第十三章 电磁感应与电磁波初步（高效培优·单元复习讲义）物理人教版必修第三册

该高中物理单元复习讲义以思维导图统领“电磁感应与电磁波初步”知识体系，通过目标清单、考点分层（磁场、电磁感应等5大考点）及对比表格（如麦克斯韦电磁场理论）梳理知识脉络，突出磁感线、磁通量等重难点的内在逻辑。 讲义亮点在于“避坑指南·解题通法”模块，针对磁感线与地磁场、安培定则等11个角度设计典型题（如环形电流磁场方向判断），融入科学思维（模型建构）与科学探究（实验分析）。真题闯关与课后三阶练习分层设置，基础生可掌握磁通量计算技巧，优生能深化电磁场理论应用，助力教师实施精准教学。

第十三章 电磁感应与电磁波初步 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 磁场 磁感线 考点02 磁感应强度 磁通量 考点03 电磁感应现象及应用 考点04 电磁波的发现及应用 考点05 能量量子化 03 避坑指南·解题通法 角度01 磁感线与地磁场 角度02 奥斯特实验与安培定则 角度03 直线电流周围的磁场 角度04 环形电流和通电螺线管周围的磁场 角度05 磁感应强度的定义（式） 角度06 磁感应强度的矢量性与叠加 角度07 磁通量的大小计算 角度08 电磁感应的发现过程 角度09 探究感应电流产生的条件 角度10 电磁场理论与电磁波的发现 角度11 能量量子化 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.理解磁通量概念，知道产生感应电流的条件。 2.了解磁场的基本性质，认识磁感线，知道安培定则判断电流磁场方向。 3.了解电磁波的产生、特点，知道电磁场与电磁波的关系。 4.知道能量量子化现象，了解微观世界量子化的初步认识。 1.感应电流产生条件：闭合电路，磁通量发生变化，二者缺一不可。 2.磁通量和磁感应强度、面积、二者夹角有关，磁感线穿入穿出会相互抵消。 3.电磁波不需要介质，可以在真空中传播，光速等于电磁波速度。 4.能量量子化：微观粒子能量只能取某些分立值，不是连续变化。 知识导图 考点01 磁场磁感线 1、电流的磁效应：1820年丹麦物理学家奥斯特通过通电导线使小磁针偏转的实验发现了 。 （1）奥斯特实验的物理意义：首次揭示了电与磁的联系。 （1）奥斯特实验：将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。 2、对奥斯特实验的理解 实验方法 把水平导线沿南北方向放在小磁针的上方，让电流分别由南向北和由北向南通过。 将水平导线移到小磁针的正下方，让电流再次由南向北和由北向南通过。 实验现象 以上四种情况下小磁针均发生了偏转，但两次偏转的情况有所不同，小磁针稳定后的N极指向正好相反。 实验结论 导线通入电流后，小磁针发生了转动，说明小磁针受到了磁场力的作用，可见电可以生磁；但是通入不同方向的电流时小磁针的转动方向不同，说明通入电流的方向不同，产生的磁现象也不一样。 实验意义 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 3、磁场的定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。 （1）磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、地球等的周围。 （2）磁场的产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。 （3）磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 （4）磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 4、磁感线的定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的 都跟这点磁场的方向一致。 （1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 （2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。 （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，客观上不存在。 5、地磁场：地球由于自身具有磁性而在其周围产生的磁场叫做地磁场。地磁场与条形磁铁的磁场相似。地磁南极（S极）在地理北极附近，地磁北极（N极）在地理南极附近，二者并不重合。 6、用安培定则判断电流磁场的方向 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极。 【深化点拨】 1．奥斯特实验说明：自然情况下，小磁针的N极总是指向地磁的南极，没有外力干扰时并不会偏转。当靠近通电导线时，小磁针发生了偏转，只能说明电流产生了磁场，并对小磁针产生了力作用。奥斯特就是以此实验充分的验证了电流周围磁场的存在。 2．磁感线的特点总结 （1）为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 （2）磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。 （3）磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。 （4）磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。 （5）磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 3．安培定则解题思路点拨 （1）磁场是分布在立体空间的， （2）利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。 （3）应用安培定则判定直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。 （4）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。 4．安培定则的内容分三种不同情况 （1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 （2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向就是环形中心轴线上的磁感线的方向。 （3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。 1．磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，以下磁感线分布正确的是（     ） A． B． C． D． 2．（多选）磁场中某区域的磁感线如图所示，、、、、是磁场中的5个点，其中、两点关于直线对称，下列说法正确的是（     ） A．这5个位置中，点的磁场最强 B．点没有磁感线穿过，所以点一定不存在磁场 C．、两点关于直线对称，所以、两点磁场强弱和方向都相同 D．、两点的磁场方向相同 考点02 磁感应强度 磁通量 1、磁感应强度 （1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的 。 （2）表达式：B＝。该式的使用条件为：通电导线必须垂直于磁场方向放置。 （3）单位： ，简称特，符号 ，1T=1N/Am。 （4）物理意义：表征磁场强弱的物理量（用来描述磁场强弱和方向的物理量叫做磁感应强度）。 （5）性质：磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。 2.磁感应强度的方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式： （1）小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。 （2）小磁针N极受力的方向（不论小磁针是否静止），或S极受力的反方向。 （3）磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 （4）磁感应强度的方向就是该点磁感线的切线方向。 3、磁感应强度的大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。 4、匀强磁场的定义：各点的磁感应强度的大小 ，方向 的磁场，其磁感线用间隔一致的平行直线表示。 （1）磁感线分布特点：相互平行、疏密均匀的直线。 （2）匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作 。 （3）两个平行放置较近的线圈通电时，其中间区域的磁场近似为匀强磁场。 5、磁感应强度的叠加 （1）磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。 （2）磁感应强度叠加时遵循平行 。 （3）空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，可以通过平行四边形定则进行计算或判断，其步骤如下 ①确定场源，如通电导线。 ②定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。 ③应用平行四边形定则进行合成，求出合磁场B。 6、磁通量的定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向 的平面面积S的乘积。 （1）磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度B的乘积表示 。 （2）单位：国际单位是 ，简称 ，符号是 ，1Wb＝1 T·m2。 7、磁通量的计算式 （1）Φ＝BS。 （2）适用条件： ；磁感线与平面垂直（S为垂直磁场的有效面积）。 （3）物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。 （4）同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为0；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为0。 8、磁通量的变化 （1）磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 （2）磁通量正负表示的意义：磁通量是 ，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值； （3）若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。 （4）B改变，S不变，ΔΦ＝ΔB·S； （5）B不变，S变化，ΔΦ＝B·ΔS。 （6）B、S两者都变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1，不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS来计算。要注意：B2S2-B1S1≠ΔB•ΔS。 （7）B和S均不变，磁感线方向与线圈平面的夹角θ变化（二者的相对位置发生改变），则ΔΦ＝BS（sinθ2－sinθ1）。 【深化点拨】 1．磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式 （1）小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向。 （2）小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向。 （3）磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 （4）磁感线的切线方向。 （5）磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值定义法定义的物理量，由磁场自身决定，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关，即B的大小与F、I、l无关。 （6）磁感应强度的定义式B＝也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。 2．定义式B＝应用条件：在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同。通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上。 3．磁通量改变的方式 （1）线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是S不变而相当于B发生变化。 （2）线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。 （3）线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是B不变而S增大或减小。 （4）线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子。 4．对磁通量的理解 （1）Φ=B•S的含义：Φ=BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当B与S平面间的夹角为θ时，则有Φ=BSsinθ；可理解为Φ=BSsinθ，即Φ等于B与S在垂直于B方向上投影面积的乘积．也可理解为Φ=BsinθS，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图（1）所示。 （2）面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如图 （2）所示，S应为线圈面积的一半。 （3）多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小。 （4）合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量。 1．如图所示，纸平面内固定一条形磁铁，磁铁正下方直导线中通有恒定电流I，电流方向垂直纸面向里，则a、b、c、d四点中磁感应强度可能为零的是（　　） A．a B．b C．c D．d 2．（多选）如图所示，两根在同一水平面内、相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1<I2，a点位于两根导线的正中间，不考虑地磁场的影响，下列说法正确的是（　　） A．导线A和B间的安培力是引力 B．A受到的安培力比B受到的安培力小 C．a点处的磁感应强度方向垂直纸面向里 D．a点处的磁感应强度方向垂直纸面向外 3．如图所示，在方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一通电长直导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点。在这四点中，磁感应强度大小最大的是________点；b、d两点的磁感应强度________（选填“相同”或“不同”）。 考点03 电磁感应现象及应用 1、划时代的发现 （1）“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了 。 （2）“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了 。 （3）电磁感应：法拉第把由他发现的磁生电的现象叫做电磁感应。 （4）感应电流：由电磁感应现象产生的电流。 2、产生感应电流的条件 （1）实验：探究感应电流产生的条件 探究一：如图甲实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都 电流，当导体ab做 运动时，闭合回路中有电流产生。 探究二：如图乙，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中 电流产生；当线圈A的电流 时，线圈B所在回路中就有了电流。 （2）产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的 时，闭合导体回路中就产生感应电流。 （3）不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 （4）磁通量的变化大致可分为以下几种情况： 磁通量变化情况 磁感应强度B不变，有效面积S发生变化 面积S不变，磁感应强度B发生变化 磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化 面积S变化，磁感应强度B也变化 3、电磁感应现象的应用 （1）电磁感应现象的定义：由磁生电的现象称为 。 （2）感应电流：电磁感应现象中产生的电流称为 。 （3）电磁感应现象的应用：生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的；电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【深化点拨】 1．产生感应电流的条件 （1）电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可。 （2）磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大，若没有变化，也不会产生感应电流。若开始时磁通量虽然是零，但是磁通量是变化的，仍然可以产生感应电流。 （3）磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。 （4）闭合回路切割磁感线，但磁通量没变化，不产生感应电流。 （5）初、末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。 （6）线圈有正、反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。 2．判断有无感应电流的基本步骤 （1）明确所研究的电路是否为闭合电路。 （2）分析最初状态穿过电路的磁通量情况。 （3）根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种： ①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。 ②线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时。 ③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由△Φ=Φ1-Φ0。计算并判断磁通量是否发生变化。 ④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。 3．电磁感应现象的应用注意事项 （1）电磁感应是机械能转化为电能（与电动机相反：电动机是电能转化为机械能）。 （2）发电机、变压器、电磁炉均利用 "磁生电"，不要与 "电生磁"（电流的磁效应，如电磁铁）混淆。 （3）电磁感应现象中感应电流的方向：感应电流方向与两个因素有关，导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向，改变其中任意一个因素，感应电流方向改变；两个因素同时改变，方向不变。 1．下列图中，金属线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路连接一灵敏电流计，其中不能使灵敏电流计指针偏转的是（　　） A． B． C． D． 2．（多选）下列情况能产生感应电流的是（　　） A．如图（a）所示，导体AB顺着磁感线运动 B．如图（b）所示，条形磁铁向下插入线圈中 C．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时 D．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S接通，当改变滑动变阻器阻值时 3．某兴趣小组用如图所示装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素。 (1)图甲中，通过实验得知：当磁体向下运动时，电流计指针向左偏转，此时线圈中磁通量在_____（填“增大”或“减小”）。 (2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图乙的电路。若该电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最_____（填“左”或“右”）端。 (3)若图乙电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______（填“偏转”或“不偏转”）。 考点04 电磁波的发现及应用 1、变化的磁场产生电场 （1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生 ；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了 。 （2）即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生 。 2、变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生 ，即 的电场产生磁场。 3、电磁场：变化的 互相联系，所形成的不可分割的统一体。 4、麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 5、电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 （1）麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。 （2） 变化的电场和 变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 6、电磁波的特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以 形式传播的一种电磁振动。 7、电磁波谱 （1）概念：按电磁波的 大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 （2）电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝ 。 （3）电磁波在真空中的速度c＝ 。 （4）各种电磁波按波长由大到小排列顺序为： 。 （5）电磁波谱分析及电磁波的应用 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 红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 8、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 ，电磁波是一种物质。 【深化点拨】 1．电场的特点：麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 2．麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 （3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。 3．电磁波的解题思路点拨 （1）变化的电场和磁场由进及远地向周围传播，形成了电磁波。 （2）电磁振荡产生电磁波时，即使电磁振荡停止了，已经发出的电磁波是不会消失的。会继续传播下去。 （3）电磁波在空间的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c。 （4）电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直。 （5）电磁波是一种横波。 4．各种电磁波的特性 （1）无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 （2）红外线：用来加热理疗等。 （3）可见光：照亮自然界，也可用于通信。 （4）紫外线：用于消毒。 （5）X射线：用于诊断病情。 （6）γ射线：可以摧毁病变的细胞。 5．无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输 （1）长波：主要用于调幅广播及航海导航。 （2）中波：主要用于调幅广播及通信。 （3）短波：主要用于远距离短波通信及调幅广播。 （4）微波：主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物加热。 1．如图所示，智能快递车正在运送快递，人们可以通过人脸识别取快递。下列有关智能快递车的说法正确的是（　　） A．智能快递车的摄像头与照相机镜头的工作原理不同 B．智能快递车可以自动到加油站加油 C．智能快递车激光雷达系统中使用的激光可以在真空中传播 D．人脸识别时人通过摄像头成正立的像 2．（多选）下列关于电磁波的说法，正确的是（     ） A．电磁波由电磁场发生区域向远处传播 B．电磁波在任何介质中的传播速度均为 C．电磁波只能有线传播 D．电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 考点05 能量量子化 1、热辐射：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 。 特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，颜色不断发生变化。 2、黑体辐射 （1）黑体：能够 入射的各种波长的电磁波而不发生反射。 （2）黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才会是黑的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。 （3）黑体实际上是不存在的，只是一种理想模型。 （4）黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。 （5）一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点：热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。 热辐射特点 吸收、反射的特点 一般物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 3、普朗克能量子概念 （1）能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中ν为电磁波的频率，h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s。 （2）能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，而是分立的。 4、爱因斯坦的光子说 （1）光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子。 （2）这说明光在发射和吸收时能量是一份一份的。 （3）频率为ν的光子的能量为ε＝hν。 5、能级：原子的能量是 的，量子化的能量值叫 。 （1）原子从高能态向低能态跃迁时 光子，光子的能量等于前后两个能级 。 （2）原子的能级是 的，放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些 的亮线。 【深化点拨】 1．黑体的特点 （1）黑体是一种理想化模型，绝对的黑体是不存在的。 （2）黑体不一定是黑色的物质。 2．能量子的特点 （1）微观领域的能量是不连续的，是一份份的。 （2）最小的能量叫作能量子，能量的大小为ɛ=hν。 （3）量子化现象是微观世界的普遍现象，这与经典理论产生尖锐矛盾；这暴露了经典物理学的局限性（宏观、低速）；从而引发了物理学的革命--量子论的建立，使人类对物质的认识由宏观世界进入微观领域。 1．关于对能量子和热辐射的认识，下列说法正确的是（　　） A．能量子与电磁波的频率成反比 B．能量子假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 C．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较短的电磁波 D．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 2．（多选）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 电磁感应与电磁波初步的综合应用及解题步骤 1.磁通量：磁通量Φ是描述穿过某一面积磁场强弱的物理量，是判断是否产生电磁感应现象的前提。 （1）定义式：Φ=BS。 适用条件：匀强磁场，且磁场方向与平面垂直。 （2）一般情况： Φ=BScosθ（θ为磁场方向与平面法线的夹角，或者理解为S在垂直于磁场方向上的投影面积）。 （3）避坑点： S必须是有效面积。如果线圈只有一半在磁场中，则S取一半。 磁通量有正负（标量），计算变化量 ΔΦ=Φ2−Φ1时，若磁感线从反面穿入，需取负值。 2.电磁感应现象：必须“抓住磁通量变化” （1）产生条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。 变化方式： B变、S变、或者两者夹角变。 （2）应用实例： 无线充电：利用互感现象（变压器原理），发射线圈电流变化产生变化磁场，接收线圈磁通量变化产生感应电流。 金属探测器：利用涡流效应。 （3）避坑点：有磁通量Φ不一定有感应电流，关键是看Φ是否在变。 3.电磁场与电磁波：必须“理解麦克斯韦理论” （1）麦克斯韦电磁场理论两大支柱： 变化的磁场产生电场（感生电场）。 变化的电场产生磁场（位移电流）。 （2）电磁波的产生：周期性变化的电场和磁场相互激发，由近及远传播形成电磁波。 （3）波速公式： c=λf。真空中电磁波速度 c≈3.0×108m/s。 （4）避坑点：均匀变化的磁场产生恒定的电场（不能继续激发磁场，无法形成电磁波）；只有周期性（非均匀）变化的场才能产生电磁波。 4.能量量子化：必须“知道普朗克假说” （1）能量子：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。 （2）公式：ε=hν（h为普朗克常量，ν为频率）。 （3）意义：打破了能量连续变化的传统观念，为量子力学奠基。 角度01 磁感线与 地磁场 1．下列关于图中的相关判断和描述正确的是（　　） A．甲图中匀强电场中任意两点的电势相等 B．乙图中表示的电场是由等量同种电荷产生的 C．丙图中条形磁铁的磁感线始终从N极出发，到S极终止 D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向不符合物理事实 2．（多选）以下关于小磁针静止时N极指向描述正确的是（     ） A．甲图中N极垂直纸面向外 B．乙图中N极垂直纸面向里 C．丙图中N极水平向左（线圈内部） D．丁图中N极指向地理南极 角度02 奥斯特实验与安培定则 3．奥斯特把导线放置在一个小磁针的上方，通电时磁针转动，这个实验说明了（    ） A．磁场的存在 B．磁场的方向性 C．电流可以产生磁场 D．磁场间有相互作用 4．（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是（     ） A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 角度03 直线电流周围的磁场 5．已知通电导线会在周围产生磁场。电流大小不变时，离导线越近，磁场越强；离导线越远，磁场越弱。所以高压线一般都是建在较高或者较远的位置。如图所示，线框平面与直导线共面。施加外力使线框从图示实线位置向左加速平移到虚线位置，此时直导线正好平分线框。该过程中穿过线框的磁通量将（　　） A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 6．（多选）已知无限长的通电直导线周围磁场的磁感应强度的大小，其中k为常量，I为电流大小，d为空间某点到通电直导线的距离。两根无限长、通有反向等大电流I1的导线平行放置，两导线分别通过边长为l0的等边三角形的A、B两顶点，截面图如图所示。对于两导线产生的磁场在等边三角形另一顶点C处的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．方向平行于AB边向右 B．方向垂直于AB边向上 C．大小为 D．大小为 角度04 环形电流和通电螺线管周围的磁场 7．如图所示的是直流电铃的原理图。开关断开时，弹性片的一端与螺钉接触。开关闭合，电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性，弹性片与螺钉接触，电路再次接通，如此往复。下列说法正确的是（     ） A．电路接通时，电磁铁右侧上端为N极 B．电路接通时，电磁铁周围产生磁感线 C．若只更换电压较小的电源，电铃可能无法正常工作 D．若只对调电源的正负极，电铃可能无法正常工作 8．（多选）如图所示，一带负电的金属环绕轴以角速度匀速旋转，若在环左侧处和环上方处分别放一个小磁针，平衡后（    ） A．处的小磁针的北极指向左 B．处的小磁针的北极指向右 C．处的小磁针的北极指向左 D．处的小磁针的北极指向右 9．如图所示，P点在螺线管的正上方，当螺线管通以恒定电流，不计其他磁场的影响，螺线管左边的小磁针静止时，N极的指向水平向左。则电源的甲端是______（选填“正极”或“负极”），P点的磁感应强度方向向______（选填“左”或者“右”） 角度05 磁感应强度的定义（式） 10．1820年奥斯特发现了电的磁效应，从此人类开始进入电磁时代。下列关于磁场的表述正确的是（　　） A．为了形象的描述磁场安培提出了磁感线的概念 B．两个磁极相近的地方，磁感线可以相交 C．由B=可知B由F、I、L决定 D．磁通量虽然有大小和方向，但是是标量 11．（多选）关于磁通量，下列说法正确的是（     ） A．同一磁场中，穿过某一面积的磁感线的条数越多，则穿过该面积的磁通量越大 B．同一磁场中，穿过两个面积的磁感线条数相等，则穿过这两个面积的磁通量相等 C．磁场中某处的磁感应强度在数值上等于穿过该处单位面积的磁通量 D．磁场中某处的磁感应强度在数值上等于垂直穿过该处单位面积的磁通量 12．在匀强磁场中放一与磁场方向垂直的通电直导线，导线中的电流大小是2.5A，导线长为10cm，它受到的安培力为。 (1)这个磁场的磁感应强度是多大？ (2)若把通电导线中的电流增大到5A，则磁场的磁感应强度是多大？ 角度06 磁感应强度的矢量性与叠加 13．如图所示，两根相互平行的通电长直导线放在等腰直角三角形的、两点上。两根导线中的电流均为，方向相反时，点的磁感应强度大小为，若仅使点导线中的电流变为（已知通电长直导线在某点产生磁场的磁感应强度大小与电流的大小成正比，与该点到长直导线的距离成反比），则点的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 14．（多选）三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示。现在使每根通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为，则下列说法中正确的有（　　） A．点处实际磁感应强度的大小为 B．点处实际磁感应强度的大小为 C．点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为 D．点处实际磁感应强度的方向与斜边平行 角度07 磁通量的大小计算 15．如图所示，空间存在宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个长为、宽为d的矩形线框从图示位置绕轴匀速转动，在转动过程中，关于通过线框的磁通量下列说法正确的是（   ） A．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量不发生变化 B．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量减小了 C．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 D．从图示位置转过的过程磁通量的变化量为 16．（多选）关于磁通量，下列说法正确的是（     ） A．磁感应强度越大的地方，面积越大，则穿过该面积的磁通量越大 B．穿过某面积的磁通量为0，表明该处磁感应强度为0 C．穿过某面积的磁通量为0时，该处的磁感应强度不一定为0 D．磁通量的变化，可能是由磁感应强度的变化、线圈面积的变化或线圈所在的平面与磁场方向间的夹角变化引起的 17．匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，矩形线圈abcd的面积S=0.5m2，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示，此时穿过线圈的磁通量为___________Wb，现将线圈以ad、bc中点连线（图中虚线）为轴朝纸面向外旋转60°，此时穿过线圈的磁通量为___________Wb。 18．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10cm。现于纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在O处，a线圈半径为10cm，b线圈半径为15cm，问：（保留三位有效数字） (1)在B减为0.4T的过程中，b中磁通量改变多少？ (2)磁感应强度B大小不变，磁场方向绕直径转过30°，a线圈中磁通量变成多少？ 角度08 电磁感应的发现过程 19．下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中正确的是（　　） A．法拉第发现了电流的磁效应 B．卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量 C．手机的无线充电功能利用了电磁感应原理 D．恒定磁场可以产生恒定的电场 20．（多选）下列说法不正确的是（     ） A．奥斯特通过实验发现了电磁感应现象，首次揭示了电与磁的联系 B．两根靠得很近的通电导线之间也有作用力，电流反向时相互排斥 C．磁感线是真实存在的，任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切 D．根据定义式可知，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 角度09 探究感应电流产生的条件 21．结合下列四幅图及其操作，灵敏电流计的指针发生偏转的是（　　） A．甲图中，条形磁铁插入线圈 B．乙图中，导体棒平行磁感线上下移动 C．丙图中，断开开关，小螺线管从大螺线管中拔出 D．丁图中，导体棒不动，移动滑动变阻器的滑片 22．（多选）如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上开关后（　　） A．灵敏电流计指针一直在右边某一位置保持不动 B．线圈A插入线圈B后将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时灵敏电流计指针向右偏转一下 C．将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将向右偏转一下 D．线圈A插入线圈B后，将开关断开，灵敏电流计指针将不动 23．探究影响感应电流方向的因素的实验． (1)为探究灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系，图甲中应选用电源________（选填“干电池”或“6V交流电源”）； (2)利用图乙探究感应电流方向的规律，把电路图连接完整； (3)在图乙中开关K闭合瞬间，灵敏电流计的指针向右偏；将滑动变阻器滑片向左滑行时，灵敏电流计的指针向________偏（选填“左”或“右”）； (4)利用图乙探究感应电流方向的规律时，需要记录的信息有（    ） A．螺线管M中的电流方向 B．灵敏电流计指针的偏转方向 C．螺线管N中导线的绕向 D．螺线管M、N的直径 (5)某同学利用发光二极管判断感应电流的方向，如图丙所示，各实验原件和线路连接均正常．将条形磁铁快速插入或拔出螺线管，二极管都不发光．试分析该实验中二极管不发光的原因____．（只要写出一条即可） 角度10 电磁场理论与电磁波的发现 24．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的磁场产生电场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波依赖于介质才能传播 D．光不是电磁波 25．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．光具有波粒二象性 B．电磁波可以在真空中传播 C．变化的电场一定会产生电磁波 D．磁场中的线圈翻转180°后磁通量一定不变 角度11 能量量子化 26．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．物体所受的重力 C．物体的长度 27．（多选）下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 【例1】（2026·北京·高考真题）用如图1所示的装置研究线圈中的感应电流。固定在支架上的线圈与电流传感器、滑动变阻器连接。时磁铁从线圈上方某高处开始下落，穿过线圈并远离线圈。电流传感器采集的电流随时间变化的图像如图2所示。下列说法正确的是（     ） A．时间内，感应电流方向从到 B．时刻，穿过线圈的磁通量为0 C．、两段时间内曲线与时间轴围成的面积相等 D．向左移动滑片，重复实验所得图像中的变小 【深化点拨】 动量定理的理解 （1）考查楞次定律，判断磁铁进入、离开线圈过程中磁通量的变化，以此判定感应电流方向。 （2）考查法拉第电磁感应定律，感应电流大小由磁通量变化快慢决定，磁通量最大时，磁通量变化率不一定最大。 （3）考查 I-t 图像的物理意义，I-t 图线和时间轴围成面积代表通过线圈的电荷量，磁铁进入和离开线圈磁通量变化量大小相等，电荷量大小相等。 （4）考查电磁阻尼，电路总电阻会影响感应电流大小，进而影响磁铁下落受到的安培阻力，改变磁铁穿过线圈的时间。 【变式1-1】（2026·陕晋青宁卷·高考真题）下列处于匀强磁场的导体回路中能产生交变电流的是（     ） A．甲图中绕轴匀速转动的导体环 B．乙图中绕轴匀速转动的导体框 C．丙图中在固定导轨上匀速运动的导体棒所在回路 D．丁图中匀速运动的导体框 【变式1-2】（2026·全国卷·高考真题）（多选）利用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件，线圈通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈Q的两端连接到电流表上，线圈装在线圈的里面。下列说法正确的是（     ） A．开关闭合瞬间，线圈中产生感应电流 B．开关断开瞬间，线圈中不产生感应电流 C．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中产生感应电流 D．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中不产生感应电流 【变式1-3】（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 ⚡基础速刷 1．下列物理量为矢量且单位正确的是（　　） A．电流（A） B．电容（C） C．磁感应强度（T） D．磁通量（Wb） 2．如图所示，螺线管外的导线采用双线绕法，导线中通有恒定电流I．形状相同的木块、铜块和铁块，分别从图中的位置a由静止开始释放，穿过螺线管到达位置b，不计空气阻力．则从位置a到位置b（　　） A．木块运动的时间最短 B．铜块运动的时间最短 C．铁块运动的时间最短 D．三者运动的时间相等 3．小明同学对家中“自发电”无线门铃感兴趣，产品介绍中有其按钮原理，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是 （　　） A．按下按钮时，磁通量增加，门铃会响 B．松开按钮，磁通量增加，门铃会响 C．按住按钮不动，门铃会响 D．按下和松开按钮过程，磁通量改变情况一样 4．（多选）如图所示，以下四种情况能不能产生感应电流的是（    ） A．甲图，条形磁铁插入线圈后保持静止不动， B．乙图，条形磁铁穿过有缺口的导体环 C．丙图，闭合导线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中 D．丁图，导线框与固定的通电导线在同一平面内，导线框向右平移的过程中 5．（多选）下图为磁场中的两条磁感线，A、B、C为磁场中的三个点，其中A、C在同一条磁感线上。下列关于三点所在处的磁感应强度、、的说法正确的是（    ） A．一定大于 B．可能与大小相等 C．与同向 D．与无法比较大小关系 6．如图所示，闭合金属线框abcd置于匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里，ab边与磁场上边界MN重合。若将线框竖直向上拉出磁场，则此过程中穿过线框的磁通量将_______（选填“增大”或“减小”），线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流；若将线框以ab边为轴旋转，则此过程中线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流。 🚀能力跃升 7．如图所示，虚线左侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，右侧区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小均为，面积为的正方形线圈垂直于磁场放置。初始时边恰好与虚线重合，下列判断正确的是（　　） A．线圈向右平移到边与虚线重合，通过线圈磁通量的变化量为 B．线圈向右平移到边与虚线重合，线圈中不产生感应电流 C．线圈以为轴转过，通过线圈磁通量的变化量为零 D．线圈以为轴转过，通过线圈磁通量的变化量为零 8．如图所示，闭合矩形线圈abcd水平放置，面积为S，磁感应强度大小为B的匀强磁场与线圈ab边垂直、与bc边的夹角为45°。现将线圈以cd边为轴逆时针转动90°，整个过程线圈中磁通量的变化量大小为（     ） A．0 B． C． D． 9．在下列几种运动情景中，不能产生感应电流的是（     ） A．图甲所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 B．图乙所示，线圈从磁场中的M位置移动至N位置的过程 C．图丙所示，条形磁铁沿水平方向穿过固定在桌面的闭合金属圆环 D．图丁所示，金属框在同一平面内沿平行于通电直导线方向运动 10．（多选）某实验装置如右图，在铁芯P上绕着两个线圈M和N。如果线圈M中电流i与时间t的关系有左图所示的A、B、C、D四种情况，那么在这段时间内，可以观察到线圈N中电流表有读数的是（　　） A． B． C． D． 11．（多选）关于下列四幅图的描述，正确的是（　　）     A．图甲中，直导线通电后，其正下方小磁针的N极将垂直纸面向外旋转 B．图乙中，匀强磁场B的方向沿x轴正方向，则穿过平面NCFE的磁通量为零 C．图丙中，仅当电容器两端电压为时，它的电容才为 D．图丁中，处于磁场中的线圈收缩时，线圈中会产生感应电流 12．如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下。 (1)那么合上开关后，将A线圈继续插入B线圈中，电流计指针将____（填“向左”、“向右”或“不”）偏转； (2)闭合开关，将A线圈完全插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，变阻器的滑片应______（填“向左”或“向右”）移动，断开开关，灵敏电流计指针将______（填“向左”、“向右”或“不”）偏转； (3)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）所示，即电流从电流表的左接线柱进时，指针也向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向______（填“上”或“下”）；图（3）中的条形磁铁下端为______（填“N”或“S”）极。 🌟思维挑战 13．如图所示，水平面上放有两根平行长直细导线，P、O、Q三点所在直线与导线垂直，交点为M、N，且PM＝MO＝ON＝NQ。当两导线中通有等大反向的电流时，O、P两点的磁感应强度大小分别为B、。现仅改变的电流方向，则此时Q点的磁感应强度大小为（     ） A． B． C． D． 14．如图所示，水平地面（平面）下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有（　　） A．N点与M点的磁感应强度不同 B．线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变 C．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流 D．线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 15．（多选）如图所示，可看作质点的质量为m的滑块A套在足够粗糙的水平固定直杆上，无限长直导体棒P垂直纸面放置，并固定在滑块A正下方，质量为m、长为L的导体棒Q通过细线与滑块A相连，P、Q的粗细可忽略不计，且始终与纸面保持垂直。现给P中通入垂直纸面向里大小为I0的电流，Q中通入垂直纸面向外大小为I的电流，系统达到稳定平衡时，AP=AQ=PQ=h。已知无限长通电直导线在距其r处产生的磁场磁感应强度满足，I0为导线中电流大小，k为常量。则（　　） A．缓慢增大Q中电流，当其电流为2I时，PQ距离为2h B．缓慢增大Q的质量，当其质量为4m时，PQ距离为 C．向右缓慢移动滑块A，PQ距离可能不变 D．向右缓慢移动滑块A，当绳子与竖直方向夹角为45°时，滑块A移动距离 2 / 14 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 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 磁场 磁感线 考点02 磁感应强度 磁通量 考点03 电磁感应现象及应用 考点04 电磁波的发现及应用 考点05 能量量子化 03 避坑指南·解题通法 角度01 磁感线与地磁场 角度02 奥斯特实验与安培定则 角度03 直线电流周围的磁场 角度04 环形电流和通电螺线管周围的磁场 角度05 磁感应强度的定义（式） 角度06 磁感应强度的矢量性与叠加 角度07 磁通量的大小计算 角度08 电磁感应的发现过程 角度09 探究感应电流产生的条件 角度10 电磁场理论与电磁波的发现 角度11 能量量子化 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.理解磁通量概念，知道产生感应电流的条件。 2.了解磁场的基本性质，认识磁感线，知道安培定则判断电流磁场方向。 3.了解电磁波的产生、特点，知道电磁场与电磁波的关系。 4.知道能量量子化现象，了解微观世界量子化的初步认识。 1.感应电流产生条件：闭合电路，磁通量发生变化，二者缺一不可。 2.磁通量和磁感应强度、面积、二者夹角有关，磁感线穿入穿出会相互抵消。 3.电磁波不需要介质，可以在真空中传播，光速等于电磁波速度。 4.能量量子化：微观粒子能量只能取某些分立值，不是连续变化。 知识导图 考点01 磁场磁感线 1、电流的磁效应：1820年丹麦物理学家奥斯特通过通电导线使小磁针偏转的实验发现了电流的磁效应。 （1）奥斯特实验的物理意义：首次揭示了电与磁的联系。 （1）奥斯特实验：将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。 2、对奥斯特实验的理解 实验方法 把水平导线沿南北方向放在小磁针的上方，让电流分别由南向北和由北向南通过。 将水平导线移到小磁针的正下方，让电流再次由南向北和由北向南通过。 实验现象 以上四种情况下小磁针均发生了偏转，但两次偏转的情况有所不同，小磁针稳定后的N极指向正好相反。 实验结论 导线通入电流后，小磁针发生了转动，说明小磁针受到了磁场力的作用，可见电可以生磁；但是通入不同方向的电流时小磁针的转动方向不同，说明通入电流的方向不同，产生的磁现象也不一样。 实验意义 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 3、磁场的定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。 （1）磁场的客观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、地球等的周围。 （2）磁场的产生：永磁体周围；电流的周围（运动电荷的周围）。 （3）磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。 （4）磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 4、磁感线的定义：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 （1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 （2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。 （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，客观上不存在。 5、地磁场：地球由于自身具有磁性而在其周围产生的磁场叫做地磁场。地磁场与条形磁铁的磁场相似。地磁南极（S极）在地理北极附近，地磁北极（N极）在地理南极附近，二者并不重合。 6、用安培定则判断电流磁场的方向 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 内部磁场为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极。 【深化点拨】 1．奥斯特实验说明：自然情况下，小磁针的N极总是指向地磁的南极，没有外力干扰时并不会偏转。当靠近通电导线时，小磁针发生了偏转，只能说明电流产生了磁场，并对小磁针产生了力作用。奥斯特就是以此实验充分的验证了电流周围磁场的存在。 2．磁感线的特点总结 （1）为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 （2）磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。 （3）磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。 （4）磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。 （5）磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 3．安培定则解题思路点拨 （1）磁场是分布在立体空间的， （2）利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。 （3）应用安培定则判定直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。 （4）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。 4．安培定则的内容分三种不同情况 （1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 （2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向就是环形中心轴线上的磁感线的方向。 （3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。 1．磁感线是用来形象地描述磁场的曲线，以下磁感线分布正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．条形磁铁的外部磁感线从N极到S极，故A错误； B．蹄形磁铁的外部磁感线从N极到S极，故B错误； C．根据安培定则，直导线的电流向下，则磁感线的方向（俯视）为顺时针方向，故C错误； D．根据安培定则，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，磁感线如图所示。故D正确。 故选D。 2．（多选）磁场中某区域的磁感线如图所示，、、、、是磁场中的5个点，其中、两点关于直线对称，下列说法正确的是（     ） A．这5个位置中，点的磁场最强 B．点没有磁感线穿过，所以点一定不存在磁场 C．、两点关于直线对称，所以、两点磁场强弱和方向都相同 D．、两点的磁场方向相同 【答案】AD 【详解】A．磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，磁感线越密，磁场越强，这5个位置中，点的磁感线最密，故点的磁场最强，A正确； B．磁感线是人为假想的用于描述磁场的曲线，没有磁感线穿过的A点同样存在磁场，B错误； C．、两点关于直线对称，则、两点磁场强弱相同，磁感线的切线方向表示磁场的方向，、两点的切线方向不同，则、两点磁场方向不同，C错误； D．、两点处在同一条直线上，切线方向相同，则磁场方向相同，D正确。 故选AD。 考点02 磁感应强度 磁通量 1、磁感应强度 （1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。 （2）表达式：B＝。该式的使用条件为：通电导线必须垂直于磁场方向放置。 （3）单位：特斯拉，简称特，符号T，1T=1N/Am。 （4）物理意义：表征磁场强弱的物理量（用来描述磁场强弱和方向的物理量叫做磁感应强度）。 （5）性质：磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。 2.磁感应强度的方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式： （1）小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。 （2）小磁针N极受力的方向（不论小磁针是否静止），或S极受力的反方向。 （3）磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 （4）磁感应强度的方向就是该点磁感线的切线方向。 3、磁感应强度的大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。 4、匀强磁场的定义：各点的磁感应强度的大小相等，方向相同的磁场，其磁感线用间隔一致的平行直线表示。 （1）磁感线分布特点：相互平行、疏密均匀的直线。 （2）匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。 （3）两个平行放置较近的线圈通电时，其中间区域的磁场近似为匀强磁场。 5、磁感应强度的叠加 （1）磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。 （2）磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。 （3）空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，可以通过平行四边形定则进行计算或判断，其步骤如下 ①确定场源，如通电导线。 ②定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。 ③应用平行四边形定则进行合成，求出合磁场B。 6、磁通量的定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。 （1）磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度B的乘积表示磁通量。 （2）单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb，1Wb＝1 T·m2。 7、磁通量的计算式 （1）Φ＝BS。 （2）适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直（S为垂直磁场的有效面积）。 （3）物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数。 （4）同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为0；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为0。 8、磁通量的变化 （1）磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。 （2）磁通量正负表示的意义：磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值； （3）若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。 （4）B改变，S不变，ΔΦ＝ΔB·S； （5）B不变，S变化，ΔΦ＝B·ΔS。 （6）B、S两者都变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1，不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS来计算。要注意：B2S2-B1S1≠ΔB•ΔS。 （7）B和S均不变，磁感线方向与线圈平面的夹角θ变化（二者的相对位置发生改变），则ΔΦ＝BS（sinθ2－sinθ1）。 【深化点拨】 1．磁感应强度的方向可以有以下几种表述方式 （1）小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向。 （2）小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向。 （3）磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。 （4）磁感线的切线方向。 （5）磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值定义法定义的物理量，由磁场自身决定，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关，即B的大小与F、I、l无关。 （6）磁感应强度的定义式B＝也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。 2．定义式B＝应用条件：在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同。通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上。 3．磁通量改变的方式 （1）线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是S不变而相当于B发生变化。 （2）线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数。 （3）线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是B不变而S增大或减小。 （4）线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间的夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子。 4．对磁通量的理解 （1）Φ=B•S的含义：Φ=BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当B与S平面间的夹角为θ时，则有Φ=BSsinθ；可理解为Φ=BSsinθ，即Φ等于B与S在垂直于B方向上投影面积的乘积．也可理解为Φ=BsinθS，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图（1）所示。 （2）面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如图 （2）所示，S应为线圈面积的一半。 （3）多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小。 （4）合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量。 1．如图所示，纸平面内固定一条形磁铁，磁铁正下方直导线中通有恒定电流I，电流方向垂直纸面向里，则a、b、c、d四点中磁感应强度可能为零的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】B 【详解】根据右手安培定则可知通电直导线在abcd四点的磁场方向以及条形磁铁在四点的磁场方向如图，由磁场的叠加可知，磁感应强度可能为零的是b点。 故选B。 2．（多选）如图所示，两根在同一水平面内、相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2，且I1<I2，a点位于两根导线的正中间，不考虑地磁场的影响，下列说法正确的是（　　） A．导线A和B间的安培力是引力 B．A受到的安培力比B受到的安培力小 C．a点处的磁感应强度方向垂直纸面向里 D．a点处的磁感应强度方向垂直纸面向外 【答案】AD 【详解】AB．由右手定则可知，B导线在A导线位置的磁场方向垂直纸面向外，则由左手定则可知A导线受到的安培力向右；同理B导线受到的安培力向左，即导线A和B间的安培力是引力，且由于AB之间的安培力是相互作用力，可知A受到的安培力等于B受到的安培力，A正确，B错误； CD．由右手定则可知，A导线电流I1在a点的磁场方向垂直纸面向里，B导线电流I2在a点的磁场方向垂直纸面向外，由于I1<I2，可知a点处的磁感应强度方向垂直纸面向外，C错误，D正确。 故选AD。 3．如图所示，在方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一通电长直导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点。在这四点中，磁感应强度大小最大的是________点；b、d两点的磁感应强度________（选填“相同”或“不同”）。 【答案】 a 不同 【详解】[1][2]根据右手螺旋定则，作出a、b、c、d四点的磁感应强度方向如图所示 根据叠加原理可知，在这四点中，磁感应强度大小最大的是a点；b、d两点的磁感应强度大小相等，方向不同，则b、d两点的磁感应强度不同。 考点03 电磁感应现象及应用 1、划时代的发现 （1）“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。 （2）“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。 （3）电磁感应：法拉第把由他发现的磁生电的现象叫做电磁感应。 （4）感应电流：由电磁感应现象产生的电流。 2、产生感应电流的条件 （1）实验：探究感应电流产生的条件 探究一：如图甲实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合回路中都没有电流，当导体ab做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生。 探究二：如图乙，当线圈A的电流不变时，线圈B所在的回路中没有电流产生；当线圈A的电流变化时，线圈B所在回路中就有了电流。 （2）产生感应电流的条件：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。 （3）不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 （4）磁通量的变化大致可分为以下几种情况： 磁通量变化情况 磁感应强度B不变，有效面积S发生变化 面积S不变，磁感应强度B发生变化 磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化 面积S变化，磁感应强度B也变化 3、电磁感应现象的应用 （1）电磁感应现象的定义：由磁生电的现象称为电磁感应。 （2）感应电流：电磁感应现象中产生的电流称为感应电流。 （3）电磁感应现象的应用：生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的；电厂中发电机是根据电磁感应制造的。 【深化点拨】 1．产生感应电流的条件 （1）电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可。 （2）磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大，若没有变化，也不会产生感应电流。若开始时磁通量虽然是零，但是磁通量是变化的，仍然可以产生感应电流。 （3）磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。 （4）闭合回路切割磁感线，但磁通量没变化，不产生感应电流。 （5）初、末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。 （6）线圈有正、反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。 2．判断有无感应电流的基本步骤 （1）明确所研究的电路是否为闭合电路。 （2）分析最初状态穿过电路的磁通量情况。 （3）根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种： ①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。 ②线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时。 ③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由△Φ=Φ1-Φ0。计算并判断磁通量是否发生变化。 ④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。 3．电磁感应现象的应用注意事项 （1）电磁感应是机械能转化为电能（与电动机相反：电动机是电能转化为机械能）。 （2）发电机、变压器、电磁炉均利用 "磁生电"，不要与 "电生磁"（电流的磁效应，如电磁铁）混淆。 （3）电磁感应现象中感应电流的方向：感应电流方向与两个因素有关，导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向，改变其中任意一个因素，感应电流方向改变；两个因素同时改变，方向不变。 1．下列图中，金属线圈在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路连接一灵敏电流计，其中不能使灵敏电流计指针偏转的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】图ABD中，当线圈绕轴以角速度匀速转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，则线圈中会产生感应电流，则灵敏电流计指针会偏转；而在图C中，当线圈绕轴以角速度匀速转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则线圈中不会产生感应电流，则灵敏电流计指针不会偏转。 故选C。 2．（多选）下列情况能产生感应电流的是（　　） A．如图（a）所示，导体AB顺着磁感线运动 B．如图（b）所示，条形磁铁向下插入线圈中 C．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时 D．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S接通，当改变滑动变阻器阻值时 【答案】BD 【详解】A．导体AB顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量不变，不会产生感应电流，故A不符合题意； B．条形磁铁向下插入线圈中，穿过线圈的磁通量变化，会产生感应电流，故B符合题意； C．小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时，小螺线管A中的电流恒定，小螺线管A产生的磁场分布不变，穿过大螺线管B的磁通量不变，不会产生感应电流，故C不符合题意； D．小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，小螺线管A中的电流发生改变，小螺线管A产生的磁场发生变化，穿过大螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故D符合题意。 故选BD。 3．某兴趣小组用如图所示装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素。 (1)图甲中，通过实验得知：当磁体向下运动时，电流计指针向左偏转，此时线圈中磁通量在_____（填“增大”或“减小”）。 (2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图乙的电路。若该电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最_____（填“左”或“右”）端。 (3)若图乙电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______（填“偏转”或“不偏转”）。 【答案】(1)增大 (2)右 (3)偏转 【详解】（1）当磁体向下运动时，条形磁铁两极附近磁场(磁场的磁感应强度)强，穿过线圈的磁场为竖直向下，磁场增加，则磁通量增大 （2）闭合开关瞬间，电路中电流增大，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁通量增加，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最右端，即最大阻值处。 （3）将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过线圈P的磁通量改变，会产生感应电流，则观察到电流计指针偏转。 考点04 电磁波的发现及应用 1、变化的磁场产生电场 （1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，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，也同样会在空间产生电场。 2、变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 3、电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 4、麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 5、电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 （1）麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。 （2）周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 6、电磁波的特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）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。 7、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起来，就是电磁波谱。 （2）电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 （3）电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 （4）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。 （5）电磁波谱分析及电磁波的应用 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 红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 8、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。 【深化点拨】 1．电场的特点：麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 2．麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 （3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。 3．电磁波的解题思路点拨 （1）变化的电场和磁场由进及远地向周围传播，形成了电磁波。 （2）电磁振荡产生电磁波时，即使电磁振荡停止了，已经发出的电磁波是不会消失的。会继续传播下去。 （3）电磁波在空间的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c。 （4）电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直。 （5）电磁波是一种横波。 4．各种电磁波的特性 （1）无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 （2）红外线：用来加热理疗等。 （3）可见光：照亮自然界，也可用于通信。 （4）紫外线：用于消毒。 （5）X射线：用于诊断病情。 （6）γ射线：可以摧毁病变的细胞。 5．无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输 （1）长波：主要用于调幅广播及航海导航。 （2）中波：主要用于调幅广播及通信。 （3）短波：主要用于远距离短波通信及调幅广播。 （4）微波：主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物加热。 1．如图所示，智能快递车正在运送快递，人们可以通过人脸识别取快递。下列有关智能快递车的说法正确的是（　　） A．智能快递车的摄像头与照相机镜头的工作原理不同 B．智能快递车可以自动到加油站加油 C．智能快递车激光雷达系统中使用的激光可以在真空中传播 D．人脸识别时人通过摄像头成正立的像 【答案】C 【详解】AD．摄像头与照相机的成像特点相同，成的像是倒立、缩小的实像，故AD错误； B．智能快递车一般是电动的，不需要到加油站加油，故B错误； C．激光属于电磁波，电磁波可以在真空中传播，故C正确。 故选C。 2．（多选）下列关于电磁波的说法，正确的是（     ） A．电磁波由电磁场发生区域向远处传播 B．电磁波在任何介质中的传播速度均为 C．电磁波只能有线传播 D．电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 【答案】AD 【详解】A．变化的电场和磁场相互激发，电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波，故A正确； B．电磁波在真空中的传播速度等于光速，即；在介质中传播速度与介质有关，通常小于真空中的传播速度，故B错误； C．电磁波既能沿导线传播，也能在空间中传播，故C错误； D．电磁波传播时伴随着能量向外传递，故D正确。 故选AD。 考点05 能量量子化 1、热辐射：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。 特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，颜色不断发生变化。 2、黑体辐射 （1）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。 （2）黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才会是黑的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。 （3）黑体实际上是不存在的，只是一种理想模型。 （4）黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。 （5）一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点：热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。 热辐射特点 吸收、反射的特点 一般物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 3、普朗克能量子概念 （1）能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中ν为电磁波的频率，h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s。 （2）能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，而是分立的。 4、爱因斯坦的光子说 （1）光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子。 （2）这说明光在发射和吸收时能量是一份一份的。 （3）频率为ν的光子的能量为ε＝hν。 5、能级：原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级。 （1）原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差。 （2）原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 【深化点拨】 1．黑体的特点 （1）黑体是一种理想化模型，绝对的黑体是不存在的。 （2）黑体不一定是黑色的物质。 2．能量子的特点 （1）微观领域的能量是不连续的，是一份份的。 （2）最小的能量叫作能量子，能量的大小为ɛ=hν。 （3）量子化现象是微观世界的普遍现象，这与经典理论产生尖锐矛盾；这暴露了经典物理学的局限性（宏观、低速）；从而引发了物理学的革命--量子论的建立，使人类对物质的认识由宏观世界进入微观领域。 1．关于对能量子和热辐射的认识，下列说法正确的是（　　） A．能量子与电磁波的频率成反比 B．能量子假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 C．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较短的电磁波 D．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 【答案】D 【详解】A． 能量子的能量公式为，其中为普朗克常数，为频率。能量与频率成正比，而非反比，故A错误。 B． 能量子假说成功解释了黑体辐射实验，奠定了量子理论的基础，与现实实验现象一致，故B错误。 C． 根据维恩位移定律 ，室温（约300K）时热辐射的峰值波长位于红外区（波长较长），而非波长较短的可见光或紫外线，故C错误。 D． 普朗克提出能量量子化假说，明确指出带电微粒辐射或吸收的能量只能是能量子 的整数倍，故D正确。 故选D。 2．（多选）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。 电磁感应与电磁波初步的综合应用及解题步骤 1.磁通量：磁通量Φ是描述穿过某一面积磁场强弱的物理量，是判断是否产生电磁感应现象的前提。 （1）定义式：Φ=BS。 适用条件：匀强磁场，且磁场方向与平面垂直。 （2）一般情况： Φ=BScosθ（θ为磁场方向与平面法线的夹角，或者理解为S在垂直于磁场方向上的投影面积）。 （3）避坑点： S必须是有效面积。如果线圈只有一半在磁场中，则S取一半。 磁通量有正负（标量），计算变化量 ΔΦ=Φ2−Φ1时，若磁感线从反面穿入，需取负值。 2.电磁感应现象：必须“抓住磁通量变化” （1）产生条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。 变化方式： B变、S变、或者两者夹角变。 （2）应用实例： 无线充电：利用互感现象（变压器原理），发射线圈电流变化产生变化磁场，接收线圈磁通量变化产生感应电流。 金属探测器：利用涡流效应。 （3）避坑点：有磁通量Φ不一定有感应电流，关键是看Φ是否在变。 3.电磁场与电磁波：必须“理解麦克斯韦理论” （1）麦克斯韦电磁场理论两大支柱： 变化的磁场产生电场（感生电场）。 变化的电场产生磁场（位移电流）。 （2）电磁波的产生：周期性变化的电场和磁场相互激发，由近及远传播形成电磁波。 （3）波速公式： c=λf。真空中电磁波速度 c≈3.0×108m/s。 （4）避坑点：均匀变化的磁场产生恒定的电场（不能继续激发磁场，无法形成电磁波）；只有周期性（非均匀）变化的场才能产生电磁波。 4.能量量子化：必须“知道普朗克假说” （1）能量子：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。 （2）公式：ε=hν（h为普朗克常量，ν为频率）。 （3）意义：打破了能量连续变化的传统观念，为量子力学奠基。 角度01 磁感线与 地磁场 1．下列关于图中的相关判断和描述正确的是（　　） A．甲图中匀强电场中任意两点的电势相等 B．乙图中表示的电场是由等量同种电荷产生的 C．丙图中条形磁铁的磁感线始终从N极出发，到S极终止 D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向不符合物理事实 【答案】B 【详解】A．根据沿着电场线方向，电势逐渐降低，可知甲图中匀强电场中任意两点的电势不一定相等，故A错误； B．乙图中表示的电场应是由等量同种点电荷所产生的，故B正确； C．丙图中条形磁铁的外部磁感线从N极出发，到S极终止，内部则从S极出发，到N极终止，从而形成闭合曲线，故C错误； D．根据安培定则结合小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向，可知丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实，故D错误。 故选B。 2．（多选）以下关于小磁针静止时N极指向描述正确的是（     ） A．甲图中N极垂直纸面向外 B．乙图中N极垂直纸面向里 C．丙图中N极水平向左（线圈内部） D．丁图中N极指向地理南极 【答案】AB 【详解】A．由右手螺旋定则可知甲图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外，即N极垂直纸面向外，故A正确； B．由右手螺旋定则可知乙图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向里，即N极垂直纸面向里，故B正确； C．由右手螺旋定则可知丙图中小磁针所在位置的磁场方向水平向右，即N极水平向右，故C错误； D．由于地磁场的北极在地理南极附近，故丁图中N极指向地理北极，故D错误。 故选AB。 角度02 奥斯特实验与安培定则 3．奥斯特把导线放置在一个小磁针的上方，通电时磁针转动，这个实验说明了（    ） A．磁场的存在 B．磁场的方向性 C．电流可以产生磁场 D．磁场间有相互作用 【答案】C 【详解】奥斯特实验中电流能使静止的磁针发生偏转，说明电流可以产生磁场。 故选C。 4．（多选）如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是（     ） A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束 【答案】AD 【详解】AD．小磁针极向纸面内偏转，说明小磁针处磁场方向垂直纸面向里。由安培定则，粒子束的等效电流方向应向右。正电荷定向运动方向与电流方向相同，负电荷定向运动方向与电流方向相反。因此，向右飞行的正离子和向左飞行的负离子均可使等效电流向右，故AD正确； BC．向左飞行的正离子和向右飞行的负离子使等效电流向左，由安培定则，小磁针处磁场方向将与题设相反，故BC错误。 故选AD。 角度03 直线电流周围的磁场 5．已知通电导线会在周围产生磁场。电流大小不变时，离导线越近，磁场越强；离导线越远，磁场越弱。所以高压线一般都是建在较高或者较远的位置。如图所示，线框平面与直导线共面。施加外力使线框从图示实线位置向左加速平移到虚线位置，此时直导线正好平分线框。该过程中穿过线框的磁通量将（　　） A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 【答案】D 【详解】通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越疏，则当线框靠近通电导线，线框的左侧边框没有通过导线所在位置时，穿过线框的磁感线的条数越来越多，磁通量将逐渐增大，当线框平移到虚线位置，此时直导线正好平分矩形线框，故磁通量逐渐减小，直至为零。 故D正确。 6．（多选）已知无限长的通电直导线周围磁场的磁感应强度的大小，其中k为常量，I为电流大小，d为空间某点到通电直导线的距离。两根无限长、通有反向等大电流I1的导线平行放置，两导线分别通过边长为l0的等边三角形的A、B两顶点，截面图如图所示。对于两导线产生的磁场在等边三角形另一顶点C处的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．方向平行于AB边向右 B．方向垂直于AB边向上 C．大小为 D．大小为 【答案】BD 【详解】由，A、B到C距离均为，因此它们在C点产生的磁感应强度大小相等，即 建立如图所示坐标系，由右手螺旋定则，A产生的磁场方向为逆时针，在C点磁场方向垂直于AC连线，沿逆时针切线方向为，磁感应强度；B产生的磁场方向为顺时针，在C点磁场方向垂直于BC连线，沿顺时针切线方向为，磁感应强度 故合磁场的x分量相互抵消，y分量叠加：， 因此，合磁场方向沿轴正方向，即垂直AB边向上，大小为 故选BD。 角度04 环形电流和通电螺线管周围的磁场 7．如图所示的是直流电铃的原理图。开关断开时，弹性片的一端与螺钉接触。开关闭合，电磁铁吸引衔铁，小锤敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性，弹性片与螺钉接触，电路再次接通，如此往复。下列说法正确的是（     ） A．电路接通时，电磁铁右侧上端为N极 B．电路接通时，电磁铁周围产生磁感线 C．若只更换电压较小的电源，电铃可能无法正常工作 D．若只对调电源的正负极，电铃可能无法正常工作 【答案】C 【详解】A．电磁铁有磁性时，根据右手螺旋定则可知电磁铁右侧上端为S极，故A错误； B．磁感线是物理模型，是假想出来的曲线，实际并不真实存在。只能说通电电磁铁周围产生磁场，不能说产生磁感线，故B错误； C．更换电压较小的电源，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱。如果磁性弱到不足以吸动衔铁，电铃就无法往复敲击，不能正常工作，故C正确； D．对调电源正负极，只会改变电磁铁磁极方向，仍然有磁性，依旧可以吸引衔铁，电铃可以正常工作，故D错误。 故选C。 8．（多选）如图所示，一带负电的金属环绕轴以角速度匀速旋转，若在环左侧处和环上方处分别放一个小磁针，平衡后（    ） A．处的小磁针的北极指向左 B．处的小磁针的北极指向右 C．处的小磁针的北极指向左 D．处的小磁针的北极指向右 【答案】AD 【详解】由于金属环带负电，旋转时等效电流的方向与旋转的方向相反，根据右手螺旋定则，可知在A处磁场方向向左，B处磁场方向向右，平衡时，小磁针北极的指向与磁感线的方向一致，因此在A处小磁针北极指向左侧，在B处小磁针北极指向右侧。 故选AD。 9．如图所示，P点在螺线管的正上方，当螺线管通以恒定电流，不计其他磁场的影响，螺线管左边的小磁针静止时，N极的指向水平向左。则电源的甲端是______（选填“正极”或“负极”），P点的磁感应强度方向向______（选填“左”或者“右”） 【答案】 负极 右 【详解】[1][2]螺线管左边的小磁针静止时，N极的指向水平向左，可知螺线管左侧磁场向左，根据右手螺旋定则，则电源的甲端是负极，P点的磁感应强度方向向右。 角度05 磁感应强度的定义（式） 10．1820年奥斯特发现了电的磁效应，从此人类开始进入电磁时代。下列关于磁场的表述正确的是（　　） A．为了形象的描述磁场安培提出了磁感线的概念 B．两个磁极相近的地方，磁感线可以相交 C．由B=可知B由F、I、L决定 D．磁通量虽然有大小和方向，但是是标量 【答案】D 【详解】A．磁感线是法拉第为形象描述磁场而提出的，并非安培，故A错误； B．磁场中任意一点的磁场方向唯一，磁感线不可能相交，故B错误； C．公式是磁感应强度的定义式，由磁场本身决定，与、、无关，故C错误； D．磁通量是标量，其正负仅表示磁感线穿过面的方向，运算遵循代数法则，故D正确。 故选D。 11．（多选）关于磁通量，下列说法正确的是（     ） A．同一磁场中，穿过某一面积的磁感线的条数越多，则穿过该面积的磁通量越大 B．同一磁场中，穿过两个面积的磁感线条数相等，则穿过这两个面积的磁通量相等 C．磁场中某处的磁感应强度在数值上等于穿过该处单位面积的磁通量 D．磁场中某处的磁感应强度在数值上等于垂直穿过该处单位面积的磁通量 【答案】ABD 【详解】AB．在同一磁场中，磁通量可用穿过某一面的磁感线条数表示。条数越多，磁通量越大；条数相等，磁通量相等，故AB正确。 CD．当磁场垂直穿过面积时，由磁通量定义有 取，该磁通量的数值与磁感应强度的数值相等。若面积方向未说明，磁通量还与磁场和面积的夹角有关，故C错误，D正确。 故选ABD。 12．在匀强磁场中放一与磁场方向垂直的通电直导线，导线中的电流大小是2.5A，导线长为10cm，它受到的安培力为。 (1)这个磁场的磁感应强度是多大？ (2)若把通电导线中的电流增大到5A，则磁场的磁感应强度是多大？ 【详解】（1）由磁感应强度的公式得 （2）磁感应强度B与导线的长度l、电流I的大小无关，所以磁场的磁感应强度是。 角度06 磁感应强度的矢量性与叠加 13．如图所示，两根相互平行的通电长直导线放在等腰直角三角形的、两点上。两根导线中的电流均为，方向相反时，点的磁感应强度大小为，若仅使点导线中的电流变为（已知通电长直导线在某点产生磁场的磁感应强度大小与电流的大小成正比，与该点到长直导线的距离成反比），则点的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】两根导线中的电流均为，方向相反时，点的磁感应强度大小为，如图所示 由题可知a处导线、c处导线在b点产生的磁感应强度大小相等，即 根据磁感应强度叠加原理，则有 解得 若仅使点导线中的电流变为，则a处导线在b点的感应强度为 而c处导线在b点产生的磁感应强度大小不变，为，根据根据磁感应强度叠加原理，可知此时则点的磁感应强度大小为 故选C。 14．（多选）三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示。现在使每根通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为，则下列说法中正确的有（　　） A．点处实际磁感应强度的大小为 B．点处实际磁感应强度的大小为 C．点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为 D．点处实际磁感应强度的方向与斜边平行 【答案】AD 【详解】由右手螺旋定则，画出每根通电导线在处的磁场，如图所示： 由于每根通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为，矢量合成可得，点处实际磁感应强度的大小为，方向与斜边平行。 故选AD。 角度07 磁通量的大小计算 15．如图所示，空间存在宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个长为、宽为d的矩形线框从图示位置绕轴匀速转动，在转动过程中，关于通过线框的磁通量下列说法正确的是（   ） A．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量不发生变化 B．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量减小了 C．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 D．从图示位置转过的过程磁通量的变化量为 【答案】A 【详解】A．从图示位置转过的过程，线框与磁场方向垂直的有效面积始终为，磁通量的大小始终为，故A正确； B．图示位置磁通量的大小为，从图示位置转过后磁通量为，则磁通量减小了，故B错误； C．磁通量的最大值为有效面积最大时，磁通量最大值为，故C错误； D．从图示位置转过后磁通量与初始时刻相同，故上述过程磁通量的变化量为0，故D错误。 故选A。 16．（多选）关于磁通量，下列说法正确的是（     ） A．磁感应强度越大的地方，面积越大，则穿过该面积的磁通量越大 B．穿过某面积的磁通量为0，表明该处磁感应强度为0 C．穿过某面积的磁通量为0时，该处的磁感应强度不一定为0 D．磁通量的变化，可能是由磁感应强度的变化、线圈面积的变化或线圈所在的平面与磁场方向间的夹角变化引起的 【答案】CD 【详解】A．在匀强磁场中，由磁通量的定义得 其中为磁场方向与平面法线的夹角；磁通量还与有关，且非匀强磁场中还取决于磁场的空间分布，因此不能据此判断磁通量一定越大，故A错误； BC．当磁场方向与平面平行时，平面法线与磁场方向的夹角为，由前述定义式可知，但可以不为0，故B错误，C正确。 D．在匀强磁场中，磁感应强度、线圈面积或线圈平面法线与磁场方向的夹角变化，都可能使磁通量发生变化，故D正确。 故选CD。 17．匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，矩形线圈abcd的面积S=0.5m2，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示，此时穿过线圈的磁通量为___________Wb，现将线圈以ad、bc中点连线（图中虚线）为轴朝纸面向外旋转60°，此时穿过线圈的磁通量为___________Wb。 【答案】 0.2 0.1 【详解】[1]开始时穿过线圈的磁通量为 [2]转过60°时穿过线圈的磁通量为 18．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10cm。现于纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在O处，a线圈半径为10cm，b线圈半径为15cm，问：（保留三位有效数字） (1)在B减为0.4T的过程中，b中磁通量改变多少？ (2)磁感应强度B大小不变，磁场方向绕直径转过30°，a线圈中磁通量变成多少？ 【详解】（1）开始时，b中的磁通量 其中 最终b中的磁通量 则 （2）磁场转过30°，a线圈面积在垂直磁场方向的投影为 则 角度08 电磁感应的发现过程 19．下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中正确的是（　　） A．法拉第发现了电流的磁效应 B．卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量 C．手机的无线充电功能利用了电磁感应原理 D．恒定磁场可以产生恒定的电场 【答案】C 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误； B．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，故B错误； C．手机的无线充电功能利用了电磁感应原理，故C正确； D．恒定磁场不能产生恒定的电场，故D错误。 故选C。 20．（多选）下列说法不正确的是（     ） A．奥斯特通过实验发现了电磁感应现象，首次揭示了电与磁的联系 B．两根靠得很近的通电导线之间也有作用力，电流反向时相互排斥 C．磁感线是真实存在的，任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切 D．根据定义式可知，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 【答案】ACD 【详解】A．奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，而电磁感应现象是法拉第发现的，故A错误，满足题意要求； B．两根靠得很近的通电导线之间会有作用力，当电流方向相同时相互吸引，电流方向相反时相互排斥，故B正确，不满足题意要求； C．磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线，并不是真实存在的，任意两条磁感线都不可能相交，也不可能相切，故C错误，满足题意要求； D．磁场中某点的磁感应强度B是由磁场本身决定的物理量，与放入磁场中的电流元IL以及电流元所受的安培力F无关，故D错误，满足题意要求。 故选ACD。 角度09 探究感应电流产生的条件 21．结合下列四幅图及其操作，灵敏电流计的指针发生偏转的是（　　） A．甲图中，条形磁铁插入线圈 B．乙图中，导体棒平行磁感线上下移动 C．丙图中，断开开关，小螺线管从大螺线管中拔出 D．丁图中，导体棒不动，移动滑动变阻器的滑片 【答案】A 【详解】A．甲图中，条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量发生变化，会产生感应电流，所以灵敏电流计的指针会发生偏转。故A正确； B．乙图中，导体棒平行磁感线上下移动时，没有切割磁感线，磁通量没有变化，不会产生感应电流，所以灵敏电流计的指针不会发生偏转。故B错误； C．丙图中，断开开关后，小螺线管不再产生磁场，故从大螺线管中拔出时，大螺线管的磁通量没有变化，不会产生感应电流，所以灵敏电流计的指针不会发生偏转。故C错误； D．丁图中，导体棒不动，移动滑动变阻器的滑片，导体棒周围的磁场强弱不变，磁通量没有变化，不会产生感应电流，所以灵敏电流计的指针不会发生偏转。故D错误。 故选A。 22．（多选）如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上开关后（　　） A．灵敏电流计指针一直在右边某一位置保持不动 B．线圈A插入线圈B后将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时灵敏电流计指针向右偏转一下 C．将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将向右偏转一下 D．线圈A插入线圈B后，将开关断开，灵敏电流计指针将不动 【答案】BC 【详解】当在闭合电键时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过B线圈磁通量增加时，电流计指针向右偏转一下。 A．合上开关稳定后，穿过B线圈的磁通量不变，电路中不产生感应电流，电流表指针不偏转，故A错误； B．线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，原线圈电路电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针向右偏转一下，故B正确； C．将线圈A迅速抽出线圈B时，穿过线圈的磁通量增加，电流表指针向右偏转一下，故C正确； D．线圈A插入线圈B后，将开关断开时，穿过副线圈的磁通量减小，电流针指针向左偏转一下，故D错误。 故选BC。 23．探究影响感应电流方向的因素的实验． (1)为探究灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系，图甲中应选用电源________（选填“干电池”或“6V交流电源”）； (2)利用图乙探究感应电流方向的规律，把电路图连接完整； (3)在图乙中开关K闭合瞬间，灵敏电流计的指针向右偏；将滑动变阻器滑片向左滑行时，灵敏电流计的指针向________偏（选填“左”或“右”）； (4)利用图乙探究感应电流方向的规律时，需要记录的信息有（    ） A．螺线管M中的电流方向 B．灵敏电流计指针的偏转方向 C．螺线管N中导线的绕向 D．螺线管M、N的直径 (5)某同学利用发光二极管判断感应电流的方向，如图丙所示，各实验原件和线路连接均正常．将条形磁铁快速插入或拔出螺线管，二极管都不发光．试分析该实验中二极管不发光的原因____．（只要写出一条即可） 【答案】(1)干电池 (2) (3)左 (4)ABC (5)条形磁铁磁场不够强 【详解】（1）干电池的正、负极不变，为探究灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系，应选用干电池。 （2）电路图连接如图 （3）开关K闭合瞬间，N中磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏；将滑动变阻器滑片向左滑行时，电阻增大，电流减小，则N中磁通量减小，灵敏电流计的指针向左偏。 （4）探究感应电流方向的规律时，结合楞次定律可知，需要记录的信息有螺线管M中的电流方向、灵敏电流计指针的偏转方向、螺线管N中导线的绕向；螺线管M、N的直径无需记录。 故选ABC。 （5）将条形磁铁快速插入或拔出螺线管，电流方向不同，但二极管都不发光，则二极管不发光的原因可能是由于条形磁铁磁场不够强导致感应电流太小造成的。 角度10 电磁场理论与电磁波的发现 24．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的磁场产生电场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波依赖于介质才能传播 D．光不是电磁波 【答案】A 【详解】A．变化的磁场产生磁场，故A正确； B．各种频率的电磁波在真空中的速度相同，大小为，故B错误； C．电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。故C错误； D．光是一种电磁波，故D错误。 故选A。 25．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．光具有波粒二象性 B．电磁波可以在真空中传播 C．变化的电场一定会产生电磁波 D．磁场中的线圈翻转180°后磁通量一定不变 【答案】AB 【详解】A．光具有波粒二象性，选项A正确； B．电磁波不需要介质，可以在真空中传播，选项B正确； C．均匀变化的电场产生稳定的磁场，不会产生电磁波，选项C错误； D．磁场中的线圈从线圈平面与磁场垂直位置翻转180°后磁通量变化2BS，选项D错误。 故选AB。 角度11 能量量子化 26．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．物体所受的重力 C．物体的长度 【答案】A 【详解】人的个数具有“量子化”特征；物体所受的重力和物体的长度不具有“量子化”特征。 故选A。 27．（多选）下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 【答案】BC 【详解】A．能量子假说是由普朗克最早提出来的。故A选项错误； B．根据普朗克能量量子化假说，能量子的能量，为频率。故B选项正确； C．根据普朗克能量量子化假说，能量不连续，所以带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的。故C选项正确； D．能量子的能量，所以电磁波波长越长，其能量子越小。故D选项错误。 故选BC。 【例1】（2026·北京·高考真题）用如图1所示的装置研究线圈中的感应电流。固定在支架上的线圈与电流传感器、滑动变阻器连接。时磁铁从线圈上方某高处开始下落，穿过线圈并远离线圈。电流传感器采集的电流随时间变化的图像如图2所示。下列说法正确的是（     ） A．时间内，感应电流方向从到 B．时刻，穿过线圈的磁通量为0 C．、两段时间内曲线与时间轴围成的面积相等 D．向左移动滑片，重复实验所得图像中的变小 【答案】C 【详解】A．时间内，磁铁N极向下进入线圈，穿过线圈的磁通量向下增加。根据楞次定律，感应电流的磁场方向向上。由安培定则及图中线圈绕向可知，线圈中电流方向从上端流向下端，即外部电路中电流方向从到，故A错误； B．时刻，感应电流为0，说明感应电动势为0，即磁通量的变化率为0。此时磁铁中心位于线圈中心，穿过线圈的磁通量最大，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律 可得电荷量 时间内磁铁进入线圈，时间内磁铁穿出线圈，两过程中磁通量变化量的大小相等，故通过线圈的电荷量相等，即图像中曲线与时间轴围成的面积相等，故C正确； D．向左移动滑片，滑动变阻器接入电路的阻值减小，回路总电阻减小。感应电流增大，线圈对磁铁的安培力阻碍作用增强，磁铁下落的加速度减小，平均速度减小，穿过线圈的时间变大，故D错误。 故选C。 【深化点拨】 动量定理的理解 （1）考查楞次定律，判断磁铁进入、离开线圈过程中磁通量的变化，以此判定感应电流方向。 （2）考查法拉第电磁感应定律，感应电流大小由磁通量变化快慢决定，磁通量最大时，磁通量变化率不一定最大。 （3）考查 I-t 图像的物理意义，I-t 图线和时间轴围成面积代表通过线圈的电荷量，磁铁进入和离开线圈磁通量变化量大小相等，电荷量大小相等。 （4）考查电磁阻尼，电路总电阻会影响感应电流大小，进而影响磁铁下落受到的安培阻力，改变磁铁穿过线圈的时间。 【变式1-1】（2026·陕晋青宁卷·高考真题）下列处于匀强磁场的导体回路中能产生交变电流的是（     ） A．甲图中绕轴匀速转动的导体环 B．乙图中绕轴匀速转动的导体框 C．丙图中在固定导轨上匀速运动的导体棒所在回路 D．丁图中匀速运动的导体框 【答案】B 【详解】A．甲：导体环绕轴匀速转动，磁通量不改变，不产生交变电流，故A错误； B．乙：导体框绕轴匀速转动，，周期性变化，产生交变电流，故B正确； C．丙：导体棒匀速运动，感应电动势，电流恒定，故C错误； D．丁：导体框匀速运动，不变，无感应电流，故D错误。 故选B。 【变式1-2】（2026·全国卷·高考真题）（多选）利用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件，线圈通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈Q的两端连接到电流表上，线圈装在线圈的里面。下列说法正确的是（     ） A．开关闭合瞬间，线圈中产生感应电流 B．开关断开瞬间，线圈中不产生感应电流 C．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中产生感应电流 D．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片，线圈中不产生感应电流 【答案】AC 【详解】A．开关闭合瞬间，线圈P的电流从无到有，产生的磁场也从无到有，穿过线圈Q的磁通量突然增加，满足感应电流产生条件，Q中会产生感应电流，A正确； B．开关断开瞬间，线圈P的电流从有到无，产生的磁场也从有到无，穿过线圈Q的磁通量突然减小，Q中会产生感应电流，B错误； CD．开关闭合状态下，快速滑动变阻器滑片时，滑动变阻器接入电路的阻值快速变化，线圈P的电流随之快速变化，它产生的磁场也发生变化，穿过Q的磁通量随之改变，因此线圈Q中会产生感应电流，C正确，D错误。 故选AC。 【变式1-3】（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。 ⚡基础速刷 1．下列物理量为矢量且单位正确的是（　　） A．电流（A） B．电容（C） C．磁感应强度（T） D．磁通量（Wb） 【答案】C 【详解】A．电流的运算遵循代数加减规则，属于标量，单位A正确但不符合矢量要求，故A错误； B．电容为标量，且电容的单位是法拉（F），C是电荷量的单位，单位错误，故B错误； C．磁感应强度既有大小又有方向，运算遵循平行四边形定则，是矢量，单位为特斯拉（T），符合要求，故C正确； D．磁通量的正负仅表示磁感线穿过平面的方向，运算为代数运算，属于标量，单位Wb正确但不符合矢量要求，故D错误。 故选C。 2．如图所示，螺线管外的导线采用双线绕法，导线中通有恒定电流I．形状相同的木块、铜块和铁块，分别从图中的位置a由静止开始释放，穿过螺线管到达位置b，不计空气阻力．则从位置a到位置b（　　） A．木块运动的时间最短 B．铜块运动的时间最短 C．铁块运动的时间最短 D．三者运动的时间相等 【答案】D 【详解】双线绕法得到的两个线圈通电时，由安培定则知，两线圈的磁场等值反向相互抵消，合磁场为零。当木块、铜块和铁块下落时，螺线管对三者没有作用力，下落过程中物块只受重力，做自由落体运动，根据可知，三者运动时间相等。 故选D。 3．小明同学对家中“自发电”无线门铃感兴趣，产品介绍中有其按钮原理，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是 （　　） A．按下按钮时，磁通量增加，门铃会响 B．松开按钮，磁通量增加，门铃会响 C．按住按钮不动，门铃会响 D．按下和松开按钮过程，磁通量改变情况一样 【答案】A 【详解】A．按下按钮时，磁铁向左移动靠近螺线管，穿过螺线管的磁通量向左增大，可知螺线管充当电源，会产生感应电流，门铃会响，故A正确； B．松开按钮时，磁铁向右移动远离螺线管，穿过螺线管的磁通量向左减小，可知螺线管充当电源，会产生感应电流，门铃会响，故B错误； C．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量向左且不变，螺线管不产生感应电流，门铃不响，故C错误； D．由上述分析可知按下和松开按钮过程，磁通量改变情况不同，故D错误。 故选A。 4．（多选）如图所示，以下四种情况能不能产生感应电流的是（    ） A．甲图，条形磁铁插入线圈后保持静止不动， B．乙图，条形磁铁穿过有缺口的导体环 C．丙图，闭合导线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中 D．丁图，导线框与固定的通电导线在同一平面内，导线框向右平移的过程中 【答案】AB 【详解】A．条形磁铁插入线圈后保持静止不动，闭合回路中的磁通量不变，不会产生感应电流，故A正确； B． 线圈不闭合，不能产生感应电流，故B正确； C．闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，线框平面与磁感应强度方向之间的夹角发生变化，穿过线框的磁通量也发生变化，所以线框中有感应电流产生，故C错误； D．距离通电直导线越远，磁感应强度越小，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流产生，故D错误。 故选AB。 5．（多选）下图为磁场中的两条磁感线，A、B、C为磁场中的三个点，其中A、C在同一条磁感线上。下列关于三点所在处的磁感应强度、、的说法正确的是（    ） A．一定大于 B．可能与大小相等 C．与同向 D．与无法比较大小关系 【答案】AC 【详解】ABD．磁感线的疏密程度表示磁场强弱，磁感线越密，磁感应强度越大。图中处的磁感线比处密集，因此，故A正确，BD错误； C．磁感应强度方向沿磁感线在该点的切线方向。，在同一条有向直线磁感线上，因此与同向，故C正确； 故选AC。 6．如图所示，闭合金属线框abcd置于匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里，ab边与磁场上边界MN重合。若将线框竖直向上拉出磁场，则此过程中穿过线框的磁通量将_______（选填“增大”或“减小”），线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流；若将线框以ab边为轴旋转，则此过程中线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流。 【答案】 减小 会 会 【详解】[1]设线框处于磁场中的有效面积为，磁场方向与线框平面垂直，穿过线框的磁通量大小为 线框竖直向上运动时，处于磁场中的有效面积逐渐减小，因此穿过线框的磁通量减小。 [2]在线框向上移出磁场的过程中，穿过闭合线框的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律有 感应电动势不为零，因此线框中会产生感应电流。 [3]线框绕ab边转动时，设磁场方向与线框平面法线的夹角为，穿过线框的磁通量为 线框旋转过程中由增大到，磁通量由BS减小到，根据法拉第电磁感应定律有 感应电动势不为零，因此线框中会产生感应电流。 🚀能力跃升 7．如图所示，虚线左侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，右侧区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小均为，面积为的正方形线圈垂直于磁场放置。初始时边恰好与虚线重合，下列判断正确的是（　　） A．线圈向右平移到边与虚线重合，通过线圈磁通量的变化量为 B．线圈向右平移到边与虚线重合，线圈中不产生感应电流 C．线圈以为轴转过，通过线圈磁通量的变化量为零 D．线圈以为轴转过，通过线圈磁通量的变化量为零 【答案】D 【详解】A．把线圈向右平移到ab与虚线重合，通过线圈磁通量的变化量为，故A错误； B．把线圈向右平移到ab与虚线重合，磁通量会发生变化，线圈中产生感应电流，故B错误； C．把线圈以bc为轴转过180°，通过线圈磁通量的变化量为，故C错误； D．把线圈以cd为轴转过180°，通过线圈磁通量的变化量为，故D正确。 故选D。 8．如图所示，闭合矩形线圈abcd水平放置，面积为S，磁感应强度大小为B的匀强磁场与线圈ab边垂直、与bc边的夹角为45°。现将线圈以cd边为轴逆时针转动90°，整个过程线圈中磁通量的变化量大小为（     ） A．0 B． C． D． 【答案】A 【详解】整个过程线圈中磁通量的变化量大小为 故选A。 9．在下列几种运动情景中，不能产生感应电流的是（     ） A．图甲所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 B．图乙所示，线圈从磁场中的M位置移动至N位置的过程 C．图丙所示，条形磁铁沿水平方向穿过固定在桌面的闭合金属圆环 D．图丁所示，金属框在同一平面内沿平行于通电直导线方向运动 【答案】D 【详解】A．图甲中，线框绕垂直于磁感线的轴转动，穿过线框的磁通量发生周期性变化，产生感应电流，故A不符合题意； B．图乙中，磁场是非匀强磁场，线圈从移至过程中，穿过线圈的磁感线条数发生变化，即磁通量变化，产生感应电流，故B不符合题意； C．图丙中，条形磁铁穿过闭合金属圆环，穿过圆环的磁通量发生变化，产生感应电流，故C不符合题意； D．图丁中，通电直导线产生的磁场在同一距离处磁感应强度大小相等，金属框沿平行于导线方向运动时，与导线的距离不变，穿过金属框的磁通量保持不变，不产生感应电流，故D符合题意。 故选D。 10．（多选）某实验装置如右图，在铁芯P上绕着两个线圈M和N。如果线圈M中电流i与时间t的关系有左图所示的A、B、C、D四种情况，那么在这段时间内，可以观察到线圈N中电流表有读数的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BCD 【详解】要在线圈N中产生感应电流，线圈M的电流要改变，从而使穿过N的磁通量变化；甲图中电流是恒定的，不可能激发出感应电流；图乙、丙和丁中的电流都是变化的，能使线圈N中产生感应电流，故A错误，BCD正确。 故选BCD。 11．（多选）关于下列四幅图的描述，正确的是（　　）     A．图甲中，直导线通电后，其正下方小磁针的N极将垂直纸面向外旋转 B．图乙中，匀强磁场B的方向沿x轴正方向，则穿过平面NCFE的磁通量为零 C．图丙中，仅当电容器两端电压为时，它的电容才为 D．图丁中，处于磁场中的线圈收缩时，线圈中会产生感应电流 【答案】BD 【详解】A．直导线通电后，小磁针所处位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针的N极将垂直纸面向里旋转，故A错误； B．由于磁感应强度B的方向与平面NCFE平行，所以穿过平面NCFE的磁通量为零，故B正确； C．电容器的电容与两端电压无关，故C错误； D．处于磁场中的线圈收缩时，穿过线圈的磁通量变化，则线圈中有感应电流，故D正确。 故选BD。 12．如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下。 (1)那么合上开关后，将A线圈继续插入B线圈中，电流计指针将______（填“向左”、“向右”或“不”）偏转； (2)闭合开关，将A线圈完全插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，变阻器的滑片应______（填“向左”或“向右”）移动，断开开关，灵敏电流计指针将______（填“向左”、“向右”或“不”）偏转； (3)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）所示，即电流从电流表的左接线柱进时，指针也向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向______（填“上”或“下”）；图（3）中的条形磁铁下端为______（填“N”或“S”）极。 【答案】(1)向右 (2) 向右 向左 (3) 下 S 【详解】（1）在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明磁通量增加时指针右偏。那么合上开关后，将A线圈继续插入B线圈中，磁通量也增加，则电流计指针也将向右偏转； （2）[1][2]闭合开关，将A线圈完全插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则要使磁通量减小，电路中电流减小，则变阻器电阻变大，则滑片应向右移动；断开开关，电流减小，则灵敏电流计指针将向左偏转； （3）[1]图（2）中电流计指针向左偏转，可知产生的感应电流从左端流入电流计，根据楞次定律可知，条形磁铁的运动方向是向下； [2]图（3）中感应电流从右端流入电流计，根据楞次定律可知，条形磁铁向上拔出，则下端为S极。 🌟思维挑战 13．如图所示，水平面上放有两根平行长直细导线，P、O、Q三点所在直线与导线垂直，交点为M、N，且PM＝MO＝ON＝NQ。当两导线中通有等大反向的电流时，O、P两点的磁感应强度大小分别为B、。现仅改变的电流方向，则此时Q点的磁感应强度大小为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据安培定则，两导线在O点处产生的磁感应强度大小相等，方向相同，都是垂直纸面向里。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，L1导线在P点处的磁感应强度大小与O点相等，L1在P点处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外。 L2导线在P点处产生的磁感应强度小于L1在P点处产生的磁感应强度，方向垂直纸面向里，设大小为B2，则P点磁感应强度大小 解得 现仅改变的电流方向，L1导线在Q点处的磁感应强度大小等于B2，方向垂直纸面向外；L2导线在Q点处产生的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向外。则此时Q点的磁感应强度大小为 解得。故选B。 14．如图所示，水平地面（平面）下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有（　　） A．N点与M点的磁感应强度不同 B．线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变 C．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流 D．线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 【答案】C 【详解】A．依题意，M、N两点连线与长直导线平行、两点与长直导线的距离相同，根据右手螺旋定则可知，通电长直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故A错误； B．根据右手螺旋定则，线圈在P点时，磁感线穿进与穿出在线圈中对称，磁通量为零；在向N点平移过程中，磁感线穿进与穿出线圈不再对称，线圈的磁通量会发生变化，故B错误； C．根据右手螺旋定则，线圈从P点竖直向上运动过程中，磁感线穿进与穿出线圈对称，线圈的磁通量始终为零，没有发生变化，线圈无感应电流，故C正确； D．线圈从P点到M点与从P点到N点，线圈的磁通量变化量相同，依题意P点到M点所用时间较从P点到N点时间长，根据法拉第电磁感应定律，则两次的感应电动势不相等，故D错误。 故选C。 15．（多选）如图所示，可看作质点的质量为m的滑块A套在足够粗糙的水平固定直杆上，无限长直导体棒P垂直纸面放置，并固定在滑块A正下方，质量为m、长为L的导体棒Q通过细线与滑块A相连，P、Q的粗细可忽略不计，且始终与纸面保持垂直。现给P中通入垂直纸面向里大小为I0的电流，Q中通入垂直纸面向外大小为I的电流，系统达到稳定平衡时，AP=AQ=PQ=h。已知无限长通电直导线在距其r处产生的磁场磁感应强度满足，I0为导线中电流大小，k为常量。则（　　） A．缓慢增大Q中电流，当其电流为2I时，PQ距离为2h B．缓慢增大Q的质量，当其质量为4m时，PQ距离为 C．向右缓慢移动滑块A，PQ距离可能不变 D．向右缓慢移动滑块A，当绳子与竖直方向夹角为45°时，滑块A移动距离 【答案】BD 【详解】AB．对导体棒Q受力分析，如图所示 Q受mg、FT、FA三个力作用处于平衡状态，首尾相连构成力三角形，这个三角形与几何三角形APQ相似，则 由此可知，缓慢增大Q中电流，当其电流为2I时，PQ距离为，缓慢增大Q的质量，当其质量为4m时，PQ距离为，故A错误，B正确； CD．重力始终竖直向下，绳子拉力始终沿绳方向，安培力始终沿电流连线方向，故而只需将AP和AQ延长，交于O点，如图所示 力三角形与三角形OPQ相似，则， 由此可知，PQ距离变大，由余弦定理可得 联立解得，故C错误，D正确。 故选BD。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $