第十三章 电磁感应与电磁波初步（单元测试）-2025-2026学年人教版(2019)高二物理必修第三册

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第十三章 电磁感应与电磁波初步
一．选择题（共8小题）
1．（2025 江苏学业考试）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．稳定的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在传播过程中不能发生反射和折射
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
2．（2025春 润州区校级期末）磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是（　　）
A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同
B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零
C．这5个位置中，e点的磁感应强度最大
D．b、e两点的磁感应强度相等
3．（2025春 安徽期末）关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C．一切物体都辐射红外线、这种辐射与物体的温度有关
D．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速
4．（2025春 鄂尔多斯期末）下列说法不正确的是（　　）
A．只有温度高的物体才会有热辐射
B．黑体可以向外界辐射能量
C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射
D．普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
5．（2024秋 信宜市期末）如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb
B．a、b两处的磁感应强度的方向相同
C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
6．（2025 达州二模）如图所示，A、C、D是三个垂直于纸面的长直导线，O为A、C连线的中点，CD垂直CA且CD＝CO，现在A中通入垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流时，O点的磁感应强度大小为B；再在D中通入垂直于纸面、大小为I2的恒定电流时，O点的磁感应强度大小也为B，方向沿OC方向。已知通电直导线周围磁场磁感应强度大小与电流I和距离r的关系为（k为常数），则下列说法正确的是（　　）
A．D中的电流方向垂直纸面向外，且
B．D中的电流方向垂直纸面向里，且I2＝2I1
C．若C中再通入垂直纸面向外电流I1，O点的磁感应强度大小为2B
D．若C中再通入垂直纸面向外电流I1，O点的磁感应强度大小为
7．（2025春 青羊区校级期中）物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量、辐射通量等，其中辐射通量Φ表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，一束平行光垂直照射在面积为S的纸板上。已知在t时间内有n个光子照到单位面积上，光速为c，波长为λ，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为（　　）
A． B． C． D．
8．（2025春 盐城期末）如图所示，长度相等的三根平行直导线A、B、C的截面图，D点是A、B连线的中点。三根导线中的电流大小相同，方向垂直纸面向里。则D点的磁感应强度方向是（　　）
A．竖直向上 B．竖直向下
C．平行纸面水平向右 D．平行纸面水平向左
二．多选题（共4小题）
9．（2025春 云岩区校级期末）如图所示，两根无限长通电直导线水平且平行放置，分别通有电流为I1和I2，且I1＝2I2。一无限长光滑绝缘杆垂直于两导线水平放置，三者位于同一高度，一带正电的小球P穿在绝缘杆上，小球P从靠近a的地方以某一速度向右运动，小球受到的洛伦兹力设为F。已知导线及杆始终固定不动，通有电流I的无限长直导线在其周围产生的磁场的磁感应强度B，其中k为常量，r为到长直导线的距离。则（　　）
A．两导线之间某位置的磁感应强度为零
B．小球沿杆方向做减速运动
C．F先减小后增大再减小
D．F先垂直纸面向里后垂直纸面向外
10．（2025春 成都期中）下列说法正确的是（　　）
A．生活中的全自动感应水龙头通过红外线传感器把人手上发出的红外线转变成控制水龙头打开和关闭的电学量
B．电场可由电荷或变化的磁场产生
C．波长越长的电磁波，其频率越小，穿透能力越强
D．在LC振荡电路中，当电容器放电完毕时，电路中的电流达到最大
11．（2024秋 潮阳区期末）如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出），P、Q为接测量仪器的端口，磁铁的匀强磁场垂直地面向下、宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙。当列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈的磁通量一直增加
B．线圈的磁通量先增大后减小
C．列车匀速运动时，线圈没有感应电流
D．列车加速运动时，线圈有感应电流
12．（2025春 天津期中）为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　）
A．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片
B．X射线可用于进行人体透视
C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
D．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制
三．填空题（共4小题）
13．（2025 仓山区校级模拟）如图所示，在一竖直面内有两根平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线中间，与两导线的距离均为r，b点在导线1上方，与导线1的距离也为r，现测得a点的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面 　 　 （选填“向里”或“向外”）；若去掉导线2后，b点的磁感应强度大小为 　 　 ，方向垂直纸面 　 　 （选填“向里”或“向外”）。
14．（2025 福建模拟）四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于正方形abcd的四个顶点，导线中都通有大小相同的电流，方向如图所示。正方形对角线的交点为O，通电导线a在O点产生的磁感应强度为B，四根通电导线在O点产生磁场的磁感应强度大小为 　 　 ，方向为 　 　 。
15．（2025春 西城区校级期中）小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的装置。在如下的操作中不能使电流表指针发生偏转的是 　 　 。
A.让导线ab在磁场中斜向上运动
B.让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动
C.让导线ab沿竖直方向上下运动
16．（2024秋 福州期末）如图所示，四根完全相同的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中心。当强度为I的电流从a点流入b点流出时，则：
（1）ab边电流I1和ad边电流I2的大小之比为 　 　 ；
（2）ab边在O点产生的磁场方向为 　 　 （选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）；
（3）已知直导线在O点产生的磁感应强度大小与流经导线的电流大小成正比，若ab边在O点产生的磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁感应强度为 　 　 。
四．解答题（共4小题）
17．（2023秋 安徽期末）如图所示，固定的三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
（1）若B＝2T，ab从O点开始向右以v0＝0.2m/s的速度匀速运动3s过程中，求回路的磁通量的变化量；
（2）若初状态时回路面积为，末状态时回路面积为，求回路中的磁通量的变化量。
18．（2024秋 江阴市期中）匀强磁场垂直纸面向里，磁场中一根长0.4m的通电导线中的电流为20A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.8N。
（1）求磁感应强度的大小；
（2）若将一边长L＝0.4m的正方形金属框垂直放置在该磁场中，如图所示，求穿过该金属框的磁通量。
19．（2024秋 浦东新区校级期中）用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场（虚线框内是螺线管）。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。
（1）虚线框内螺线管（空心线圈）符号是 　 　 。
（2）合上开关，固定滑片位置，记录磁传感器探测管前端插入螺线管内部的距离d与相应的磁感应强度B，正确操作后得到的实验图像应是 　 　 。
（3）用国际基本单位表示磁感应强度单位：1T＝1 　 　 。
（4）若通电后，在螺线管正上方小磁针N极向右，如图所示，则此时螺线管左侧为 　 　 （选填：A.N极；B.S极）。
（5）（计算）移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B﹣I和B﹣U图线。求电源电动势。
20．（2024春 海淀区期末）光子不仅具有能量，而且具有动量。照到物体表面的光子与物体相互作用从而对物体产生一定的压强，称之为“光压”，其机理与大量分子撞击器壁所产生的压强类似。已知普朗克常量为h，单个光子的能量ε和动量p之间存在关系ε＝pc（其中c为光速）。
（1）写出光子的动量p与光的波长λ的关系式。
（2）为研究光压，可以建立如下模型：
如图1所示，在体积一定的正方体密闭容器中有大量频率均为ν的光子；设光子与器壁各面碰撞的机会均等，且与器壁碰撞前、后瞬间光子相对器壁的动量大小不变、方向与器壁垂直。不考虑光子间的相互作用。假定容器中光子的个数保持不变，单位体积内光子个数记为n。
根据上述模型，请推导光压I的表达式（用n、h和ν表示）。
（3）在（2）基础上进一步研究，将容器中所有光子的能量称为光子的“内能”。上问中光压的表达式与容器的形状无关；当容器中光子的频率不同时，取平均频率，上问中光压的表达式仍然成立。如图2所示，长方体密闭容器的右侧面质量为m且能够自由移动，容器中有大量光子且频率不同。初始时，容器体积为V0，光压为I0，单位体积内光子个数为n0，右侧面速度为0。不计容器的右侧面与器壁间摩擦。
a.求初始时光子的“内能”U0的表达式（用V0和I0表示）。
b.当容器右侧面速度为v时，求光子的平均频率（用V0、I0、m、v、n0和h表示）。
第十三章 电磁感应与电磁波初步
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025 江苏学业考试）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．稳定的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在传播过程中不能发生反射和折射
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
【考点】电磁波的产生；电磁波的特点和性质（自身属性）；电磁波的发射和接收．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】A
【分析】电磁波是由变化电磁场产生的，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波。电磁波在真空中传播的速度等于光速，与频率无关。电磁波本身就是一种物质。电磁波在传播过程中可以发生干涉、衍射、反射和折射。电磁波传递信号可以实现无线通信，也能通过电缆、光缆传输。
【解答】解：A．电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，与电磁波的频率无关，故A正确；
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B错误；
C．电磁波也是波的一种，具有波的一切特性，可以发生反射和折射，故C错误；
D．电磁波可以在介质中传播，所以可以根据电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，故D错误。
故选：A。
【点评】知道电磁波的产生、传播特点等是解决该题的关键，同时注意这里的变化必须是非均匀变化。
2．（2025春 润州区校级期末）磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是（　　）
A．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同
B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零
C．这5个位置中，e点的磁感应强度最大
D．b、e两点的磁感应强度相等
【考点】利用磁感线的疏密判断磁感应强度的大小．
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；理解能力．
【答案】C
【分析】磁感线的切线方向表示磁场方向；
磁感线的疏密程度表示磁场强弱；
【解答】解：A、在c、d两点切线方向表示c、d点的磁感应强度方向，故c、d两点的磁感应强度方向并不相同，故A错误；
B、a处磁感线相对其他位置比较稀疏，a处磁感应强度较小，但并不是零，故B错误；
C、从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁感应强度最大，故C正确；
D、b、e两点的切线在同一直线上，磁场方向相同，但大小不同，故D错误。
故选：C。
【点评】明确磁感线的疏密表示磁场强弱。
3．（2025春 安徽期末）关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C．一切物体都辐射红外线、这种辐射与物体的温度有关
D．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速
【考点】电磁波与信息化社会；电磁波的产生；电磁波的发射和接收；电磁波谱．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】C
【分析】赫兹证实了电磁波的存在；医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒；一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关；电磁波在真空也能传播。
【解答】解：A、麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在，故A错误；
B、医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒，故B错误；
C、一切物体都在辐射红外线，红外线属于电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故C正确；
D、电磁波的传播不需要介质，电磁波在真空也能传播，其在介质中的传播速度小于光速，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题时，要掌握有关电磁波的相关知识，熟记物理学史。要注意电磁波与机械能特性的区别。
4．（2025春 鄂尔多斯期末）下列说法不正确的是（　　）
A．只有温度高的物体才会有热辐射
B．黑体可以向外界辐射能量
C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射
D．普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
【考点】热辐射、黑体和黑体辐射现象．
【专题】定性思想；推理法；原子的核式结构及其组成；分析综合能力．
【答案】A
【分析】通过黑体与热辐射的定义进行分析。
【解答】解：A、任何物体任何温度都存在热辐射，只是温度越高，辐射能量越大，故A错误；
BC、黑体是能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，黑体也会向外辐射电磁波，因为它不反射电磁波，所以研究它辐射电磁波（能量）时就不会受反射电磁波的影响，向外辐射能量的强度按照波长的分布只依赖于黑体的温度，当温度足够高，辐射能量足够强时，看起来就会很亮，故BC正确；
D、普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验结果相符，故D正确；
故选：A。
【点评】本题主要考查了黑体与热辐射的概念，需要注意物体向外辐射能量时，是任何温度都可以。
5．（2024秋 信宜市期末）如图所示表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb
B．a、b两处的磁感应强度的方向相同
C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
【考点】磁感线的概念和性质．
【专题】定性思想；归纳法；磁场 磁场对电流的作用；理解能力．
【答案】A
【分析】磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小；磁感线的切线方向表示该点的磁感应强度的方向；磁感线是闭合的曲线；没有磁感线的位置不是不存在磁场。
【解答】解：A、磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由图可知a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb，故A正确；
B、磁感线的切线方向表示该点的磁感应强度的方向，由图可知a、b两处的磁感应强度方向不同，故B错误；
C、磁感线是闭合的曲线，在磁体的外部磁感线从N极指向S极，在磁体的内部是从S极指向N极的，故C错误；
D、没有磁感线的位置不是不存在磁场，所以说a处没有磁感线，但并不是这里的磁感应强度为零，用磁感线的疏密程度表示磁感应强度大小的，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了对磁感线的理解，记住磁感线的特点解题的基础。
6．（2025 达州二模）如图所示，A、C、D是三个垂直于纸面的长直导线，O为A、C连线的中点，CD垂直CA且CD＝CO，现在A中通入垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流时，O点的磁感应强度大小为B；再在D中通入垂直于纸面、大小为I2的恒定电流时，O点的磁感应强度大小也为B，方向沿OC方向。已知通电直导线周围磁场磁感应强度大小与电流I和距离r的关系为（k为常数），则下列说法正确的是（　　）
A．D中的电流方向垂直纸面向外，且
B．D中的电流方向垂直纸面向里，且I2＝2I1
C．若C中再通入垂直纸面向外电流I1，O点的磁感应强度大小为2B
D．若C中再通入垂直纸面向外电流I1，O点的磁感应强度大小为
【考点】磁感应强度的矢量叠加；通电直导线周围的磁场．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】D
【分析】用安培定则首先确定通电直导线在O点产生的磁场的方向，利用矢量的叠加分析叠加后磁场大小和方向，从而判断各选项。
【解答】解：由于在A中通入大小为I1、方向垂直于纸面向外的恒定电流，在O点的磁感应强度大小为B，方向垂直AC向下，由此可知，在C中通入大小为I1、方向垂直于纸面向里的恒定电流时，该电流在O点产生的磁感应强度大小也为B，方向垂直于AC向下，C中通电流前，磁感应强度大小为B，方向沿OC方向，因此三段长直导线均通入电流后，在O点的磁感应强度大小为B′B，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】本题通过分析通电直导线周围磁场的计算，以及矢量合成的基本原理，确定了D中电流的方向和大小，并计算了在C中通入电流后O点的磁感应强度。解题的关键在于理解磁场的叠加原理，以及如何利用给定的磁场强度公式来计算不同电流产生的磁场强度。
7．（2025春 青羊区校级期中）物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量、辐射通量等，其中辐射通量Φ表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，一束平行光垂直照射在面积为S的纸板上。已知在t时间内有n个光子照到单位面积上，光速为c，波长为λ，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为（　　）
A． B． C． D．
【考点】能量子与量子化现象．
【专题】定量思想；推理法；物理光学综合专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据流体模型和波长公式结合辐射通量的定义列式解答。
【解答】解：设该束光辐射的时间为t，则该束光照射在纸板上的光子数为N＝nS，一个光子的能量为e＝hν，则N个光子的辐射能为E＝Ne，由ν与λ的关系可知，所以N个光子的辐射能为E，则该束光的辐射通量为Φ，得Φ，故A正确，BCD均错误。
故选：A。
【点评】考查流体模型和波长公式结合辐射通量的定义，会根据题意进行准确分析解答。
8．（2025春 盐城期末）如图所示，长度相等的三根平行直导线A、B、C的截面图，D点是A、B连线的中点。三根导线中的电流大小相同，方向垂直纸面向里。则D点的磁感应强度方向是（　　）
A．竖直向上 B．竖直向下
C．平行纸面水平向右 D．平行纸面水平向左
【考点】磁感应强度的矢量叠加；通电直导线周围的磁场．
【专题】定性思想；推理法；合成分解法；磁场 磁场对电流的作用；理解能力．
【答案】C
【分析】根据安培定则，判断出三根平行细导线分别在D点产生的磁感应强度的方向，再由平行四边形定则确定D点的磁感应强度的方向。
【解答】解：根据右手螺旋定则可知，A、B两根导线在D点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，则A、B两根导线在D点的合磁感应强度为零，而C处导线在D点产生的磁感应强度方向平行纸面水平向右，因此D点的磁感应强度方向是平行纸面水平向右，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用，基础题。
二．多选题（共4小题）
9．（2025春 云岩区校级期末）如图所示，两根无限长通电直导线水平且平行放置，分别通有电流为I1和I2，且I1＝2I2。一无限长光滑绝缘杆垂直于两导线水平放置，三者位于同一高度，一带正电的小球P穿在绝缘杆上，小球P从靠近a的地方以某一速度向右运动，小球受到的洛伦兹力设为F。已知导线及杆始终固定不动，通有电流I的无限长直导线在其周围产生的磁场的磁感应强度B，其中k为常量，r为到长直导线的距离。则（　　）
A．两导线之间某位置的磁感应强度为零
B．小球沿杆方向做减速运动
C．F先减小后增大再减小
D．F先垂直纸面向里后垂直纸面向外
【考点】磁感应强度的矢量叠加；通电直导线周围的磁场；安培定则（右手螺旋定则）．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】CD
【分析】根据安培定则判断磁场方向，结合磁感应强度公式分析磁感应强度大小，再根据洛伦兹力公式判断洛伦兹力的变化情况。
【解答】解：B、由安培定则可知，b右侧的磁场方向向上；a右侧的磁场的方向向下，所以a右侧的磁场的方向在竖直方向上，则P向右运动的过程中受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面，小球沿杆的方向不受力，所以小球将做匀速直线运动，故B错误；
A、由安培定则可知，b右侧的磁场方向向上；a左侧的磁场的方向也向上，所以a、b之间的磁场的方向向上，不可能为0，故A错误；
CD、由于I1＝2I2，且有电流I的无限长直导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，设a与b之间的距离为L，则由可知在a的右侧距离a为L处的合磁感应强度为0，根据矢量合成的特点可知，该点左侧的磁感应强度的方向竖直向下，该点右侧的磁感应强度的方向竖直向上，根据左手定则可知，在a的右侧距离a为L右侧的洛伦兹力的方向垂直于纸面向外，而在a的右侧距离a为L左侧的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里；结合公式与矢量合成的特点可知，从a到a的右侧距离a为L处的过程中磁感应强度逐渐减小，而a的右侧距离a为L处的右侧磁感应强度先增大后减小，所以小球从靠近a的地方以某一速度向右运动的过程中受到的洛伦兹力F先减小，然后增大，最后又逐渐减小，故CD正确。
故选：CD。
【点评】本题是一道关于磁场和洛伦兹力的综合性题目，需要学生熟练掌握安培定则、磁感应强度公式和洛伦兹力公式，并能灵活运用这些知识分析问题。题目有一定的难度，能够较好地考查学生对磁场相关知识的理解和应用能力。
10．（2025春 成都期中）下列说法正确的是（　　）
A．生活中的全自动感应水龙头通过红外线传感器把人手上发出的红外线转变成控制水龙头打开和关闭的电学量
B．电场可由电荷或变化的磁场产生
C．波长越长的电磁波，其频率越小，穿透能力越强
D．在LC振荡电路中，当电容器放电完毕时，电路中的电流达到最大
【考点】电磁波的波长、频率和波速的关系；红外线的特点和应用；电场强度的定义、单位和方向；电磁振荡及过程分析．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据全自动感应水龙头原理，麦克斯韦电磁场理论，v＝ λf以及LC振荡电路振荡过程分析。
【解答】解：A.全自动感应水龙头通过红外线反射原理工作，其红外线发射管主动发射红外线，手部反射信号至接收管，而非依赖手部发出红外线，故A错误；
B.电场可由静止电荷（静电场）或变化的磁场（电磁感应）产生，符合麦克斯韦电磁理论，故B正确；
C.波长（λ）与频率（f）满足 v＝ λf（c为光速），波长越长则频率越小。 穿透能力 ：穿透能力与电磁波类型相关，如X射线（波长短）穿透力强，而无线电波（长波长）穿透力较弱，故C错误；
D.LC振荡电路中，电容器放电完毕时电场能全部转化为磁场能，此时回路电流最大，故D正确。
故选：BD。
【点评】红外线的波长比无线电波短，比可见光长。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。
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接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。利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。
11．（2024秋 潮阳区期末）如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出），P、Q为接测量仪器的端口，磁铁的匀强磁场垂直地面向下、宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙。当列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈的磁通量一直增加
B．线圈的磁通量先增大后减小
C．列车匀速运动时，线圈没有感应电流
D．列车加速运动时，线圈有感应电流
【考点】感应电流的产生条件；磁通量的概念和计算公式的定性分析．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应中的力学问题；理解能力．
【答案】BD
【分析】根据磁通量定义式判断磁通量变化；
根据感应电流产生的条件判断能否产生感应电流。
【解答】解：根据题意可知，当列车经过线圈的过程中，线圈的磁通量先增大后减小，根据电磁感应规律可知，线圈会有感应电流，故BD正确，AC错误；
故选：BD。
【点评】本题主要考查了电磁感应的基本原理，特别是法拉第电磁感应定律的应用。解题的关键在于理解列车经过线圈时磁通量的变化情况，以及不同运动状态对线圈中感应电流的影响。
12．（2025春 天津期中）为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　）
A．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片
B．X射线可用于进行人体透视
C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
D．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制
【考点】电磁波与信息化社会．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】紫外线波长短，分辨率高；X射线，有较强的穿透性；电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用；红外线的热作用很强，有较好的穿透云雾烟尘的能力，可以制成红外线夜视仪。根据调制的定义分析。
【解答】解：A.侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故A错误；
B.X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故B正确；
C.电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故C错误；
D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，调制可分为调频和调幅，故D正确。
故选：BD。
【点评】此题考查了电磁波的应用，解决此题的关键是掌握各种电磁波的性质和基本应用。
三．填空题（共4小题）
13．（2025 仓山区校级模拟）如图所示，在一竖直面内有两根平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线中间，与两导线的距离均为r，b点在导线1上方，与导线1的距离也为r，现测得a点的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面 　向里　 （选填“向里”或“向外”）；若去掉导线2后，b点的磁感应强度大小为 　0.5B　 ，方向垂直纸面 　向外　 （选填“向里”或“向外”）。
【考点】通电直导线周围的磁场；磁感应强度的定义与物理意义．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】向里；0.5B；向外。
【分析】根据右手定则得出磁场的方向，结合磁场合成的特点得出b点的磁感应强度的大小和方向。
【解答】解：根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，故磁感应强度方向纸面向里。
因为两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为0.5B，故撤掉导线2后，b点磁感应强度大小为0.5B，根据安培定则可知b点磁场方向垂直纸面向外。
故答案为：向里；0.5B；向外。
【点评】本题主要考查了通电导线周围的磁场特点，熟悉右手定则得出磁感应强度的方向，结合矢量合成的特点即可完成分析。
14．（2025 福建模拟）四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于正方形abcd的四个顶点，导线中都通有大小相同的电流，方向如图所示。正方形对角线的交点为O，通电导线a在O点产生的磁感应强度为B，四根通电导线在O点产生磁场的磁感应强度大小为 　2B　 ，方向为 　由O指向b　 。
【考点】通电直导线周围的磁场．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；分析综合能力．
【答案】2B、由O指向b。
【分析】根据等距下电流所产生的B的大小与电流成正比，得出各电流在O点所产生的B的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得O点的磁感应强度大小。
【解答】解：据安培定则可得各通电电流在O点产生的磁场方向如图所示，
正方形abcd的四个顶点，导线中都通有大小相同的电流，通电导线a在O点产生的磁感应强度为B，所以通电导线bcd在O点产生的磁感应强度均为B，由矢量叠加可得四根通电导线在O点产生磁场的磁感应强度大小为：BO＝2B
由叠加原理可得O点产生磁场的方向为由O指向b。
故答案为：2B、由O指向b。
【点评】本题考查磁感应强度B的矢量合成法则，会进行磁感应强度的合成，从而确定磁场的大小与方向。
15．（2025春 西城区校级期中）小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的装置。在如下的操作中不能使电流表指针发生偏转的是 　C　 。
A.让导线ab在磁场中斜向上运动
B.让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动
C.让导线ab沿竖直方向上下运动
【考点】感应电流的产生条件．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】C。
【分析】根据产生感应电流的条件进行分析解答。
【解答】解：当导线的运动方向与磁场方向平行时，导体棒不能切割磁感线就不能产生感应电动势和感应电流，故C正确，AB错误。
故选：C。
【点评】考查产生感应电流的条件，会根据题意进行准确的分析解答。
16．（2024秋 福州期末）如图所示，四根完全相同的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中心。当强度为I的电流从a点流入b点流出时，则：
（1）ab边电流I1和ad边电流I2的大小之比为 　3：1　 ；
（2）ab边在O点产生的磁场方向为 　垂直于纸面向里　 （选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）；
（3）已知直导线在O点产生的磁感应强度大小与流经导线的电流大小成正比，若ab边在O点产生的磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁感应强度为 　0　 。
【考点】磁感应强度的矢量叠加；并联电路的特点及应用．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】3：1；垂直于纸面向里；0。
【分析】（1）结合题意，根据并联电路规律列式，即可分析求解；
（2）根据安培定则可知，即可分析求解；
（3）根据安培定则及磁场叠加原理，即可分析求解。
【解答】解：（1）设每根电阻丝的电阻为R，
根据并联电路规律可得：I1R＝I2 3R，
可得，I1：I2＝3：1，
（2）根据安培定则可知，ab边在O点产生的磁场方向为垂直纸面向里；
（3）根据安培定则可知，ad边、dc边、cd边在O点产生的磁场方向为垂直纸面向外，因为直导线在O点产生的磁感应强度大小与流经导线的电流大小成正比，若ab边在O点产生的磁感应强度为B，则ad边、dc边、cd边在O点产生的磁场的磁感应强度大小均为，
根据磁场叠加原理可知，整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小为：；
故答案为：3：1；垂直于纸面向里；0。
【点评】本题主要考查磁感应强度的矢量叠加，解题时需注意：先确定每一个独立的磁感应强度的大小和方向，再运用矢量合成法则确定合磁感应强度的大小和方向。
四．解答题（共4小题）
17．（2023秋 安徽期末）如图所示，固定的三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
（1）若B＝2T，ab从O点开始向右以v0＝0.2m/s的速度匀速运动3s过程中，求回路的磁通量的变化量；
（2）若初状态时回路面积为，末状态时回路面积为，求回路中的磁通量的变化量。
【考点】计算磁通量的变化量．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】（1）回路的磁通量的变化量等于0.27Wb；（2）回路中的磁通量的变化量等于2.9Wb。
【分析】（1）切割磁感线导致回路面积改变，根据磁通量的公式Φ＝BS，磁通量的变化ΔΦ1＝Φ﹣0解答；
（2）回路面积和磁感应强度均变化，根据磁通量的公式Φ＝BS，磁通量的变化ΔΦ2＝Φt﹣Φ0解答。
【解答】解：（1）棒向右以0.2m/s的速度匀速运动3s时，位移为x＝vt＝0.2×3m＝0.6m，由于∠MON＝37°，此时回路的面积为，回路的磁通量的变化量为ΔΦ1＝Φ﹣0＝BS，解得ΔΦ1＝0.27Wb；
（2）回路面积从，变到St＝7m2，B从B0＝0.3T变到 Bt＝0.5T时的磁通量为：Φ0＝B0S0，Φ2＝BtSt，
故回路中的磁通量的变化量为ΔΦ2＝Φ2﹣Φ0，解得ΔΦ2＝2.9Wb。
答：（1）回路的磁通量的变化量等于0.27Wb；（2）回路中的磁通量的变化量等于2.9Wb。
【点评】题考查磁通量变化，解题关键在于磁通量的变化ΔΦ＝Φt﹣Φ0。
18．（2024秋 江阴市期中）匀强磁场垂直纸面向里，磁场中一根长0.4m的通电导线中的电流为20A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.8N。
（1）求磁感应强度的大小；
（2）若将一边长L＝0.4m的正方形金属框垂直放置在该磁场中，如图所示，求穿过该金属框的磁通量。
【考点】磁通量的计算；磁感应强度的公式计算．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】（1）磁感应强度大小为0.1T；
（2）磁通量大小为0.016Wb。
【分析】（1）由磁感应强度与磁场力的关系式，可计算磁感应强度大小；
（2）由磁通量关系式，根据磁感应强度和线框的面积，可计算磁通量大小。
【解答】解：（1）导线和磁场垂直，所以B，代入数据得B＝0.1T；
（2）金属框和磁场垂直，所以Φ＝BL2，代入数据得Φ＝0.016Wb。
答：（1）磁感应强度大小为0.1T；
（2）磁通量大小为0.016Wb。
【点评】本题考查磁感应强度、磁通量的计算，在利用公式计算前，先注意确定前提，即磁场是否与电流、导线框垂直。
19．（2024秋 浦东新区校级期中）用如图所示的电路研究通电螺线管的磁场（虚线框内是螺线管）。用磁传感器测量螺线管内外的磁感应强度分布。
（1）虚线框内螺线管（空心线圈）符号是 　A　 。
（2）合上开关，固定滑片位置，记录磁传感器探测管前端插入螺线管内部的距离d与相应的磁感应强度B，正确操作后得到的实验图像应是 　A　 。
（3）用国际基本单位表示磁感应强度单位：1T＝1 　kg/（A s2）　 。
（4）若通电后，在螺线管正上方小磁针N极向右，如图所示，则此时螺线管左侧为 　A　 （选填：A.N极；B.S极）。
（5）（计算）移动滑片，多次测量通过螺线管的电流强度I、通电螺线管内部正中间磁感应强度B和电池两端电压U，以此绘出B﹣I和B﹣U图线。求电源电动势。
【考点】磁感应强度的定义与物理意义；用闭合电路的欧姆定律计算电源的电动势和内阻；环形电流或通电螺线管周围的磁场．
【专题】定量思想；极端假设法；电学图象专题；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】（1）A；（2）A；（3）kg/（A s2）；（4）A；（5）4.5V。
【分析】（1）根据常用元件的符号分析解答即可；
（2）由通电螺线管内部的磁场特点，可知其磁场分布特点，即特殊位置的值与0的相对大小；
（3）由B的定义式，可知其与其他物理量的等量关系，结合国际单位制对应的物理量，即可得到B的单位与国际单位制的关系；
（4）由小磁针的N极与磁体的NS极的力的关系，可判断磁体的NS极；
（5）由B﹣I图，可知B与I的关系，即断路I＝0时的B的值；由B﹣U图像可知B与U的关系，可间接判断外电路电流为0时的路端电压，即得到电源电动势。
【解答】解：（1）A、图即为螺线管的图，故A正确；
B、图为电动机的符号，故B错误；
C、图为电容器的符号，故C错误；
D、图为可变电容器的符号，故D错误；
故选：A。
（2）CD、通电螺线管内部为匀强磁场，故CD错误；
AB、通电螺线管内部为匀强磁场，通电螺线管两端处的磁场比内部要弱，但不为0，故A正确，B错误；
故选：A；
（3）由磁感应强度的定义可知：；
F的单位为N，由F＝ma，可知F的单位与国际单位的关系满足：1N＝1kg m/s2；
故B的单位为：1T＝1kg/（A s2）；
（4）根据“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”可知，螺线管右侧为S极，左侧为N极，故B错误，A正确；
故选：A；
（5）由B﹣I图可知，B与I成正比，电流为0时，B为0，即断路时，磁感应强度也为0；
由B﹣U图可知，当U＝4.5V时，B＝0，即此时为断路，路端电压与电源电动势相等，即电源电动势E＝4.5V。
故答案为：（1）A；（2）A；（3）kg/（A s2）；（4）A；（5）4.5V。
【点评】本题考查电流的磁效应的理解，利用磁感应强度计算电源电动势时，注意从图像中找到极限值。
20．（2024春 海淀区期末）光子不仅具有能量，而且具有动量。照到物体表面的光子与物体相互作用从而对物体产生一定的压强，称之为“光压”，其机理与大量分子撞击器壁所产生的压强类似。已知普朗克常量为h，单个光子的能量ε和动量p之间存在关系ε＝pc（其中c为光速）。
（1）写出光子的动量p与光的波长λ的关系式。
（2）为研究光压，可以建立如下模型：
如图1所示，在体积一定的正方体密闭容器中有大量频率均为ν的光子；设光子与器壁各面碰撞的机会均等，且与器壁碰撞前、后瞬间光子相对器壁的动量大小不变、方向与器壁垂直。不考虑光子间的相互作用。假定容器中光子的个数保持不变，单位体积内光子个数记为n。
根据上述模型，请推导光压I的表达式（用n、h和ν表示）。
（3）在（2）基础上进一步研究，将容器中所有光子的能量称为光子的“内能”。上问中光压的表达式与容器的形状无关；当容器中光子的频率不同时，取平均频率，上问中光压的表达式仍然成立。如图2所示，长方体密闭容器的右侧面质量为m且能够自由移动，容器中有大量光子且频率不同。初始时，容器体积为V0，光压为I0，单位体积内光子个数为n0，右侧面速度为0。不计容器的右侧面与器壁间摩擦。
a.求初始时光子的“内能”U0的表达式（用V0和I0表示）。
b.当容器右侧面速度为v时，求光子的平均频率（用V0、I0、m、v、n0和h表示）。
【考点】能量子与量子化现象；用动量定理求流体冲击问题．
【专题】计算题；定量思想；推理法；光的波粒二象性和物质波专题；推理论证能力．
【答案】（1）光子的动量p与光的波长λ的关系式p；
（2）光压I的表达式I；
（3）a.初始时光子的“内能”U0的表达式U0＝3I0V0；
b.光子的平均频率为。
【分析】（1）根据光子的能量表达式结合题意进行解答；
（2）根据动量定理和压强定义求解光压；
（3）根据内能的表达式和能量守恒定律求解。
【解答】解：（1）根据题意光子的动量为
考虑到ε＝hν
又有c＝λv
联立上式可得：；
（2）在容器壁上取面积为S的部分，则在Δt时间内能够撞击在器壁上的光子总数为
每个光子撞击器壁一次，动量改变量为2p，对Δt时间内撞击在面积为S的器壁上的光子应用动量定理得FΔt＝ΔN×2p
根据牛顿第三定律，光子对面积为S的器壁的撞击力大小也为F，所以光子对器壁的压强大小为
联立以上三式得；
（3）a.设容器中光子的个数为N，初始时光子的平均频率为，则光子的内能U0可表示为
类比上一问的结果可得
联立以上两式可得；
b.根据能量守恒定律可得
容器中光子的个数N＝n0 V0
联立以上两式可得光子的平均频率为；
答：（1）光子的动量p与光的波长λ的关系式p；
（2）光压I的表达式I；
（3）a.初始时光子的“内能”U0的表达式U0＝3I0V0；
b.光子的平均频率为。
【点评】本题主要考查学生对于光子的能量，动量定理和压强定义，内能的表达式和能量守恒定律这几部分知识点的掌握能力。
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