【讲与练】高中物理人教版(2019)必修3：第13章电磁感应与电磁波初步学业质量标准检测习题

第十三章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间75分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共12小题，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项符合题目要求，每小题3分；第9～12小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2023·甘肃武威高二期末)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(D)A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析：X射线有很高的穿透本领，常用来在医学上做透视人体，故A错误；过强的紫外线照射不利于人的皮肤健康，故B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，最不容易用来观察衍射现象，故C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，故D正确。故选D。2．(2023·甘肃武威高二期末)由磁感应强度的定义式B＝eq\f(F,IL)可知，磁场中某处的磁感应强度的大小(D)A．随通电导线中的电流I的减小而增大B．随IL乘积的减小而增大C．随通电导线所受磁场力F的增大而增大D．磁感应强度B的大小跟I、L、F都无关解析：磁感应强度B＝eq\f(F,IL)是用比值定义法定义的，磁场中某处的磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与电流I、导线长度L、力F都无关。故选D。3．(2023·湖北高二期末)如图所示，两根通电直导线，平行放置于水平桌面上，一矩形线圈abcd从A位置运动到对称的B位置过程中，下列说法正确的是(A)A．在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下B．在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下C．从A到B穿过线圈的磁通量一直减小D．从A到B穿过线圈的磁通量一直增大解析：根据安培定则，在A位置，左边电流在线圈处产生的磁感线方向向下，右边电流产生的磁感线方向向上，但合磁场方向向下，则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下，选项A正确；类似地，在B位置，合磁场方向向上，则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上，选项B错误；根据Φ＝BS，从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大，选项C、D错误。故选A。4．(2022·洛阳宜阳县第一高级中学高二期中)法拉第在研究电磁感应时用过的线圈如图甲所示，其工作原理如图乙所示，开关S闭合瞬间(B)A．线圈中磁通量减少，电流表指针偏转B．线圈中磁通量增加，电流表指针偏转C．线圈中磁通量增加，电流表指针不偏转D．线圈中磁通量减少，电流表指针不偏转解析：开关S闭合瞬间，线圈电流瞬间增大，则磁通量变大，产生感应电流，电流表指针偏转。故选B。5.(2023·哈尔滨高二阶段练习)如图所示，直角三角形MPQ的∠P＝90°，直角边MP＝2a、QP＝3a。在M点固定一条长直导线，电流方向垂直纸面向里。在Q点固定一条长直导线，电流方向垂直纸面向外。两导线中的电流大小均为I，已知无限长的通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小可用公式B＝eq\f(kI,r)(k是常数、I是导线中的电流、r是该点到直导线的垂直距离)表示，则P点磁感应强度的大小为(D)A.eq\f(5kI,a) B．eq\f(5kI,6a)C.eq\f(\r(13)kI,a) D．eq\f(\r(13)kI,6a)解析：根据安培定则可知，固定在M点和Q点的通电直导线在P点的磁场如图所示，两通电直导线在P点的磁感应强度大小B1、B2分别为B1＝eq\f(kI,2a)，B2＝eq\f(kI,3a)，则P点的磁感应强度大小B＝eq\r(B\o\al(2,1)＋B\o\al(2,2))＝eq\f(\r(13)kI,6a)，故选D。6．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为(D)A．4∶54∶5 B．5∶44∶5C．5∶45∶4 D．4∶55∶4解析：两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打在物体表面的光子数之比5∶4，根据E＝NE0可得两束光光子能量之比为4∶5；再根据E0＝hν＝heq\f(c,λ)知，光子能量与波长成反比，故两束光子波长之比为5∶4，选项D正确。7．(2023·江苏常州市武进区礼嘉中学高二期中)以下四幅图所示的实验中，下列说法正确的是(D)A．图(a)通电后小磁针将会发生偏转，说明了电流周围存在磁场B．图(b)电键闭合后电流计的指针将会发生偏转，说明了回路产生了感应电流C．图(c)闭合电键后金属棒会在导轨上运动，说明了回路产生了感应电流D．图(d)电键闭合后线框会转动，说明了磁场对电流可以产生力的作用解析：图(a)通电后，通电导线在小磁针位置处产生的磁场方向水平向左，小磁针不会发生偏转，故A错误；图(b)电键闭合后，导体棒没有切割磁感线，回路中不会产生感应电流，电流计的指针不会发生偏转，故B错误；图(c)闭合电键后金属棒会在导轨上运动，说明了通电导体在磁场中会受到磁场力的作用，故C错误；图(d)电键闭合后线框会转动，说明了磁场对电流可以产生力的作用，故D正确。8.如图所示，条形磁体竖直放置，一个水平圆环从条形磁体上方位置M向下运动，先到达磁体上端位置N，然后到达磁体中部P，再到达磁体下端位置Q，最后到达下方L。在整个运动过程中，穿过圆环的磁通量最大值在(D)A．L处 B．Q处C．N处 D．P处解析：圆环从M到N过程中穿过圆环的磁感线条数增多，磁通量变大，由N到P的过程，线圈包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线，内外磁感线相互抵消。越到中间，外部磁感线越少，故在本过程中，P处磁通量是最大的，而P到Q的过程是N到P的过程的相反的过程，磁通量变小，Q到L的过程，远离磁铁磁通量变小。故P处磁通量最大。故选D。9.如图所示，四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是(ABC)A．穿过AOB面的磁通量为零B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等C．穿过AOC面的磁通量为零D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量解析：匀强磁场沿Ox方向没有磁感线穿过AOB面及AOC面，所以磁通量为零，A、C正确；在穿过ABC面时，磁场方向和ABC面不垂直，则ABC面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC面，所以穿过BOC面、ABC面的磁通量相等，B正确，D错误。10．(2023·新疆乌鲁木齐四中高二阶段测试)如图所示，用导线做成的圆形或矩形回路与一直导线构成几种位置组合，哪几种组合中，切断直导线中电流时，闭合回路中会有感应电流产生(BD)解析：切断直导线中电流时，B、D选项中矩形回路中磁通量减少，会产生感应电流，A、C选项中圆形回路中磁通量始终为零，不会产生感应电流，故选BD。11．(2023·蚌埠第三中学高二开学考试)下列说法正确的是(AD)A．黑体辐射电磁波的强度与温度有关B．原子处于能量最高的状态时最稳定C．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较短的电磁波D．原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差解析：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故A正确；通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的，故B错误；物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故C错误；原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差，故D正确。故选AD。12．(2023·甘肃高二开学考试)如图所示，弹簧测力计下端挂一条形磁铁棒，其中条形磁铁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内，则下列说法正确的是(BD)A．若将a接电源正极，b接电源负极，则弹簧测力计的示数将减小B．若将a接电源正极，b接电源负极，则弹簧测力计的示数将增大C．若将b接电源正极，a接电源负极，则弹簧测力计的示数将增大D．若将b接电源正极，a接电源负极，则弹簧测力计的示数将减小解析：当a接电源正极，b接负极时，根据线圈绕向，由安培定则可知通电螺线管中感应磁场方向向上，磁铁棒N极受力方向向上，磁铁棒S极受力方向向上。由于磁铁棒的S极所在处磁感线较稀，故N极受力大于S极受力，磁铁棒所受磁场力的合力方向向下，弹簧测力计示数增大。同理，当b接电源正极，a接负极时，弹簧测力计示数减小，所以B、D正确；A、C错误；故选BD。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)13．(6分)一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，线圈平面与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量变化的大小为2BScosθ。解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScosθ，后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2＝－BScosθ，则磁通量变化的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScosθ。14．(8分)(2022·贵州黔西南州金成实验学校高二阶段测试)甲、乙、丙是探究感应电流产生条件的实验。(1)实验丙，开关S闭合或断开瞬间，电流表中_有__电流通过；保持开关S闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，电流表中_无__电流通过；保持开关S闭合，将铁芯从A中拨出时，电流表中_有__电流。(均选填“有”或“无”)(2)由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件_穿过闭合回路的磁通量发生变化__。解析：(1)只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流。开关S闭合或断开瞬间，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过；保持开关S闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，通过闭合螺线圈的磁通量没有变化，电流表中无电流通过；保持开关S闭合，将铁芯从A中拨出时，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过。(2)由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。三、论述、计算题(本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(8分)(2023·辽宁沈阳高二月考)如图所示，放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab处于水平，当通有自b到a的电流时，导体棒受到方向向右、大小F＝1N的磁场力的作用，已知导体棒在马蹄形磁铁内部的长度L＝5cm，通过导体棒的电流大小I＝10A，求：(1)导体棒中的电流在其右侧位置所形成的磁场的方向；(2)马蹄形磁铁中导体棒所在位置的磁感应强度B的大小。答案：(1)竖直向上(2)2T解析：(1)由安培定则可知，导体棒中的电流在其右侧所形成的磁场方向竖直向上。(2)导体棒所在位置的磁感应强度B＝eq\f(F,IL)解得：B＝2T。16．(8分)(2023·江苏马坝高中高二期中)如图，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线圈的磁通量是多少？若线圈绕OO′转过60°角，则穿过线圈的磁通量是多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线圈的磁通量是多少？答案：Φ1＝BS，Φ2＝eq\f(1,2)BS，Φ3＝0解析：线圈平面与磁场方向垂直时，则穿过线圈的磁通量是Φ1＝BS，若线圈绕OO′转过60°角，则穿过线圈的磁通量是Φ2＝BScos60°＝eq\f(1,2)BS，若从初始位置转过90°角，线圈与磁场方向平行，则穿过线圈的磁通量是Φ3＝0。17．(14分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面。将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官。糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为10W氩激光器，能发出波长λ＝500nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10－3J的能量，则(1)每次“点焊”视网膜的时间是多少？(2)在这段时间内发出的激光光子的数量是多少？答案：(1)2×10－4s(2)5×1015个解析：(1)已知激光器的功率P＝10W，每次“点焊”需要的能量E＝2×10－3J，根据E＝Pt得每次“点焊”视网膜的时间是t＝eq\f(E,P)＝eq\f(2×10－3,10)s＝2×10－4s。(2)设每个光子的能量为E0，则E0＝hν＝heq\f(c,λ)，在这段时间内发出的激光光子的数量n＝eq\f(E,E0)＝eq\f(Eλ,hc)＝eq\f(2×10－3×500×10－9,6.63×10－34×3×108)(个)≈5×1015(个)。18．(16分)(2023·江苏扬州高二开学考试)如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B1＝1×10－2T。矩形线框置于水平