专题05 电磁场与电磁波 能量转化【考点清单】（解析版）-2024-2025学年高二物理上学期期中考点大串讲（鲁科版2019必修第三册）

专题05电磁场与电磁波能量转化清单01磁场磁感线一、磁场1.磁体、电流间的相互作用(1)磁体与磁体间存在相互作用。(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。(3)两条通电导线之间也有作用力。2.磁场(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。(2)磁场的存在形式：磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在。(3)磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针N极受力的方向，也就是小磁针静止时N极所指的方向，就是这一点的磁场方向。(4)磁场的基本性质：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过磁场相互作用的，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线能产生力的作用。二、磁感线1.定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。2.物理意义：用来形象地描述磁场的强弱和方向，并不真正存在。3.描述方法：磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱。三、安培定则1.直线电流的磁场安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示。2.环形电流的磁场安培定则：如图乙所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。3.通电螺线管的磁场安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图丙所示。清单02磁感应强度磁通量一、磁感应强度1.定义：一段通电直导线垂直放在磁场中，所受的安培力与导线中的电流和导线长度的乘积的比值，叫磁感应强度。2.定义式：B＝eq\f(F,Il)。3.单位：特斯拉，简称特，符号为T。4.意义：B反映了磁场的强弱。5.方向：磁感应强度是矢量，小磁针的N极在磁场中某点受力的方向或小磁针静止时N极所指方向，就是这点磁感应强度的方向。6.说明(1)磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，是由磁场本身决定的，与磁场中是否引入电流无关，与引入的电流是否受力无关。(2)在定义式B＝eq\f(F,Il)中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。二、匀强磁场1.定义：如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场。2.特点(1)强弱、方向处处相同的磁场。(2)磁感线特点：疏密均匀的平行直线。三、磁通量1.定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积。2.单位：在国际单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb，1Wb＝1T·m2。3.公式：Φ＝BS(B⊥S)。4.意义：表示穿过某一面积的磁感线净条数的多少。5.磁通量的三点提醒(1)磁通量有正、负，但磁通量不是矢量而是标量。(2)当有方向相反的磁场(磁感应强度分别为B和B′)穿过同一个平面时，磁通量的大小等于磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数，即净条数。(3)线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关。清单03电磁感应现象及应用一、磁通量的变化1.引起磁通量变化的原因(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS。2.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的比较(1)Φ是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时Φ＝BS。(2)ΔΦ是过程量，它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量，即ΔΦ＝Φ2－Φ1。二、产生感应电流的条件1.能够产生感应电流的三个典型的实验是(1)条形磁铁和线圈发生相对运动。(2)闭合电路中的部分导体切割磁感线。(3)改变原线圈中电流，在副线圈中产生感应电流。2.实验结论只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。清单04电磁波1.麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生电场①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。(2)变化的电场产生磁场变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。2.电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体。3.电磁波(1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。(2)电磁波的特点①电磁波可以在真空中传播。②电磁波的传播速度等于光速。③光在本质上是一种电磁波。即光是以波动形式传播的一种电磁振动。清单05光量子化1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。3.能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。清单06能量转化1.能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。2.能量守恒定律的意义(1)各种形式的能可以相互转化。(2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。3.能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动对应机械能，分子的热运动对应内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等。可见，在自然界中，不同的能量形式与不同的运动形式相对应。各种形式的能可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。4.能量守恒定律是没有条件的与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是在只有重力做功或系统内弹簧弹力做功的情况下；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。5.能量耗散（1）自然界中集中度较高(即有序度较高)的能量，如机械能、电能、化学能，当它们变为环境的内能后，就成为更加分散的能量，没有办法把这些分散的内能重新变成品质高的能量加以利用，这样的现象叫作能量耗散。各种形式的能量向内能的转化，是能够自动发生、全额发生的，能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。（2）熵就是某一系统中存在的一定单位的无效能量的总和。熵的增加就意味着无效能量的增加，有效能量的减少。因此，我们应节省有效的能量。无论是不可再生能源还是可再生能源，我们都应珍惜。1．关于磁场、磁感应强度和磁感线，下列说法中正确的是（）A．磁场中的磁感线有的不能相交，有的能相交B．磁感应强度是只有大小、没有方向的标量C．匀强磁场中沿磁感线方向，磁感应强度越来越小D．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致【答案】D【详解】A．由于磁感线某点的切线所指的方向为该点磁场的方向，所以磁感线不能相交，若相交，则同一点的磁场会出现两个方向，故A错误；BD．磁感应强度是矢量，磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，切线方向表示磁感应强度的方向，故B错误，D正确；C．匀强磁场，磁感应强度相同，并不是沿磁感线的方向越来越小，故C错误。故选D。2．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（

）A．由电场强度的定义式知电场强度E与F成正比B．电场强度的方向与置于该处的正电荷受静电力方向相同C．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场D．磁感应强度的方向与置于该处的通电导线所受的安培力方向相同【答案】B【详解】A．由电场强度的定义式知电场强度E由F与q的比值决定，故A错误；B．电场强度的方向与置于该处的正电荷受静电力方向相同，故B正确；C．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，也有可能导线与磁场方向平行，不能确定此处无磁场，故C错误；D．磁感应强度的方向与置于该处的通电导线所受的安培力方向垂直，故D错误。故选B。3．小刘同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁，当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即转向左侧，如图所示。则此时（）A．漆包线A端接电池负极 B．铁钉内磁场方向向右C．铁钉左端为电磁铁的N极 D．漆包线内电流由B流向A【答案】B【详解】当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即转向左侧，所以小磁针处的磁场的方向向左，通电螺线管内部产生的磁场的方向向右，铁钉右端为电磁铁的N极，所以漆包线内电流由A流向B，漆包线A端接电池正极，B正确，A错误，C错误，D错误。故选B。4．如图所示，和是以为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，．在两点处各有一条长直导线垂直于纸面放置，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时点磁感应强度的大小为；若将点处的长直导线移至点处，则点的磁感应强度大小变为．则与之比为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】两导线中电流在圆心点处产生的磁感应强度大小相等，设M点处导线中电流在点产生的磁场方向竖直向下，点处导线中电流在点产生的磁场方向也竖直向下，如图甲所示，则有当点处导线移到点时，两导线在点处产生的磁感应强度大小满足M点处导线中电流在点产生的磁场方向仍然竖直向下，而点处导线中电流在点产生的磁场方向水平向左，如图乙所示，则有故故选C。5．如图所示，a，b为两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通量Φa，Φb，则（）A．Φa>Φb B．Φa=Φb C．Φa<Φb D．不能确定【答案】A【详解】磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部穿过环面的磁感线方向向下，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，抵消较少，则磁通量较大，所以故选A。6．如图所示，空间内水平固定一条形磁体，有三个金属环a、b、c，则（）A．若金属环a由条形磁体的N极通过条形磁体移到S极，通过金属环a的磁通量先减小后增大B．若垂直于地面的金属环b从条形磁体的中央位置竖直下落，通过金属环b的磁通量变大C．若在条形磁体附近，环面平行于地面的金属环c从条形磁体右边的位置1下降到位置3，通过金属环c的磁通量先减小后增大D．若在条形磁体附近，金属环c从条形磁体右边的位置1，沿着水平方向移到磁体左边，通过金属环c的磁通量先增大后减小【答案】C【详解】A．条形磁体的磁感线分布如图所示由于磁感线是闭合的曲线，故所有的磁感线均通过磁体内部，且磁体内部的磁场方向与磁体外部的磁场方向相反，金属环a由条形磁体的N极通过条形磁体移到S极，由于磁体内部的磁感线均穿过金属环a，且磁体外部穿过金属环a的磁感线条数先减少后增多，又通过金属环a的磁通量为磁体内部和外部的磁通量之差，故此过程磁通量先增大后减小，故A错误；B．垂直于地面的金属环b从条形磁体的中央位置竖直下落，离磁体越远，磁场越弱，故穿过金属环b的磁感线条数变少，磁通量变小，故B错误；C．金属环c从位置1到2过程中，磁通量减小；到2位置时，磁感线与金属环平行，磁通量最小，从2到3过程中磁通量增大，故C正确；D．金属环c移到磁体中间上方时，磁感线与金属环平面平行，磁通量最小，所以金属环c从右向左移动过程中，磁通量先减小再增大，故D错误。故选C。7．线圈在长直导线电流的磁场中做如图所示的运动：①向下平动；②绕轴转动；③垂直于纸面向纸面外平动；④向上平动（线圈有个缺口）。线圈中没有感应电流的是A．① B．② C．③和④ D．④【答案】D【详解】如图所示。①线圈向下平动时远离电流，穿过线圈的磁通量减小，会有感应电流；②线圈绕轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，会有感应电流；③线圈垂直于纸面向纸面外平动，远离电流，穿过线圈的磁通量减小，会有感应电流；④线圈有个缺口，电路不闭合，无感应电流。故选D。8．关于电磁波，下列说法正确的是（）A．电磁波在任何介质中的传播速度都相同B．电磁波由真空进入某种介质传播时，频率将变大C．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D．实验中电磁打点计时器工作时周围存在磁场和电场【答案】D【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是，在其他介质中的传播速度小于，故A错误；B．电磁波由真空进入某种介质传播时，频率不变，故B错误；C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，由发生区域向外传播形成电磁波，若电场均匀变化，在其周围产生恒定磁场，恒定磁场不能够再次产生电场，此时不能够形成电磁波，故C错误；D．工作时的电磁打点计时器中电流是交变电流，结合上述可知，在其周围产生交变磁场和电场，故D正确。故选D。9．关于能量子，下列说法正确的是（）A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出B．电磁波的波长越长，其能量子越大C．能级是能量子连续的能量值体现D．微观粒子的能量只能是能量子的整数倍【答案】D【详解】A．普朗克最早提出了能量量子化假说，普朗克认为微观粒子能量是不连续的，故A错误；B．电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，故B错误；C．能级是能量子不连续的能量值体现，故C错误；D．微观粒子的能量只能是能量子的整数倍，故D正确。故选D。10．下列关于能量转化的说法中，错误的是（

）A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的【答案】D【详解】根据能量守恒定律可知，无论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的。由能量的耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量虽然并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的总能量仍是守恒的，故ABC正确，不符合题意；D错误，符合题意。故选D。1．（23-24高二上·浙江·期中）磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞BbB．由图可推断整个磁场的磁感线既不会相交也不会闭合C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小D．a、b两处磁感应强度的方向可以通过放置小磁针来判断【答案】D【详解】A．磁场中某区域的磁感线如图所示，a处的磁感线比b处疏，则a点磁感应强度比b点小，故A错误；B．图像的显示有限，较为片面，不可由图推断整个磁场的磁感线既不会相交也不会闭合，磁感线是闭合的曲线，故B错误；C．因不知道通电导线与磁场方向的夹角，根据可知同一通电导线放在a处与放在b处的受力大小不可比较，故C错误；D．小磁针在某点静止时N极所指方向是磁场中该点的磁场方向，故a、b两处磁感应强度的方向可以通过放置小磁针来判断，故D正确；故选D。2．（22-23高二上·贵州铜仁·期中）如图，两根平行长直导线相距2L，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、L和3L。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是（）A．a处的磁感应强度大小比c处的小B．b、c两处的磁感应强度大小相等C．a、c两处的磁感应强度方向相同D．b处的磁感应强度为零【答案】D【详解】A．由安培定则可以判断，a、c两处的磁场是两电流在a、c处产生的磁场相加，但a距离两导线比c近，故a处的磁感应强度大小比c处的大，故A错误；B．b、c与右侧电流距离相同，故右侧电流在b、c两处产生的磁感应强度等大反向，但因为左侧电流在b、c两处产生大小不同、方向相同的磁感应强度，故b、c两处的磁感应强度大小不相等，故B错误；C．由安培定则可知，a处磁场垂直纸面向里，c处磁场垂直纸面向外，故C错误；D．b与两导线距离相等，故左右两侧电流在b处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，则b处的磁感应强度为零，故D正确。故选D。3．（23-24高二上·江苏宿迁·期中）铁环上绕有对称的绝缘通电导线，电流方向如图所示，则关于铁环中心O点的磁场，以下说法正确的是（）A．O点磁感应强度方向竖直向上B．O点磁感应强度方向竖直向下C．O点磁感应强度大小为零D．O点磁感应强度方向垂直纸面向里【答案】A【详解】将通电导线视为两部分，即看做两个左右对称放置的通电螺线管。由安培定则分别得到螺线管的磁场上端均为S极，下端为N极。螺线管的外部磁感线在O处均为向上，故O处磁场竖直向上。故选A。4．（22-23高二上·河北石家庄·期末）关于磁感应强度，下列说法正确的是（  ）A．磁感应强度是用比值法定义的物理量，因此B不与F成正比，不与IL成反比B．电流元在某点所受安培力的方向就是该点的磁场方向C．若电流元在某点所受安培力为零，那么该点的磁感应强度也一定为零D．放置在匀强磁场中1m长的通电导线，通过1A的电流，受到的安培力为1N，则该位置的磁感应强度大小就是1T【答案】A【详解】A．因为磁感应强度是用比值法定义的物理量，磁感应强度由磁场本身决定，不与F成正比，不与IL成反比，故A正确；B．磁场中某一点的磁场方向为小磁针静止时N的指向，与电流元在该点所受安培力的方向垂直，故B错误；C．若电流元在某点所受安培力为零，有可能磁感应强度方向与电流元方向平行，所以该点的磁感应强度可能不为零，故C错误；D．只有在磁感应强度B与电流I垂直时，才能直接使用表达式进行定量计算，故D错误。故选A。5．（23-24高二上·河南驻马店·期中）如图所示，正六边形abcdef的顶点a、c、e处固定有垂直纸面的长直导线，c处的直导线通入电流大小为2I，a、e处的直导线通入电流大小为I，电流方向均垂直纸面向外。已知电流为I的长直通电导线在距其r处产生的磁感应强度大小为，k为比例系数。若三根通电直导线在O点的合磁感应强度大小为，则f处的磁感应强度大小为（

）A．0 B． C． D．【答案】C【详解】设正六边形的边长为r，a、c、e处的电流在O点产生的磁感应强度大小分别为，，根据安培定则，可知、、的方向如图所示、、的合磁感应强度为，则a、c、e处的电流在f处产生的磁感应强度大小分别为，，方向如图所示则f处的合磁感应强度大小为故选C。6．（23-24高二上·江苏盐城·期中）将面积为的圆面放入水平向右的匀强磁场中，圆面与磁感线之间的夹角为，如图所示，若穿过该圆面的磁通量为，则此匀强磁场的磁感应强度B应等于（）A． B． C． D．【答案】B【详解】由题可得，穿过该圆面的磁通量为则此匀强磁场的磁感应强度B为故选B。7．（23-24高二上·湖南衡阳·期中）如图所示，边长为2l的n匝正三角形线框abc内部有一边长为l的正三角形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。下列有关的说法正确的是（

）

A．穿过线框abc的磁通量为B．穿过线框abc的磁通量为C．穿过线框abc的磁通量为D．穿过线框abc的磁通量为【答案】B【详解】穿过线框abc的磁通量为故选B。8．（23-24高三上·北京东城·期末）如图，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。已知开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则下列正确的是（）A．开关断开瞬间，电流表指针不偏转B．开关闭合瞬间，在A线圈中没有电磁感应现象发生C．开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转D．开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力【答案】C【详解】A．开关断开瞬间，线圈B的磁通量变小，则有感应电流产生，所以电流表指针偏转，故A错误；B．开关闭合瞬间，A线圈的磁通量变大，则在A线圈中也会产生感应电流，即在A线圈中有电磁感应现象发生，故B错误；C．由题可知，开关闭合瞬间，即线圈B的磁通量变大瞬间，电流表指针向右偏转。则开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电路中的电流增大，A线圈中产生的磁场增强，导致线圈B的磁通量变大，所以电流表指针向右偏转，故C正确；D．开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B的磁通量变小，则根据楞次定律可知，线圈B将对线圈A产生吸引力来阻碍线圈B的磁通量变小，故D错误。故选C。9．（23-24高二上·河南焦作·期中）如图所示，一圆形线圈内通有顺时针方向的恒定电流I。在其正下方的光滑绝缘水平面上，一个正方形金属框从A点以大小为v的初速度向右滑行，经过B点（与A点关于虚线对称）后继续向前运动。若不计空气阻力，下列说法正确的是（

）A．恒定电流I在圆形线圈轴线上产生的磁场方向垂直线圈平面向外B．向右滑行的正方形金属框内磁通量不变化C．正方形金属框运动过程中，有感应电流产生D．向右滑行的正方形金属框内磁通量先垂直纸面向外，后垂直纸面向里【答案】C【详解】A．根据右手定则可知，恒定电流I在圆形线圈轴线上产生的磁场方向垂直线圈平面向里。故A错误；B．越靠近圆形线圈，磁感应强度越大，根据磁通量的定义可知，向右滑行的正方形金属框内磁通量先增大后减小，故B错误；C．向右