故CD错误。 故选B。 8．下列说法正确的是（     ） A．爱因斯坦的相对论时空观认为，时间、空间与物质运动有关 B．卡文迪什发现了真空中两个静止点电荷之间相互作用的规律 C．密立根总结出了行星运动的规律，并找出了行星按照这些规律运动的原因 D．法拉第发现雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷 【答案】A 【详解】A．爱因斯坦相对论时空观认为，时间、空间的测量结果都与物质的运动状态有关，不存在绝对不变的时间和空间，故A正确； B．真空中两个静止点电荷的相互作用规律（库仑定律）是库仑发现的，卡文迪什的核心贡献是通过扭秤实验测出了万有引力常量，故B错误； C．行星运动的三大规律是开普勒总结的，牛顿提出万有引力定律解释了行星运动的原因，密立根的贡献是通过油滴实验测出了元电荷的数值，故C错误； D．证明雷电与摩擦产生的电性质相同、命名正电荷和负电荷的科学家是富兰克林，法拉第的核心贡献是发现电磁感应现象、提出场的概念，故D错误。 故选A。 9．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。 10．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 【答案】A 【详解】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； B．阳光晒黑皮肤是紫外线的作用，故B错误； C．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； D．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。 二、实验题 11．为探究影响感应电流的因素，同学们做了如下实验。 (1)第一实验小组用如图甲器材实验。按实验要求在答题卡上补充连接电路。 (2)将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是________。 A．向A线圈中插入铁芯 B．拔出线圈A C．将滑动变阻器的滑片向左移动 D．将滑动变阻器的滑片向右移动 (3)第二实验小组用如图乙器材实验。将线圈的两端与电压表相连，再分别使线圈缠绕在距离上管口10 cm、15 cm、20 cm和25 cm的位置。将强磁体从长玻璃管上端均静止下落，其加速穿过线圈。对比四次实验，当强磁体穿过线圈的极短时间内，下列说法错误的是________（选填选项前的字母）。 A．电压表的示数依次变大 B．线圈内磁通量的变化量相同 C．强磁体所受的磁场力都是先向上后向下 D．强磁体损失的机械能越大，产生的电压表示数越大 【答案】(1) (2)AD (3)C 【详解】（1）大线圈与电流表组成闭合回路，小线圈与滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路，连接电路，如图 （2）A．将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确； B．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误； C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故C错误； D．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故D正确。 故选AD。 （3）A．增加线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度增加，引起的磁通量变化率增加，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增加，所以电压表示数变大。电压表的示数依次变大，故A正确，不符合题意； B．线圈内磁通量的变化量相同，故B正确，不符合题意； C．根据楞次定律，强磁体所受的磁场力都是向上，故C错误，符合题意； D．强磁体下落高度越高，穿过线圈时速度越大，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势越大，感应电流越大，强磁体损失的机械能越大，产生的电压表示数越大，故D正确，不符合题意。 故选C。 三、综合题 12．一矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，线框可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与OO'垂直，初始时线框平面与磁场平行，如图所示。 (1)初始时穿过线框的磁通量为多少？ (2)当线框绕轴OO'沿图示方向转过30°时，穿过线框的磁通量为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为多少？ 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）磁通量可用计算，其中为线框在垂直磁场方向上的投影面积。初始时线框平面与磁场平行，投影面积为，所以 （2）线框面积为，当线框绕轴沿图示方向转过时，线框平面与磁场方向的夹角为，垂直磁场方向上的投影面积为 由磁通量公式得 由于，所以这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为 学科网（北京）股份有限公司 $ 暑假闯关复习作业11 电磁感应与电磁波初步 目录： 一、学习目标 二、考点解析和例题 三、限时训练 学习目标　1.理解磁场的性质及磁感应强度的概念。2.能够解决磁场的叠加问题。3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收。4.知道能量量子化。5.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题。 考点一　安培定则　磁场的叠加 1.磁场与磁感应强度 (1)磁场的基本性质 磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用。 (2)磁感应强度 ①物理意义：描述磁场的强弱和 。 ②定义式：B=(通电导线垂直于磁场的情况下)。 ③方向：小磁针静止时N极所指的方向。 ④单位：特斯拉，简称特，符号为T。 (3)匀强磁场 磁场中各点的磁感应强度的大小 、方向 ，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。 (4)地磁场 ①地磁的N极在地理 附近，S极在地理 附近，磁感线分布如图所示。 ②在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度大小 ，且方向水平 。 ③地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量。 2.磁感线的特点 (1)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向。 (2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的 。 (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从 指向 ；在磁体内部，由 指向 。 (4)同一磁场的磁感线不中断、不 、不相切。 (5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。 3.几种常见的磁场 (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示) (2)电流的磁场 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 安培 定则 立体图 横截 面图 从上往下看 从左往右看 从左往右看 纵截 面图 　磁场叠加问题的解题思路 1.确定场源，定位空间中需分析点，若场源为通电导线，利用安培定则判定各个场源在这一点产生的磁感应强度的方向，如图所示为M、N在c点产生的磁感应强度BM、BN。 2.应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁感应强度。 1．（25-26高一下·河北邯郸·期末）关于电场与磁场的下列说法正确的是（     ） A．电场线和磁感线都是真实存在的物质 B．磁感应强度公式的适用条件是通电导线与磁场方向平行 C．由电场强度的定义式可知，电场强度与试探电荷受到的静电力成正比 D．磁感应强度的方向定义为小磁针静止时极所指的方向 2．（25-26高一下·河北邯郸·期末）如图所示，边长为l的10匝正方形线框内部存在一边长为0.5l的正方形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于线框平面向里，则穿过正方形线框的磁通量为（     ） A． B． C． D． 考点二　电磁感应现象的理解和判断 1.磁通量 (1)公式：Φ= ，S为垂直磁场方向的 ，单位：韦伯(Wb)。 (2)标矢量：磁通量为标量(选填“标量”或“矢量”)。 (3)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的 条数的多少，穿过线圈的磁通量与线圈的匝数 (选填“有关”或“无关”)。 (4)磁通量变化：ΔΦ=Φ2-Φ1。 2.电磁感应现象 (1)当穿过闭合导体回路的 发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。 (2)感应电流产生的条件 穿过闭合电路的 。 (3)电磁感应现象产生 ，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有 而无感应电流。 3．（多选）如图（a）所示，静止在水平桌面上的磁悬浮地球仪由质量分别为m和M的地球模型和底座构成，悬浮原理如图（b）所示，当底座内线圈通电时，地球模型受到磁场作用而悬浮起来，取重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．底座对桌面的压力大小为 B．线圈电流在软铁内产生的磁场向上 C．图中线圈的a端须连接电源的正极 D．增大线圈电流，地球模型平衡后受到磁场作用力变大 考点三　实验：探究影响感应电流方向的因素 1.实验思路 如图所示，通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。 2.实验器材 电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。 3.实验现象 4.实验结论 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向 。 5.注意事项 实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系：把一节干电池、滑动变阻器、开关S与电流表串联，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向与电流方向的关系。 4．（25-26高一下·安徽阜阳·期末）某同学用如图所示的装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体向下匀速插入线圈中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计的指针才会向右偏转 B．若将磁体向下加速插入线圈中，则灵敏电流计的指针会向左偏转 C．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计的指针仍向右偏转 D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计的指针仍向右偏转 5．（25-26高一下·河北·期末）如图甲所示，矩形线圈位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的边与导线平行。导线中电流与时间的关系如图乙所示，在这段时间内，线圈中不一定产生感应电流的操作是（     ） A．线框沿导线向下做匀速运动 B．线框水平向右远离导线 C．线框水平向左靠近导线 D．线框以直导线为轴转动 考点四　电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波 (1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波。 (2)电磁波的传播 (填“需要”或“不需要”)介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，都等于 。  在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不 的，频率越高，波速 。 (3)v=λf，f是电磁波的频率。 3.无线电波的发射 (1)发射条件： 电路和 信号，所以要对传输信号进行调制。 (2)调制方式 ①调幅：使高频电磁波的 随信号的强弱而改变。 ②调频：使高频电磁波的 随信号的强弱而改变。 4.无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率被调到与需要接收的无线电波的频率 时，这个频率的无线电波在接收电路里将激起最强的振荡电流，这个过程叫作 ，能够调谐的接收电路叫作 电路。 (2)从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作 。检波是 的逆过程，也叫作 。 5.(1)电磁波谱：按照电磁波的 大小或 高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、 、紫外线、X射线、γ射线。 (2)电磁波谱分类及应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中 波长/m 特性 应用 递变规律 无线电波 <3×1011 >10-3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强。不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小 红外线 1011~1015 10-7~10-3 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015~1016 10-8~10-7 化学作用、荧光效应、杀菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016~1019 10-11~10-8 穿透本领强 机场安检、医用透视 γ射线 1019~1024 10-16~10-11 穿透本领最强 培育农作物新品种、医用治疗 6.各种电磁波产生机理 无线电波 自由电子振荡产生 红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受到激发后产生 X射线 原子的内层电子受到激发后产生 γ射线 原子核受到激发后产生 6．预言电磁波存在的科学家是(    ) A．赫兹 B．安培 C．法拉第 D．麦克斯韦 考点五　能量量子化 1.能量子假说 物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν被称为一个能量子，其中ν是辐射频率，h被称为普朗克常量，h=6.63×10-34 J·s。 2.光子 (1)光子及光子能量：爱因斯坦认为，当光和物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份的光量子，这些光量子被称为光子，频率为ν的光子的能量ε=hν。 (2)光子的动量：①康普顿认为，光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。三者关系为p=。 ②在康普顿效应中，当入射的光子与物质中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子动量可能会变小，波长λ 。 　球面辐射模型 设一个点光源或球光源辐射光子的功率为P0，它以球面波的形式均匀向外辐射光子，在一段很短的时间Δt内辐射的能量E=P0·Δt，到光源的距离为R处有个正对光源的面积为S的接收器，如图所示，则在Δt内接收器接收到的辐射光子能量 E'=E=。 7．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%． （1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？ （2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率． 限时训练 一、单选题 1．下列说法中不是体现量子化的是（    ） A．普朗克认为微观粒子的能量是分立的 B．教室里上课同学的人数 C．任一带电体的电量都是元电荷的整数倍 D．一个宏观的单摆，小球在摆动过程中，受到摩擦阻力作用，能量不断减小的过程 2．2018年11月26日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义。即。此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位将全部建立即在不变的自然常数上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。由上述表达式可知普朗克常量h的单位可表示为（　　） A．N·s B．N·m C．J·s D．J·s-1 3．下列说法不符合物理学史的是（　　） A．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值 B．开普勒总结了行星运动定律，指出了所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 C．牛顿做了月地检验，证明了月球和地球之间的引力及地面物体所受引力和行星与太阳之间的引力遵循相同的规律 D．爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论说明牛顿的经典力学理论是过时的、是错误的 4．有一光滑斜面和光滑平面平滑连接，在平面上位置B处放置一块磁铁，如图所示。现从斜面上较高位置A处由静止释放一小铁球，当小铁球运动到平面时，其运动轨迹可能是（　　） A．① B．② C．③ D．④ 5．图示为静止在未通电导线环中心的小磁针。当导线环中沿逆时针方向通过恒定电流时，小磁针再次静止时极将指向（     ） A．水平向右 B．水平向左 C．环面向里 D．环面向外 6．下列物理量是矢量，且单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（     ） A．电场强度 B．磁感应强度 C．电容 D．磁通量 7．磁通量是连接磁场与电磁感应现象的桥梁，下列关于磁通量的说法正确的是（   ） A．磁通量是矢量，方向与磁感应强度方向相同 B．磁通量越大，穿过该面积的磁感线条数就越多 C．线框放置好后，其所处的环境中磁感应强度B越大，磁通量一定越大 D．在匀强磁场中，穿过某一面积的磁通量一定等于磁感应强度与该面积的乘积 8．下列说法正确的是（     ） A．爱因斯坦的相对论时空观认为，时间、空间与物质运动有关 B．卡文迪什发现了真空中两个静止点电荷之间相互作用的规律 C．密立根总结出了行星运动的规律，并找出了行星按照这些规律运动的原因 D．法拉第发现雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷 9．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 10．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 二、实验题 11．为探究影响感应电流的因素，同学们做了如下实验。 (1)第一实验小组用如图甲器材实验。按实验要求在答题卡上补充连接电路。 (2)将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是________。 A．向A线圈中插入铁芯 B．拔出线圈A C．将滑动变阻器的滑片向左移动 D．将滑动变阻器的滑片向右移动 (3)第二实验小组用如图乙器材实验。将线圈的两端与电压表相连，再分别使线圈缠绕在距离上管口10 cm、15 cm、20 cm和25 cm的位置。将强磁体从长玻璃管上端均静止下落，其加速穿过线圈。对比四次实验，当强磁体穿过线圈的极短时间内，下列说法错误的是________（选填选项前的字母）。 A．电压表的示数依次变大 B．线圈内磁通量的变化量相同 C．强磁体所受的磁场力都是先向上后向下 D．强磁体损失的机械能越大，产生的电压表示数越大 三、综合题 12．一矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，线框可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与OO'垂直，初始时线框平面与磁场平行，如图所示。 (1)初始时穿过线框的磁通量为多少？ (2)当线框绕轴OO'沿图示方向转过30°时，穿过线框的磁通量为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $