暑假作业09 电磁感应与电磁波初步 分层练习-2026-2027学年高二物理人教版必修第三册

**基本信息** 暑假作业通过“基础夯实”与“能力提高”分层设计，基础层巩固电磁感应与电磁波核心概念，能力层提升综合应用及实验探究能力，适配高中物理暑假复习需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础夯实|磁场方向、磁感应强度、磁通量、电磁波性质等基础概念|8道单选题聚焦单一知识点辨析，如小磁针指向判断、电磁感应条件分析，强化物理观念| |能力提高|电磁波衍射、磁场叠加、电磁感应实验、实际应用（微波炉、天宫一号）|多选题、填空、实验及解答题综合考查科学思维与探究，如磁场叠加计算、磁通量变化量求解，体现科学态度与责任|

暑假作业09 电磁感应与电磁波初步 分层练习 分层一：基础夯实 一、单选题 1．如图所示，当闭合开关K后，螺线管通以恒定电流，不计其他磁场的影响，螺线管正上方A点处的小磁针，静止时S极所指的方向为（　　） A．向左 B．向右 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 2．下列说法正确的是（　　） A．磁感应强度描述空间某点磁场的强弱和方向 B．磁通量是矢量，方向与磁感应强度的方向有关 C．磁感应强度的单位是特斯拉，1T=1N·A/m D．磁通量描述穿过单位面积磁感线条数的多少 3．如图，空间中存在垂直于纸面的有界匀强磁场，圆形闭合金属线圈处于位置1、2、3、4时，均与磁场边界相切。线圈在下列运动过程中，不产生感应电流的是（　　） A．从位置1平移到位置2 B．从位置2平移到位置3 C．从位置3平移到位置4 D．在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动 4．“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波是横波 B．电磁波不能在水中传播 C．电磁波看不见，不具有能量 D．不同电磁波在真空中传播速度不同 5．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（    ） A．人的个数 B．人的质量 C．物体的动能 D．物体的长度 6．指南针的广泛使用，促进了人们对地球磁场的认识。关于地磁场的下列说法正确的是（　　） A．地球赤道处无磁场 B．地球两极附近磁场最弱 C．地理两极与地磁两极重合 D．指南针能够指向南北是因为地磁场的存在 7．如图在磁铁靠近线圈的过程中，穿过线圈的磁通量变化情况为（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．不能确定 8．如图所示，线圈A、变阻器、开关和电源串联，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B里面。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，穿过线圈B的磁通量增大 B．断开开关瞬间，线圈B中没有感应电流 C．开关处于闭合状态，电流表指针保持一定的偏转角 D．开关处于闭合状态，把线圈A从线圈B中取出时，电流表没有示数 分层二：能力提高 二、多选题 9．第5代移动通信技术（简称5G），是新一代蜂窝移动通信技术，数据传输速率比4GLTE蜂窝网络快100倍。下表为5G使用的无线电波的频率范围。已知光在真空中的传播速度m/s，1MHz=1×106Hz，下列说法正确的有（　　） 频率范围名称 对应的频率范围 FR1 450MHz~6000MHz FR2 24250MHz~52600MHz A．FR1比FR2中的无线电波的衍射能力更强 B．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的波长更长 C．在真空中传播时，FR2中频率为28000MHz的无线电波波长约为10.7mm D．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度更大 10．2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子的能量越小 B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论 11．如图所示，某空间有一竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，两条平行通电长直导线M和N，固定在某水平面上，电流方向如图。与M和N平行的电流元（不计重力）放在位置P，恰好平衡。图中为垂直导线的截面图，已知电流磁场的磁感应强度与到导线的距离成反比，PMN构成边长为L的正三角形。则下列判断正确的是（　　） A．通电金属直导线M在P的磁感应强度大小为 B．P的正下方L处的合磁感应强度为3B C．电流元P的电流方向一定垂直纸面向外 D．P关于水平面的对称点Q的磁感应强度大小为零 12．电场线和磁感线不是实际存在的线，但它们可以形象地反映电场和磁场的特点。下图为小明同学画出的四张关于电场和磁场的示意图（A为正点电荷周围电场，B为等量异种点电荷周围电场，C为条形磁体周围磁场，D为蹄形磁体周围磁场），各图中均满足，则、两点处的电场强度或磁感应强度相同的是（　　） A． B． C． D． 三、填空题 13．探究电磁感应现象的实验装置如图所示。用绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关瞬间，电流表的指针______（选填“偏转”或“不偏转”）；保持蹄形磁铁不动，使导体AB左右大幅度摆动，电流表的指针______（选填“偏转”或“不偏转”）；保持导体AB不动，使蹄形磁铁沿竖直方向上下平移，电流表的指针______（选填“偏转”或“不偏转”）。 14．电磁场 （1）变化的磁场产生电场 a.实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生___________。 b.麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的___________产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。 c.实质：变化的___________产生了电场。 （2）变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生___________。 15．在磁感应强度大小为方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，有两根互相垂直的长直绝缘导线，电流的方向如图所示。上方的a、b两点关于对称。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向均垂直纸面向外。则在b点产生的磁感应强度大小为_______；在a点产生的磁感应强度大小为_______，方向垂直纸面_______（选填“向外”或“向里”）。 四、实验题 16．某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小磁针放在—个水平放置的螺线管的中心轴线上，如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角。已知该地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为。 (1)在图上标明螺线管导线的绕向； (2)可得出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小为______（结果保留一位有效数字）。 17．在“用研究通电螺线管的磁感应强度”实验中。 （1）磁传感器______（选填“需要”或“不需要”）调零。 （2）某同学实验操作正确，得到通电螺线管中心轴线上的磁感应强度的分布如图所示，则通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是：______。若螺线管匝数为100匝，横截面积为，按照该同学的实验结果，穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为______。 五、解答题 18．如图所示，A为一根通电的长直导线，则 (1)在导线右侧区域磁场的方向和大小是怎样的？ (2)如图乙所示，若在虚线C右侧对称地再放一根与A平行的长直导线B，通以同方向等大电流，则区域磁场的方向和大小怎样变化？ 19．某实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈和。如果线圈中电流与时间的关系有图所示的甲、乙、丙、丁四种情况，那么在这段时间内，哪种情况可以观察到线圈中有感应电流？ 20．回答以下关于微波炉的问题。 （1）微波是频率为的无线电波，微波炉的工作频率多选用915MHz或2450MHz，从同样使用微波的其他设备角度考虑，为什么微波炉要选用这样的频率？ （2）微波炉门上一般都安装有安全联锁开关，它能确保炉门打开时，微波炉不能工作，炉门关上时，微波炉才能工作，并且微波炉的玻璃门也要安装网状金属片，请分析这样设计的原因。 （3）为什么不能将金属器皿或镶有金银花边的碗碟放进微波炉中使用？ （4）为什么不能将盒装的牛奶放进微波炉加热？ 21．“天宫一号”是中国第一个空间实验室，“天宫一号”空间应用系统开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究，其成果已成功应用于中国首次载人交会对接任务的空间环境预报，如图所示，太阳电池帆板可以为空间飞行提供动力和能源，假设“天宫一号”正绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M，N的连线垂直，太阳帆板的总面积，在图示位置地磁场与太阳帆板垂直，磁感应强度，太阳帆板和空间站都是通电性能良好的导体，求： （1）在图示位置穿过太阳帆板的磁通量； （2）如果在图示位置太阳帆板绕连线转过120°角，则穿过太阳帆板磁通量的变化量。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《暑假作业09 电磁感应与电磁波初步 分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A B A A D A A AC AD 题号 11 12 答案 BD BC 1．A 【详解】根据螺线管中电流的方向和线圈的绕向，利用安培定则用右手握住导线，让四指指向电流方向，则大拇指指向左端，即螺旋管的左端为N极，右端为S极。磁体外磁场的方向从N极指向S极，所以螺线管正上方A点处的小磁针，静止时S极指向左。 故选A。 2．A 【详解】A．磁感应强度是描述空间某点磁场的强弱和方向的物理量，其是矢量，故A正确； B．磁通量是标量，有正负，其正负与磁感应强度的方向有关，故B错误； C．根据 可知，磁感应强度的单位是特斯拉，且有 1T=1N / A·m 故C错误； D．磁感应强度描述穿过单位面积磁感线条数的多少，而磁通量描述穿过闭合平面内的磁感线条数的多少，故D错误。 故选A。 3．B 【详解】感应电流的产生需要有两个条件：有闭合回路和磁通量的变化。 圆形闭合金属线圈在运动过程中根据，从位置1平移到位置2，有效面积增加，则向里的磁通量增加，能产生感应电流；从位置2平移到位置3，和均不变，故无法产生感应电流；从位置3平移到位置4，有效面积减小，则向里的磁通量减小，能产生感应电流；在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动时，有效面积为圆形面积在垂直磁场方向的投影，故有效面积会变化，从而引起磁通量改变，能产生感应电流。 故选B。 4．A 【详解】A．电磁波是横波，故A正确； B．电磁波可以在任何介质或真空中传播，故B错误； C．电磁波看不见，但具有能量。故C错误； D．不同电磁波在真空中传播速度相同，故D错误； 故选A。 5．A 【详解】在经典物理学中，对体系物理量变化的最小值没有限制，它们可以任意连续变化，如重力、动能、长度等，但在量子力学中，物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，具体有多大要随体系所处的状态而定。这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化。A正确，BCD错误。 故选A。 6．D 【详解】AB．地球是一个巨大的磁体，周围存在磁场，地球赤道处也有磁场，不同的位置的磁感应强度的大小与方向都不同，地球两极附近磁场最强，故AB错误； CD．地磁南北极和地理南北极不完全重合，地磁的北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附近，指南针能够指向南北是因为地磁场的存在，故C错误，D正确。 故选D。 7．A 【详解】在磁铁沿着中轴线向右运动靠近线圈的过程中，线圈面积不变，穿过线圈的磁感线条数增多，故穿过线圈的磁通量变大。 故选A。 8．A 【详解】A．闭合开关瞬间，A线圈开始有电流通过，A中电流产生磁场，穿过线圈B的磁通量增大，故A正确； B．断开开关瞬间，A线圈开始没有电流通过，A线圈没有产生磁场，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中有感应电流，故B错误； C．开关处于闭合状态，A线圈中电流不变，A线圈产生的磁场不变，穿过线圈B的磁通量不变，B中没有产生感应电流，电流表指针不偏转，故C错误； D．开关处于闭合状态，把线圈A从线圈B中取出时，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中有感应电流，电流表有示数，故D错误。 故选A。 9．AC 【详解】AB．FR1比FR2对应的频率范围较小，根据，则波长较大，衍射能力更强，选项A正确，B错误； C．在真空中传播时，FR2中频率为28000MHz的无线电波波长 D．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度相同，均为3×108m/s，选项D错误。 故选AC。 10．AD 【详解】A．电磁波的能量子为 则电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故A正确； B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故B错误； C．电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108m/s，空间站到地球表面的距离 电磁波从空间站传播到地面的时间为 故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故D正确； 故选AD。 11．BD 【详解】A．因为与M和N相互平行的电流元放在位置P，恰好平衡，说明匀强磁场与通电金属直导线M和N的合磁感应强度为零，根据安培定则，判断P位置的磁场，可知通电金属直导线M在P的磁感应强度为B，故A错误； B．P的正下方处，即MN中间，已知电流磁场的磁感应强度与到导线的距离成反比，所以P的正下方处的合磁感应强度大小为 故B正确； C．电流元的电流方向不一定垂直纸面向外，故C错误； D．根据对称，P关于水平面的对称点Q的磁感应强度大小为零，故D正确。 故选BD。 12．BC 【详解】A．根据点电荷场强公式可知、点处的电场强度大小相等，但是方向不同，可知、两点处的电场强度不相同，故A错误； B．根据等量异种点电荷周围电场的对称性可知、两点处电场强度大小相同，而且方向也相同，所以、两点处的电场强度相同，故B正确； C．条形磁体周围磁场由对称性可知，、两点处的磁感应强度相同，故C正确； D．蹄形磁体周围磁场的分布可判断，、两点处的磁感应强度方向不相同，故磁感应强度不相同，故D错误。 故选BC。 13． 不偏转 偏转 不偏转 【详解】[1]绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关瞬间，穿过闭合回路的磁通量不变，则不会产生感应电流，所以电流表的指针不偏转； [2]保持蹄形磁铁不动，使导体AB左右大幅度摆动，穿过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，电流表的指针偏转； [3]保持导体AB不动，使蹄形磁铁沿竖直方向上下平移，穿过闭合回路的磁通量不变，不会产生感应电流，电流表的指针不偏转。 14． 感应电流 磁场 磁场 磁场 【详解】（1）[1][2][3]变化的磁场产生电场， a.实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。b.麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。c.实质：变化的磁场产生了电场。 （2）[4]变化的电场产生磁场，麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场。 15． 向里 【详解】设I1在ab两点的磁感应强度大小为B1，根据安培定则可知，方向均垂直纸面向里；I2在ab两点的磁感应强度大小为B2，a点垂直纸面向里，b点向外；设向外为正，由磁场叠加可知， 解得， 在a点产生的磁感应强度方向垂直纸面向里。 16．(1) (2) 【详解】（1）由小磁针静止时N极指向可知导线的绕向如答案图所示 （2）由题意，可知 17． 需要 通电螺线管内部中间部分的磁场可以视为匀强磁场，且中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远，磁场越弱 【详解】（1）[1]研究通电螺线管的磁感应强度，螺旋管通电前，磁传感器需要调零。 （2）[2]根据磁感应强度的分布图，可知通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是：通电螺线管内部中间部分的磁场可以视为匀强磁场，且中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远，磁场越弱。 [3]根据 可得穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为 18．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）根据安培定则可知，区域的磁场方向为垂直纸面向里，离导线越远的地方磁场越弱。 （2）当再放置导线B时，区域的磁场为A、B导线电流单独存在时产生的磁场的矢量和，遵循矢量合成的平行四边形定则。根据安培定则可知，B导线在区域产生的磁场方向为垂直纸面向外，在同一点，A导线的磁场强，因此，区域的磁场方向仍为垂直纸面向里，大小比放导线B前小了，离导线A越远，磁场越弱。 19．图乙、丙和丁中都能使线圈B中产生感应电流。 【详解】根据法拉第电磁感应定律可知要在线圈B中产生感应电流，线圈A的电流要改变，从而使穿过B的磁通量变化；甲图中电流是恒定的，产生的磁场大小不变，此时穿过B的磁通量不变，B中没有感应电流产生；图乙、丙和丁中的电流都是变化的，产生的磁场大小在改变，穿过B的磁通量在改变，故能使线圈B中产生感应电流。 20．（1）使用微波是因为微波能周围的物体发热，雷达和其它通信系统使用的是微波这种无线电波，微波炉使用915MHz或2450MHz这两种频率的微波主要是为了不干扰雷达和其它通信系统。 （2）电磁波具有能量，对人体有伤害，微波炉门上要安装“安全联锁开关”，它能确保炉门打开时，微波炉不能工作，炉门关上时，微波炉才能工作，并且微波炉的玻璃门也要安装网状金属片，目的防止电磁波从炉门处泄漏，对人体或其它物体造成伤害。 （3）微波炉是利用电磁波来加热食物的。微波炉中不能使用金属容器，因为微波能在金属中产生大量的热量，会损坏微波炉和器皿。 （4）对于盒装牛奶，盒子的内壁有铝箔，由于金属能屏蔽电磁波，所以电磁波无法达到盒内的牛奶中。 【详解】（1）使用微波是因为微波能周围的物体发热，雷达和其它通信系统使用的是微波这种无线电波，微波炉使用915MHz或2450MHz这两种频率的微波主要是为了不干扰雷达和其它通信系统。 （2）电磁波具有能量，对人体有伤害，微波炉门上要安装“安全联锁开关”，它能确保炉门打开时，微波炉不能工作，炉门关上时，微波炉才能工作，并且微波炉的玻璃门也要安装网状金属片，目的防止电磁波从炉门处泄漏，对人体或其它物体造成伤害。 （3）微波炉是利用电磁波来加热食物的。微波炉中不能使用金属容器，因为微波能在金属中产生大量的热量，会损坏微波炉和器皿。 （4）对于盒装牛奶，盒子的内壁有铝箔，由于金属能屏蔽电磁波，所以电磁波无法达到盒内的牛奶中。 21．（1）3.8×10-4Wb；（2）-5.7×10-4Wb 【详解】（1）在图示位置太阳帆板与磁场垂直，穿过太阳帆板的磁通量 （2）太阳帆板绕转过120°角后，穿过太阳帆板的磁通量 则穿过太阳帆板磁通量的变化量 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $