2.3 电磁感应现象 电磁波的发现 能量量子化 预习讲义-【鼎力暑假】-2026年暑假高二物理查缺补漏提升讲练讲义

2.3 电磁感应现象 电磁波的发现 能量量子化 目录 【知识梳理】 1 一、划时代的发现 1 二、产生感应电流的条件 1 三、电磁波的发现及应用 3 四、能量量子化 4 【重点突破】 5 一、感应电流产生的判定 5 二、实验：探究感应电流产生的条件 6 三、电磁波的发现与应用 7 四、能量量子化 7 【随堂练习】 8 一、划时代的发现 1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应，即“电能生磁”。 2.1831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”。 3.由磁得到电的现象叫作电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电流叫作感应电流。 4.划时代的发现的意义：为电和磁的统一创造了条件，推动人类进入电气化时代 。 二、产生感应电流的条件 实验1：闭合电路的部分导体切割磁感线 在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图所示。 导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。 表1： 导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的 摆动方向 向右平动 向左摆动 向后平动 不摆动 向左平动 向右摆动 向上平动 不摆动 向前平动 不摆动 向下平动 不摆动 结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，才有电流产生；前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生 实验2：向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出 如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。 表2： 磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向 N极插入线圈 向右摆动 S极插入线圈 摆动 N极停在线圈中 不摆动 S极停在线圈中 不摆动 N极从线圈中抽出 向左摆动 S极从线圈中抽出 摆动 结论：只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生；磁铁相对线圈静止时，没有电流产生 实验3：模拟法拉第的实验 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。 表3： 操作 现象 开关闭合瞬间 有电流产生 开关断开瞬间 有电流产生 开关闭合时，滑动变阻器的滑片不动 无电流产生 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 有电流产生 结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生 结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。 三、电磁波的发现及应用 （一）电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，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。 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。 (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 2.电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体。 3.电磁波 (1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。 (2)电磁波的特点 ①电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波的传播速度等于光速。 ③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。 (3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率。 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108__m/s。 （二）电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信 1.电磁波谱 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。 (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输。 ②红外线：用于加热理疗等。 ③可见光：照亮自然界，也可用于通信。 ④紫外线：用于灭菌消毒。 ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞。 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 电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 四、能量量子化 （一）热辐射 1.热辐射 (1)定义：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，所以叫热辐射。 (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。 2.黑体 (1)定义：某种物体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)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 （二）能量子 1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。 3.能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。 （三）能级 1.能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。 2.能级跃迁：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。 一、感应电流产生的判定 【例题1】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 【变式1】水平面某一区域存在具有平行边界的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，一闭合金属框在外力作用下匀速通过磁场区域，过程中依次经过位置a、b、c、d，如图所示。下列关于金属框运动过程中感应电流的说法，正确的是（　　） A．位置a处，金属框中存在感应电流 B．从位置a到位置b过程中，金属框中始终存在感应电流 C．从位置b到位置c过程中，金属框中始终存在感应电流 D．从位置c到位置d过程中，金属框中始终无感应电流 二、实验：探究感应电流产生的条件 【例题2】某实验小组的同学在研究电磁感应现象时，分别设计了如图甲、图乙、图丙所示的电路图，但图丙的电路不完整。 (1)图甲中，导体棒ab向左移动切割磁感线时，灵敏电流计的指针发生了偏转，若将蹄形磁铁上下两极颠倒，导体棒ab向左移动切割磁感线，灵敏电流计的指针______（选填“偏转”或“不偏转”）。 (2)图乙中，下列能使灵敏电流计指针发生偏转的是_____。 A．条形磁铁向下插入线圈 B．条形磁铁置于线圈中不动 C．条形磁铁不动，线圈在条形磁铁的正下方上下运动 (3)图丙电路中的部分导线已连接，请将电路图补充完整______；正确连接电路后，要使电流表的指针发生偏转，下列可行的操作是______。 A．断开开关，线圈A插入线圈B B．闭合开关，滑动变阻器的滑片P向左快速滑动 C．闭合开关，线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动 D．闭合开关稳定时，再断开开关瞬间 【变式2】为探究影响感应电流方向的因素，小宁同学用如图所示的器材进行实验。 (1)闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最___________（选填“左”或“右”）端； (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．插入铁芯 B．拔出线圈A C．将滑动变阻器的滑片向右移动 D．将滑动变阻器的滑片向左移动 三、电磁波的发现与应用 【例题3】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3】2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A．天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．天眼只能在白天晴朗的天气工作 C．天眼接收的射电波的频率区间为 D．天眼接收的电磁波是横波，电磁波的传播需要介质 四、能量量子化 【例题4】如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度。如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是（　　）    A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 【变式4】2022年10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站进行太空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为，则该电磁波中能量子最大值为（　　） A． B． C． D． 1．关于感应电流的产生，下列说法正确的是（　　） A．导体切割磁感线运动时，一定能产生感应电流 B．电路中磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 C．闭合电路中，穿过电路的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 D．闭合电路中，导体沿磁感线方向运动时，一定能产生感应电流 2．2025年11月，我国第三艘航母福建舰正式入列海军。图示是我国歼35战机在“福建号”航母上弹射起飞的情景。弹射起飞的原理是处于强磁场中的弹射车通以强电流时能提供强大的推力而使舰载机快速起飞，下图中可说明其原理的是（　　） A． B． C． D． 3．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匀速平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动 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 4．如图所示，通有恒定电流的长直导线右侧放置一矩形金属线框，导线与线框在同一平面内。下列情况中金属线框能产生感应电流的是（　　） A．导线中电流均匀增大 B．线框沿导线向下做匀速运动 C．线框沿导线向上做加速运动 D．线框以直导线为轴转动 5．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内。闭合线圈向右匀速运动，依次经过位置1、2、3、4，线圈中有感应电流产生的位置是（　　） A．位置1 B．位置2 C．位置3 D．位置4 6．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　） A．电磁波在任何介质中传播速度均为 B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 7．关于黑体辐射图像如图所示，下列判断正确的是（　　） A．T1>T2>T3>T4 B．T1<T2<T3<T4 C．T1=T2=T3=T4 D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度 8．现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 9．下列关于能量量子化说法正确的是（　　） A．爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B．普朗克认为微观粒子能量是连续的 C．频率为v的光的能量子为hv D．电磁波波长越长，其能量子越大 10．电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图中能说明这一原理的是（　　） A．通电导体在磁场中受到安培力 B．导体棒切割磁感线产生感应电流 C．通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关 D．通电导体周围存在磁场 11．下列操作中能使灵敏电流计的指针发生偏转的是（　　） A．导体棒保持静止 B．导体棒竖直向下运动 C．导体棒向左运动 D．导体棒竖直向上运动 12．（多选）如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是（　　） A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 13．为观察电磁感应现象，某同学将灵敏电流计、螺线管A和B、电池组、滑动变阻器、开关接成如图所示的实验电路。 (1)该同学先将螺线管B放置在螺线管A中，然后闭合、断开开关时，灵敏电流计的指针都没有偏转，其原因是　　　　。 A．电池组的正、负极接反 B．螺线管B的两个接线柱接反 C．开关的位置接错 D．灵敏电流计的正、负接线柱接反 (2)改正错误后，通过实验得出结论：产生感应电流的条件是____。 (3)闭合开关S一段时间后，迅速向左移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计的指针____（选填“会”或“不会”）偏转。闭合开关S一段时间后，迅速向右移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计指针的偏转方向与将螺线管B迅速从螺线管A中拔出时灵敏电流计指针的偏转方向____（选填“相同”或“相反”）。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 电磁感应现象 电磁波的发现 能量量子化 目录 【知识梳理】 1 一、划时代的发现 1 二、产生感应电流的条件 1 三、电磁波的发现及应用 3 四、能量量子化 4 【重点突破】 5 一、感应电流产生的判定 5 二、实验：探究感应电流产生的条件 6 三、电磁波的发现与应用 8 四、能量量子化 10 【随堂练习】 11 一、划时代的发现 1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应，即“电能生磁”。 2.1831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”。 3.由磁得到电的现象叫作电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电流叫作感应电流。 4.划时代的发现的意义：为电和磁的统一创造了条件，推动人类进入电气化时代 。 二、产生感应电流的条件 实验1：闭合电路的部分导体切割磁感线 在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图所示。 导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。 表1： 导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的 摆动方向 向右平动 向左摆动 向后平动 不摆动 向左平动 向右摆动 向上平动 不摆动 向前平动 不摆动 向下平动 不摆动 结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，才有电流产生；前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生 实验2：向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出 如图所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。 表2： 磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向 N极插入线圈 向右摆动 S极插入线圈 摆动 N极停在线圈中 不摆动 S极停在线圈中 不摆动 N极从线圈中抽出 向左摆动 S极从线圈中抽出 摆动 结论：只有磁铁相对线圈运动时，才有电流产生；磁铁相对线圈静止时，没有电流产生 实验3：模拟法拉第的实验 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。 表3： 操作 现象 开关闭合瞬间 有电流产生 开关断开瞬间 有电流产生 开关闭合时，滑动变阻器的滑片不动 无电流产生 开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 有电流产生 结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生 结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。 三、电磁波的发现及应用 （一）电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，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。 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。 (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 2.电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体。 3.电磁波 (1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。 (2)电磁波的特点 ①电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波的传播速度等于光速。 ③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。 (3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率。 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108__m/s。 （二）电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信 1.电磁波谱 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。 (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输。 ②红外线：用于加热理疗等。 ③可见光：照亮自然界，也可用于通信。 ④紫外线：用于灭菌消毒。 ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞。 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 电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 四、能量量子化 （一）热辐射 1.热辐射 (1)定义：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，所以叫热辐射。 (2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。 2.黑体 (1)定义：某种物体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)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 （二）能量子 1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。 3.能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。 （三）能级 1.能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。 2.能级跃迁：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。 一、感应电流产生的判定 【例题1】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。 【变式1】水平面某一区域存在具有平行边界的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，一闭合金属框在外力作用下匀速通过磁场区域，过程中依次经过位置a、b、c、d，如图所示。下列关于金属框运动过程中感应电流的说法，正确的是（　　） A．位置a处，金属框中存在感应电流 B．从位置a到位置b过程中，金属框中始终存在感应电流 C．从位置b到位置c过程中，金属框中始终存在感应电流 D．从位置c到位置d过程中，金属框中始终无感应电流 【答案】A 【详解】A．金属框中产生感应电流的条件是穿过金属框的磁通量发生变化。位置a处，穿过金属框的磁通量正在增大，金属框中存在感应电流，故A正确； B．位置a到位置b过程中，穿过金属框的磁通量先增大后不变，金属框进入磁场过程中存在感应电流，进入磁场后没有感应电流，故B错误； C．位置b到位置c过程中，穿过金属框的磁通量不变，金属框中无感应电流，故C错误； D．位置c到位置d过程中，金属框穿过磁场边界时，穿过金属框的磁通量减小，存在感应电流，故D错误。故选A。 二、实验：探究感应电流产生的条件 【例题2】某实验小组的同学在研究电磁感应现象时，分别设计了如图甲、图乙、图丙所示的电路图，但图丙的电路不完整。 (1)图甲中，导体棒ab向左移动切割磁感线时，灵敏电流计的指针发生了偏转，若将蹄形磁铁上下两极颠倒，导体棒ab向左移动切割磁感线，灵敏电流计的指针______（选填“偏转”或“不偏转”）。 (2)图乙中，下列能使灵敏电流计指针发生偏转的是_____。 A．条形磁铁向下插入线圈 B．条形磁铁置于线圈中不动 C．条形磁铁不动，线圈在条形磁铁的正下方上下运动 (3)图丙电路中的部分导线已连接，请将电路图补充完整______；正确连接电路后，要使电流表的指针发生偏转，下列可行的操作是______。 A．断开开关，线圈A插入线圈B B．闭合开关，滑动变阻器的滑片P向左快速滑动 C．闭合开关，线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动 D．闭合开关稳定时，再断开开关瞬间 【答案】(1)偏转 (2)AC (3) BD 【详解】（1）根据感应电流的产生条件可知，将蹄形磁铁上下两极颠倒，导体棒向左移动切割磁感线时，回路中仍有感应电流产生，则灵敏电流计的指针发生偏转。 （2）A．线圈不动，将条形磁铁向线圈中插入线圈，穿过线圈的磁通量增大，电路中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故A正确； B．条形磁铁放在线圈里不动，穿过线圈的磁通量不变，电路中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不偏转，故B错误； C．磁体不动，将线圈上下移动，穿过线圈的磁通量不断变化，电路中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故C正确； 故选AC。 （3）[1]实物图连接如图： [2] A．本实验中线圈A与电源相连，通过改变线圈B中的磁通量从而使线圈B产生电磁感应现象，故线圈B应与灵敏电流计相连，电路如图所示；断开开关，线圈A中没有电流，则线圈A周围没有磁场产生，则穿过线圈B的磁通量始终为零，则线圈B中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不偏转，故A错误； B．闭合开关，滑动变阻器的滑片P向左快速滑动，滑动变阻器接入电路的电阻值增大，回路中的电流减小，线圈A周围的磁场减弱，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故B正确； C．闭合开关，线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动，穿过线圈B的磁通量不变，线圈B中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不偏转，故C错误； D．闭合开关稳定时，断开开关瞬间，穿过线圈B的磁通量减为零，则线圈B中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故D正确。 故选BD。 【变式2】为探究影响感应电流方向的因素，小宁同学用如图所示的器材进行实验。 (1)闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最___________（选填“左”或“右”）端； (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．插入铁芯 B．拔出线圈A C．将滑动变阻器的滑片向右移动 D．将滑动变阻器的滑片向左移动 【答案】(1)右 (2)AD 【详解】（1）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于电阻最大处，即最右端； （2）A．闭合开关S瞬间，磁通量增大，发现电流计指针右偏。插入铁芯，磁通量增大，电流计指针右偏，A符合题意； B．拔出线圈A，磁通量减小，电流计指针左偏，B不符合题意； C．将滑动变阻器的滑片向右移动，电阻增大，电流减小，磁通量减小，电流计指针左偏，C不符合题意； D．将滑动变阻器的滑片向左移动，电阻减小，电流增大，磁通量增大，电流计指针右偏，D符合题意； 故选AD。 三、电磁波的发现与应用 【例题3】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3】2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A．天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．天眼只能在白天晴朗的天气工作 C．天眼接收的射电波的频率区间为 D．天眼接收的电磁波是横波，电磁波的传播需要介质 【答案】C 【详解】A．第一个用实验的方法证实电磁波的科学家是赫兹，麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，故A错误； B．中国天眼接收来自宇宙的射电波信号，射电波是一种波长更长，频率更低的电磁波，可以穿透云层、星云等天体物质，所以中国天眼在任何天气下都可以正常运行，不受白天黑夜的影响，故B错误； C．根据题意知天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，由得射电波的频率区间为，故C正确； D．电磁波是横波，电磁波的本质是电场和磁场的交替变化，在空间中以波的形式传播，不需要通过物质介质来传递能量，故D错误。故选C。 四、能量量子化 【例题4】如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度。如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是（　　）    A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 【答案】B 【详解】黑体辐射其特点是随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以各种热辐射的强度都增大，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 故选B。 【变式4】2022年10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站进行太空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为，则该电磁波中能量子最大值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由电磁波能量子公式可知，电磁波的波长越小，能量越大，因此该电磁波中能量子最大值为 ABD错误，C正确。 故选C。 1．关于感应电流的产生，下列说法正确的是（　　） A．导体切割磁感线运动时，一定能产生感应电流 B．电路中磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 C．闭合电路中，穿过电路的磁通量发生变化时，一定能产生感应电流 D．闭合电路中，导体沿磁感线方向运动时，一定能产生感应电流 【答案】C 【详解】A．导体切割磁感线运动时，若导体未构成闭合电路的一部分，则无法形成感应电流，故A错误； B．磁通量变化是产生感应电流的必要条件之一，但若电路不闭合（如断开开关的回路），即使磁通量变化，也只产生感应电动势而无电流，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律：闭合电路中，磁通量变化必然引起感应电动势，从而在闭合回路中形成感应电流，故C正确； D．导体沿磁感线方向运动时，不切割磁感线，不产生感应电流，故D错误。 故选C。 2．2025年11月，我国第三艘航母福建舰正式入列海军。图示是我国歼35战机在“福建号”航母上弹射起飞的情景。弹射起飞的原理是处于强磁场中的弹射车通以强电流时能提供强大的推力而使舰载机快速起飞，下图中可说明其原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．该实验是奥斯特电流的磁效应，证明电流周围能够产生磁场，而弹射车通以强电流时能提供强大的推力，是电流在磁场中受安培力，两种情形原理不同，故A错误； B．该实验是探究导体棒切割磁感线产生感应电流的方向，是电磁感应现象，与弹射车原理不同，故B错误； C．该实验是通电导线在磁场中受到安培力，与弹射车原理相同，故C正确； D．话筒是声音使膜片振动带动线圈切割磁感线产生感应电流，为电磁感应现象，与弹射车原理不同，故D错误。 故选C。 3．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匀速平移 B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动 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．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左匀速平移，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．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴匀速转动，穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故B错误； C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移，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，所以穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故C错误； D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移，根据条形磁铁周围的磁场分布特征可知，穿过圆环的磁通量会发生变化，金属圆环中能产生感应电流，故D错误。 故选A。 4．如图所示，通有恒定电流的长直导线右侧放置一矩形金属线框，导线与线框在同一平面内。下列情况中金属线框能产生感应电流的是（　　） A．导线中电流均匀增大 B．线框沿导线向下做匀速运动 C．线框沿导线向上做加速运动 D．线框以直导线为轴转动 【答案】A 【详解】A．导线中电流均匀增大，由可知，空间所有点的磁感应强度均与电流成正比增大，线框面积固定，因此穿过线框的磁通量增大，磁通量发生变化，能产生感应电流，故A正确； B．线框沿导线向下做匀速运动时，线框上所有点到导线的距离均不改变，因此各点磁感应强度大小不变，穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故B错误； C．线框沿导线向上做加速运动时，与匀速上下运动的规律一致：线框各点到导线的距离不变，磁感应强度分布不发生变化，穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故C错误； D．线框以直导线为轴转动时，线框上所有点到导线的距离始终保持不变，且长直导线的磁场为同轴同心圆分布，磁感应强度方向始终与线框平面法线方向平行，穿过线框的磁感线条数不变，磁通量不变，不能产生感应电流，故D错误。 故选A。 5．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内。闭合线圈向右匀速运动，依次经过位置1、2、3、4，线圈中有感应电流产生的位置是（　　） A．位置1 B．位置2 C．位置3 D．位置4 【答案】B 【详解】闭合线圈向右匀速运动，当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流，未进入磁场、完全进入磁场和已离开磁场时，磁通量不变，没有感应电流，可知线圈中有感应电流产生的位置是位置2。 故选B。 6．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　） A．电磁波在任何介质中传播速度均为 B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 【答案】B 【详解】A．电磁波仅在真空中的传播速度为，在介质中传播速度为（为介质折射率，），小于，故A错误； B．按电磁波谱波长从长到短的排序：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，可知红外线波长比紫外线大，故B正确； C．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场会激发出恒定的磁场，恒定磁场无法再激发电场，不能产生电磁波，故C错误； D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故D错误。 故选B。 7．关于黑体辐射图像如图所示，下列判断正确的是（　　） A．T1>T2>T3>T4 B．T1<T2<T3<T4 C．T1=T2=T3=T4 D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度 【答案】A 【详解】ABC．因随着温度的升高，辐射强度增强，同时辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以T1>T2>T3>T4，A正确，BC错误； D．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度，D错误。 故选A。 8．现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 【答案】B 【详解】打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量，则该激光的光子能量为 解得 故选B。 9．下列关于能量量子化说法正确的是（　　） A．爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B．普朗克认为微观粒子能量是连续的 C．频率为v的光的能量子为hv D．电磁波波长越长，其能量子越大 【答案】C 【详解】A．能量子假说是由普朗克最早提出来的，故A错误； B．根据普朗克能量量子化假说，微观粒子能量不连续，故B错误； CD．能量子的能量 所以电磁波波长越长，其能量子越小。故C正确，D错误。 故选C。 10．电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图中能说明这一原理的是（　　） A．通电导体在磁场中受到安培力 B．导体棒切割磁感线产生感应电流 C．通电螺线管的磁性强弱与电流大小有关 D．通电导体周围存在磁场 【答案】B 【详解】由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象。 A．图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故A不符合题意； B．图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故B符合题意； C．图示的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故C不符合题意； D．图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故D不符合题意。 故选B。 11．下列操作中能使灵敏电流计的指针发生偏转的是（　　） A．导体棒保持静止 B．导体棒竖直向下运动 C．导体棒向左运动 D．导体棒竖直向上运动 【答案】C 【详解】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。导体棒静止和在竖直方向运动时均不切割磁感线，电路中不会产生感应电流；导体棒左右运动时会切割磁感线，电路中会产生感应电流，电路中灵敏电流计的指针会发生偏转； 故选C。 12．（多选）如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是（　　） A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 【答案】AC 【详解】A．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流，当进入匀强磁场区域的过程中，穿过线圈的磁通量增大，所以有感应电流，故A正确； BC．无论线圈在磁场中做匀加速还是匀速运动，线圈的磁通量都不发生变化，所以线圈中无感应电流，故B错误；C正确； D．在离开匀强磁场区域的过程中，穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中会产生感应电流，故D错误。 故选AC。 13．为观察电磁感应现象，某同学将灵敏电流计、螺线管A和B、电池组、滑动变阻器、开关接成如图所示的实验电路。 (1)该同学先将螺线管B放置在螺线管A中，然后闭合、断开开关时，灵敏电流计的指针都没有偏转，其原因是　　　　。 A．电池组的正、负极接反 B．螺线管B的两个接线柱接反 C．开关的位置接错 D．灵敏电流计的正、负接线柱接反 (2)改正错误后，通过实验得出结论：产生感应电流的条件是____。 (3)闭合开关S一段时间后，迅速向左移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计的指针____（选填“会”或“不会”）偏转。闭合开关S一段时间后，迅速向右移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计指针的偏转方向与将螺线管B迅速从螺线管A中拔出时灵敏电流计指针的偏转方向____（选填“相同”或“相反”）。 【答案】(1)C (2)穿过闭合电路的磁通量发生变化 (3) 会 相反 【详解】（1）C．由题图可知，开关接在灵敏电流计所在电路，开关的位置接错，闭合与断开开关时，通过螺线管B的电流不变，穿过螺线管A的磁通量不变，没有感应电流产生，灵敏电流计的指针不偏转，故C正确； ABD．电池组的正、负极接反、螺线管B的两个接线柱接反和灵敏电流计的正、负接线柱接反闭合、断开开关时，都会有磁通量发生变化，灵敏电流计的指针都会偏转，故ABD错误。 故选C。 （2）改正错误后，通过实验得出结论：产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。 （3）滑片向左移动，螺线管A产生的磁场变弱，穿过螺线管B的磁通量减小，有感应电流产生，灵敏电流计的指针会偏转。滑片向右移动，穿过螺线管B的磁通量增大；将螺线管B迅速从螺线管A中拔出，穿过螺线管B的磁通量减小，根据楞次定律，二者产生的电流方向相反，灵敏电流计指针的偏转方向相反。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $