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暑假学习：第19讲磁场 磁感线（预习练习）----2025-2026学年人教版必修第三册物理高二年级上学期
一、单选题（本大题共12小题）
1．发现电流的磁效应的物理学家是（　　）
A．伽利略 B．奥斯特 C．麦克斯韦 D．赫兹
2．关于磁感线与电场线的描述，正确的是( )
A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的
C．磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D．电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到
3．如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时（　　）
A．小磁针N极向里转 B．小磁针N极向外转
C．小磁针在纸面内向左摆动 D．小磁针在纸面内向右摆动
4．如图所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将(　　)
A．沿顺时针方向转动
B．沿逆时针方向转动
C．N极转向纸内，S极转向纸外
D．N极转向纸外，S极转向纸内
5．发现“电流磁效应”的科学家是 ( )
A．库仑 B．牛顿 C．富兰克林 D．奥斯特
6．关于一些科学事实，下列说法中正确的是（　　）
A．洛仑兹提出了分子电流的假说
B．安培首先提出了磁场对运动电荷有力的作用
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应
D．库仑发现了电流产生的磁场及其方向的判定方法
7．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（　　）
A．a、b两处的磁感应强度Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度BaC．a、b两处的磁感应强度Ba=Bb
D．a、b两处的磁感应强度相同
8．下列说法正确的是（　　）
A．电场线和磁感线都是闭合曲线
B．电阻率越大，导体对电流的阻碍不一定越大
C．电流有方向，所以它是一个矢量
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用和规律
9．下列关于图中的相关判断和描述正确的是（　　）
A．甲图中地球赤道表面磁场方向指向南方
B．乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，再从负电荷回到正电荷形成闭合回路
C．丙图中条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
D．丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，其轴心位置小磁针的N极向纸外旋转
10．众多的科学家对物理学的发展做出了重大贡献，下列陈述中不符合历史事实的是（　　）
A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电现象
B．安培发现了电流的磁效应现象
C．卡文迪什利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量
D．伽利略对自由落体运动进行了系统的研究，并得出自由落体运动是匀变速直线运动
11．如图甲是一个磁悬浮地球仪，原理如图乙所示。上方的地球仪内有一个永磁体，底座内有一个线圈，线圈通上直流电，地球仪就可以悬浮起来。下列说法正确的是（　　）
A．将地球仪上下位置翻转，仍能继续保持悬浮
B．图中线圈的a端须连接直流电源的正极
C．若增加线圈的匝数，稳定后地球仪受到的磁力增大
D．若增大线圈中的电流，稳定后地球仪受到的磁力不变
12．如图所示，a、b为通电螺线管磁场中同一根磁感线上的两点，a、b两点磁感应强度的大小分别为Ba、Bb，则(　　)
A．Ba＝Bb
B．BaC．a、b两点磁感应强度方向不同
D．a、b两点磁感应强度方向相同
二、多选题（本大题共4小题）
13．如图所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁的一半位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是（　　）
A．若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数减小
B．若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数增大
C．若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数增大
D．若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数减小
14．关于磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间相互作用的示意图，以下正确的是（　　）
A．磁体 磁场 磁体 B．磁体 磁场 电流
C．电流 电场 电流 D．电流 磁场 电流
15．(多选)关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是(　　)
A．磁体在空间能产生磁场，磁场使磁体间不必接触便能相互作用
B．在磁场中的某一点，小磁针仅在磁场力作用下静止时N极所指的方向，就是该点的磁场方向
C．当两个磁体的同名磁极相互靠近时，两条磁感线有可能相交
D．磁体周围的磁感线都是闭合的曲线
16．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为（　　）
A．零
B．10 T，方向竖直向上
C．0.1 T，方向竖直向下
D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向
三、填空题（本大题共4小题）
17．如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管Q端。则E为蓄电池 极（填“正”或“负”），螺线管P端为 极（填“S”或“N”）.
18．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，小磁针的指向如图所示，则螺线管的端为 （选填“”或“”）极，接电源的 （选填“正”或“负”）极。
19．实验小组在“探究通电螺线管的磁场”实验中，如图在固定有螺线管的水平硬纸板上均匀地晒满铁屑，通电后轻敲硬纸板。
（1）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，可行的措施有 。（写出一种方法即可）
（2）改变电流方向，观察到小磁针的指向也发生了改变，同时观察到铁屑的分布情况 。（填“改变”或“不变”）
（3）下列对实验有关现象的分析中正确的是 。（填字母序号）
A．撒铁屑的目的是为了显示磁场中的磁感线
B．撒铁屑的目的是为了显示原来不存在的磁场
C．铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁体，可由铁屑的分布情况判断螺旋管的磁场方向
D．实验中小磁针的作用是用来判断通电螺线管的极性，也可以显示存在的电流磁场
（4）1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，他把螺线管水平悬挂起来，然后给螺线管通电，发生的现象是 。
20．下图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：
(1)当电流从电磁铁的接线柱流入时，发现吸引小磁体向下运动，则电磁铁的上端为 极，小磁体的下端为 极；
(2)电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作 ？
四、非选择题（本大题共8小题）
21．如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得段导线长度为，天平平衡时钩码重力为，通过导线的钩码电流为．则通电螺线管中的磁感应强度为多少？
22．“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，在给螺线管通电 （填“前”或“后”）必须对磁传感器调零．实验中若发现磁传感器读数为负值，则使要读数出现正值的操作是： ．
23．通电直导线附近的小磁针如图所示，标出导线中的电流方向。
24．下图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱流入时，发现吸引小磁体向下运动，则电磁铁的上端为 极，小磁体的下端为 极；
（2）电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作？
25．根据如图中标出的磁场方向，在图中标出通电导线中电流的方向。
26．如图所示，为相距的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的大小和方向处处相同的磁场中，质量为的金属棒垂直于导轨放在其上。当金属棒中通以的电流时，金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速运动，加速度为；当棒中通以同方向的的电流时，棒恰好沿着导轨做匀速运动。求磁场的磁感应强度的大小。
27．奥斯特实验是一个非常著名的实验，首次揭示了电与磁的联系。如图所示，通电直导线正下方有一小磁针。
（1）当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的 极附近。（填“南”或“北”）。
（2）为了更好的完成此实验，直导线应该 （填“东西”或“南北”）放置。

（3）当直导线通有如图电流时，小磁针的N极将向哪个方向偏转？
28．（9分）如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。
补充完成下列实验步骤
（1）按照实验电路图连接电路。
（2）保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，取出托盘中的细沙，然后用天平称出细沙质量。
（3）闭合开关S，调节电阻R的阻值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态，然后读出电流表的示数I，再取出托盘中的细沙，并用天平测量此时细沙的质量。
（4）用刻度尺测量 ，记为L。
（5）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度B的大小，则 。
（6）判定磁感应强度方向的方法：若 （填“>”或“<”），磁感应强度方向垂直纸面向外。反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
参考答案
1．【答案】B
【详解】
发现电流的磁效应的物理学家是奥斯特，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．【答案】B
【详解】
A．电场线起止于电荷，磁感线是闭合曲线，选项A错误；
B．电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的，选项B正确；
C．磁感线是为了描述磁场假想的曲线，不是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹，选项C错误；
D．电场和磁场是实际存在的，而电场线和磁感线实际上都是不存在的，选项D错误；
故选B.
3．【答案】A
【详解】由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里。而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转。故A正确，BCD错误。
4．【答案】C
【详解】
由安培定则知,，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸内，C选项正确．
故选C。
5．【答案】D
【详解】
库仑发现了库仑定律；牛顿发现了牛顿运动定律；富兰克林发明了避雷针；奥斯特发现了电流的磁效应，D正确．
6．【答案】C
【详解】
A．洛仑兹首先提出了磁场对运动电荷有力的作用，A错误；
B．安培发现了电流产生的磁场的方向的判定方法，即右手定则，B错误；
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应，C正确；
D．库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律，即库仑定律，D错误。
故选C。
7．【答案】A
【详解】磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，a点所在的磁感线更密集，则有Ba>Bb。
选A。
8．【答案】B
【详解】
A．电场线不是闭合曲线，如：正电荷电场线指向无限远处，故A错误；
B．电阻率越大，导体对电流的阻碍不一定越大，还和导体长度与横截面积有关，故B正确；
C．电流的运算法则不满足平行四边形定则，是标量，故C错误；
D．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用和规律，故D错误。
故选B。
9．【答案】D
【详解】A．甲图中地球赤道表面磁场方向指向北方，A错误；
B．乙图中表示的电场是由等量异种电荷产生的，电场线方向从正电荷到负电荷，电场线并不会从负电荷回到正电荷形成闭合回路，B错误；
C．丙图中条形磁铁的磁感线在磁铁外部从N极出发，到S极，从磁铁内部由S极回到N极，C错误；
D．丁图中如果忽略地磁场，那么环形导线通电后，根据安培定则可知，其轴心磁场方向向外，则其轴心位置小磁针的N极向纸外旋转，D正确。选D。
10．【答案】B
【详解】
A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电现象，故A正确；
B．奥斯特发现了电流的磁效应现象，故B错误；
C．卡文迪什利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量，故C正确；
D．伽利略对自由落体运动进行了系统的研究，并得出自由落体运动是匀变速直线运动，故D正确。
故选B。
11．【答案】D
【详解】A.地球仪根据同名磁极相互排斥的原理工作，将地球仪上下翻转，则磁体磁极颠倒，和线圈的作用力从斥力变为吸引力的作用，不能继续保持悬浮，故A错误；
B.线圈a端接正极时，根据安培定则，可知螺线管上面S极和永磁体下端磁极相反，会相互吸引，地球仪不会悬浮，故B错误；
C.若增加线圈匝数，磁场增大，稳定后地球仪悬浮得更高，但稳定后地球仪受到的磁力仍与重力大小相等，故C错误；
D.若增大线圈中的电流，稳定后地球仪悬浮得更高，但稳定后地球仪受到的磁力仍与重力大小相等，故D正确。
故选D。
12．【答案】C
【详解】A、磁感线的疏密表示磁场的强弱，则可知，a的磁感应强度大于b点的磁感应强度，AB错误；
C、磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，ab两点磁感应强度方向不同，C正确，D错误．
思路点拨：本题考查磁感线的性质，要注意明确电场线的疏密表示电场的强弱，磁感线的疏密表示磁场的强弱，这是电场线与磁感线的基本性质．
13．【答案】AC
【详解】
AB．当螺线管将a接电源正极，b接负极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向上，上端相当于N极，对磁铁产生向上的斥力，所以弹簧秤示数减小，故A正确；B错误；
CD．当螺线管将b接电源正极，a接负极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向下，上端相当于S，对磁铁产生向下的引力，所以弹簧秤示数增大，故C正确，D错误。
故选AC。
14．【答案】ABD
【详解】
磁体与磁体间、电流与磁体间、电流与电流间的相互作用都是通过磁场来传递的。
故选ABD。
15．【答案】ABD
【解析】磁体间的作用力是通过磁场发生的，故磁体间不必接触便可产生相互作用，A正确；小磁针仅在磁场力作用下静止时N极所指的方向即为该点的磁场方向，B正确；磁感线是闭合的曲线且不能相交，C错误，D正确
16．【答案】D
【分析】
当通电导线垂直放入磁场中时，所受的安培力最大，由求得磁感应强度B，磁感应强度B方向与安培力方向是垂直关系
【详解】
由题意，导线与磁场垂直时所受安培力最大，根据
得
因磁感应强度B方向与安培力方向是垂直关系，故知B的方向肯定不是竖直向上，磁感应强度由磁场本身决定，与是否有电流无关，故将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度保持不变，故D正确，ABC错误。
故选D。
17．【答案】负；N；
【详解】
[1]由右手螺旋定则可知，电流由F流出，故E为蓄电池负极；
[2]小磁针N极转向Q端，这说明磁感线指向Q端，故Q端为S极，P端为N极。
18．【答案】；正
【详解】
[1][2]由题图可知，小磁针静止时极指向端，则通电螺线管的端为极，通电螺线管的端为极，根据安培定则判断出电流的方向：从端流进，从端流出，接电源的正极，接电源的负极。
19．【答案】增大线圈电流；不变；D；通电螺线管转动
【详解】
（1）[1] 通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，可以增大通电螺线管的电流，通电螺线管的磁性就会增强
（2）[2] 改变电流方向，观察到小磁针的指向也发生了改变，即磁场的方向发生了变化，但铁屑的分布情况不会改变
（3）[3]AB．磁体周围始终存在磁场，借助细铁屑可以显示磁体周围的磁场分布特点，但不是将原来不存在的磁场显示出来，AB错误；
C．铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁体，可以显示磁场的分布，但不能判断螺线管的磁场方向，C错误；
D．根据铁屑的分布情况可知通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场是相似的，D正确。
故选D。
（4）[4] 由于地球是一个大的磁体，磁极间有相互作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管会转动。
20．【答案】S；N；软磁性材料
【详解】
（1）[1] 当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。
[2] 由异性相吸可知下端为N极。
（2）[3] 根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此种铁芯最好用软磁性材料制作。
21．【答案】
【详解】
由题意知，，，．电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即．由磁感应强度的定义式得：
．
所以，通电螺线管中的磁感应强度为．
22．【答案】前；将电源正负极对换或将磁传感器从螺线管的另一头插入
【详解】
[1]．在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则就会有测量误差．
[2]．由于螺线管轴线中点磁感应强度方向一定，实验中若发现磁传感器读数为负值，则使要读数出现正值的操作是将电流的方向反向，即将电源正负极对换，或者从另一端插入．
23．【答案】向下
【详解】
由题知：用右手握住直导线，让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向。
由图根据以上方法可判断出通电直导线周围的磁感线方向是顺时针方向的，因为小磁针静止时，北极的指向为磁场方向，则直导线中电流方向向下。
24．【答案】S；N；软磁性材料
【详解】（1）当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。
由异性相吸可知下端为N极。
（2）根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此种铁芯最好用软磁性材料制作。
25．【答案】
【分析】
利用右手螺旋定则根据磁场方向确定电流方向。
【详解】
根据右手螺旋定则可分别确定电流方向，如图所示，
甲图．磁场俯视顺时针，电流竖直向下；
乙图．螺线管内部磁场向左，可知外侧电流向上，内侧电流向下；
丙图．正方形线圈可看成环形电流，内部磁场垂直直面向内，电流顺时针方向。
26．【答案】
【详解】
设棒在水平方向受到的摩擦力为，当通以电流时，处于加速状态，由牛顿第二定律有
当通以电流时，棒处于平衡状态，有
联立两式解得
27．【答案】 北 南北 垂直纸面向里偏转
【详解】（1）[1] 地磁场的南极在地理北极附近。因此当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的北极附近。
（2）[2] 为了更好的完成此实验，直导线应该南北放置。这样小磁针的偏转角度比较大，实验现象更加明显。
（3）[3] 由安培定则，当直导线通有如图电流时，小磁针的N极将向垂直纸面向里偏转。
28．【答案】（4）金属框D的下边长 （5） （6）<
【详解】（4）用刻度尺测量金属框D的下边长，记为L。
（5）保持开关S断开，使D处于平衡状态，细沙的重力与金属框的重力相等，闭合开关S，使D重新处于平衡状态，细沙的重力等于金属框重力和下边框所受安培力矢量和，即两次细沙的重力差等于金属框下边框所受安培力大小，有，解得。
（6）如果磁感应强度垂直纸面向里，由左手定则可知L受到的安培力向上，则托盘中的细沙的质量就少，反之安培力向下，托盘中的细沙的质量就多。所以当m1 > m2 时磁场的磁感应强度垂直纸面向里，当m1第 page number 页，共 number of pages 页
第 page number 页，共 number of pages 页暑假学习：第20讲磁感应强度 磁通量（预习练习）----2025-2026学年人教版必修第三册物理高二年级上学期
一、单选题（本大题共6小题）
1．如图所示，是一根条形磁铁中轴线上的三个点，是条形磁铁的中点，与点的距离相等，有一个金属圆环套在条形磁铁上，圆环平面始终与条形磁铁垂直。当圆环的圆心与点重合时穿过圆环的磁通量为，当圆环的圆心与点重合时穿过圆环的磁通量为，下面正确的是（ ）

A． B．
C． D．
2．我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“天眼”，如图所示。“天眼” “眼眶”所围圆面积为S，其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面平行、垂直的分量分别为Bl、B2，则穿过“眼眶”的磁通量大小为
A．0 B．BS
C．B1S D．B2S
3．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示。下列说法中正确的是（　　）

A．t1时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
B．t2时刻通过线圈的磁通量为0
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直
4．特高压直流输电是国家重点工程。如图所示，高压输电线上使用“abcd正方形间隔棒”支撑导线、、、其目的是固定各导线间距，防止导线互相碰撞，图中导线、、、水平且恰好处在正四棱柱的四条棱上，abcd的几何中心为O点，O点到导线的距离远小于导线的长度，忽略地磁场，当四根长直导线通有等大、同向的电流时，则（　　）
A．O点的磁感应强度不为零
B．O点的磁感应强度沿bd连线方向
C．对的安培力比对的安培力小
D．所受安培力的方向为从指向
5．三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个项点，如图所示，现使每条通电导线在斜边中点O所产生的磁感应强度的大小为B．下列说法正确的是（ ）
A．O点的磁感应强度大小为2B
B．O点的磁感应强度大小为
C．O点的磁感应强度方向水平向右
D．O点的磁感应强度方向沿O方向指向
6．下图所示的彼此绝缘且相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，则穿过线圈的磁通量可能为零的是（　　）
A． B． C． D．
二、多选题（本大题共4小题）
7．根据磁感应强度的定义式，下列说法中正确的是（）
A．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比
B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0，那么该处的B不一定为零
C．一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零
D．磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同
8．如图所示，闭合矩形导体框在水平方向的匀强磁场中绕其竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体框的边长分别为a和b，转动的周期为T，导体框从图示位置开始转动并开始计时，则下列说法正确的是（ ）
A．因为磁通量是矢量，所以比较磁通量时需要考虑磁感线从面的哪一侧穿过
B．0时刻穿过导体框的磁通量为0
C．时刻穿过导体框的磁通量为
D．时刻穿过导体框的磁通量为
9．如图所示，在条形磁铁产生的磁场中，垂直条形磁铁中心轴线放置3个相同的闭合线圈、和，三个线圈的中心均在条形磁铁的中心轴线上，穿过各个线圈的数通量分别为、和，则（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是（ ）
A．穿过AOB面的磁通量为零
B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等
C．穿过AOC面的磁通量为零
D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量
三、非选择题（本大题共5小题）
11．一根长为0.20m的直导线，垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有1A的电流时，导线受到的安培力大小为0.08N，则：
(1)磁场的磁感应强度为多大？
(2)当导线中的电流增大为2A时，此时磁场的磁感应强度为多大？导线受到的安培力为多大？
12．某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一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x轴正方向成60°角的方向。已知该地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为3×10-5T。
（1）请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）。
13．把一长20cm的直导线放入永磁体产生的匀强磁场中，使导线和磁场方向垂直，导线中的电流是2.0A，受到的安培力大小是3.6×10-2 N 。求：
(1)永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度多大？
(2)将导线从磁场中取走后，永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度为多大？
14．面积为2.5×10－2 m2的单匝矩形线圈放在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是10－3 Wb，那么，磁场的磁感应强度是多少？
15．（6分）为观察电磁感应现象，某小组学生将电流表、螺线管A和B、电池组、滑动变阻器、开关接成如图甲所示的实验电路。
（1）该同学将线圈B放置在线圈A中，闭合、断开开关时，电流表指针都没有偏转，其原因是______。
A．电池组的正、负极接反 B．线圈B的两个接线柱上导线接反
C．开关的位置接错 D．电流表的正、负接线柱上导线接反
（2）电路连接的错误改正后，通过实验得出产生感应电流的条件是 。
（3）如图乙所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度与时间的关系式为 （用、l、、t表示）。
参考答案
1．【答案】D
【详解】磁通量代表穿过面积磁感线的条数，根据对称性可知，因为点相比点圆圈住的磁铁外侧磁感线更少，则抵消掉磁铁内部磁感线越少，磁通量更大，，选D。
2．【答案】D
【详解】在匀强磁场中，眼眶与磁场Bl平行，穿过的磁通量Φ=0，眼眶与磁场B2垂直，则穿过的磁通量Φ=B2S，ABC错误，D正确；
3．【答案】C
【详解】A．t1时刻感应电动势达到最大，因此线圈在垂直磁场方向的分速度最大，即线圈平面平行于磁场方向，因此，t1时刻的线圈磁通量为0，即最小，A错误；
B．t2时刻感应电动势为0，说明线圈在垂直磁场方向的分速度为0，即线圈平面垂直于磁场方向，因此，t2时刻通过线圈的磁通量为最大，B错误；
C．t3时刻的感应电动势绝对值最大，所以t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大，C正确；
D．每当电流方向变化时即感应电动势为0的时候，线圈就在中性面上，D错误；选C。
4．【答案】D
【详解】AB．根据安培定则以及对称性，L1和L3在O点处的磁感应强度为零，L2和L4在O点处的磁感应强度为零，所以O点处的磁感应强度为零，A B错误；
C．越靠近通电直导线，磁感应强度越强，所以L1导线在L2处产生的磁感应强度大于在L3处的磁感应强度，所以L1对L2的安培力大于L1对L3的安培力，C错误；
D．因“同向电流相互吸引”，则当四根长直导线通有等大、同向的电流时，则L1均受到L2、L3、L4的吸引力，且L2、L4对L1的吸引力的合力也从指向，则L1受到的安培力的方向从L1指向L3，D正确。选D。
5．【答案】B
【详解】
AB．由题意可知，三平行的通电导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向如图；
则
故A错误B正确；
CD．设方向沿斜边的夹角为α，根据力的合成与分解的法则，结合三角函数关系，则有
所以磁感应强度的方向与斜边夹角为
α=arctan2，故CD错误；
故选B。
6．【答案】B
【详解】A．根据安培定则，电流、在第四象限磁场方向均是垂直纸面向里，所以穿过线圈的磁通量不可能为零，A错误；
B．电流在第一象限磁场方向是垂直纸面向外，在第一象限磁场方向是垂直纸面向里，所以穿过线圈磁通量可能为零，B正确；
C．电流在第一象限磁场方向垂直纸面向外，在第一象限的磁场方向垂直纸面向外，所以穿过线圈磁通量不可能为零，C错误；
D．电流在第二、三象限的磁场方向是垂直纸面向外，在此处磁场方向是上半部垂直纸面向里，下半部分垂直纸面向外，所以穿过线圈的磁通量不可能为零，D错误。选B。
7．【答案】BC
【详解】
A.磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向，是由磁场本身决定的，与放入磁场的导线所受的安培力F、导线的长度L和电流I无关，故A错误；
B.当通电导体中的电路方向与磁场方向平行时，放在磁场中该处的一小段通电直导线受到的磁场力F=0，但该处的磁场并一定为零，故B正确；
C. 一小段通电直导线放在磁感应强度B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零，故C正确；
D. 磁场力F垂直于电流I和磁感应强度B所在的平面，所以磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直，故D错误．
8．【答案】BD
【详解】磁通量没有方向是标量，正负表示磁感线穿过平面的方向，A错误；0时刻矩形导体框与磁场方向平行，穿过导体框的磁通量为0，B正确；经过，线圈转过角度，穿过导体框的磁通量为，C错误；经过，线圈转过角度，穿过导体框的磁通量为，D正确。
9．【答案】BC
【详解】
磁通量可以形象地用穿过截面内的磁感线条数来表示，条形磁铁外周围的磁感线从N极出发回到S极，三个环面都在轴线上，距离最近的穿过的磁通量最大，距离最远的穿过的磁通量最小，故有Φ1>Φ2>Φ3。
故选BC。
10．【答案】ABC
【详解】
匀强磁场沿Ox方向没有磁感线穿过AOB面及AOC面，所以磁通量为零，AC正确；
在穿过ABC面时，磁场方向和ABC面不垂直，则 ABC面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC面，所以穿过BOC面、ABC面的磁通量相等，B正确，D错误．
11．【答案】(1)0.4T；(2)0.16N
【详解】
.(1)直导线所受安培力为
代入数据，得
(2)磁场中磁感应强度由磁场本身决定，所以当导线中的电流增大时，磁场中的磁感应强度仍然为0.4T。
此时导线所受安培力为
12．【答案】；5×10-5T
【详解】
（1）由小磁针静止时北极指向可知导线的绕向如图所示
（2）由题意，可知
B=B地tan60°≈5×10-5T
13．【答案】(1)9×10-2T；(2)9×10-2 T
【详解】(1)根据磁感应强度定义式得
(2)将导线从磁场中取走后，永磁体产生的匀强磁场的磁感应强度仍为9×10-2 T
14．【答案】4×10－2 T
【详解】
当线圈平面与磁场方向垂直时
Φ=BS
则
15．【答案】（1）C（2分） （2）闭合电路中的磁通量发生变化（2分） （3）（2分）
【解析】（1）由题图甲电路图可知，开关接在电流表所在电路，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，故穿过螺线管A的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针不偏转，故选C。
（2）电路连接的错误改正后，通过实验得出产生感应电流的条件是闭合电路中的磁通量发生变化。
（3）为使MN棒中不产生感应电流，则闭合回路MDEN中的磁通量保持不变，则，磁感应强度与时间的关系式为。
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第 page number 页，共 number of pages 页暑假学习：第21讲电磁感应现象及应用（预习练习）----2025-2026学年人教版必修第三册物理高二年级上学期
一、单选题（本大题共10小题）
1．如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下不能使电流表指针偏转的是（ ）
A．将磁铁插入螺线管的过程中
B．磁铁放在螺线管中不动时
C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中
D．将磁铁从螺线管中向下拉出的过程中
2．物理学在发展完善的过程中,不同年代的物理学家对物理现象进行观察、思考和研究,在实验论证、逻辑推理、演绎论证等基础上建构了现在比较完善的体系.下列关于物理学重大历史事件描述合理的是 (　　)
A．19世纪30年代,库仑提出一种观点.认为在电荷的周围存在着由它产生的电场,电荷之间通过电场相互作用
B．为解释磁体产生磁场,伏特提出了分子电流假说.认为在物质内部,存在着一种环形电流——分子电流.分子电流使每一个物质微粒都成为微小的磁体,它两侧相当于两个磁极
C．1831年,法拉第在一次科学报告会上当众表演了一个实验,一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在“电流表”的两端.他摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转,“电流表”的指针随之摆动.这是根据电磁感应现象制造的最早的圆盘发电机
D．1820年,特斯拉在一次讲课中,偶然地把导线放置在一个指南针的上方,通电时指南针转动了.这就是电流的磁效应,奥斯将首次揭示了电与磁的联系
3．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接。下列说法正确的是（　　）
A．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
B．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
C．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
4．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（ ）
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
5．青岛二中是一所有近百年历史的名校，敬教乐学的扎实学风与智慧现代的科技于此碰撞．如图是青岛二中2022级学生的校园一卡通，在校园内将一卡通靠近读卡器，读卡器向外发射某一特定频率的电磁波，一卡通内线圈产生感应电流，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，读卡器感应电路中就会产生电流，从而识别卡内信息．图中具有同一原理的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图所示，在纸面内放有一磁铁和一圆形导线圈，下列情况线圈中能产生感应电流的是（　　）
A．将磁铁在纸面内向上平移
B．将磁铁在纸面内向右平移
C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
7．1831年8月29日，法拉第经历近十年的研究终于在一次实验中发现了电磁感应现象：把两个线圈绕在同一个铁环上（如图），一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，另一个线圈中也出现了电流。之后他设计出几十个关于电磁感应现象的实验，并把它们总结成五类情况，请结合你学习电磁感应知识判断以下哪个选项不属于这五类现象（　　）
A．恒定的电流 B．变化的磁场
C．运动的磁铁 D．在磁场中运动的导体
8．我国是对磁现象认识最早的国家之一，公元前4世纪左右成书的《管子》中就有“上有慈石者，其下有铜金”的记载，“慈石”是指磁铁矿，“铜金”是指黄铁矿或黄铜矿，常与磁铁矿共生。这是关于磁的最早记载。关于磁通量和电磁感应现象，下列说法正确的是（　　）
A．磁通量是矢量，不仅有大小而且有方向，磁感应强度越大，磁通量越大
B．发生电磁感应现象，必然会产生感应电动势，但不一定会产生感应电流
C．电磁感应现象最先是由奥斯特通过实验发现的，此现象中机械能转化为电能
D．其他条件不变时，线圈面积S越大，则磁通量Φ也越大
9．如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是(　　)
A．线圈中产生顺时针方向的感应电流
B．线圈中产生逆时针方向的感应电流
C．线圈中不会产生感应电流
D．线圈面积有缩小的倾向
10．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接．焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接．焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）
A．库仑 B．安培 C．密立根 D．法拉第
二、多选题（本大题共4小题）
11．(多选)如图所示，将一大一小两个不太大的正方形闭合导线框水平固定在同一高度上，两个线框的中心重合．在它们的上方某处有一条形磁铁由静止开始下落，磁铁在下落过程中正好从两个线框的中心穿过而不与线框接触，磁铁最终落在水平地面上．在磁铁穿过线框的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．穿过两个线框的磁通量都一直在增大
B．两个线框中都会产生感应电流
C．当条形磁铁的中心正好和线框的中心重合时，大线框中的磁通量大于小线框中的磁通量
D．当条形磁铁的中心正好和线框的中心重合时，大线框中的磁通量小于小线框中的磁通量
12．下列说法正确的是（　　）
A．甲图中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面里转动
B．如图乙所示，如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为
C．如图丙所示，绕虚线轴转动的线圈平面S转到图示位置时，穿过线圈平面的磁通量为0
D．如图丁所示，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动，由于在做切割磁感线运动，会在线圈中产生感应电流
13．(多选)主持节目、演唱常用到话筒，其中有一种动圈式话筒，其工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是(　　)
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量会改变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流
14．(多选)如图所示,闭合小金属环从高为h的光滑半圆曲面右侧最高点无初速度向下运动,又沿曲面的左侧上升,整个装置处于磁感应强度方向垂直于曲面向外的磁场中,则 (　　)
A．若是匀强磁场,则穿过环的磁通量不变,且在左侧能到达的最大高度小于h
B．若是匀强磁场,则穿过环的磁通量不变,且在左侧能到达的最大高度等于h
C．若是非匀强磁场,则穿过环的磁通量改变,且在左侧能到达的最大高度大于h
D．若是非匀强磁场,则穿过环的磁通量改变,且在左侧能到达的最大高度小于h
三、填空题（本大题共4小题）
15．如图所示，线圈A的两端连接到灵敏电流计上，线圈B通过滑动变阻器和开关连接到电源上，把线圈B装在线圈A的里面保持不动。开关闭合瞬间，电流计指针 （填“偏转”或“不偏转”）；开关闭合后，保持滑动变阻器的滑片不动，电流计指针 （填“偏转”或“不偏转”）。
16．丹麦物理学家奥斯特发现了电流会产生磁场；英国物理学家_______发现了磁场可以产生电流，而从理论上确定电和磁本质关系的是英国物理学家_______。（两空均选填“库仑”、“法拉第”、“韦伯”或“麦克斯韦”）
17．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)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。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”、“下”）；图(3)中的电流表G的指针向 偏（填“左”、“右”）图(4)中的条形磁铁下端为 极（填“N”、“S”）。
18．磁场的能量
（1）线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给___________，储存在___________中。
（2）线圈中电流减小时，___________中的能量释放出来转化为电能。
（3）自感电动势有阻碍线圈中___________的性质。
四、非选择题（本大题共8小题）
19．（1）用如图甲所示的实验器材来“探究产生感应电流的条件”
①图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成实物间的连线 。
②关于这个实验注意事项，下列说法中正确的是 。
A．原副线圈在接入电路前，应查清其绕制方向；
B．原线圈电阻很小，通电时间不宜过长，以免损坏电源和原线圈
C．无论用什么方法使电流计指针偏转，都不要使指针偏转角度过大，以免损坏电流计；
D．原线圈中的铁芯是多余的，做本实验时可以不用它。
（2）用图乙和图丙“探究感应电流方向的因素”时，
①图乙中在对电流计的内阻、量程都不详的情况下，为了安全地查清其指针偏转方向与通过它的电流方向的关系，下列措施中，哪些是有益的 ；
A．用废旧干电池做电源；
B．保护电阻是一个阻值较小的电阻
C．试触电键，发现电流过大立即断开电键；
D．保护电阻是一个阻值较大的电阻。
②在图丙的操作中下列实验操作说法正确的是 。
A．线圈应选择粗导线绕制，且匝数多。
B．实验中需要将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，感应电流的产生将更加明显
C．实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时，不管缓慢，还是迅速，对实验现象都不影响
D．将N极向下插入与将S极向下插入时，电流计的偏转方向相同
20．下图为“研究感应电流产生的条件”的实验电路图：
（1）要使螺线管中产生感应电流，请在图中连线，把实验装置连接完整。
（2）开始实验时，滑动变阻器滑片P应该放置在 选填“a”或“b”端）；
（3）闭合开关后，请写出两种能使线圈B中产生感应电流的不同方法：
① ；
② ；
21．如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。如果该磁场是匀强磁场，采取哪些措施可以使线圈中产生感应电流？
如果该磁场是非匀强磁场，还可以增加哪些措施使线圈中产生感应电流？
22．小明在预习了物理教材电磁感应部分后，来到实验室自己尝试探究感应电流产生的条件。他将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示正确连接。
（1）小明按照以下步骤进行实验操作：
①闭合开关S1，断开开关S2，将线圈A分别迅速和缓慢地插入线圈B中，观察电流表的指针偏转情况，发现指针 （选填“会”或“不会”）偏转。
②闭合开关S1、S2，将线圈A分别迅速和缓慢地插入线圈B中，观察电流表的指针偏转情况，观察到的现象是电流表指针偏转并迅速回到零刻线。
③接通开关S2，将线圈A插入线圈B中，再接通开关S1，观察通电瞬间电流表的指针偏转情况。观察到与②相同的现象。
④接通开关S2，将线圈A插入线圈B中，接通开关。接通开关S1，保持线圈A不动，电路其他部分不变，稳定后发现电流表的指针没有偏转。
（2）通过实验现象对比步骤①和②得出结论，感应电流产生条件之一：电路必须 （选填“闭合”或“断开”）。
对比步骤③、④得出结论，感应电流产生条件之二：回路磁通量 （选填“发生变化”或“保持不变”）。
23．某同学用题图中的器材做“探究电磁感应产生条件”的实验，图中实验器材有部分已用导线连接。
（1）请用画线代替导线将图中的实验器材连接完整 。
（2）闭合电键的一瞬间，观察到电流表G指针向左偏转。则闭合电键后，将滑动变阻器的滑片向b端移动，则观察到电流表G的指针向 （填“左”或“右”）偏转。保持滑动变阻器滑片位置不变，将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将 （填“左”或“右”）偏转。
（3）闭合电键后，第一次将滑动变阻器的滑片快速地从a端移到b端，第二次将滑动变阻器的滑片慢慢移到b端，会发现电流表G的指针摆动的幅度第一次比第二次 （填“大”或“小”），原因是 。
24．某同学将电流计、线圈A和线圈B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路。
（1）当接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转。请分析其可能的原因。
（2）电路正常后，这套实验装置可以用于探究哪些物理问题？
25．动圈式话筒的内部结构如图所示，该装置能够将声信号转化为电信号（即感应电流），再经扩音器放大后传给扬声器。
（1）请尝试解释动圈式话筒将声信号转化为电信号的工作原理。
（2）如果这类动圈式话筒出现了故障，障最有可能出现在什么地方？如何检测并排除故障？
26．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
参考答案
1．【答案】B
【详解】
只要闭合电路的磁通量发生变化，电路中产生感应电流，可使电流表指针偏转，将磁铁如果放在螺线管中不动时，则不能产生感应电流，B正确．
2．【答案】C　
【解析】19世纪30年代,法拉第提出一种观点,认为在电荷的周围存在着由它产生的电场.电荷之间通过电场相互作用,故A错误;为解释磁体产生磁场,安培提出了分子电流假说.认为在物质内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每一个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.故B错误;1820年,奥斯特在一次讲课中偶然地把导线放置在一个指南针的上方,通电时指南针转动了.这就是电流的磁效应,奥斯特首次揭示了电与磁的联系,故C正确,D错误.
3．【答案】C
【详解】A．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，电流计的指针会发生偏转，A错误；
B．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，电流计的指针会发生偏转，B错误；
CD．电键闭合后，线圈A插入或拔出或滑动变阻器的滑片P加速滑动，都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，从而电流计指针发生偏转，C正确，D错误；
选C。
4．【答案】D
【详解】法拉第发现的电磁感应定律并总结出五种情况下会产生感应电流，其核心就是通过闭合线圈的磁通量发生变化，选项AB中，绕在磁铁上面的线圈和通电线圈，线圈面积都没有发生变化，前者磁场强弱没有变化，后者通电线圈中若为恒定电流则产生恒定的磁场，也是磁场强弱不变，都会导致磁通量不变化，不会产生感应电流，选项A、B错．选项C中往线圈中插入条行磁铁导致磁通量发生变化，在这一瞬间会产生感应电流，但是过程短暂，等到插入后再到相邻房间去，过程已经结束，观察不到电流表的变化．选项C错．选项D中，线圈通电或断电瞬间，导致线圈产生的磁场变化，从而引起另一个线圈的磁通量变化产生感应电流，可以观察到电流表指针偏转，选项D对．
5．【答案】C
【详解】A．由题意可知，刷一卡通时会产生感应电流，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，图中为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，A错误；
B．图中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，B错误：
C．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，C正确；
D．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，D错误。选C。
6．【答案】D
【详解】A．磁铁处于题图所示的位置时，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故A错误；
B．磁铁处于题图所示的位置时，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向右平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故B错误；
C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故C错误；
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内时，会有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流，故D正确。
故选D。
7．【答案】A
【详解】
因为电磁感应现象是一个瞬间现象，只有在磁通量改变的时候才会出现，因此恒定的电流产生恒定的磁场，无法发生电磁感应现象，因此A符合题意，BCD不符合题意，故A正确，BCD错误。
故选A。
8．【答案】B
【详解】A．磁通量是标量。在匀强磁场中，当磁感线与闭合回路垂直时，磁感应强度越大，磁通量越大，当磁感线与闭合回路平行时，磁通量Φ为零， A错误；
B．只有电路闭合时才会产生感应电流，电路不闭合时，发生电磁感应现象，只会产生感应电动势，B正确；
C．电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的，C错误；
D．在匀强磁场中，只有线圈与磁场垂直时，线圈面积S越大，则磁通量Φ越大，当磁感线与闭合回路平行时，磁通量Φ为零， D错误。
故选B。
9．【答案】C
【详解】由于线圈与磁场的方向平行，所以穿过线圈的磁通量为0．当磁感应强度增大时，穿过线框的磁通量仍然为0，则线圈中不会出现感应电流．故只有C正确；选：C。
10．【答案】D
【详解】
线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，原理是电磁感应，电磁感应发现者是法拉第。
故选D。
11．【答案】BD
【解析】穿过两个线框的磁通量都先增大后减小，故A错误；两个导线框闭合且有磁通量变化，所以都会产生感应电流，故B正确；在条形磁铁内部，磁感线从S极指向N极，而在条形磁铁外部，磁感线从N极指向S极，当条形磁铁的中心正好和线框的中心重合时，线框越大，抵消部分越多，故大线框中的磁通量小于小线框中的磁通量，故C错误，D正确
12．【答案】AC
【详解】A．由安培定则知，通电导线在其下方产生的磁场方向为垂直纸面向里，所以下方小磁针N极受到向里的磁场力而向纸面里转动，A正确；
B．由于通电导线不一定是垂直于磁场方向放置的，所以公式不一定成立，B错误；
C．图中线圈平面与磁感线平行，没有磁感线穿过线圈平面，所以磁通量为零，C正确；
D．闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动中，通过线圈的磁通量没有改变，所以不会产生感应电流，D错误。选AC。
13．【答案】BC
【解析】当声波使膜片前后振动时，穿过金属线圈的磁通量会改变，线圈中产生感应电流，将声音信号转变为电信号，该传感器是根据电磁感应原理工作的，故A、D错误，B、C正确
14．【答案】BD　
【解析】若是匀强磁场,环在运动的过程中,穿过环的磁通量不变,没有感应电流,且在运动过程中只有重力做功,支持力不做功,机械能守恒,所以环在左侧能到达的最大高度等于h,A错误,B正确;若是非匀强磁场,环在运动过程中,穿过环的磁通量发生变化,产生感应电流,此时有机械能转化为电能,机械能减小,所以环在左侧能到达的最大高度小于h,C错误,D正确.
15．【答案】偏转 ；不偏转
【详解】[1]开关闭合瞬间，通过线圈A的磁通量发生变化，会引起电流计指针的偏转；
[2]开关闭合后，保持滑动变阻器的滑片不动，则电流不发生变化，磁通量不发生变化，则电流计指针不偏转。
16．【答案】 法拉第 麦克斯韦
【详解】[1][2]英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，证明了由磁场可以产生电流；英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，从理论上确定电和磁本质关系，并预言了电磁波的存在。
17．【答案】 下 右 S
【详解】[1]指针左偏说明线圈中电流方向向下，感应电流产生的磁场方向向下，原磁场方向向上，二者方向相反，说明线圈中磁通量增加，由楞次定律分析可磁铁要靠近线圈，故条形磁铁的运动方向是向下。
[2]由楞次定律分析，原磁场方向向下，线圈中磁通量增大，为阻碍磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可知线圈中电流方向向上，电流从右端流入电流表，故电流表G的指针向右偏。
[3]指针右偏说明线圈中电流方向向上，感应电流产生的磁场方向向上，因磁铁远离线圈，线圈磁通量减小，为阻碍磁通量减小，原磁场和感应电流产生的磁场方向相同，说明原磁场方向也向上，故条形磁铁下端为S极。
18．【答案】 磁场 磁场 磁场 电流变化
【详解】（1）[1][2]线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
（2）[3]线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。
（3）[4]自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。
19．【答案】；ABC；ACD；AB
【详解】
（1）①实物连线如图所示：
②A.原副线圈在接入电路前，应查清其绕制方向，选项A正确；
B.原线圈电阻很小，通电时间不宜过长，以免损坏电源和原线圈，选项B正确；
C.无论用什么方法使电流计指针偏转，都不要使指针偏转角度过大，以免损坏电流计，选项C正确；
D. 原线圈中的铁芯可以增大磁通量，使感应电流增大，实验现象更明显，铁芯是必不可少的，故D错误；
故选ABC。
（2）①A.为防止烧坏电表，可用废旧干电池做电源，选项A正确；
BD.为了保护电路，保护电阻应该用一个阻值较大的电阻，选项B错误，D正确；
C.试触电键，发现电流过大立即断开电键，选项C正确；
故选ACD。
②A.为了使得实验现象更明显，则线圈应选择粗导线绕制，且匝数多，选项A正确；
BC.实验中需要将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，磁通量的变化更快，则感应电流的产生将更加明显，选项B正确，C错误；
D.将N极向下插入与将S极向下插入时，产生的感应电流方向相反，则电流计的偏转方向相反，选项D错误。
故选AB。
20．【答案】 ； ； 断开开关 ； 插入或拔出线圈A
【详解】（1）[1]探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路，电路图如图所示
（2）[2]开始实验时，依据变阻器的接法可知，滑片应该放置a，从而确保接入电路的电阻达到最大
（3）[3][4]根据感应电流产生条件：穿过线圈的磁通量变化；当闭合开关后，能使线圈B中产生感应电流的方法：①断开电开关 移动滑动变阻器的滑片；② 插入或拔出线圈。
21．【答案】见解析
【详解】当穿过线圈的磁通量发生变化时，就会产生感应电流，如果该磁场是匀强磁场，采取的措施有：①使线圈扩张；②使线圈缩小；③使线圈以某一直径为轴旋转；④将线圈拉出磁场等。如果该磁场是非匀强磁场，还可以：①如果左右两侧的磁感应强度不均匀可以将线圈从右往左拉动（或从左往右）；②如果上下两端的磁感应强度不均匀可以将线圈从上端放手让其竖直落下等。
22．【答案】不会；闭合；发生变化
【详解】
（1） 线圈A分别迅速和缓慢地插入线圈B中导致线圈B的磁通量变化，但回路未闭合，则电流表的指针不会偏转；
（2）步骤①和②都引起了线圈B的磁通量变化，步骤①电路未闭合无感应电流产生，步骤②电路闭合有感应电流产生，则感应电流产生条件之一是电路必须闭合；
步骤③是闭合开关S1的瞬间电流增大，引起磁场的磁感应强度增大，从而使得线圈B的磁通量变化，闭合的回路产生了感应电流；步骤④接通开关S1，保持线圈A不动，线圈B的磁通量不变，没有产生感应电流；则总结出感应电流产生条件之二是回路磁通量发生变化。
23．【答案】；左；右；大；第一次线圈B中的磁通量变化率大
【详解】
（1）根据实验目的可知线圈A应与电源和滑动变阻器在同一回路中，线圈B应与电流表G在同一回路中，实物连接如图所示。
（2）闭合电键的一瞬间，线圈B中的磁通量增大，此时电流表G指针向左偏转，闭合电键后，将滑动变阻器的滑片向b端移动，线圈A中电流增大，产生磁场增强，线圈B中的磁通量增大，则电流表G的指针会向左偏转。
保持滑动变阻器滑片位置不变，将线圈A中的铁芯快速抽出，线圈A产生的磁场减弱，线圈B中的磁通量减小，则电流表G的指针会向右偏转。
（3）第一次将滑动变阻器的滑片快速地从a端移到b端，第二次将滑动变阻器的滑片慢慢移到b端，会发现电流表G的指针摆动的幅度第一次比第二次大，原因是第一次线圈B中的磁通量变化率大。
24．【答案】见解析
【详解】（1）由电路图可知，电键接在电流表所在电路，电键连接错误，闭合与断开电键时，通过螺线管A的电流不变，穿过螺线管B的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针不偏转。
（2）这套实验装置可以用于探究感应电流的产生条件以及楞次定律等物理问题。
25．【答案】见解析
【详解】（1）当人对着话筒说话时，以人声通过空气使膜片震动，然后在膜片上的线圈绕组在环绕在永久磁体形成的磁场中运动——切割磁感线，从而产生变化的感应电流，使声音信号转化为随声音变化的电信号，再经放大后，通过扬声器还原成声音。
（2）如果这类动圈式话筒出现了故障，障最有可能出现在与线圈连接的电路部分。
①无声：直接用万用表电阻挡对音头的两个焊接点进行测量，若电阻值为无穷大，证明音头的音圈内部开路；若与话筒的标称值相同或者相近，说明音圈良好，障在插头、屏蔽线缆或开关部分，可仔细检查屏蔽线缆中的屏蔽网线和芯线与插头是否脱焊；开关是否有接触不良故障；开关的接线是否脱焊等。查到故障部位后，将其重新焊好即可排除故障。如果是音头的音圈内部开路，通常只有换新。
②音轻、失真：首先旋下话筒的前网罩，将万用表置于R × 1挡，用两表棒碰触音头引出线两端的焊接点，应该听见话筒振动膜发出“喀喀”声。如果声音很微弱，再用R × 100挡测量两焊点之间的电阻值(音圈的直流电阻值)，若电阻值明显小于话筒的标称阻抗值，说明音圈内部存在匝间短路，导致灵敏度下降；如果碰触音头两端的焊接点时振动膜发出明显的“沙沙’，摩擦声，说明音圈或振动膜位置改变，致使音圈与磁钢相碰产生摩擦。若经检测没有发现上述故障，通常是音头磁钢的磁性减弱，这一类故障修理不易，只有更换音头。
③啸叫声：啸叫是话筒的常见故障，除了话筒与扬声器靠得太近而产生“声反馈”外，产生这个故障的原因通常是屏蔽线缆中的屏蔽网线折断，或屏蔽网线与插头焊片的焊接脱落，只有其芯线正常。当话筒的插头插入扩音机的输入插口中时，由于屏蔽线断开未接地，手握话筒时，人体感应或外界干扰信号就会传至扩音机中发生自激振荡而啸叫。这类故障将屏蔽网线重新焊接好即可。
26．【答案】
【详解】
要使棒不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有：B0l2=Bl（l+vt），
解之得：B=；
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第 page number 页，共 number of pages 页暑假学习：第22讲电磁波的发现及应用（预习练习）----2025-2026学年人教版必修第三册物理高二年级上学期
一、单选题（本大题共10小题）
1．以下关于预防电磁辐射的做法，不正确的是（　　）
A．移动电话应尽量避免长时间使用
B．注意人体与家用电器保持一定的距离
C．高压线、变电站、电台、电视台旁边兴建住宅区
D．不要把家用电器摆放得过于集中
2．关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波不能在真空中传播 B．电磁波在空气中传播速度为 340m/s
C．人讲话的声波属于电磁波 D．手机通信是利用电磁波来传递信息
3． 2021年6月23日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平来到北京航天飞行控制中心，同正在天和核心舱执行任务的神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波进行了亲切通话．相距万里的通话是利用了电磁波通信．关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
B．电磁场由发生区域向远处的传播就形成电磁波
C．电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
4．关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波的频率越高，传播速度越大 B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大 D．所有电磁波在真空中的传播速度都相等
5．下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是（　　）
A．射线、紫外线、红外线、可见光
B．射线、紫外线、可见光、红外线
C．红外线、可见光、紫外线、射线
D．紫外线、可见光、红外线、射线
6．以下关于机械波与电磁波的说法错误的是 (　　)
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,而且与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波,而电磁波一定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
7．电磁波谱中，按频率由低到高，下列排列正确的是（　　）
A．光波、红外线、无线电波 B．无线电波、光波、 射线
C．紫外线、无线电波、 X 射线、 D．可见光、射线、红外线
8．2024年4月25日，“神舟十八号”航天员顺利奔赴“天宫”。航天员不仅要完成空间站的首次出舱任务，还要进行碎片防护加固装置的安装。若舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，则需通过（　　）
A．直接对话 B．紫外线
C．红外线 D．无线电波
9．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场
B．赫兹预言并通过实验证实了电磁波的存在
C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调频
D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波容易发生明显衍射现象
10．2023年10月26日11时14分，长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船，送3名航天员奔赴“天宫”。神十六、神十七两个乘组“太空会师”，直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波说法正确的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播
B．麦克斯韦首次通过实验验证了电磁波的存在
C．电磁波传播过程中，电场和磁场都是均匀变化的
D．太空中航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
二、多选题（本大题共4小题）
11．(多选)下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是(　　)
A．均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场
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．赫兹通过实验证实了电磁波的存在
D．只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波
12．关于电磁波，下列说法正确的是
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
13．为了方便交通出行出现了一种新型共享单车，如图甲所示，这种单车外观结构简单，没有链条，但单车质量比普通自行车大，达到了25kg。如图乙所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置，实现防盗。同时手机app上有定位系统，也能随时了解单车的实时位置；手机还可以通过扫描二维码自动开锁，关锁后app就显示计时、计价等信息。此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息可知下列说法正确的是（ ）
A．该单车比普通自行车运动状态更容易改变
B．该单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的
C．该单车是利用电磁感应原理实现充电的
D．该单车和手机之间是利用电磁波传递信息的
14．关于电磁波，下列说法正确的是
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
三、填空题（本大题共4小题）
15．电磁波在真空中的传播速度，如果中央人民广播电台向外发射500kHz的电磁波，若距该台处有一台收音机，此电磁波的波长是 从电台发出的信号经过时间 s可以到达收音机处．
16．雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生 ，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长 的微波。
17．电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是无线电 、 、 。
18．某电台发射频率为500 kHz的无线电波，某发射功率为10 kW，在距电台20 km的地方接收到该电波，该电波的波长为 ，在此处，每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为 ．
四、非选择题（本大题共8小题）
19．电磁波根据频率值分成无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线六个波段，物理学上把它称为电磁波谱。请收集资料，了解每个波段电磁波的特点及其应用写一篇介绍电磁波谱及其应用的短文。
20．如图所示，某同学打开收音机的开关，将调频旋钮调到没有电台的位置。取一节旧的干电池和一根导线，将导线的端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触，会听到收音机发出“咔咔”声。这一现象说明的电流能够产生。某同学把手机放在真空罩中，给这个手机打电话，发现能收到信号但听不到手机的铃声，前者说明真空；后者说明真空。
21．一台收音机在中波波段接收电磁波的波长范围大约在 600m 到 200m 间。 已知电磁波的传播速度v=3×108m/s，求收音机接收此波段电磁波的频率的范围。
22．（1）关于电磁波，下列说法中正确的有
A．能在真空中传播
B．能被人眼直接观察到
C．红外线可以用来灭菌消毒
D．机场安检使用X射线可以窥见行李箱内的物品
（2）如图所示，螺线管的匝数为100匝，在0.1s内穿过螺线管的磁通量变化了0.02Wb，则螺线管两端产生的感应电动势为 V。
23．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是 。
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。
①感应线圈本质上是一个变压器，它利用 将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场 ，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以 的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出 ，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的 ，导线环成了电磁波的 。
24．如图所示用A、B两只莱顿瓶来演示电磁波的发射和接收.将A的振子a、b接在感应圈（感应圈是产生高压电的装置）输出端，接通感应圈电源，使A的振子a、b产生火花，并发射.将带有氖灯的莱顿瓶B靠近A，调节滑动杆的位置，当A和B的滑动杆位置时，可观察到氖灯.实验表明，尽管A和B这两个电路之间没有导线相连，但B的能量显然可由A通过传播过来.
25．赫兹在1886年做了一个有名的实验，证明了电磁波的存在。他把环状导线的两端各固定一个金属小球，两小球之间有一很小间隙，他把这个装置放在一个距离正在放电发生电火花的感应圈不远的地方，令他振奋的现象发生了。他当时看到了什么现象？为什么说这个现象让他捕捉到了电磁波？
26．你能否用生活中的例子说明电磁波的存在？
参考答案
1．【答案】C
【详解】
A．移动电话在使用时有电磁辐射，避免长时间使用可预防辐射，故A正确；
B．家用电器在工作时具有一定的电磁辐射，人体与其保持一定的距离，可预防辐射，故B正确；
C．高压线、变电站、电台、电视台旁边具有较强的电磁辐射，不适宜修建住宅区，故C错误；
D．不要把家用电器摆放得过于集中，避免摆放处的电磁辐射太强，故D正确。
本题要求选择错误的，故选C。
2．【答案】D
【详解】
A．电磁波能在真空中传播，故A错误；
B．电磁波在空气中传播速度为，故B错误；
C．人讲话的声波属于机械波，故C错误；
D．手机能发出电磁波也能接收电磁波，故通信是利用电磁波来传递信息，故D正确。
故选D。
3．【答案】B
【解析】电磁波只有在同一均匀介质中才沿直线传播，故A错误；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就形成电磁波，故B正确；均匀变化的电(磁)场产生恒定的磁(电)场，恒定的磁(电)场不会产生电(磁)场，也就不会产生电磁波，故C错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误
4．【答案】D
【详解】电磁波在介质中的传播速度由频率和介质共同决定，AB错误；电磁波的速度与能量无关，C错误；所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，D正确。
5．【答案】B
【详解】依照波长由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，射线伽马射线
故选B。
6．【答案】A
【解析】机械波由机械振动产生,电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生,两者本质上是不一样的,A错误,符合题意;机械波的传播需要介质,速度由介质决定,电磁波的波速由介质和本身频率共同决定,故B正确,不符合题意;机械波有横波,也有纵波,而电磁波一定是横波,它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,C、D正确,不符合题意.
7．【答案】B
【详解】
电磁波谱中，按频率由低到高为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．【答案】D
【详解】A．天宫舱位外处于真空状态，声波是机械波，传播需要介质，可知，舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，不能够直接对话，A错误；
BCD．现代移动通信均是利用无线电波进行通信，即舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，通过的是无线电波，BC错误，D正确。选D。
9．【答案】D
【详解】A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，变化的电场不一定产生变化的磁场，A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B错误；
C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调谐，C错误；
D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波波长较长，容易发生明显衍射现象，D正确。选D。
10．【答案】A
【详解】A．电磁波可以在真空中传播，A正确；
B．赫兹首次通过实验验证了电磁波的存在，B错误；
C．均匀变化的电场和磁场变化时只能产生恒定的磁场和电场，不会产生电磁波，电磁波传播过程中，电场和磁场不是均匀变化的，C错误；
D．太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的，画面和声音同步，但不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度，D错误。选A。
11．【答案】CD
【解析】均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，选项A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不会产生电磁波，选项B错误；电磁波最早由麦克斯韦预测，由赫兹通过实验证实，选项C正确；电磁波可以由振荡变化的电场或磁场产生，选项D正确
12．【答案】ABC
【详解】
电磁波在真空中的传播速度即为真空中的光速，与频率无关，A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论，B正确；电磁波是横波，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确；电磁波可以通过全反射在光缆中传播，D错误．
13．【答案】BCD
【详解】A．物体的质量越大运动状态越难改变，故A错误；
B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的，故B正确；
C．单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故C正确；
D．单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，故D正确。
故选BCD。
14．【答案】ABC
【详解】A项：电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，A正确；
B项：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，相互激发，形成电磁波，B正确；
C项：电磁波是横波，每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，C正确；
D项：当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，D错误．
15．【答案】600 m；
【分析】
根据波长、波速与频率的关系即可求得此电磁波的波长；根据位移时间的关系即可求得从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机．
【详解】
根据波长、波速与频率的关系：，得：，电磁波在空气在匀速传播，所以传播的时间：．
16．【答案】反射；较短
【详解】
略
17．【答案】红外线；紫外线；射线；
【详解】
[1][2][3]按波长由长到短的排列顺序是无线电、红外线、紫外线、射线。
18．【答案】600m；2×10-6 J
【分析】
电磁波传播过程中的频率是不变的，根据求解波长；根据能量守恒定律列式求解每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量．
【详解】
电磁波传播过程中的频率和波长没有改变，故电波的波长不变，故：；
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为
19．【答案】见解析
【详解】
电磁波是一个很大的家族。有的电磁波的频率很低，例如无线电波；有的电磁波的频率很高，例如γ射线。不同电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性，从而具有不同的应用领域。
（1）无线电波
频率小于300GHz的电磁波是无线电波。无线电波用于通信、广播及其他信号传输。
广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也辐射无线电波。如天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
（2）红外线
红外线是一种光波，它的频率比无线电波大，比可见光小。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。肉眼看不见红外线，但能够感受它。寒冷的冬天当你在炉旁烤火时，你的皮肤正在享受红外线带来的温暖。
红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。用灵敏的红外探测器吸收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感在军事上的应用也十分重要。另外，许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以“看到物体”，如蛇类等。
（3）可见光
阳光是由各种色光组成的。科学研究发现，不同颜色的光是频率范围不同的电磁波。
天空为什么是亮的？因为大气把阳光向四面八方散射。在没有大气的太空，即使太阳高悬在空中，它周围的天空也是黑暗的。由于频率较高的光比频率较低的光更容易被大气散射，所以天空看起来是蓝色的。大气对频率较高的光的吸收也比较强 ，傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光大部分被吸收掉了，剩下红光、橙光透光大气射入我们的眼睛，所以傍晚的阳光比较红。
20．【答案】 时断时续（或变化） 电磁波 能传播电磁波 不能传声
【详解】[1][2]当将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触时，会产生时断时续的电流，即变化的电流，会产生电磁波，电磁波可以被收音机接收，从而发出声音；
[3][4]将手机放在真空罩中，手机仍能收到信号，说明电磁波可以在真空中传播，而听不到声音说明声音不能再真空中传播。
21．【答案】
【详解】
由电磁波的波长和频率的关系得
可得收音机接收此波段电磁波的频率的范围
代入数据得
22．【答案】 AD/DA 20
【详解】（1）[1]A．电磁波的传播不需要介质，A正确；
B．电磁波中的可见光部分能被人眼直接观察到，其他波谱成分没有视觉感应，B错误；
C．红外线热效应明显，紫外线可以用来灭菌消毒，C错误；
D．机场安检使用x射线可以窥见行李箱内有无金属物品，但不能判断物体的种类，D正确。
故选AD。
（2）[2]由法拉第电磁感应定律，则有
23．【答案】赫兹；电磁感应；很强；电磁波；感应电动势；发射器；检测器
【详解】
（1）[1]建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；
（2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．
①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；
②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；
③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。
24．【答案】电磁波；相同；发光；电磁波
【详解】[1]由麦克斯韦电磁场理论可知，接通感应圈电源，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生电场，并由近向远传播形成电磁波；
[2][3]当A和B的滑动杆位置相同时，两电路中的电流相同，即两路中电流的频率相同，B电路中可接收A中的能量，可观察到氖灯发光，实验表明，尽管A和B这两个电路之间没有导线相连，但B的能量显然可由A通过电磁波传播过来。
25．【答案】见解析
【详解】
他当时看到了：当与感应圈相连的两个金属球之间出现火花时，导线环两个小球之间也出现了火花。
当与感应圈相连的两个金属球之间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环两个小球之间也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
26．【答案】手机信号的发射与接受，微波炉加热食品，收音机收听节目等等，都是电磁波的应用。
【详解】
手机信号的发射与接受，微波炉加热食品，收音机收听节目等等，都是电磁波的应用。
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第 page number 页，共 number of pages 页暑假学习：第23讲能量量子化（预习练习）----2025-2026学年人教版必修第三册物理高二年级上学期
一、单选题（本大题共10小题）
1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（　　）
A． B．
C． D．
2．下列描述物质特性的量或物理学常量中，对应单位表示正确的是（　　）
A．万有引力常量G： B．劲度系数k：
C．普朗克常量h： D．电阻率ρ：Ω/m
3．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10﹣18J，已知可见光的平均波长约为60μm，普朗克常量h＝6.63×10﹣34 J s，则进入人眼的光子数至少为（　　）
A．1个 B．3个 C．30个 D．300个
4．关于下列物理常数，单位正确的是（　　）
A．静电常量k N·kg2/m2 B．普朗克常量h J·s
C．动摩擦因数 N/kg D．电阻率
5．下列说法不正确的是（ ）
A．普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点
B．如果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，这种物体就被称为“黑体”
C．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关
D．爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”
6．为了做好疫情防控工作，很多场所都利用红外线测温枪(学名“红外线辐射测温仪”)对进出人员进行体温检测，红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉感染(不用接触被测物体)的特点．下列说法中正确的是(　　)
A．红外线测温枪利用了一切物体都在不停辐射红外线的特点，而且辐射红外线强度与温度有关，温度越高辐射红外线强度就越大
B．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
C．红外线也属于电磁波，其波长比红光短
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点
7．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为p ，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为( )
A． B． C． D．
8．关于热辐射，下列说法中正确的是(　　 )
A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的
C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值
D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
9．下列关于电磁波和能量量子化的说法正确的是(　　)
A．能量子的频率越高，其能量越大
B．法拉第最先预言了电磁波的存在
C．微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的波长顺序由短到长
D．从距离地面340 km的天宫一号空间站发送信号到地面接收站，至少需要约1×103 s
10．2016年诺贝尔物理学奖颁发给了三位美国科学家，以表彰他们将拓扑概念应用于物理研究所做的贡献。我们知道，按导电性能不同传统材料大致可分为导体和绝缘体两类，而拓扑绝缘体性质独特，它是一种边界上导电、体内绝缘的新型量子材料。例如，在通常条件下石墨烯正常导电，但在温度极低、外加强磁场的情况下，其电导率（即电阻率的倒数）突然不能连续改变，而是成倍变化，此即量子霍尔效应（关于霍尔效应，可见下文注释）。在这种情况下，电流只会流经石墨烯边缘，其内部绝缘，导电过程不会发热，石墨烯变身为拓扑绝缘体。但由于产生量子霍尔效应需要极低温度和强磁场的条件，所以其低能耗的优点很难被推广应用。2012年10月，由清华大学薛其坤院士领衔的中国团队，首次在实验中发现了量子反常霍尔效应，被称为中国“诺贝尔奖级的发现”。量子反常霍尔效应不需要外加强磁场，所需磁场由材料本身的自发磁化产生。这一发现使得拓扑绝缘材料在电子器件中的广泛应用成为可能。注释：霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，导体将在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差。根据以上材料推断，下列说法正确的是（　　）
A．拓扑绝缘体导电时不具有量子化的特征
B．霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力无关
C．在量子反常霍尔效应中运动电荷不再受磁场的作用
D．若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题
二、多选题（本大题共4小题）
11．(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是 (　　)
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B．当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最大
D．早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高
12．原子的能量量子化现象是指( )
A．原子的能量是不可改变的
B．原子的能量与电子的轨道无关
C．原子的能量状态是不连续的
D．原子具有分立的能级
13．黑体辐射的实验规律如图所示，以下判断错误的是（　　）
A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间
C．温度越高，辐射强度的极大值就越大
D．温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
14．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
三、填空题（本大题共2小题）
15．第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”的数值为，根据能量子定义，的单位是 ，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为 ．
16．可见光的波长的大致范围是400~760nm。已知光速，，普朗克常量，则760nm电磁辐射的能量子的值是 J。（结果保留三位有效数字）
四、非选择题（本大题共5小题）
17．晴朗的夜空繁星闪烁（如图），有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”和“蓝星”，你能判断出哪种恒星的表面温度更高么？说出你的道理。
18．在隔离防治新型冠状病毒期间，火车站、地铁站和各小区等地方常使用红外线测温仪测体温，以达到早发现、早隔离的效果．与可见光一样，红外线是一种波，人体辐射的红外线波长约为10 μm，其频率约为多少？其能量子的值约为多少？(结果保留一位有效数字，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
19．“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ=0.35um的紫外激光，已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s，则该紫外激光所含光子数为多少？
20．对应于的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，结果保留3位有效数字）
21．如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．
（1）验电器指针带 电（填“正”或“负”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转．
（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为 ．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
参考答案
1．【答案】A
【详解】
BD．黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强大，所以BD错误；
AC．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在以至更高温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射，即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，所以C错误；A正确；
故选A。
2．【答案】C
【详解】
根据 知万有引力常量的单位是，根据知劲度系数的单位是，根据知普朗克常量的单位是，根据知电阻率的单位是。故ABD错误，C正确。
故选C。
3．【答案】D
【详解】
一个可见光光子的平均能量
E＝h＝6.63×10﹣34×＝3×10﹣21 J
能引起人的视觉反应时，进入人眼的光子数至少个数
n＝＝个 ＝300个
故选D。
4．【答案】B
【详解】
A ．由物理公式可知
k的单位是 ，A错误；
B．由物理公式
h的单位是 ，B正确；
C．动摩擦因数仅仅是一个数值，没有单位，C错误；
D．由物理公式可知
的单位是，D错误；
故选B。
5．【答案】C
【详解】根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点．故A正确；根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，如果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，这种物体就被称为“黑体”．故B正确；我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关．故C错误；爱因斯坦提出了光子的概念，指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”．故D正确．本题选择不正确的，故选C.
6．【答案】A
【解析】一切物体都在不停辐射红外线，而且辐射红外线强度与温度有关，温度越高辐射红外线强度就越大．红外线测温枪就是利用这一特点工作的，A正确，B错误；红外线属于电磁波，波长比红光长，C错误；普朗克在研究黑体辐射时，最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，D错误
7．【答案】A
【详解】每个光子的能量为，设每秒激光器发出的光子数是n，则，联立可得，选A。
8．【答案】C
【详解】
A、辐射强度按照波长的分布情况随物体的温度而有所不同,这是热辐射的一种特性,故A错误.
B、黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，但不是所黑体一定是黑的，故B错误；
C、根据黑体辐射规律可以知道一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，故C正确；
D、温度升高时,黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故D错误；
故选C
9．【答案】A
【解析】能量子具有的能量满足E ＝ hν，可知能量子的频率越高，其能量越大，A正确；麦克斯韦建立电磁场理论，并且是最先预言电磁波存在的物理学家，B错误；实验证明，微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，且它们的波长依次减小，C错误；已知电磁波波速为光速，有t ＝＝ s≈1×10－3 s，则至少需要约1×10－3 s.
10．【答案】D
【详解】
A．由题意知石墨烯变身为拓扑绝缘体，其电导率（即电阻率的倒数）突然不能连续改变，而是成倍变化，具有量子化的特征，选项A错误；
B．霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，粒子在洛伦兹力作用下，发生偏转，从而导致在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差，所以霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力有关，选项B错误；
C．量子反常霍尔效应虽然不需要外加强磁场，所需磁场由材料本身的自发磁化产生，所以运动电荷仍受磁场的作用，选项C错误；
D．由题意当电流只会流经石墨烯边缘时，其内部绝缘导电过程不会发热，即变成为拓扑绝缘体，所以若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题，选项D正确。
故选D。
11．【答案】BC　
【解析】物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波,故A错误;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,则辐射强度的极大值也就越大,当铁块呈现黑色时,是由于它的辐射强度的极大值对应的波长段在红外部分,甚至波长更长,说明它的温度不太高,故B正确;当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最大,故C正确;太阳早、晚时分呈现红色,而中午时分呈现白色,是由于大气吸收与反射了部分光的原因,不能说明中午时分太阳温度最高,故D错误.
12．【答案】CD
【详解】
玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，且原子的能量也是量子化，即原子的能量状态是不连续的、具有分立的能级，故选项CD正确。
故选CD。
13．【答案】A
【详解】
AB．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间，选项A错误，B正确；
C．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，选项C正确；
D．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项D正确。
本题选错误的，故选A。
14．【答案】AD
【详解】
AB．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1＞T2，故A正确，B错误；
C．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，故C错误；
D．由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确．
15．【答案】；
【详解】
【详解】
由，能量的单位为，频率的单位为，故h的单位为，又因能量的单位换成力学基本单位可表示为，则h的单位为
16．【答案】2.62×10-19
【详解】760nm电磁辐射的能量子
17．【答案】蓝星，理由见解析
【详解】
根据光子能量公式可知，光子频率越大，能量越高，蓝色比红色频率高，所以蓝星表面温度高。
18．【答案】3×1013 Hz；　2×10－20 J
【解析】人体辐射的红外线波长约为10 μm，其频率为ν＝≈ Hz＝3×1013 Hz，其能量子的值ε＝hν＝6.63×10－34×3×1013 J≈2×10－20 J.
19．【答案】4.23×1021（个）
【详解】
一个紫外激光光子的能量，则该紫外激光所含光子数（个）.
20．【答案】，
【详解】
能量子与频率的关系为
解得其电磁辐射的频率为
频率与波长的关系为
解得其电磁辐射的波长为
21．【答案】 正． 无 5个
【详解】（1）[1]．在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，则验电器也带正电．
（2）[2]．用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转．
（3）[3]．因为紫外灯发光的能量分布在半径为d的球面上，所以由能量守恒有
解得
．
点睛：光电效应中光电子射出后，金属板带正电．光电效应的产生条件取决于入射光的频率．本题关键是建立物理模型，根据光子能量以及辐射的能量进行求解．
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