2024版新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步核心素养综合评价新人教版必修第三册

第十三章核心素养综合评价一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．)1．下列说法正确的是()A．沿电场线方向，电势一定是降低的B．电场线和磁感线都是客观存在的闭合曲线C．由B＝eq\f(F,Il)可知，F越大，通电导线所在处的磁感应强度一定越大D．磁场中某点磁场强度的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培力的方向相同2．下列选项对公式认识正确的是()A．公式E＝keq\f(Q,r2)是电场强度的定义式B．P＝I2R可用来计算电动机正常工作时线圈电阻的发热功率C．由公式R＝eq\f(U,I)可知导体的电阻与加在导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比D．由公式B＝eq\f(F,Il)可知，磁场中某一点的磁感应强度由公式中的电流I的大小来决定3．关于磁通量，下列说法中正确的是()A．面积一定的线圈放在匀强磁场中时，穿过线圈平面的磁通量是一定的B．穿过线圈平面的磁通量越小，则该磁场的磁感应强度也越小C．穿过线圈平面的磁通量为零，则线圈所在处的磁感应强度一定为零D．穿过线圈平面的磁通量为零，线圈所在处的磁感应强度可能很大4．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止．该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱．下列说法正确的是()A．未接导线时，在表针晃动过程中，表内线圈中产生了感应电动势B．未接导线时，在表针晃动过程中，表内线圈中产生了感应电流C．接上导线后，表针晃动减弱，这是因为表内线圈没有产生感应电动势D．接上导线后，表针晃动减弱，这是因为表内线圈没有产生感应电流5．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、灵敏电流计及开关连接，如图所示．在闭合开关、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转．由此可推断滑动变阻器的滑动端P向左减速滑动时，灵敏电流计的指针()A．向左偏转B．静止在中央C．向右偏转D．偏转情况由两线圈的绕线方向决定6．[2023·河南新乡高二期末]如图所示，匀强磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度为B0，无限长直导线MN垂直于磁场方向处在该磁场中．a、b两点位于纸面内且连线与直导线垂直，b点到直导线距离是a点到直导线距离的2倍．已知无限长通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小与电流大小成正比，与到直导线的距离成反比．当直导线中通有方向M→N的电流I时，a点磁感应强度大小是eq\f(5,4)B0，则此时b点的磁感应强度大小是()A.eq\f(17,8)B0B．eq\f(9,8)B0C．eq\f(7,8)B0D．eq\f(1,8)B07．[2023·湖北随州高二期中]如图所示，在矩形空间abcd内有水平方向的匀强磁场，矩形的ab边和cd边水平，两边相距为l，高为h(h<l)的正三角形闭合金属框ABC从一定高度开始下落穿过磁场区，下落时ABC平面保持竖直且AB边始终水平．则下列过程中金属框中始终有感应电流的是()A．金属框下落过程中B．金属框的AB边在磁场中运动的过程中C．从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中D．在金属框穿过磁场过程中二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)8．关于电磁波，下列说法正确的是()A．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大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9．如图所示，某一匀强磁场的磁感应强度为B，方向沿z轴正方向，其中AB＝a，BE＝b，EF＝c，∠CDF＝30°，下列说法正确的是()A．穿过ABCD面和穿过ADFE面的磁通量都为BacB．穿过BCFE面的磁通量为0C.若将ADFE面绕AD边顺时针转过150°角，其磁通量变化量大小为BbcD．若将BCFE面绕BC边转过180°角，其磁通量变化量大小为2Bbc10．[2023·河南驻马店高二期末]下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是()A．图甲中金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大直导线电流，圆线圈中有感应电流B．图乙中长方形金属线圈在匀强磁场中垂直磁场向右加速运动时，线圈中有感应电流C．图丙中的闭合导线框以OO′为轴在磁场中旋转，可以产生感应电流D．图丁中金属杆在力F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流三、非选择题(本题共5小题，共54分．按题目要求作答．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(6分)如图所示，在“探究感应电流产生的条件”的实验中，电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关已部分连接．(1)请使用两根导线(用笔画线)，将电路补充完整．(2)此实验中使用的电表是________．A．电流表B．倍率适宜的欧姆表(3)正确选择电表和连接电路后，开始实验探究，下列说法正确的是________．A．开关闭合后，线圈A插入线圈B或从线圈B中拔出，都会引起电表指针偏转B．线圈A插入线圈B后，开关闭合和断开的瞬间电表指针均不会偏转C．线圈A插入线圈B中，开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表指针静止在中央零刻度D．线圈A插入线圈B中，开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电表指针才能偏转12．(8分)在“探究楞次定律”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图甲中的b位置．(1)现将电流计的两接线柱与图乙中线圈的两个接线柱连接(A与C连接，B与D连接)，将磁铁从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为________(选填“向上”或“向下”)，线圈中的原磁通量________(选填“增大”或“减小”)，你所看到的指针________(选填“不偏转”“向a位置偏转”或“向b位置偏转”).(2)若将电流计的A、B接线柱分别与图丙中线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图甲中a所示，则磁铁的Q端是________(选填“N”或“S”)极．(3)如图丁，将实验中的条形磁铁放在水平桌面上，条形磁铁的轴线过金属圆环的圆心，从靠近条形磁铁的正上方，由静止释放该金属圆环，在圆环下落过程中，圆环始终保持水平．下列判断正确的是________．A．桌面受到的压力始终大于磁铁的重力B．桌面受到的压力始终小于磁铁的重力C．圆环的加速度始终小于gD．圆环的加速度有可能等于g13．(14分)“天宫一号”是中国第一个空间实验室，“天宫一号”空间应用系统开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究，其成果已成功应用于中国首次载人交会对接任务的空间环境预报．如图所示，太阳电池帆板可以为空间飞行提供动力和能源，假设“天宫一号”正绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，太阳帆板的面积S＝38m2，在图示位置地磁场与太阳帆板垂直，磁感应强度B＝1.0×10－5T，太阳帆板和空间站都是通电性能良好的导体．(1)在太阳帆板上将一个灵敏电流计与M、N相连构成闭合电路，试判断电流计指针能否偏转，并说明理由．(2)如果在图示位置太阳帆板绕MN连线转过30°角，则穿过线圈的磁通量是多少？14．(14分)如图所示，金属框架MON与导体棒DE构成回路，处在匀强磁场中且与磁场垂直．(1)若B＝0.1T，DE从O点出发，向右以1m/s的速度匀速运动4s时，回路的磁通量的变化量是多少？(2)在图中，若回路面积从S0＝8m2变成St＝18m2，B从B0＝0.1T变到Bt＝0.8T，则回路中的磁通量变化量是多少？15．(12分)已知通电的长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为B＝keq\f(I,r)，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数．如图所示，现有通电的两根长直导线分别固定在正方体abcd­efgh的两条边dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，dh中电流是hg中电流大小的一半，dh中的电流在c点产生的磁感应强度为B.不计导线的粗细，求a、e两点的磁感应强度的大小．第十三章核心素养综合评价1．解析：根据电势与电场线的关系可知，沿电场线方向电势逐渐降低，故A正确；电场线和磁感线都不是真实存在的，是为了形象的描述电场和磁场画出的，电场线是不闭合曲线，磁感线是闭合曲线，故B错误；磁感应强度只与磁场本身有关，与电流元和电流元的受力无关，故C错误；磁场中通电直导线所受安培力的方向与磁场强度方向垂直，故D错误．故选A.答案：A2．解析：公式E＝keq\f(Q,r2)，是真空中点电荷周围的场强决定式，故A错误；公式P＝I2R，是由焦耳定律推导出来的，适用于任何电路计算热功率，故B正确；公式R＝eq\f(U,I)，利用的是比值定义法，与电压、电流无关，故C错误；公式B＝eq\f(F,Il)，利用的是比值定义法，磁感应强度与电流元及所受的磁场力无关，由磁场本身的性质决定，故D错误．答案：B3．解析：穿过线圈的磁通量Φ＝BScosθ，其中θ是线圈平面与垂直磁场方向之间的夹角．在同一个磁场中，线圈平面方向不同时，穿过线圈的磁通量不同；当线圈平面与磁场平行时，无论磁感应强度多大，穿过线圈的磁通量一定为零；当线圈平面与磁场垂直时，穿过线圈平面的磁通量最大．故选D.答案：D4．解析：未接导线时，在表针晃动过程中，表内线圈切割磁感线，会产生感应电动势，但由于未接导线，无法构成闭合回路，不会产生感应电流，故A正确，B错误；接上导线后，构成闭合回路，会产生感应电流，表针晃动减弱是因为受到安培力产生了阻尼作用，故C、D错误．答案：A5．解析：滑动变阻器的滑动端P向左加速或减速滑动时，电阻都增大，电流都减小，A线圈产生的磁场磁感应强度都减小，通过B线圈的磁通量都减小，由楞次定律可知两次产生的感应电流方向相同，所以灵敏电流计的指针都向右偏转．故C正确，A、B、D错误．答案：C6．解析：根据右手螺旋定则可知，通电直导线MN在a点产生的磁场的方向垂直纸面向里，在b点产生的磁场方向垂直纸面向外．a点有垂直纸面向外的匀强磁场B0，还有电流产生的垂直纸面向里的磁场，电流产生的磁感应强度方向和原磁感应强度方向相反，叠加后大小为eq\f(5,4)B0，大于垂直纸面向外的磁场的磁感应强度，可知电流在a点产生的磁感应强度的大小为eq\f(9,4)B0.由题意可知，导线MN在b点产生的磁场的磁感应强度的大小为eq\f(9,8)B0，方向向外，根据磁场的叠加可知，b点磁感应强度的大小为eq\f(9,8)B0＋B0＝eq\f(17,8)B0.故选A.答案：A7．解析：金属框下落过程中若在磁场外，金属框中没有感应电流，故A错误；由于h<l，当AB边还没有出磁场时，金属框已经全部进入磁场，整个金属框都在磁场中运动，金属框中磁通量不变化，没有感应电流，故B错误；从金属框AB边出磁场到金属框完全离开磁场的过程中，金属框在磁场中的有效面积减小，磁通量减小，有感应电流，故C正确；在金属框穿过磁场过程中，有一段时间金属框全部在磁场中，穿过金属框的磁通量未发生变化，金属框中没有感应电流，故D错误．答案：C8．解析：做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”形成电磁波，B正确；在真空中，所有电磁波的传播速度都是光速c，C错误；电磁波可以在介质中传播，所以可以通过光缆进行有线传输，也可以无线传输，D错误．答案：AB9．解析：磁场方向与ABCD面平行，则穿过ABCD面的磁通量为0，根据Φ＝BS可得，穿过ADFE面的磁通量为Bbc，所以A错误；根据Φ＝BS可知，穿过BCFE面的磁通量为Bbc，所以B错误；若将ADFE面绕AD边顺时针转过150°角，则磁通量的变化量大小为ΔΦ＝Bbc－0＝Bbc，所以C正确；将BCFE面绕BC边转过180°角时，其磁通量为Φ′＝－Bbc，则磁通量的变化量大小为ΔΦ＝Φ′－Φ＝－2Bbc，所以D正确．答案：CD10．解析：题图甲中金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大直导线电流，金属圆形线圈的磁通量一直为零，保持不变，线圈中没有感应电流，A错误；题图乙中长方形金属线圈在匀强磁场中垂直磁场向右加速运动时，金属线圈的磁通量保持不变，线圈中没有感应电流，B错误；题图丙中的闭合导线框以OO′为轴在磁场中旋转，闭合导线框的磁通量在周期性发生变化，闭合导线框中产生感应电流，C正确；题图丁中金属杆在力F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，可知回路的面积变大，磁感应强度减小，回路的磁通量可能保持不变，故回路可能不会产生感应电流，D正确．答案：CD11．解析：(1)线圈A、电池组、开关、滑动变阻器串联，构成闭合回路；线圈B、电表串联构成闭合回路．(2)本实验要使用电流表来检测电路中是否有电流产生，A正确．(3)只要线圈B中磁通量发生变化，电流表指针就会偏转，开关闭合，线圈A插入线圈B或者从线圈B中拔出，线圈A插入线圈B后闭合或者断开开关瞬间，都会使电流表指针偏转，A正确，B错误；线圈A插入线圈B中，开关闭合，滑动变阻器的滑片匀速滑动或者变速滑动，电流表指针都会偏转，C、D错误．答案：(1)如图所示(2)A(3)A12．解析：(1)将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向向下，线圈中的原磁通量减小，根据楞次定律，可知D端为感应电动势的正极．A与C连接，B与D连接，电流从B流入，指针向b位置偏转．(2)指针向a位置偏转，则电流从A流入，E为感应电动势的正极，根据安培定则可知，感应电流的磁场向上，根据楞次定律可知，磁铁的Q端是S极．(3)金属圆环下落的过程中，条形磁铁的磁场阻碍圆环的下落，圆环的加速度小于重力加速度，桌面受到的压力应大于磁铁的重力．但是，当圆环运动到条形磁铁中间时，磁通量的变化率为零，圆环所受安培力为零，圆环的加速度等于重力加速度，桌面受到的压力等于磁铁的重力．D正确．答案：(1)向下减少向b位置偏转(2)S(3)D13．解析：(1)电流计的指针不偏转，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流；(2)根据Φ＝BScos30°，解得Φ≈3.3×10－4Wb.答案：(1)见解析(2)3.3×10－4Wb14．解析：(1)棒向右以1m/s的速度匀速运动4s时，位移为x＝vt＝1×4m＝4m由于∠MON＝45°，此时回路的面积为S＝eq\f(1,2)x2＝eq\f(1,2)×42m2＝8m2回