内容正文:
专题06 电磁感应与电磁波初步
5大高频考点
1. 磁场 磁感线
2. 磁感应强度 磁通量
3. 电磁感应现象及应用
4. 电磁波的发现及应用
5. 能量量子化
考点1 磁场 磁感线
1.(2025-2026高二上·河南省周口太康县第一高级中学·期中)(多选)下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是( )
A. 洛伦兹力方向竖直向下 B. 洛伦兹力方向垂直纸面向里
C. 粒子带负电 D. 洛伦兹力方向垂直纸面向外
【答案】BD
【详解】A.粒子带负电,根据左手定则,四指指向左,手心向里,大拇指向上,即洛伦兹力方向竖直向上,故A错误;B.粒子带负电,根据左手定则,四指指向上,手心向左,大拇指指向里,所以洛伦兹力方向垂直纸面向里,故B正确;C.根据左手定则,手心向外,大拇指指向上,四指指向与速度方向相同,所以粒子带正电,故C错误;D.粒子带负电,根据左手定则,四指指向左,手心向上,所以大拇指指向外,所以洛伦兹力方向垂直纸面向外,故D正确。故选BD。
2.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)2025年9月,由中国电气装备所属中国西电恒驰电气自主研制并承建的国内首条10千伏三相共箱纯环保气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)在南京顺利投运,标志着我国在中压环保型输电装备领域实现技术突破,填补了国内空白。如图甲所示,管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等,截面图如图乙所示,下方两根输电线缆P、Q连线水平,某时刻P、Q电流方向均垂直于纸面向外,R电流方向垂直于纸面向内,大小均相等,则( )
A. 在PQ的连线上存在磁感应强度为零的位置
B. 输电线缆PR、QR连线中点M、N处的磁感应强度相同
C. 输电线缆P、Q连线中点O处的磁感应强度方向水平向左
D. 要使输电线缆R所受安培力为零,需在平面内加一个水平向左的磁场
【答案】C
【详解】A.由题意知,输电线缆P、Q电流方向垂直纸面向外,R电流方向垂直纸面向内。在P、Q连线上,P与Q产生的磁场方向均为竖直方向(P产生向上,Q产生向下,具体取决于位置,但均在竖直线上)。R在P、Q连线上任一点产生的磁场方向均垂直于该点与R的连线。因R位于P、Q连线中垂线上方,其在P、Q连线上产生的磁场始终具有水平向左分量。由于P、Q产生的磁场无水平分量,无法抵消R的水平分量,故P、Q连线上不存在磁感应强度为零的点,故A错误;B.由对称性可知,M、N两点关于过R和O的竖直轴对称。系统在几何位置与电流分布上均关于该轴对称,故M、N两处磁感应强度大小相等,但方向关于轴对称(方向不同),故B错误;C.O点为P、Q连线中点。P、Q电流大小相等、方向相同(向外),且到O点距离相等。根据安培定则,P在O点产生的磁场竖直向上,Q在O点产生的磁场竖直向下,两者等大反向,合磁感应强度为零。因此O点磁场仅由R决定。R电流方向垂直纸面向内,O点位于R正下方,由安培定则知R在O点产生的磁场方向水平向左,故C正确;D.P、Q电流向外,R电流向内,P、Q与R间存在排斥力。P对R的斥力沿PR连线延长线方向(左上方),Q对R的斥力沿QR连线延长线方向(右上方)。由对称性知,水平分量抵消,竖直分量叠加,使R所受安培力合力竖直向上。要使R所受安培力为零,需外加水平向右磁场(R电流向内,由左手定则知此时安培力竖直向下)。选项中外加磁场方向水平向左,产生的安培力竖直向上,无法抵消,故D错误。故选C。
3.(2025-2026高二上·河南重点高中·期中)安德烈・玛丽·安培(1775~1836)是法国物理学家、化学家、数学家,在电磁作用方面的研究成就卓著,安培定则的发现是安培的重要成就之一。根据安培定则,下面四种情境下,导线中的电流方向与其附近小磁针静止时的指向相匹配的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.水平面内的磁感线为以导线为原点、顺时针方向的同心圆,A错误;B.由安培定则可知,环内的磁场垂直纸面向外,小磁针指N极向外,B正确;C.螺线管内的磁场水平向右,小磁针指N极应指向右方,C错误;D.螺线管中心轴线上的磁场向左,D错误。故选B。
4.(2025-2026高二上·河南焦作·期中)如图所示,螺线管内部轴线上的小磁针静止时N极向左,A、B两点为螺线管外轴线上关于螺线管中心对称的两点,以下说法正确的是( )
A. 开关S接1位置
B. A点的磁场方向水平向右
C. 小磁针位于A、B两点静止时,N极指向均向右
D. 小磁针位于A、B两点静止时,N极指向均向左
【答案】D
【详解】A.螺线管内部小磁针静止时N极的指向向左,可知内部磁场向左,由安培定则知,开关S接2,故A错误;B.螺线管内部小磁针静止时N极的指向向左,可知内部磁场向左,A为轴线上的点,磁场方向向左,故B错误;CD.螺线管内部小磁针静止时N极的指向向左,可知内部磁场向左,A、B为轴线上的两点,磁场方向均向左,C错误,D正确。故选D。
5.(2025-2026高二上·河南实验中学·期中)亥姆霍兹线圈(Helmholtzcoil)是一种制造小范围区域匀强磁场的器件。当连接电路之后产生逆时针方向的电流(从左往右看),其在圆心处产生的磁场方向表示正确的是( )
A. 沿着方向
B. 沿着方向
C. 沿着方向
D. 沿着方向
【答案】A
【详解】题意知线圈连接电路之后产生逆时针方向的电流,故根据右手定则可知,在圆心处产生的磁场方向沿着方向。故选A 。
6.(2025-2026高二上·河南郑州郑州外国语学校-11月·期中)闭合开关S后,小磁针静止时的位置如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 电源右端是负极
B. 向右移动滑片,通电螺线管磁性增强
C. 调换电源正、负极,小磁针N极指向不变
D. A点磁场方向和小磁针N极指向相同
【答案】D
【详解】A.由小磁针静止时N极指向可知,螺线管左端为N极,依据右手螺旋定则可判断电流从右端流入螺线管,则电源右端为正极,故A错误。B.向右移动滑片,相当于增大变阻器接入电路的电阻,电流减小,螺线管的磁性减弱,故B错误。C.若调换电源正负极,螺线管电流方向反向,其N、S极对调,小磁针N极指向也会发生反转,故C错误。D.螺线管左端为N极,外部磁场由N端指向S端,A点处的实际磁场方向与小磁针N极的指向相同,故D正确。故选D。
7.(2025-2026高二上·河南南阳南阳六校-10月·期中)图1所示为两点电荷的电场线分布,图2所示为通电螺线管的磁感线分布,下列说法正确的是( )
A. 电场线起始于正电荷止于负电荷,磁感线起始于N极止于S极
B. 两图中,电场线、磁感线的疏密程度均代表场的强弱
C. 图1中两电荷均带正电
D. 图2中通电螺线管的左端为N极,右端为S极
【答案】B
【详解】A.磁感线是闭合曲线,而电场线是从正电荷出发指向无穷远或负电荷,或从无穷远指向负电荷,不是闭合曲线,故A错误;B.磁感线和电场线是为了形象地描述磁场和电场引入的,磁感线的疏密表示磁感应强度的大小,电场线的疏密表示电场强度的大小,故B正确;C.由电场分布可知,图1中左侧电荷为负电荷,右侧电荷为正电荷,故C错误;D.根据磁场分布可知,图2中通电螺线管的左端为S极,右端为N极,故D错误。故选B。
8.(2025-2026高二上·河南商丘·期中)如图所示,水平直线aOb,O是ab的中点,在a、b两点放垂直纸面的直导线,a点处电流垂直纸面向内,b点处电流垂直纸面向外,两导线中电流大小相等,则ab中垂线O点上方c点的磁感应强度方向为( )
A. 竖直向下
B. 竖直向上
C. 水平向右
D. 水平向左
【答案】A
【详解】根据右手螺旋定则,作出a、b两处的电流在c点的合磁场方向竖直向下,如图所示 故选A。
9.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图所示,一个质量为m、电荷量为的圆环,可在倾斜放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现让圆环从静止开始沿细杆下滑,在之后的运动过程中,下列运动图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据左手定则可知,圆环沿细杆下滑过程受到垂直细杆向上的洛伦兹力。设细杆与水平方向的夹角为,圆环刚开始沿细杆向下滑时,速度较小,所受洛伦兹力也较小,小于,此时,细杆对圆环的支持力垂直于细杆向上,则有随着速度增大,圆环所受支持力减小,由可知,圆环所受摩擦力减小,根据牛顿第二定律有 故圆环的加速度增大,当时,,此时圆环的加速度最大,此后速度继续增大,则细杆对圆环的支持力垂直于细杆向下,有随着速度增大,圆环所受支持力增大,所受摩擦力也增大,根据可知,圆环的加速度减小,当时,此时速度最大,此后以这一速度沿杆向下匀速直线运动。综合以上,圆环的速度一直增大,最后速度保持不变,该过程中,加速度先增大后减小,最后加速度为零且保持不变,故图像先越来越陡,后越来越平缓,最后与横轴平行。故选B。
10.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)(多选)如图所示,纸面内M、N两点之间连接有三段导线1、2和3,三段导线的粗细、材料均相同,匀强磁场垂直于纸面向里,现给M、N两端加上恒定电压,则下列说法正确的是( )
A. 导线1受到的安培力最大
B. 导线3受到的安培力最小
C. 三段导线受到安培力的大小相等
D. 三段导线受到安培力的方向相同
【答案】BD
【详解】因三段导线的粗细、材料均相同,导线3最长,导线2最短,根据可知,导线3电阻最大,导线2电阻最小,导线1、2和3并联,电压相等,根据可知,导线3中电流最小,导线2中电流最大,计算导线所受安培力大小时所用的有效长度均为M、N两点的距离,判断导线所受安培力方向时所用的电流方向均为由M点指向N点的方向,故根据可知,导线3受到的安培力最小,导线2受到的安培力最大,三段导线受到安培力的方向相同。 故选BD。
考点2 磁感应强度 磁通量
1.(2025-2026高二上·河南濮阳-11月·期中)如图所示,匝数为N、边长为L的正三角形金属线框,内部有一半径为R的圆形区域,圆内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,则穿过该线框的磁通量为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】穿过该线框的磁通量为故选A。
2.(2025-2026高二上·河南实验中学·期中)我国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中,最早记载了地磁偏角:“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”沈括是历史上第一个从理论高度来研究磁偏现象的人。关于磁场、磁感线、磁感应强度、磁通量,下列说法正确的是( )
A. 地磁的两极与地理的两极重合,指南针的两极一定指向地理的两极
B. 磁感线是磁场把铁屑磁化形成的,磁场是由无数条磁感线组成的
C. 小磁针S极所受磁场力的方向与该处磁感应强度的方向相同
D. 线圈处在磁感应强度很大的磁场中,穿过线圈平面的磁通量可能为零
【答案】D
【详解】A.地磁两极与地理两极并不重合,存在磁偏角,指南针的指向会略微偏离地理南极,故A错误;B.磁感线是人为假想的曲线,用于描述磁场分布,并非由铁屑形成,磁场本身也不由磁感线组成,故B错误;C.小磁针S极所受磁场力方向与该处磁感应强度方向相反,N极受磁场力方向才与磁场方向相同,故C错误;D.磁通量Φ=BScosθ,若线圈平面与磁场方向平行(θ=90°),则cosθ=0,此时磁通量为零,与B的大小无关,故D正确。故选D。
3.(2025-2026高二上·河南洛阳六校·期中)关于磁感应强度,下列认识正确的是( )
A. 由公式B=可知,磁感应强度B与F成正比,与Il成反比
B. 磁感应强度只能用来表示磁场的强弱
C. 若一小段通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为0
D. 磁感应强度的方向即小磁针静止时N的指向
【答案】D
【详解】A.公式B=是磁感应强度的定义式,磁感应强度B由磁场本身决定,与F和Il无关,故A错误;B.磁感应强度是矢量,既描述磁场强弱也描述方向,故B错误;C.当电流方向与磁场方向平行时,F=0但B不一定为零,故C错误;D.磁感应强度方向定义为小磁针静止时N极指向,故D正确。故选D。
4.(2025-2026高二上·河南濮阳第一高中学-11月·期中)如图,三根通电长直细导线垂直于纸面固定,导线的横截面(截面积不计)分别位于以O点为圆心的圆环上的a、c、d三处,已知每根导线在O点的磁感应强度大小均为B,则( )
A. O点的磁感应强度方向从a指向O
B. O点的磁感应强度方向从O指向a
C. O点的磁感应强度大小为
D. O点的磁感应强度大小为
【答案】C
【详解】磁感应强度的矢量叠加如图所示 每根导线在圆心处产生的磁感应强度大小均为,可得处的磁感应强度大小为方向垂直于aO向右。故选C。
5.(2025-2026高二上·河南濮阳-11月·期中)如图所示,四边形ABCD为矩形,,O为AB中点,在A、C、D三个顶点处分别固定三根垂直纸面的通电长直导线,其中A、D两处导线的电流方向垂直纸面向里,大小均为I,经测量发现O处的合磁场方向垂直AB向下。已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为,其中I为电流,r为该位置到长直导线的距离,k为常数,下列判断正确的是( )
A. C处导线电流方向垂直纸面向外
B. C处导线电流的大小为
C. O处磁感应强度大小为
D. 若将C处电流反向,则O处磁场沿OA方向
【答案】A
【详解】AB.由于O处的合磁场方向垂直于AB向下,因此D、C处的导线在O点产生的磁场大小相等,导线中的电流大小相等,D、C处的导线在O点产生的合磁场方向也是垂直AB向下的如图所示 根据安培定则可知,C处导线电流方向垂直纸面向外,故A正确,B错误;C.由题可知,根据矢量的合成可知,O点的合磁场大小为,故C错误;D.若将C处电流反向,根据矢量的合成可知,O点的合磁场方向沿CO斜向下,故D错误。故选A。
6.(2025-2026高二上·河南·期中)如图所示,有一金属圆环置于条形磁铁左端,圆环平面与条形磁铁左端面重合,磁铁处于圆环中央位置,现把圆环平行向右移动到条形磁铁的正中间(条形磁铁始终过圆环中心),关于该过程中圆环中磁通量的变化,下列说法正确的是( )
A. 磁通量逐渐变大
B. 磁通量逐渐变小
C. 磁通量先变大后变小
D. 磁通量先变小后变大
【答案】A
【详解】磁感线是闭合的,根据条形磁铁磁感线的特点,可知磁铁外部穿过圆环的磁通量变小,但磁铁内部穿过圆环的磁通量保持不变且可与外部穿过圆环的磁通量相抵消,所以圆环中的磁通量变大。故选A。
7.(2025-2026高二上·河南郑州十校·期中)如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( )
A. 0
B.
C.
D. 2B0
【答案】C
【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零,如下图所示: 由此可知,外加的磁场方向与PQ平行,且由Q指向P,即B1=B0;依据几何关系,及三角知识,则有:BPcos30°=B0; 解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP=B0; 当P中的电流反向,其他条件不变,再依据几何关系,及三角知识,则有:B2=B0;因外加的磁场方向与PQ平行,且由Q指向P,磁场大小为B0;最后由矢量的合成法则,那么a点处磁感应强度的大小为B=,故C正确,ABD错误.
8.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.05T,方向沿x轴的正方向,且线段MN、DC相等,长度为0.4m。线段NC、EF、MD、NE、CF相等,长度为0.3m。通过平面MNCD、NEFC、MEFD、MNE的磁通量分别为、、和,关于它们的大小,正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】A.通过平面MNCD的磁通量为,故A正确;B.平面NEFC在垂直磁场方向的投影面积为零,则,故B错误;C.平面MEFD在垂直磁场方向的投影面积等于平面MNCD的面积,可知,故C错误;D.平面MNE在垂直磁场方向的投影面积为零,则,故D错误。故选A。
9.(2025-2026高二上·河南南阳南阳六校-10月·期中)如图所示,间距为L的两条光滑平行导轨 ab、cd倾斜固定放置,与水平方向的夹角为,另有两条间距也为L 粗糙的平行导轨 ae、cf水平固定放置,a、c两点为导轨连接点,整个空间存在垂直倾斜导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在a、c之间用导线接上电动势为E、内阻为0.5R的电源,两质量相等、电阻均为R、长度均为L的金属棒1、2分别垂直放置在倾斜、水平导轨上,金属棒1、2均恰好处于静止状态(金属棒1、2为并联关系)。已知重力加速度为g,导轨与导线的电阻以及回路产生的磁场均忽略不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)通过金属棒1的电流;
(2)金属棒的质量;
(3)金属棒2 与水平导轨间的动摩擦因数。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 金属棒1、2并联后的电阻为则电路总电流为通过金属棒1的电流为
(2) 对金属棒1,沿斜面方向根据平衡条件可得解得金属棒的质量为
(3) 金属棒2受到的安培力大小为方向与水平方向成斜向上偏右;对金属棒2,根据平衡条件可得,又联立解得金属棒2 与水平导轨间的动摩擦因数为
考点3 电磁感应现象及应用
1.(2025-2026高二上·河南·期中)关于感应电流,下列说法正确的是( )
A. 感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化
B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
C. 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D. 当导体不垂直切割磁感线运动时,不能用右手定则确定感应电流的方向
【答案】C
【详解】A.感应电流的磁场阻碍了引起感应电流的磁通量的变化,引起感应电流的磁通量仍然要变化,因此不能够说成阻止,故A错误;B.根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,而不是阻碍原磁场的变化,例如当导体切割磁感线运动时,回路中产生感应电流,穿过回路的磁通量发生变化,但原磁场不一定发生变化,故B错误;C.根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,故C正确;D.当导体不垂直切割磁感线运动时,依然可以用右手定则确定感应电流的方向,将速度分解后,拇指指向垂直于磁场的速度方向,故D错误。故选C。
2.(2025-2026高二上·河南·期中)下列叙述符合物理史实的是( )
A. 安培发现电流周围存在磁场的磁效应,首先提出电和磁之间存在联系
B. 法拉第指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C. 卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”测出万有引力常量
D. 奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说
【答案】C
【详解】A.奥斯特发现电流的磁效应,首次揭示电与磁的联系,而安培研究了电流之间的相互作用规律,故A错误。B.楞次提出“感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化”(楞次定律),而法拉第发现电磁感应现象并总结其规律,故B错误。C.卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量,这一实验被称为“卡文迪许扭秤实验”,故C正确。D.安培提出分子电流假说,解释磁现象的本质,而奥斯特的贡献是发现电流的磁效应,故D错误。故选C。
3.(2025-2026高二上·河南濮阳第一高中学-11月·期中)物理学理论建立的过程中,有许多科学家做出了贡献。关于科学家的贡献和研究方法,下列说法正确的是( )
A. 库仑用实验测得元电荷e的数值
B. 法拉第引入电场线和磁感线来形象地描述电场和磁场
C. 奥斯特总结出了判断电流和磁场方向关系的右手螺旋定则
D. 欧姆通过实验发现了电流的磁效应
【答案】B
【详解】A.元电荷的数值是由密立根通过油滴实验测得的,故A错误;B.法拉第首次引入电场线和磁感线来形象描述电场和磁场,故B正确;CD.奥斯特的贡献是发现电流的磁效应,右手螺旋定则(安培定则)是安培总结的,故CD错误;故选B。
4.(2025-2026高二上·河南重点高中·期中)下列各图所描述的物理情境中,说法正确的是( )
A. 如图甲所示,如果长为、通过电流为的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为,则该处磁感应强度大小一定为
B. 图乙是法拉第通过实验研究,发现了电流的磁效应
C. 铜盘在磁场中按图丙所示方向转动产生感应电流
D. 如图丁所示,右侧铁钉吸附小铁钉更多,说明右侧线圈中通过的电流大
【答案】C
【详解】A.若导线与磁场垂直,则,图中未指出导线与磁场的位置关系,则该处磁感应强度大小不一定为,故A错误;B.奥斯特通过实验研究,发现了电流的磁效应,故B错误;C.铜盘在磁场中按图丙所示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故C正确;D.串联电路中电流处处相等,右侧铁钉磁性强是因为右侧线圈匝数多,故D错误。故选C。
5.(2025-2026高二上·河南郑州十校·期中)(多选)下列如图所示的情况中,能产生感应电流的是( )
A. 图甲中,条形磁铁插入有开口的圆环
B. 图乙中,开关闭合后,向右滑动变阻器滑片
C. 图丙中,线圈在匀强磁场中保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时
D. 图丁中,与导线在同一平面内的线圈向右平移
【答案】BD
【详解】产生感应电流的条件:闭合回路、磁通量发生变化。A.图甲中,条形磁铁插入有开口的圆环,没有构成闭合回路,故A错误;B.图乙中,开关闭合后,向右滑动变阻器滑片,A线圈所在的回路中电阻减小,电流增大,A线圈周围磁场增大,B线圈内磁通量增大,有感应电流,故B正确;C.图丙中,线圈在匀强磁场中保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时,磁通量不变,故C错误;D.图丁中,与导线在同一平面内的线圈向右平移,磁通量减小,有感应电流,故D正确。故选BD。
6.(2025-2026高二上·河南·期中)(多选)如图所示,正方形金属线框abcd下方存在宽度为L的匀强磁场区域,该区域的上、下边界水平,磁感应强度的大小为B。线框从距磁场上边界高度为h处由静止开始自由下落。线框ab边进入磁场时开始减速,cd边穿出磁场时的速度是ab边进入磁场时速度的。已知线框的边长为L,质量为m,电阻为R,重力加速度大小为g,线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 线框ab边刚进入磁场时,产生的感应电流方向为abcda
B. 线框ab边刚进入磁场时,产生的感应电动势大小为
C. 线框在穿过磁场区域的过程中最大加速度为
D. 线框在穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为
【答案】AD
【详解】A.根据右手定则可得线框ab边刚进入磁场时,产生的感应电流方向为abcda,选项A正确;B.设ab边进入磁场时的速度大小为v,有ab边进入磁场时,感应电动势解得,选项B错误;C.ab边进入磁场时,线框的加速度最大,根据闭合电路欧姆定律可知,线框中感应电流的大小ab边受到的安培力大小根据牛顿第二定律有得,选项C错误;D.线框穿过磁场的过程中,根据能量守恒定律有,选项D正确。故选AD。
7.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图所示,导体棒AC的长为,绕O点以角速度匀速转动,OC长为,且O、C、A三点在一条直线上,有一磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直,则( )
A. C点电势高于A点电势,AC两端的电势差为
B. C点电势高于A点电势,AC两端的电势差为
C. A点电势高于C点电势,AC两端的电势差为
D. A点电势高于C点电势,AC两端的电势差为
【答案】D
【详解】根据右手定则可知,导体棒AC产生的感应电动势由C点指向A点,即A点相当于电源的正极,C点相当于电源的负极,A点电势高于C点电势;AC两端的电势差为正值,故选D。
8.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图甲所示,螺线管Q固定在竖直平面内,其右方悬挂一圆形闭合线圈P,P和Q共轴,Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示,取甲图中电流方向为正方向,则( )
A. 在时刻,线圈P有远离Q的趋势
B. 在时刻,线圈P有靠近Q的趋势
C. 在时刻,线圈P中无感应电流
D. 在时刻,线圈P有收缩的趋势
【答案】A
【详解】A.在时刻,Q中的电流正在增大,则穿过线圈P的磁通量正在增大,根据楞次定律,线圈P阻碍磁通量增大,故线圈P有远离Q的趋势,故A正确;BD.在时刻和时刻,Q中的电流变化率均为零,则穿过线圈P的磁通量变化率为零,线圈P中无感应电流,线圈P不受安培力,也没有收缩或扩张的趋势,故BD错误;C.在时刻,Q中的电流变化率不为零,则穿过线圈P的磁通量变化率不为零,线圈P中有感应电流,故C错误。故选A。
9.(2025-2026高二上·河南南阳南阳六校-10月·期中)(多选)如图所示,某工厂的排污管道是长为b、宽为a、高为c 的长方体金属管道,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直金属管道的前后表面。含大量正、负离子的污水向右匀速流动,在金属管道间所形成的电压为U,通过电压可知污水的流量(单位时间内流过的液体体积称为流量),下列说法正确的是( )
A. 电压U是在上下两面间形成的
B. 电压U是在前后两面间形成的
C. 该排污管道的流量
D. 该排污管道的流量
【答案】AD
【详解】AB.污水中的离子受到洛伦兹力,根据左手定则可知正离子向上极板聚集,负离子向下极板聚集,所以电压U是在上下两面间形成的,故A正确,B错误;CD.最终离子在电场力和洛伦兹力的作用下平衡,则有可得则该排污管道的流量为,故C错误,D正确。故选AD。
10.(2025-2026高二上·河南洛阳六校·期中)如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,一矩形线框abcd与通电导线共面放置,且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是( )
A. 导线中电流均匀增大
B. 线框向下做匀速运动
C. 线框向上做加速运动
D. 线框以直导线为轴转动
【答案】A
【详解】A.根据产生感应电流的条件可知,导线中电流均匀增大,矩形线框abcd中磁通量变化,能产生感应电流,A正确。BCD.线框向下做匀速运动或者向上加速运动,或者线框以直导线为轴转动,则穿过线圈的磁通量都不变化,则都没有感应电流产生,BCD错误。故选A。
考点4 电磁波的发现及应用
1.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)我国外销明星战机歼-10CE,使用了有源相控阵雷达,我国有源相控阵雷达探测距离远,抗干扰能力强,能够实现先敌发现,先敌攻击。有源相控阵雷达的辐射器如图所示,每个辐射器都配装有一个发射、接收组件,每个组件都能自己产生、接收电磁波中的微波。关于电磁波,下列说法正确的是( )
A. 电磁波波长越长,其能量子越大
B. 红外线的频率比紫外线的频率小
C. 红外线的波长比可见光的波长短
D. 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
【答案】B
【详解】A.根据公式以及,可得,由此可知,电磁波波长越长,其能量子越小,故A错误;B.在电磁波谱中,红外线的频率范围低于紫外线的频率范围,所以红外线的频率比紫外线的频率小,故B正确;C.可见光中紫光波长最短,红光波长最长,而红外线的波长比红光更长,所以红外线的波长比可见光的波长长,故C错误;D.根据麦克斯韦的电磁场理论,只有周期性变化的电场和磁场才能在其周围产生电磁波,均匀变化的电场和磁场只能产生恒定的磁场和电场,不能产生电磁波,故D错误。故选B。
2.(2025-2026高二上·河南焦作·期中)以下电流或磁场,能够激发电磁波的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.根据麦克斯韦的电磁波理论可知周期性变化的电流周期性变化的磁场周期性变化的电场,故A正确;B.根据麦克斯韦的电磁波理论可知恒定电流恒定磁场,故B错误;C.根据麦克斯韦的电磁波理论可知恒定磁场不产生电场,故C错误;D.根据麦克斯韦的电磁波理论可知均匀变化的磁场恒定电场,故D错误。故选A。
考点5 能量量子化
1.(2025-2026高二上·河南商丘·期中)假设可见光的平均频率为5×1014Hz,一盏功率为10W的LED灯,每秒钟发出的光子数约为(已知)( )
A. 3.0×1019个
B. 3.0×1020个
C. 1.5×1020个
D. 4.5×1021个
【答案】A
【详解】根据光子能量公式,其中普朗克常量 ,可见光平均频率 ,则每个光子的能量为LED灯功率为 10W,即每秒发出的总能量为 10J。每秒发出的光子数为总能量与每个光子能量的比值个故选A。
2.(2025-2026高二上·河南驻马店·期中)假设可见光的平均频率为,一盏功率为10W的LED灯,每秒钟发出的光子数约为(已知)( )
A. 3.0×1018个
B. 3.0×1019个
C. 1.5×1020个
D. 4.5×1021个
【答案】B
【详解】设每秒钟发出的光子数为,则有可得故选B。
3.(2025-2026高二上·河南洛阳六校·期中)下列说法正确的是( )
A. 闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线运动,就一定能够产生感应电流
B. 麦克斯韦根据电磁场理论,预言了电磁波的存在
C. 安培最早提出了用磁感线形象化描述磁场
D. 爱因斯坦最早提出了能量子的假设
【答案】B
【详解】A.闭合电路中导体切割磁感线运动不一定产生感应电流;比如矩形线圈在匀强磁场中,在垂直于磁场方向的平面内平移,所以矩形边切割磁感线,但线圈的磁通量保持不变,线圈不会产生感应电流,故A错误;B.麦克斯韦根据电磁场理论,预言了电磁波的存在,故B正确;C.法拉第最早提出了用磁感线形象化描述磁场,故C错误;D.普朗克最早提出了能量子的假设,故D错误。故选B。
试卷第1页,共3页
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专题06
考点1磁场磁感线
1.【答案】BD
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】D
5.【答案】A
6.【答案】D
7.【答案】B
8.【答案】A
9.【答案】B
10.【答案】BD
》
考点2磁感应强度磁通量
1.【答案】A
2.【答案】D
3.【答案】D
4.【答案】C
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电磁感应与电磁波初步
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5.【答案】A
6.【答案】A
7.【答案】C
8.【答案】A
9.【答案】1)2R
(2)
BLE
(3)
▣
gR
考点3电磁感应现象及应用
1.【答案】Cc
2.【答案】c
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】BD
6.【答案】AD
7.【答案】D
8.【答案】A
9.【答案】AD
10.【答案】A
D考点4电磁波的发现及应用
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1.【答案】B
2.【答案】A
》
考点5能量量子化
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】B
3/3
专题06 电磁感应与电磁波初步
5大高频考点
1. 磁场 磁感线
2. 磁感应强度 磁通量
3. 电磁感应现象及应用
4. 电磁波的发现及应用
5. 能量量子化
考点1 磁场 磁感线
1.(2025-2026高二上·河南省周口太康县第一高级中学·期中)(多选)下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是( )
A. 洛伦兹力方向竖直向下 B. 洛伦兹力方向垂直纸面向里
C. 粒子带负电 D. 洛伦兹力方向垂直纸面向外
2.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)2025年9月,由中国电气装备所属中国西电恒驰电气自主研制并承建的国内首条10千伏三相共箱纯环保气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)在南京顺利投运,标志着我国在中压环保型输电装备领域实现技术突破,填补了国内空白。如图甲所示,管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等,截面图如图乙所示,下方两根输电线缆P、Q连线水平,某时刻P、Q电流方向均垂直于纸面向外,R电流方向垂直于纸面向内,大小均相等,则( )
A. 在PQ的连线上存在磁感应强度为零的位置
B. 输电线缆PR、QR连线中点M、N处的磁感应强度相同
C. 输电线缆P、Q连线中点O处的磁感应强度方向水平向左
D. 要使输电线缆R所受安培力为零,需在平面内加一个水平向左的磁场
3.(2025-2026高二上·河南重点高中·期中)安德烈・玛丽·安培(1775~1836)是法国物理学家、化学家、数学家,在电磁作用方面的研究成就卓著,安培定则的发现是安培的重要成就之一。根据安培定则,下面四种情境下,导线中的电流方向与其附近小磁针静止时的指向相匹配的是( )
A. B.
C. D.
4.(2025-2026高二上·河南焦作·期中)如图所示,螺线管内部轴线上的小磁针静止时N极向左,A、B两点为螺线管外轴线上关于螺线管中心对称的两点,以下说法正确的是( )
A. 开关S接1位置
B. A点的磁场方向水平向右
C. 小磁针位于A、B两点静止时,N极指向均向右
D. 小磁针位于A、B两点静止时,N极指向均向左
5.(2025-2026高二上·河南实验中学·期中)亥姆霍兹线圈(Helmholtzcoil)是一种制造小范围区域匀强磁场的器件。当连接电路之后产生逆时针方向的电流(从左往右看),其在圆心处产生的磁场方向表示正确的是( )
A. 沿着方向
B. 沿着方向
C. 沿着方向
D. 沿着方向
6.(2025-2026高二上·河南郑州郑州外国语学校-11月·期中)闭合开关S后,小磁针静止时的位置如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 电源右端是负极
B. 向右移动滑片,通电螺线管磁性增强
C. 调换电源正、负极,小磁针N极指向不变
D. A点磁场方向和小磁针N极指向相同
7.(2025-2026高二上·河南南阳南阳六校-10月·期中)图1所示为两点电荷的电场线分布,图2所示为通电螺线管的磁感线分布,下列说法正确的是( )
A. 电场线起始于正电荷止于负电荷,磁感线起始于N极止于S极
B. 两图中,电场线、磁感线的疏密程度均代表场的强弱
C. 图1中两电荷均带正电
D. 图2中通电螺线管的左端为N极,右端为S极
8.(2025-2026高二上·河南商丘·期中)如图所示,水平直线aOb,O是ab的中点,在a、b两点放垂直纸面的直导线,a点处电流垂直纸面向内,b点处电流垂直纸面向外,两导线中电流大小相等,则ab中垂线O点上方c点的磁感应强度方向为( )
A. 竖直向下
B. 竖直向上
C. 水平向右
D. 水平向左
9.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图所示,一个质量为m、电荷量为的圆环,可在倾斜放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现让圆环从静止开始沿细杆下滑,在之后的运动过程中,下列运动图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)(多选)如图所示,纸面内M、N两点之间连接有三段导线1、2和3,三段导线的粗细、材料均相同,匀强磁场垂直于纸面向里,现给M、N两端加上恒定电压,则下列说法正确的是( )
A. 导线1受到的安培力最大
B. 导线3受到的安培力最小
C. 三段导线受到安培力的大小相等
D. 三段导线受到安培力的方向相同
考点2 磁感应强度 磁通量
1.(2025-2026高二上·河南濮阳-11月·期中)如图所示,匝数为N、边长为L的正三角形金属线框,内部有一半径为R的圆形区域,圆内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,则穿过该线框的磁通量为( )
A.
B.
C.
D.
2.(2025-2026高二上·河南实验中学·期中)我国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中,最早记载了地磁偏角:“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”沈括是历史上第一个从理论高度来研究磁偏现象的人。关于磁场、磁感线、磁感应强度、磁通量,下列说法正确的是( )
A. 地磁的两极与地理的两极重合,指南针的两极一定指向地理的两极
B. 磁感线是磁场把铁屑磁化形成的,磁场是由无数条磁感线组成的
C. 小磁针S极所受磁场力的方向与该处磁感应强度的方向相同
D. 线圈处在磁感应强度很大的磁场中,穿过线圈平面的磁通量可能为零
3.(2025-2026高二上·河南洛阳六校·期中)关于磁感应强度,下列认识正确的是( )
A. 由公式B=可知,磁感应强度B与F成正比,与Il成反比
B. 磁感应强度只能用来表示磁场的强弱
C. 若一小段通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为0
D. 磁感应强度的方向即小磁针静止时N的指向
4.(2025-2026高二上·河南濮阳第一高中学-11月·期中)如图,三根通电长直细导线垂直于纸面固定,导线的横截面(截面积不计)分别位于以O点为圆心的圆环上的a、c、d三处,已知每根导线在O点的磁感应强度大小均为B,则( )
A. O点的磁感应强度方向从a指向O
B. O点的磁感应强度方向从O指向a
C. O点的磁感应强度大小为
D. O点的磁感应强度大小为
5.(2025-2026高二上·河南濮阳-11月·期中)如图所示,四边形ABCD为矩形,,O为AB中点,在A、C、D三个顶点处分别固定三根垂直纸面的通电长直导线,其中A、D两处导线的电流方向垂直纸面向里,大小均为I,经测量发现O处的合磁场方向垂直AB向下。已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为,其中I为电流,r为该位置到长直导线的距离,k为常数,下列判断正确的是( )
A. C处导线电流方向垂直纸面向外
B. C处导线电流的大小为
C. O处磁感应强度大小为
D. 若将C处电流反向,则O处磁场沿OA方向
6.(2025-2026高二上·河南·期中)如图所示,有一金属圆环置于条形磁铁左端,圆环平面与条形磁铁左端面重合,磁铁处于圆环中央位置,现把圆环平行向右移动到条形磁铁的正中间(条形磁铁始终过圆环中心),关于该过程中圆环中磁通量的变化,下列说法正确的是( )
A. 磁通量逐渐变大
B. 磁通量逐渐变小
C. 磁通量先变大后变小
D. 磁通量先变小后变大
7.(2025-2026高二上·河南郑州十校·期中)如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( )
A. 0
B.
C.
D. 2B0
8.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.05T,方向沿x轴的正方向,且线段MN、DC相等,长度为0.4m。线段NC、EF、MD、NE、CF相等,长度为0.3m。通过平面MNCD、NEFC、MEFD、MNE的磁通量分别为、、和,关于它们的大小,正确的是( )
A.
B.
C.
D.
9.(2025-2026高二上·河南南阳南阳六校-10月·期中)如图所示,间距为L的两条光滑平行导轨 ab、cd倾斜固定放置,与水平方向的夹角为,另有两条间距也为L 粗糙的平行导轨 ae、cf水平固定放置,a、c两点为导轨连接点,整个空间存在垂直倾斜导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在a、c之间用导线接上电动势为E、内阻为0.5R的电源,两质量相等、电阻均为R、长度均为L的金属棒1、2分别垂直放置在倾斜、水平导轨上,金属棒1、2均恰好处于静止状态(金属棒1、2为并联关系)。已知重力加速度为g,导轨与导线的电阻以及回路产生的磁场均忽略不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)通过金属棒1的电流;
(2)金属棒的质量;
(3)金属棒2 与水平导轨间的动摩擦因数。
考点3 电磁感应现象及应用
1.(2025-2026高二上·河南·期中)关于感应电流,下列说法正确的是( )
A. 感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化
B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
C. 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D. 当导体不垂直切割磁感线运动时,不能用右手定则确定感应电流的方向
2.(2025-2026高二上·河南·期中)下列叙述符合物理史实的是( )
A. 安培发现电流周围存在磁场的磁效应,首先提出电和磁之间存在联系
B. 法拉第指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C. 卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”测出万有引力常量
D. 奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说
3.(2025-2026高二上·河南濮阳第一高中学-11月·期中)物理学理论建立的过程中,有许多科学家做出了贡献。关于科学家的贡献和研究方法,下列说法正确的是( )
A. 库仑用实验测得元电荷e的数值
B. 法拉第引入电场线和磁感线来形象地描述电场和磁场
C. 奥斯特总结出了判断电流和磁场方向关系的右手螺旋定则
D. 欧姆通过实验发现了电流的磁效应
4.(2025-2026高二上·河南重点高中·期中)下列各图所描述的物理情境中,说法正确的是( )
A. 如图甲所示,如果长为、通过电流为的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为,则该处磁感应强度大小一定为
B. 图乙是法拉第通过实验研究,发现了电流的磁效应
C. 铜盘在磁场中按图丙所示方向转动产生感应电流
D. 如图丁所示,右侧铁钉吸附小铁钉更多,说明右侧线圈中通过的电流大
5.(2025-2026高二上·河南郑州十校·期中)(多选)下列如图所示的情况中,能产生感应电流的是( )
A. 图甲中,条形磁铁插入有开口的圆环
B. 图乙中,开关闭合后,向右滑动变阻器滑片
C. 图丙中,线圈在匀强磁场中保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时
D. 图丁中,与导线在同一平面内的线圈向右平移
6.(2025-2026高二上·河南·期中)(多选)如图所示,正方形金属线框abcd下方存在宽度为L的匀强磁场区域,该区域的上、下边界水平,磁感应强度的大小为B。线框从距磁场上边界高度为h处由静止开始自由下落。线框ab边进入磁场时开始减速,cd边穿出磁场时的速度是ab边进入磁场时速度的。已知线框的边长为L,质量为m,电阻为R,重力加速度大小为g,线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 线框ab边刚进入磁场时,产生的感应电流方向为abcda
B. 线框ab边刚进入磁场时,产生的感应电动势大小为
C. 线框在穿过磁场区域的过程中最大加速度为
D. 线框在穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为
7.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图所示,导体棒AC的长为,绕O点以角速度匀速转动,OC长为,且O、C、A三点在一条直线上,有一磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直,则( )
A. C点电势高于A点电势,AC两端的电势差为
B. C点电势高于A点电势,AC两端的电势差为
C. A点电势高于C点电势,AC两端的电势差为
D. A点电势高于C点电势,AC两端的电势差为
8.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)如图甲所示,螺线管Q固定在竖直平面内,其右方悬挂一圆形闭合线圈P,P和Q共轴,Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示,取甲图中电流方向为正方向,则( )
A. 在时刻,线圈P有远离Q的趋势
B. 在时刻,线圈P有靠近Q的趋势
C. 在时刻,线圈P中无感应电流
D. 在时刻,线圈P有收缩的趋势
9.(2025-2026高二上·河南南阳南阳六校-10月·期中)(多选)如图所示,某工厂的排污管道是长为b、宽为a、高为c 的长方体金属管道,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直金属管道的前后表面。含大量正、负离子的污水向右匀速流动,在金属管道间所形成的电压为U,通过电压可知污水的流量(单位时间内流过的液体体积称为流量),下列说法正确的是( )
A. 电压U是在上下两面间形成的
B. 电压U是在前后两面间形成的
C. 该排污管道的流量
D. 该排污管道的流量
10.(2025-2026高二上·河南洛阳六校·期中)如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,一矩形线框abcd与通电导线共面放置,且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是( )
A. 导线中电流均匀增大
B. 线框向下做匀速运动
C. 线框向上做加速运动
D. 线框以直导线为轴转动
考点4 电磁波的发现及应用
1.(2025-2026高二上·河南洛阳-11月·期中)我国外销明星战机歼-10CE,使用了有源相控阵雷达,我国有源相控阵雷达探测距离远,抗干扰能力强,能够实现先敌发现,先敌攻击。有源相控阵雷达的辐射器如图所示,每个辐射器都配装有一个发射、接收组件,每个组件都能自己产生、接收电磁波中的微波。关于电磁波,下列说法正确的是( )
A. 电磁波波长越长,其能量子越大
B. 红外线的频率比紫外线的频率小
C. 红外线的波长比可见光的波长短
D. 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
2.(2025-2026高二上·河南焦作·期中)以下电流或磁场,能够激发电磁波的是( )
A. B.
C. D.
考点5 能量量子化
1.(2025-2026高二上·河南商丘·期中)假设可见光的平均频率为5×1014Hz,一盏功率为10W的LED灯,每秒钟发出的光子数约为(已知)( )
A. 3.0×1019个
B. 3.0×1020个
C. 1.5×1020个
D. 4.5×1021个
2.(2025-2026高二上·河南驻马店·期中)假设可见光的平均频率为,一盏功率为10W的LED灯,每秒钟发出的光子数约为(已知)( )
A. 3.0×1018个
B. 3.0×1019个
C. 1.5×1020个
D. 4.5×1021个
3.(2025-2026高二上·河南洛阳六校·期中)下列说法正确的是( )
A. 闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线运动,就一定能够产生感应电流
B. 麦克斯韦根据电磁场理论,预言了电磁波的存在
C. 安培最早提出了用磁感线形象化描述磁场
D. 爱因斯坦最早提出了能量子的假设
试卷第1页,共3页
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