專題22磁通量及電磁波（原卷版）

1、理解磁通量的定義和計算

2、了解電磁感應現(xiàn)象

3、掌握產(chǎn)生感應電流的條件．

知識點一、磁通量

1、磁通量的定義：穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號Ф

表示。

2、磁通量的計算

（1）觀察圖a和b，Φ與B有什么關(guān)系？

Sa=Sb，Ba＞Bb，Φa＞Φb，Φ與B成正比

（2）觀察圖a和c，Φ與S有什么關(guān)系？

Ba=Bc，Sa＜Sc，Φa＜Φc，Φ與S成正比，

Φ與B和S的乘積成正比

a

b

c

條件：勻強磁場，B⊥S

因為按前面的規(guī)定，穿過垂直磁場方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應強度B，所以在

勻強磁場中，垂直于磁場方向的面積S上的磁通量Ф為Ф=BS

若平面S不跟磁場方向垂直，則應把S平面投影到垂直磁場方向的面上，若這兩個面間夾角

為θ，則：Ф=BS⊥=BScosθ

當平面S與磁場方向平行時，θ=90°，Ф=0。

磁場和面垂直：磁場和面平行：磁場和面成任意角度：

3、磁通量的單位

國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，1韋伯（Wb）＝1T?m2

4、磁通量Φ是標量，遵從代數(shù)運算法則。

一個曲面有正、反兩面，磁感線可能從曲面的正面穿出；也可能從曲線的正面穿入，所以穿

過某一曲面的磁通量有兩種情況。

5、磁通密度：單位面積上的磁通量

將磁通量的定義式Φ＝BS變形，得B

S

該式表明，磁感應強度B等于垂直于磁場方向上單位面積上的磁通量；

所以磁感應強度也叫磁通密度，用韋／米2（Wb/m2）作單位。

知識點二、電磁感應現(xiàn)象

1、磁產(chǎn)生電的發(fā)展史

1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應；

1825年，瑞士科學家科拉頓利用磁鐵在閉合線圈獲取電流的實驗，與發(fā)現(xiàn)電產(chǎn)生磁擦肩而

過

1822年12月，1825年11月和1828年4月，英國物理學家法拉第三次集中實驗探究磁產(chǎn)

生電實驗失敗，失敗原因是認為：既然奧斯特的實驗表明有電流就有磁場，那么有了磁場

就應該有電流。他在實驗中用的都是恒定電流產(chǎn)生的磁場。多次失敗后，于1831年8月29

日發(fā)現(xiàn)了磁產(chǎn)生電的秘密。

2、電磁感應現(xiàn)象

（1）電磁感應現(xiàn)象：閉合回路中產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象。

（2）1831年英國物理學家法拉第作了“磁生電”實驗。如甲圖所示，在鐵環(huán)上繞有約62m

的銅線，且在每匝間繞著同樣長度但用棉紗絕緣的另一根銅線。其中一個螺線管與檢流計

連接，而另一個螺線管與100對極板組成的強電池組連接。他由第一個線圈通電后產(chǎn)生的

磁場來使第二個線圈產(chǎn)生電流，并從檢流計指針的偏轉(zhuǎn)看到這一電流。圖（乙）為原理圖。

（3）感應電流：由電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的電流。

知識點三：波長、頻率和波速與電磁波譜

1．概念

(1)在波的傳播中，凸起的最高處，叫做波峰．凹下的最低處叫做波谷．相鄰的兩個波

峰(或波谷)的距離叫波長．

(2)在一秒內(nèi)所通過波峰或波谷的次數(shù)叫波的頻率.

(3)波的傳播快慢用波速來表示．

2．波長、頻率和波速的關(guān)系

波長、頻率和波速三者的關(guān)系是：波速＝波長×頻率．

3．若電磁波的波長、頻率、波速分別為λ、f、c，則c＝λf．電磁波在真空中傳播的速

度為c，其值為3.0×108m/s．

電磁波譜

4．電磁波譜

(1)概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜．不同的電磁

波由于具有不同的頻率(或波長)，才具有不同的特性．

(2)無線電波：波長大于1mm的電磁波：用于通信和廣播．

(3)紅外線：紅外線是一種光波，它的波長比無線電波短，比可見光長，所有物體都發(fā)射紅

外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強．

(4)可見光：不同顏色的光是波長(或頻率)范圍不同的電磁波．傍晚的太陽顏色發(fā)紅，是因為

傍晚的陽光在穿過厚厚的大氣層時，藍光、紫光大部分被散射掉了，剩下的紅光、橙光透過

大氣層射入我們的眼睛．

(5)紫外線：人眼看不到比紫光波長更短的電磁波，紫外線有較高的能量，因此可用來滅菌

消毒，在紫外線的照射下，許多物質(zhì)會發(fā)出熒光．

(6)X射線和γ射線：比紫外線更短的電磁波

X射線具有穿透作用，可以用于人體透視，也可以檢查金屬部件內(nèi)部有無缺陷．

γ射線具有更強的穿透作用，可以在醫(yī)學上用來治療癌癥，也可以檢查金屬部件的缺陷．

5．電磁波具有能量，電磁波是物質(zhì)存在的一種形式．

微波爐的工作應用了一種電磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下劇烈運動，內(nèi)能

增加，溫度升高．

6．太陽輻射的能量集中在可見光、紅外線和紫外線三個區(qū)域內(nèi)，波長在黃綠光附近，輻射的

能量最強．

7．電磁波譜中各種波段的特征用途比較如下表：

電磁無線

紅外線可見光紫外線倫琴射線γ射線

波譜電波

波動化學作用穿透穿透力

特性熱作用強感光性強

性強熒光效應力大最強

加熱、遙測遙

通信廣殺菌消毒、治檢查、探測、探測、

用途感、紅外攝像、照明、照相等

播、導航療皮膚病等透視、治療治療

紅外制導

振蕩電路

產(chǎn)生中自由電原子內(nèi)層電原子核

原子外層電子受到激發(fā)

機理子的周期子受到激發(fā)受激發(fā)

性運動

倫琴射線管

一切高放射性元

振蕩電路一切物體都能由七中高速電子

說明溫物體都能素衰變時

中產(chǎn)生輻射種色光組成流射至陽極

輻射產(chǎn)生

產(chǎn)生

遞變―→

規(guī)律頻率變大，衍射能力減弱

一、考點一、磁通量的定義、公式、單位和物理意義

1．如圖所示，ab是水平面上一個圓的直徑，有一根通電導線ef在ab的正上方且平行于ab，當ef向上平移

時（始終在ab的正上方），穿過圓面積的磁通量將（）

A．逐漸變大B．逐漸變小

C．始終為零D．不為零，但始終保持不變

2．如圖所示，兩個金屬圓環(huán)同心放置，條形磁鐵穿過金屬圓環(huán)圓心且與兩環(huán)平面垂直，則通過兩圓環(huán)的磁

通量a、b間的關(guān)系是（）

A．a(chǎn)bB．a(chǎn)bC．a(chǎn)bD．不能確定

3．下列物理量中沒有單位的是（）

A．動摩擦因數(shù)B．磁通量C．電容D．勁度系數(shù)

4．如圖所示，虛線框內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場，A和B為垂直磁場方向放置的兩個圓環(huán)，分別用ΦA(chǔ)

和ΦB表示穿過兩環(huán)的磁通量，則（??）

A．ΦA(chǔ)＞ΦBB．ΦA(chǔ)＜ΦBC．ΦA(chǔ)=ΦBD．無法確定

二、考點二、計算磁通量的大小

5．如圖所示，面積為S的平面內(nèi)存在磁感應強度BB0kt(k0)的磁場，磁場方向與平面夾角30，

取B0方向為正方向。則穿過該面積的磁通量隨時間t變化的圖像，下列選項正確的是（）

A．B．

C．D．

6．如圖所示，面積為S的長方形線框CDEF放在垂直紙面向里、范圍足夠大的、磁感應強度大小為B的勻

強磁場中，線框初始平面與磁場垂直，線框以CF邊為軸在磁場中轉(zhuǎn)動60，則此時穿過線框CDEF中的

磁通量大小為（）

13

A．BSB．BSC．BSD．2BS

22

7．導體棒ab在勻強磁場中沿金屬導軌運動時，棒中的感應電流方向如圖。則ab棒的運動方向和螺線管內(nèi)

部磁場方向分別為（）

A．向左，M指向NB．向右，M指向N

C．向左，N指向MD．向右，N指向M

8．如圖所示，半徑r=10cm的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t的變化關(guān)系為

B52t（其中t和B的單位為國際單位）。圓形線圈半徑R=20cm，t=0時磁場方向如圖所示。計算結(jié)

果中保留，求：

(1)t=0時，穿過圓形線圈的磁通量；

(2)前5s內(nèi)，穿過圓形線圈的磁通量變化量的大小。

三、考點三、在地磁場作用下的搖繩發(fā)電

9．上海某學校研究小組為了研究發(fā)電機原理，把一條長約10m的導線兩端連在靈敏電流計的兩個接線柱上，

形成閉合電路。兩位同學迅速搖動這條導線，為了使靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)更加明顯，兩位同學應該沿

方向站立；若導線經(jīng)過最低點時的速度方向垂直紙面向里，則流過電流計的電流方向。

跳繩過程中，甲、乙兩位同學握住繩子兩端A、B近似不動，繩子繞AB連線在空中轉(zhuǎn)到圖示位置時，對

繩子上的兩個質(zhì)點P和Q。

10．作出A質(zhì)點的受力情況。

11．下列說法正確的是（）

A．P和Q的線速度相等

B．P和Q的加速度相等

C．P、Q的合外力方向指向AB的中點O

D．P和Q都處于失重狀態(tài)

12．一質(zhì)量為m的同學計時跳繩，當?shù)刂亓铀俣葹間，平均跳一下需用時間為T。每跳一下過程中，在空

中的時間為t。該同學跳繩的最大高度是，跳一下過程中該同學克服重力做功的平均功率

的大小為。

13．將長約15m的銅芯雙絞線兩端接在靈敏電流計上，拉開形成一個長回路。面對面站的兩位同學像甩跳

繩那樣以每秒4～5圈的頻率搖蕩半個回路，如圖所示。觀察電流計指針的擺動情況并解釋原因。換一

個站位方向，再試一試。兩位同學沿南北方向站立還是沿東西方向站立時實驗現(xiàn)象更明顯？這是為什

么呢？

14．跳繩比賽是一種較劇烈的運動，小明的質(zhì)量為50kg，他每分鐘跳繩180次，假定在每次跳躍中，腳與

2

地面的接觸時間是跳躍一次所需的時間的，運動過程中測得他的心跳每分鐘120次，血壓平均為

5

3104Pa，已知心跳一次約輸送1.0104m3的血液，平時心臟正常工作的平均功率為1.5W，問：（不計

空氣阻力，g取10m/s2）

（1）該同學騰空高度為多大？

（2）他起跳時的初動能多大？

（3）他在上升過程中克服重力做功的平均功率多大？

（4）他的心臟工作時的平均功率為平時正常功率的多少倍？

四、考點四、導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電流

15．小明做“探究電磁感應現(xiàn)象”實驗，首先查明當電流從“﹢”接線柱流入電流計時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。

然后連接了如圖所示的電路來探究電磁感應現(xiàn)象，他閉合開關(guān)，將實驗操作步驟及現(xiàn)象記錄在如下表

格中。

（1）請完成表格空白處（選填“不偏轉(zhuǎn)”或“向左偏轉(zhuǎn)”、“向右偏轉(zhuǎn)”）。

（2）若將電流計換成電源，該裝置還可以用來研究定則（選填“左手”或“右手”）。

序號操作步驟電流計指針

1磁體不動，ab上、下運動不偏轉(zhuǎn)

2磁體不動，ab左、右運動偏轉(zhuǎn)

3ab不動，磁體向右運動（1）

16．如圖示閉合電路的部分電路在磁場中的運動情況，產(chǎn)生感應電流的為（）

A．B．C．

D．

17．電磁感應現(xiàn)象是英國物理學家首先發(fā)現(xiàn)的。探究這個現(xiàn)象應選用如圖中（填“甲”或

“乙”）所示的裝置進行實驗。

五、考點五、判斷導體切割磁感線中的電流方向

18．如圖，水平面上有一固定的U形金屬框架，豎直向下的勻強磁場穿過框架，要使框架上的金屬桿ab產(chǎn)

生由a到b的電流，則桿ab（）

A．向右移動B．向左移動

C．左右移動D．不動

19．如圖所示，從左向右4個電流表的電流方向判斷正確的是（）

A．第一個從右向左B．第二個從下向上

C．第三個從下向上D．第四個從上向下

20．如圖，兩金屬棒ab、cd分別置于兩個異名磁極之間，組成閉合回路。能使cd棒受到向下磁場力的情況

是（）

A．磁極I為S極，磁極III為S極，ab棒向左運動

B．磁極I為S極，磁極III為N極，ab棒向左運動

C．磁極I為N極，磁極III為N極，ab棒向上運動

D．磁極I為N極，磁極III為S極，ab棒向下運動

六、振蕩回路

四、機器人

21．工業(yè)機器人廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域。某工業(yè)機器人設(shè)備接在u3802sin100t(V)的交流電源上，正常工作

時電流為2A，該交流電的頻率為Hz，每秒內(nèi)電流方向變化次，該設(shè)備正常工作時消

耗的功率為kW。

22．如圖甲所示，某款波士頓動力黃狗機器人的直流電動機的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，

將它接在電動勢為E，內(nèi)阻未知的直流電源兩端時，電動機恰好能正常工作，內(nèi)部電路如圖乙所示，則

電源的內(nèi)阻為，電動機的輸出功率為。

23．某興趣小組設(shè)計了一款金屬探測儀，如圖所示，探測儀內(nèi)部的線圈與電容器構(gòu)成LC振蕩電路，當探測

儀檢測到金屬物體時探測儀線圈的自感系數(shù)發(fā)生變化，從而引起振蕩電路中的電流頻率發(fā)生變化，探

測儀檢測到這個變化就會驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲響。已知某時刻，電流的方向由b流向a，且電流強度正在

增強，則（）

A．該時刻電容器下極板帶正電荷

B．在電流強度增強過程中，線圈的自感電動勢在減小

C．若探測儀靠近金屬探測時其線圈的自感系數(shù)增大，則振蕩電流的頻率降低

D．若探測儀靠近金屬探測，并保持相對靜止時，金屬中不會產(chǎn)生感應電流

24．在如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖所示，且磁場正在增強，此時電容器正在

（選填“充電”或“放電”），并指出圖中ab間電流的方向為。

七、電磁波

25．麥克斯韋通過對電磁場統(tǒng)一理論的研究，預言了電磁波的存在。下列有關(guān)電磁波的理解正確的是（）

A．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度都是相同的

B．電磁波和機械波一樣，都依靠介質(zhì)傳播振動形式和能量

C．太空中傳送至地面的無線電波是橫波

D．電磁波與機械波一樣可以發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，但不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

26．關(guān)于電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用、能量量子化，下列說法正確的是（）

A．利用紅外線的熱效應能殺菌消毒，夜視儀利用了紅外成像技術(shù)

B．X射線具有輻射性，可用來通信和廣播

C．能量量子化指能量的連續(xù)性，微觀粒子的能量值可以是任意值

D．普朗克提出了能量子假說，解決了黑體輻射的理論困難，提出了“量子”概念

27．新冠肺炎疫情中，志愿者用紅外體溫計為人們監(jiān)測體溫，防控人員用紫外線燈發(fā)出的紫外線消殺病毒，

醫(yī)務人員用X射線拍攝人體內(nèi)部器官為病人進行診斷，那么，下述說法正確的是（）

A．紅外體溫計是依據(jù)體溫計能發(fā)射紅外線來測溫的

B．紫外線具有較高能量，足以破壞細胞核中物質(zhì)，因此可以滅菌消毒

C．X射線是一種超聲波，因為頻率