【单元练】上海兴陇中学高中物理必修3第十三章【电磁感应与电磁波初步】知识点复习(含解析)

一、选择题
1．下列说法中正确的是（）
A．电动势就是电源正负两极间的电压
B．元电荷是自然界中带电量最小的带电体，电子、质子都是元电荷
C．由
F
E
q
=可知，同一试探电荷所受电场力越大，则试探电荷所在位置的电场强度越大
D．由
F
B
IL
=可知，同一通电导线所受磁场力越大，则通电导线所在位置的磁感应强度越
大C
解析：C
A. 电动势不是电源正负两极间的电压，电动势不随外电路变化，电源两极间的电压随外电路变化，A错误；
B. 元电荷不是自然界中带电量最小的带电体，电子、质子都不是元电荷，电子和质子所带电荷量的绝对值叫做元电荷，B错误；
C. 由
F
E
q
=可知，同一试探电荷所受电场力越大，则试探电荷所在位置的电场强度越大，
C正确；
D. 由
F
B
IL
=可知，同一通电导线所受磁场力越大，则通电导线所在位置的磁感应强度不
一定越大，磁感应强度的大小还与导线和磁感应强度的夹角有关，D错误。

故选C。

2．下列说法正确的是（）
A．磁铁是磁场的唯一来源
B．磁感线是从磁体的北极出发而到南极终止
C．静止的电荷只能产生电场，运动的电荷才能产生磁场
D．两条磁感线空隙处不存在磁场C
解析：C
A．电流的周围也存在磁场，磁铁不是磁场的唯一来源，故A错误；
B．磁感线是闭合曲线，再磁体外部从N极出发进入S极，内部有S极到N极，是闭合曲线，故B错误；
C．静止的电荷能产生电场，静止的电荷不能产生电流，从而不能产生磁场，而运动的电荷等效为产生电流才能产生磁场，故C正确；
D．磁感线的相对疏密表示磁性的相对强弱，即磁力线疏的地方磁性较弱，磁力线密的地方磁性较强；两磁感线空隙处存在磁场，故D错误；
故选C。

3．关于静电场电场线和磁感线说法正确的是（）
A．法拉第最早用电场线和磁感线来清晰的描述电场和磁场
B ．电场线和磁感线都是客观存在的
C ．不画电场线（磁感线）的地方，一定没有电场（磁场）
D ．电场线和磁感线都是不闭合的曲线A
解析：A
A ．法拉第最早用电场线和磁感线来清晰的描述电场和磁场，故A 正确；
B ．电场线是为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线，实际上并不存在，故B 错误；
C ．电场线（磁感线）密集的地方场强强，稀疏的地方场强弱，两条场线之间虽然没画电场线（磁感线），但是可能有电场（磁场），故C 错误；
D ．电场线是不闭合的曲线，磁感线都是闭合的曲线，故D 错误。

故选A 。

4．下列说法不符合物理学史的是（ ）
A ．法拉第发现了电磁感应现象，并提出了“场”的概念
B ．库仑发现了库仑定律，并用扭秤测出了静电力常量的数值
C ．通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，安培受此启发，提出了分子电流假说
D ．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系B
解析：B
A ．法拉第发现了电磁感应现象，并提出了“场”的概念，故A 正确，不符合题意；
B ．库仑发现了点电荷的相互作用规律——库仑定律；静电力常量是通过麦克斯韦的相关理论计算出来的，故B 错误，符合题意；
C ．通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，安培受此启发，提出了分子电流假说，故C 正确，不符合题意；
D ．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故D 正确，不符合题意。

故选B 。

5．如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线12L L 、，1L 中的电流方向向左，2L 中的电流方向向上；1L 的正上方有a b 、两点，它们关于2L 对称。

整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为0B ，方向垂直于纸面向外。

已知a b 、两点的磁感应强度大小分别为013B 和012
B ，方向也垂直于纸面向外，则（ ）
A ．流经1L 的电流在a 点产生的磁感应强度大小为0112
B B ．流经1L 的电流在b 点产生的磁感应强度大小为
0712B C ．流经2L 的电流在b 点产生的磁感应强度大小为013
B D ．流经2L 的电流在a 点产生的磁感应强度大小为0712
B B 解析：B
根据右手螺旋定则可知流经L 1的电流在a 、b 点产生的磁感应强度大小方向向里，大小为B 1；根据右手螺旋定则可知流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度方向向外，大小为B 2；根据右手螺旋定则可知流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度方向向里，由对称性可知大小也为B 2；以向外为正方向，则在a 点有
001213
B B B B =-- 在b 点有
00121+2
B B B B =- 联立得
10712B B =
，20112
B B = 故选B 。

6．图中a 、b 、c 为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正三角形的三个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。

可以判断出a 、b 两长直导线在c 导线处产生的磁感应强度方向是（ ）
A ．向上
B ．向下
C ．向左
D ．向右B
解析：B 由安培定则可知，a 导线在c 处产生的磁场B 1方向为：垂直ac 斜向下，b 导线在c 处产生的磁场B 2方向为：垂直bc 斜向下，磁感应强度大小相等，由几何关系可知，B 1与B 2成60夹角，由平行四边形定则可知，B 1与B 2的合磁场向下，B 正确，ACD 错误。

故选B 。

7．5G 是“第五代移动通讯技术”的简称。

目前通州区是北京市5G 覆盖率最高的区县，相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，5G 能有效解决信号问题。

由于先前的34G G 、等已经将大部分通讯频段占用，留给5G 的频段已经很小了。

5G 采用了比4G 更
高的频段，5G网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。

综合上述材料，下列说法中不正确
．．．的是
A．5G信号不适合长距离传输
B．手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽
C．5G信号比4G信号更容易发生衍射现象
D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些C
解析：C
A．因为5G信号穿透能力弱，故不适合长距离传输，故A不符合题意；
B．因5G信号穿透能力弱，手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽，故B不符合题意；
C．5G采用了比4G的频段,即5G比4G频率更高，波长更短，更不容易发生衍射现象，故C符合题意；
D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以吧基站功率设计小一些建立微型基站，故D 不符合题意。

本题选择不正确的，故选C。

8．下列有关磁感应强度的说法中，正确的是( )
A．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
B．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁
感应强度的大小一定是F IL
C．由定义式B＝F
IL
可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小
D．磁感应强度B＝F
IL
只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L
以及通电导线在磁场中的方向无关D
解析：D
【解析】
A．小段通电导线平行放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度不一定为零，故A 错误；
B．只有垂直放置时在磁场中某处受到的磁场力为F,该处磁感应强度的大小一定是F
IL
，故
B错误；
C．磁感应强度的大小跟垂直放在磁场中的通电导线受力的大小没有关系，与通电导线电流大小也没有关系，它由磁场的性质决定，故C错误；
D．磁感应强度
F
B
IL
只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F. I、L以
及通电导线在磁场中的取向无关，故D正确．
9．随着信息技术的发展,我们可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号,通过计算机对磁场进行研究．图中磁传感器探头对磁场很敏感,输出的电信号从右端经过电缆和接口装置进入计算机．现用磁传感器探测通电螺线管轴线上的磁感应强度,将探头从螺线管右端沿轴线向左端移动时,测得磁感应强度B的大小随位置x的变化关系,下面最符合实际情况的图是()
A．
B．
C．
D． B
解析：B
通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，内部磁感线的分布均匀，是匀强磁场，管口磁感线较管内磁感线稀疏，磁感应强度较小.
A.图象A与分析结果不相符；故A项错误.
B.图象B与分析结果相符；故B项正确.
C.图象C与分析结果不相符；故C项错误.
D.图象D与分析结果不相符；故D项错误.
10．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图结合上述材料，下列说法正确的是
A ．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
B ．地磁场的磁感线是“有头有尾”的，由地磁北极射出，射入地磁南极
C ．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D ．地磁场对射向地球赤道的带负电宇宙射线有向东的作用力A
解析：A
A.地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，且地球内部也存在磁场，由地磁场的南极指向地磁场的北极，故A 符合题意；
B.磁感线是闭合的，在地球外部由地磁北极射出，射入地磁南极，在内部，由地磁南极指向地磁北极，故B 不符合题意；
C.只有在赤道表面，地磁场方向与地面平行，故C 不符合题意
D.赤道平面上的地磁场方向由南指向倍，根据左手定则可知带负电的粒子受到向西的磁场力，故D 不符合题意
二、填空题
11．如图探究电磁感应现象应选用图中___________（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。

在这个现象中感应电流的方向与___________的方向和___________的方向有关。

乙磁场ab 棒移动
解析：乙 磁场 ab 棒移动
[1] 探究电磁感应现象应选用图乙装置进行实验；
[2][3]在探究电磁感应现象实验中感应电流的方向与磁场方向和导体ab 棒运动的方向有关。

12．匀强磁场中有一段长为0.2m 的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A 的电流时，受到6.0210-⨯N 的磁场力，则磁场的磁感应强度是______T ；当通入的电流加倍时，磁场的磁感应强度是______T 。

101
解析：1 0.1
[1]由题，通电导线与磁场垂直，则磁场的磁感强度为
2
610T 0.1T 30.2
F B IL -⨯===⨯ [2]磁场的磁感强度由磁场本身决定，与通电导线中的电流无关，当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度仍为0.1T 。

13．物理学家______在1820年的一次讲座中发现了电流的磁效应，从而打通了电和磁这两个原本不相干的领域。

1960年，在巴黎召开的国际计量大会，为了纪念______在电磁领域的贡献，将磁感应强度的单位以他的名字命名。

奥斯特特斯拉
解析：奥斯特 特斯拉
[1][2]物理学家奥斯特在1820年的一次讲座中发现了电流的磁效应，从而打通了电和磁这两个原本不相干的领域。

1960年，在巴黎召开的国际计量大会，为了纪念特斯拉在电磁领域的贡献，将磁感应强度的单位以他的名字命名。

14．自然界中的磁体总存在着_______________个磁极，同名磁极相互__________,异名磁极相互________。

两排斥吸引
解析：两 排斥 吸引
[1][2][3]．自然界中的磁体总存在着两个磁极，即N 极和S 极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

15．如图所示所在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N 极指向右端，则电源的c 端为__极，螺线管的a 端为__极。

正S
解析：正 S
线管内部的小磁针的指向，可知螺线管的b 端为N 极，a 端为S 极；根据右手螺旋法则可知，电源的c 端为正极。

16．国际单位制中力学的基本物理量是长度、时间和_____；用国际单位制基本单位表示磁感应强度的单位，1T=_____________．质量
解析：质量 -1-2kgA s
国际单位制中，长度、质量、时间三个物理量被选作力学的基本物理量，力学的三个基本单位分别是米、千克、秒；磁感应强度F B IL =，磁感应强度单位为T ，则2
12·/1111··N kg m s T kgA s A m A m
--===. 17．如图所示，放在通电螺线管内部中央处的小磁针，静止时N 极指向右端，则电源的a 端为_____极（填“正”或“负”），螺线管的c 端为_____极．（填“N”或“S”）
正S
解析：正 S
[1][2]螺线管内部的磁场方向水平向右，根据安培定则，知螺线管中的电流从左侧流进，右侧流出，实验a 端为电源的正极．内部的磁场由S 指向N ，实验c 端为S 极或南极。

18．如图所示，框架面积为S ，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过
平面的磁通量为________．若使框架绕OO ′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为_______．
BSBS0
解析：BS 12
BS 0 [1]磁通量 =cos BS αΦ
则框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直时，则穿过平面的磁通量为BS ；
[2]若使框架绕OO ′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为
BS cos60°=12
BS [3]若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为0。

19．如图所示，矩形线圈的面积S =102m 2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ=90︒，穿过线
圈的磁通量Φ=1×10－3Wb ，由此可知，磁场的磁感应强度B =_____T ；若线圈以bc 边为轴
从图示位置开始转过90︒，则穿过线圈的磁通量为_____Wb 。

10－50
解析：10－5 0
[1]当线圈平面与磁场方向垂直时，由公式=BS Φ可得
3
52110T 10T 10
B S --Φ⨯=== [2]线圈以bc 边为轴从图示位置开始转过90︒，此时线圈与磁场方向平行，则穿过线圈的磁通量为0。

20．一根长为0.2m 的直导线，通有1.0A 的电流，把它放在磁感应强度为0.4T 的匀强磁场中，并与磁场方向垂直，则导线受到的安培力为_____N ．若将导线中的电流强度减小为0.5A ，则该磁场的磁感应强度为_____T ，此时导线受到的安培力为_____N ．0804004 解析：08 0.4 0.04
解：导线受到的安培力为：
F=BIL=0.4×0.2×1N=0.08N
磁场的磁感应强度只与磁场本身有关，与电流大小无关，电流强度减小为0.5A ，则该磁场的磁感应强度仍为0.4T ，
此时安培力为：F=BI′L=0.4×0.2×0.5=0.04N
故答案为0.08，0.4，0.04．
【点评】
解决本题的关键掌握安培力的公式F=BIL ，知道磁场的磁感应强度只与磁场本身有关．
三、解答题
21．我们根据什么说电磁波是一种物质？
解析：从电磁波可以脱离电荷独自存在，不需要借助媒介传播，具有能量这三个方面可以得到电磁波和实物粒子一样是一种物质，且借助仪器也可以探测到许许多多的电磁波，所以电磁波是一种物质。

从电磁波可以脱离电荷独自存在，不需要借助媒介传播，具有能量这三个方面可以得到电磁波和实物粒子一样是一种物质，且借助仪器也可以探测到许许多多的电磁波，所以电磁波是一种物质。

这是人们对物质认识的一个重大发现。

22．“通量”是物理学中的重要概念，在研究磁场时我们引入了“磁通量”。

定义磁通量Ф=BS ，其中B 为磁感应强度、S 为垂直磁场的面积。

(1)如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，放置一个面积为S 的平面，平面的法线（与平面垂直）方向与磁场方向的夹角为θ。

求穿过该平面的磁通量Ф。

(2)与之类似，在静电场中，我们定义“垂直穿过某一平面的电场线条数为通过这一平面的电通量”。

①写出电通量ФE 的定义式及单位；
②求出通过真空中以点电荷＋Q 为球心，以R 为半径的球面的电通量ФE ＇。

（已知真空中静电力常量为k ，球的表面积公式S=4πR 2）
(3)自然界中的物体都会不断向外辐射电磁波，这种辐射因为和温度有关而被称为热辐射。

为了研究辐射规律，人们建立一种被称为“黑体”的理想模型（对来自外界的电磁波只吸收不反射，但自身会发射电磁波）。

理论研究表明，单位时间内从黑体单位表面积辐射的电磁波总能量与其绝对温度的4次方成正比，即4P T σ=，式中σ为已知常数。

假设把太阳和火星都看成黑体，忽略其他天体及宇宙空间的其他辐射，已知太阳的表面温度T 0=5770K ，太阳和火星间距离约为太阳半径的400倍。

试估算火星的平均温度。

解析：(1)BS cos θ；(2)①ФE =ES ，V·
m ；②4πkQ ；(3)204K (1)穿过该平面的磁通量
cos ΦBS θ=
(2)①电通量定义：ФE =ES ，其中E 为电场强度、S 为垂直电场的面积，单位：V·m ②点电荷＋Q 在半径为R 处产生的电场强度大小为
2
=Q E k
R 半径为R 的球面面积为 2=4πS R
穿过该球面的电通量为
'4πE ES Q Фk ==
(3)设太阳半径为R ，火星半径为r
太阳单位时间内向外辐射的电磁波能量为
24004πP R T σ=⋅
火星单位时间内吸收的太阳能量为
202π4π(400)
P P r R =⋅ 设火星平均温度为T ，火星单位时间向外辐射电磁波能量为
244πP r T σ'=⋅
温度稳定时有
P=P′
解得，火星平均温度为
204K T === 23．下列有关磁感应强度的说法错在哪里？
(1)磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量；
(2)若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为0；
(3)若有一小段长为l 、通以电流为I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F ，则该处磁感应强度的大小一定是F B Il =。

解析：见解析
(1)磁感应强度是用来表示磁场强弱和磁场方向．．．．．
的物理量； (2)若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度不一定为．．．．0．，可能．．．通电导线与磁感应强度方向平行．．．．．．．．．．．．．．
； (3)若有一小段长为l 、通以电流为I 的导体，垂直放入．．．．
磁场中某处受到的磁场力为F ，则该处磁感应强度的大小一定是F B Il
=。

24．科学技术是一把双刃剑。

电磁波的应用也是这样。

它在使人类的生活发生变化的同时也存在着副作用——电磁污染。

频率超过0.1MHz 的电磁波的强度足够大时就会对人体健康构成威胁。

按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过20.50W /m 。

若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1W ，试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？（已知球面面积
24S R π=）
解析：0.40m
设以通信装置为球心，半径为R 的球面以外是符合规定的安全区域，则
220.50W /m 4P R
π= 可得
20.40m 40.50W /m
P R π=≈⨯ 25．如图所示，在下列几种情况中，线圈中是否产生感应电流？为什么？
（1）如图甲所示，矩形线圈在长直电流的磁场中匀速平动或匀速转动时；
（2）如图乙所示，矩形线圈在足够大的匀强磁场中：①以任意一边为轴匀速转动时；②以平行磁感线的某一点为轴在纸面上匀速转动时；
（3）如图丙所示，磁铁放在螺线管内与螺线管以同一速度运动时；
（4）如图丁所示，圆形线圈在长直电流的磁场中在竖直方向上，下平移或在水平面内向左、右平移时。

解析：见解析
(1)如图甲，A 、B 线圈中均有感应电流，因为长直电流周围的磁场是不均匀的，这两种运动状态使穿过线圈的磁通量均发生变化。

C 线圈是在与长直电流等距离处发生平动，因而穿过C 线圈的磁通量不发生变化，无感应电流。

(2)如图乙，以任意一条边为轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生；以平行磁感线的某一点为轴，在纸面内绕轴匀速转动，穿过线圈的磁通量不发生变化，线圈中没有感应电流。

(3)如图丙，磁铁和螺线管以同一速度运动时，磁铁和螺线管处于相对静止，穿过螺线管的磁通量不发生变化，无感应电流产生。

(4)如图丁，这两种运动状态均不产生感应电流，因为直线电流磁场的磁感线是一组一组以导线为圆心的同心圆，每组磁感线所构成的同心圆平面，均与导线相垂直，因此这两种运动没有磁感线穿过线圈，线圈内磁通量始终为零，即不发生变化。

所以无感应电流产生。

26．如图所示，一只密绕的通电螺线管，它的直径是d cm ，通过螺线管每一匝线圈的磁通量都是Φ。

你能算出螺线管内部P 点和螺线管右端P '点的磁感应强度吗？为什么？
解析：P 点能算出，42π410d
⨯Φ，P '点处是非匀强磁场，不能算出 螺线管内部是匀强磁场，且线圈密绕，可以认为每匝线圈都与磁场垂直，则
422241010π()2
πP B d S
d -ΦΦ⨯Φ===⨯ P '点处是非匀强磁场，不能算出。

27．闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中就有感应电流产生，其本质是什么？
解析：其本质就是：闭合电路中的磁通量发生变化。

当闭合电路中，部分导体做切割磁感线运动时，穿过闭合电路的磁通量在变化。

而若整个线框在匀强磁场中切割磁感线平移时，并没有发生磁通量的变化，所以不能产生感应电流。

28．磁场中放一与磁场方向垂直的直导线，通入的电流是2.5 A ，导线长1 cm ，它受到的磁场力为2510N -⨯。

(1)导线所在处的磁感应强度是多大？
(2)如果把导线中的电流增大到5A ，导线所在处的磁感应强度是多大？
(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以确定该处没有磁场？ 解析：(1)2T ；(2)2T ； (3)否
(1)根据磁感应强度的定义式
F B IL
=
代入数据得 2T B =
(2)磁感应强度B 是由磁场自身因素决定的，和导线的长度、电流的大小均无关，所以导线中电流增大到5A 时，导线所在处的磁感应强度仍是2T 。

(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行。

故不能确定该处没有磁场。