2026上海春季高考物理考试总复习：专题22 磁通量及电磁波（知识梳理+考点精讲）（解析版）

=page11专题22磁通量及电磁波（解析版）1、理解磁通量的定义和计算2、了解电磁感应现象3、掌握产生感应电流的条件．知识点一、磁通量1、磁通量的定义：穿过某一面积的磁感线的条数，叫做穿过这个面积的磁通量，用符号Ф表示。2、磁通量的计算（1）观察图a和b，Φ与B有什么关系？Sa=Sb，Ba＞Bb，Φa＞Φb，Φ与B成正比（2）观察图a和c，Φ与S有什么关系？Ba=Bc，Sa＜Sc，Φa＜Φc，Φ与S成正比，Φ与B和S的乘积成正比acbacb条件：匀强磁场，B⊥S因为按前面的规定，穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数，等于磁感应强度B，所以在匀强磁场中，垂直于磁场方向的面积S上的磁通量Ф为Ф=BS若平面S不跟磁场方向垂直，则应把S平面投影到垂直磁场方向的面上，若这两个面间夹角为θ，则：Ф=BS⊥=BScosθ当平面S与磁场方向平行时，θ=90°，Ф=0。磁场和面垂直：磁场和面平行：磁场和面成任意角度：磁通量的单位国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，1韦伯（Wb）＝1T•m24、磁通量Φ是标量，遵从代数运算法则。一个曲面有正、反两面，磁感线可能从曲面的正面穿出；也可能从曲线的正面穿入，所以穿过某一曲面的磁通量有两种情况。5、磁通密度：单位面积上的磁通量将磁通量的定义式Φ＝BS变形，得该式表明，磁感应强度B等于垂直于磁场方向上单位面积上的磁通量；所以磁感应强度也叫磁通密度，用韦／米2（Wb/m2）作单位。知识点二、电磁感应现象1、磁产生电的发展史1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应；1825年，瑞士科学家科拉顿利用磁铁在闭合线圈获取电流的实验，与发现电产生磁擦肩而过1822年12月，1825年11月和1828年4月，英国物理学家法拉第三次集中实验探究磁产生电实验失败，失败原因是认为：既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。多次失败后，于1831年8月29日发现了磁产生电的秘密。 2、电磁感应现象（1）电磁感应现象：闭合回路中产生感应电流的现象。（2）1831年英国物理学家法拉第作了“磁生电”实验。如甲图所示，在铁环上绕有约62m的铜线，且在每匝间绕着同样长度但用棉纱绝缘的另一根铜线。其中一个螺线管与检流计连接，而另一个螺线管与100对极板组成的强电池组连接。他由第一个线圈通电后产生的磁场来使第二个线圈产生电流，并从检流计指针的偏转看到这一电流。图（乙）为原理图。（3）感应电流：由电磁感应现象产生的电流。知识点三：波长、频率和波速与电磁波谱1．概念(1)在波的传播中，凸起的最高处，叫做波峰．凹下的最低处叫做波谷．相邻的两个波峰(或波谷)的距离叫波长．(2)在一秒内所通过波峰或波谷的次数叫波的频率.(3)波的传播快慢用波速来表示．2．波长、频率和波速的关系波长、频率和波速三者的关系是：波速＝波长×频率．3．若电磁波的波长、频率、波速分别为λ、f、c，则c＝λf．电磁波在真空中传播的速度为c，其值为3.0×108m/s．电磁波谱4．电磁波谱(1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱．不同的电磁波由于具有不同的频率(或波长)，才具有不同的特性．(2)无线电波：波长大于1mm的电磁波：用于通信和广播．(3)红外线：红外线是一种光波，它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．(4)可见光：不同颜色的光是波长(或频率)范围不同的电磁波．傍晚的太阳颜色发红，是因为傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光大部分被散射掉了，剩下的红光、橙光透过大气层射入我们的眼睛．(5)紫外线：人眼看不到比紫光波长更短的电磁波，紫外线有较高的能量，因此可用来灭菌消毒，在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光．(6)X射线和γ射线：比紫外线更短的电磁波X射线具有穿透作用，可以用于人体透视，也可以检查金属部件内部有无缺陷．γ射线具有更强的穿透作用，可以在医学上用来治疗癌症，也可以检查金属部件的缺陷．5．电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式．微波炉的工作应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下剧烈运动，内能增加，温度升高．6．太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内，波长在黄绿光附近，辐射的能量最强．7．电磁波谱中各种波段的特征用途比较如下表：电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线γ射线特性波动性强热作用强感光性强化学作用荧光效应穿透力大穿透力最强用途通信广播、导航加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗产生机理振荡电路中自由电子的周期性运动原子外层电子受到激发原子内层电子受到激发原子核受激发说明振荡电路中产生一切物体都能辐射由七种色光组成一切高温物体都能辐射伦琴射线管中高速电子流射至阳极产生放射性元素衰变时产生递变规律―→频率变大，衍射能力减弱一、考点一、磁通量的定义、公式、单位和物理意义1．如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，有一根通电导线ef在ab的正上方且平行于ab，当ef向上平移时（始终在ab的正上方），穿过圆面积的磁通量将（

）A．逐渐变大 B．逐渐变小C．始终为零 D．不为零，但始终保持不变【答案】C【详解】由直导线周围的磁感线分布可知，穿过线圈的磁感线从一半中穿过，再从另一半中穿回，则穿过线圈的磁通量为零；当ef向上平移时（始终在ab的正上方），穿过圆面积的磁通量将不变，仍为零。故选C。2．如图所示，两个金属圆环同心放置，条形磁铁穿过金属圆环圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量、间的关系是（）

A． B． C． D．不能确定【答案】A【详解】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以>故选A。3．下列物理量中没有单位的是（）A．动摩擦因数 B．磁通量 C．电容 D．劲度系数【答案】A【详解】磁通量的单位为Wb，电容的单位为F，劲度系数单位为N/m，动摩擦因数没有单位。故选A。4．如图所示，虚线框内有垂直纸面向外的匀强磁场，A和B为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用ΦA和ΦB表示穿过两环的磁通量，则（  ）A．ΦA＞ΦB B．ΦA＜ΦB C．ΦA=ΦB D．无法确定【答案】C【详解】由题意可知，线圈A与线圈B虽然面积不同，但穿过线圈的磁场面积相同，且磁感应强度相同，所以穿过两环的磁通量相等，即ΦA=ΦB故选C。二、考点二、计算磁通量的大小5．如图所示，面积为S的平面内存在磁感应强度的磁场，磁场方向与平面夹角，取方向为正方向。则穿过该面积的磁通量随时间t变化的图像，下列选项正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】根据可知图像C正确。故选C。6．如图所示，面积为S的长方形线框CDEF放在垂直纸面向里、范围足够大的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框初始平面与磁场垂直，线框以CF边为轴在磁场中转动则此时穿过线框CDEF中的磁通量大小为（）A．BS B． C． D．2BS【答案】B【详解】线框以CF边为轴，从图示位置转过60°时，穿过线框的磁通量为故选B。7．导体棒在匀强磁场中沿金属导轨运动时，棒中的感应电流方向如图。则棒的运动方向和螺线管内部磁场方向分别为（）A．向左，指向 B．向右，M指向C．向左，指向M D．向右，指向M【答案】C【详解】根据右手定则可知导体棒向左运动，螺线管的电流从端环绕向上，根据安培定则可知螺线管内部磁场方向由指向，C正确，ABD错误；故选C。8．如图所示，半径r=10cm的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为（其中t和B的单位为国际单位）。圆形线圈半径R=20cm，t=0时磁场方向如图所示。计算结果中保留，求：(1)t=0时，穿过圆形线圈的磁通量；(2)前5s内，穿过圆形线圈的磁通量变化量的大小。【答案】(1)(2)【详解】（1）根据题意可知，时，磁感应强度为穿过圆形线圈的磁通量为（2）根据题意可知，时，磁感应强度为穿过圆形线圈的磁通量为前内，穿过圆形线圈的磁通量变化量大小为三、考点三、在地磁场作用下的摇绳发电9．上海某学校研究小组为了研究发电机原理，把一条长约10m的导线两端连在灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合电路。两位同学迅速摇动这条导线，为了使灵敏电流计指针偏转更加明显，两位同学应该沿方向站立；若导线经过最低点时的速度方向垂直纸面向里，则流过电流计的电流方向。【答案】东西从左到右【详解】[1]由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，产生的感应电动势较大，灵敏电流表的读数明显；[2]题目中所说在上海的实验小组，所以他们位于北半球，北半球的地磁场在竖直方向的分量是向下的，则电线经过最低点时的速度方向垂直纸面向里，根据右手定则判断知，流过电流计的电流方向为从左端进，右端出。跳绳过程中，甲、乙两位同学握住绳子两端A、B近似不动，绳子绕AB连线在空中转到图示位置时，对绳子上的两个质点P和Q。10．作出A质点的受力情况。11．下列说法正确的是（）A．P和Q的线速度相等B．P和Q的加速度相等C．P、Q的合外力方向指向AB的中点OD．P和Q都处于失重状态12．一质量为m的同学计时跳绳，当地重力加速度为g，平均跳一下需用时间为T。每跳一下过程中，在空中的时间为t。该同学跳绳的最大高度是，跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为。13．将长约15m的铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路。面对面站的两位同学像甩跳绳那样以每秒4～5圈的频率摇荡半个回路，如图所示。观察电流计指针的摆动情况并解释原因。换一个站位方向，再试一试。两位同学沿南北方向站立还是沿东西方向站立时实验现象更明显？这是为什么呢？14．跳绳比赛是一种较剧烈的运动，小明的质量为50kg，他每分钟跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间是跳跃一次所需的时间的，运动过程中测得他的心跳每分钟120次，血压平均为，已知心跳一次约输送的血液，平时心脏正常工作的平均功率为1.5W，问：（不计空气阻力，g取10m/s2）（1）该同学腾空高度为多大？（2）他起跳时的初动能多大？（3）他在上升过程中克服重力做功的平均功率多大？（4）他的心脏工作时的平均功率为平时正常功率的多少倍？【答案】10．11．D12．13．见解析14．（1）0.05m；（2）25J；（3）250W；（4）4倍【解析】10．质点A受到竖直向下的重力mg，右侧绳的拉力T，手的作用力F，处于平衡状态，如图所示11．绳子以AB为轴转动，P和Q各自在垂直轴线的平面内做圆周运动，所以两者角速度相同，合外力指向各自圆周运动平面的圆心，不是指向O；由于P运动的半径小于Q的半径，所以线速度、加速度都不相等，且图示位置P和Q都有向下的加速度，属于失重状态。故选D。12．[1]在空中的时间为t，则下落时间，该同学跳绳的最大高度是[2]跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为13．由题意，摇荡半个回路，当其向下摇时，穿过整个回路的磁通量减小，则回路中产生感应电流通过电流计；当其向上摇时，穿过整个回路的磁通量增大，则回路中也产生感应电流通过电流计，根据楞次定律可知，此时通过电流计的感应电流方向与当其向下摇时产生的感应电流方向相反，因此观察电流计指针是左右摆动的。由于地磁场是从地球的南极附近经空中指向地球北极附近，根据法拉第电磁感应定律可知，当两位同学沿东西方向站立时，磁通量的变化最快，所以产生的感应电动势更大，电流计指针偏转更明显。14．（1）每次跳跃的时间腾空时间腾空高度（2）起跳时的初速度初动能（3）上升过程中克服重力做功平均功率为（4）心脏每次心跳的时间心脏每次泵血做功跳绳时心脏的平均功率为正常工作时平均功率的倍四、考点四、导体棒切割磁感线产生感应电流15．小明做“探究电磁感应现象”实验，首先查明当电流从“﹢”接线柱流入电流计时，电流计指针向右偏转。然后连接了如图所示的电路来探究电磁感应现象，他闭合开关，将实验操作步骤及现象记录在如下表格中。（1）请完成表格空白处（选填“不偏转”或“向左偏转”、“向右偏转”）。（2）若将电流计换成电源，该装置还可以用来研究定则（选填“左手”或“右手”）。序号操作步骤电流计指针1磁体不动，ab上、下运动不偏转2磁体不动，ab左、右运动偏转3ab不动，磁体向右运动（1）【答案】向右偏转左手【详解】（1）[1]ab不动，磁体向右运动时，导体棒相对磁体向左运动，导体棒切割磁感线，产生感应电动势，根据右手定则，电流从“﹢”接线柱流入电流计，电流计指针向右偏转；（2）[2]若将电流计换成电源，可以使导体棒有电流通过，可以研究通电导体棒在磁场中受到的作用力，即研究左手定则。16．如图示闭合电路的部分电路在磁场中的运动情况，产生感应电流的为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】ABD．磁场方向与导体棒运动方向所在平面平行，没有做切割磁感应线运动，不产生感应电流，ABD错误；C．磁感线垂直纸面向外，导体斜向上运动，做切割磁感应线运动，能产生感应电流，C正确。故选C。17．电磁感应现象是英国物理学家首先发现的。探究这个现象应选用如图中（填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。【答案】法拉第甲【详解】[1]电磁感应现象是英国物理学家法拉第发现。[2]电磁感应现象的特点是没有电源而有一个电流表，用来测量产生的电流，故探究这个现象应选用如图中甲所示的装置进行实验。【考点】本题考查了物理学史、电磁感应。五、考点五、判断导体切割磁感线中的电流方向18．如图，水平面上有一固定的U形金属框架，竖直向下的匀强磁场穿过框架，要使框架上的金属杆ab产生由a到b的电流，则杆ab（）A．向右移动 B．向左移动C．左右移动 D．不动【答案】B【详解】根据右手定则可知，当杆ab向左移动时，金属杆ab产生由a到b的电流。故选B。19．如图所示，从左向右4个电流表的电流方向判断正确的是（）A．第一个从右向左 B．第二个从下向上C．第三个从下向上 D．第四个从上向下【答案】C【详解】A．根据“来拒去留”可知，当条形磁铁向左运动靠近螺线管时，螺线管的右端为S极，感应电流从左向右流过电流表。故A错误；B．同理，乙图中感应电流从上到下流过电流表。故B错误；CD．根据右手定则，可知导体棒向左运动切割磁感线时，导体棒上的感应电流从上到下，即从下到上流过第三个和第四个电流表。故C正确；D错误。故选C。20．如图，两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间，组成闭合回路。能使cd棒受到向下磁场力的情况是（）A．磁极I为S极，磁极III为S极，ab棒向左运动B．磁极I为S极，磁极III为N极，ab棒向左运动C．磁极I为N极，磁极III为N极，ab棒向上运动D．磁极I为N极，磁极III为S极，ab棒向下运动【答案】A【详解】A．磁极III为S极，则cd棒所处的磁场方向向左，cd棒受到向下磁场力，根据左手定则可知，cd棒的电流方向为d指向c，所以ab棒的电流方向为由b指向a，当磁极I为S极时，ab棒所处的磁场方向竖直向上，由右手定则可得ab棒向左运动。故A正确；B．磁极I为S极，ab棒向左运动时，由右手定则可判断感应电流方向为adcba通过cd棒的电流为d指向c，当磁极III为N极，由左手定则可知，cd棒受到向上磁场力。故B错误；CD．ab棒向上下运动时，没有切割磁感线，回路中不会产生感应电流，所以cd棒不受磁场力作用。故CD错误。故选A。六、振荡回路四、机器人21．工业机器人广泛用于工业领域。某工业机器人设备接在的交流电源上，正常工作时电流为2A，该交流电的频率为Hz，每秒内电流方向变化次，该设备正常工作时消耗的功率为kW。22．如图甲所示，某款波士顿动力黄狗机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻未知的直流电源两端时，电动机恰好能正常工作，内部电路如图乙所示，则电源的内阻为，电动机的输出功率为。23．某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在增强，则（）A．该时刻电容器下极板带正电荷B．在电流强度增强过程中，线圈的自感电动势在减小C．若探测仪靠近金属探测时其线圈的自感系数增大，则振荡电流的频率降低D．若探测仪靠近金属探测，并保持相对静止时，金属中不会产生感应电流【答案】21．501000.7622．23．BC【解析】21．[1]根据u=380√2sin100πt（V）可知可得该交流电的频率为[2]一个周期内电流方向变化2次，且周期为所以每秒内电流方向变化100次；[3]该设备正常工作时的电压为所以该设备正常工作时消耗的功率为22．[1]由闭合电路的欧姆定律可得电源的内阻为[2]电动机消耗的电功率为电动机线圈内阻因发热而消耗的功率为所以电动机的输出功率为23．A．某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在增强中，电容器正处于放电过程，上极板带正电荷，A错误；B．电流的方向由b流向a，且电流强度正在增强中，电流强度增大的越来越慢，则线圈的自感电动势正在减小，B正确；C．若探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据公式可知，其自感系数L增大时振荡电流的频率降低，C正确；D．电流强度正在增大，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，D错误。故选BC。24．在如图所示的LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，且磁场正在增强，此时电容器正在（选填“充电”或“放电”），并指出图中ab间电流的方向为。【答案】放电b向a【详解】[1][2]磁场正在增大，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减少，根据安培定则，可判断电流由b向a。七、电磁波25．麦克斯韦通过对电磁场统一理论的研究，预言了电磁波的存在。下列有关电磁波的理解正确的是（）A．电磁波在任何介质中传播速度都是相同的B．电磁波和机械波一样，都依靠介质传播振动形式和能量C．太空中传送至地面的无线电波是横波D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但不会产生干涉现象【答案】C【详解】A．电磁波的传播速度不仅与介质有关，而且与频率有关，在不同介质中传播速度不同，故A错误；B．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播必须要有介质，故B错误；C．太空中传送至地面的无线电波是电磁波，电磁波是横波，故C正确；D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，也会产生干涉现象，故D错误。故选C。26．关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（）A．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术B．X射线具有辐射性，可用来通信和广播C．能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值D．普朗克提出了能量子假说，解决了黑体辐射的理论困难，提出了“量子”概念【答案】D【详解】A．紫外线具有杀菌消毒的功能，红外线不具有该功能，故A错误；B．X射线具有辐射性，不能用来通信和广播，故B错误；C．能量量子化是指微观粒子的能量值只能是一个最小能量单位的整数倍，是不连续性，故C错误；D．普朗克提出了能量子假说，不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学史上崭新的一页，故D正确。故选D。27．新冠肺炎疫情中，志愿者用红外体温计为人们监测体温，防控人员用紫外线灯发出的紫外线消杀病毒，医务人员用X射线拍摄人体内部器官为病人进行诊断，那么，下述说法正确的是（）A．红外体温计是依据体温计能发射红外线来测温的B．紫外线具有较高能量，足以破坏细胞核中物质，因此可以灭菌消毒C．X射线是一种超声波，因为频率高穿透能力强，可以探测人体D．在水中红外线的传播速度大于紫外线的传播速度【答案】BD【详解】A．红外体温计是依据人体能发射红外线来测温的，选项A错误；B．紫外线具有较高能量，足以破坏细胞核中物质，因此可以灭菌消毒，选项B正确；C．X射线是电磁波，不是超声波，因为频率高穿透能力强，可以探测人体，选项C错误；D．紫外线的频率、折射率都大于红外线，根据知红外线在水中的传播速度大于紫外线在水中的传播速度，故D正确。故选BD。八、解答题28．医疗检查使用的CT扫描仪利用的是（）A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．γ射线【答案】C【详解】医疗检查使用的CT扫描仪利用的是X射线。故选C。29．电磁波谱及其相关应用如图所示，下列说法正确的是（）A．电磁波是一种物质B．可见光中红光光子的能量最大C．真空中射线的传播速度最大D．微波炉加热食物是利用微波传递能量【答案】AD【详解】A．电磁波是由电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性，是一种物质，故A正确；B．可见光中红光的波长最长、频率最低，光子的能量最小，故B错误；C．真空中所有电磁波的传播速度都相