2024-2025学年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步单元检测含解析新人教版必修第三册

PAGE9-单元素养检测(五)(第十三章)(90分钟100分)【合格性考试】(60分钟60分)一、选择题(本题共11小题,每小题3分,共33分)1.下列不属于电磁波的是 ()A.消毒用的紫外线 B.透视用的X射线C.教室里的读书声 D.遥控器发出的红外线【解析】选C。教室里的读书声是声波,声波是机械波,不属于电磁波,故选C。2.英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念,并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场,为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是 ()A.电荷和电荷、通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过电场发生的B.磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的C.电场线不行能相交,磁感线可能相交D.通过试验可以发觉电场线和磁感线是客观存在的【解析】选B。电荷和电荷之间的相互作用是通过电场发生的,通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的,A错误;磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的,B正确;电场线和磁感线都不能相交,否则在交点处的电场或磁场的方向有两个,与事实不符,C错误;电场线和磁感线都是为了形象地描述场而引入的假想曲线,实际不存在,D错误。3.对磁感应强度的理解,下列说法正确的是 ()A.磁感应强度的方向就是磁场中通电导线所受磁场力的方向B.由B=可知,磁感应强度与通电导线的电流和长度的乘积IL成反比C.若磁场中某通电导线受磁场力为零,则该处的磁感应强度肯定为零D.磁感应强度由磁场本身确定,与通电导线所受磁场力无关【解析】选D。磁感应强度的方向与该处通电导线受力的方向垂直。故A错误;磁感应强度反映磁场本身的性质,与放入磁场的电流元的F、IL无关,不能说B与F成正比,与IL成反比。故B错误;当通电导体平行放入磁场中时,不受磁场力,但有磁场。故C错误;磁感应强度反映磁场本身的性质,取决于磁场本身。故D正确。4.如图所示为某磁场的磁感线分布图,图中M、P的磁场的强弱及方向的关系是 ()A.方向相同,强弱不同B.方向可能相同,强弱可能相同C.强弱不同,方向也不同D.强弱相同,方向相同【解析】选C。磁感线的切线方向即为磁场的方向,由图可知M与P点的磁场的方向不同;磁感线的疏密代表磁场的强弱,磁感线越密的地方磁感应强度越强,故BM>BP。故C正确,A、B、D错误。5.如图所示,矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合(相互绝缘)。现使线框绕不同的轴转动,不能使框中产生感应电流的是 ()A.以ad边为轴转动B.以OO'为轴转动C.以bc边为轴转动D.以ab边为轴转动【解析】选A。产生感应电流的条件是闭合回路和磁通量变更,当以ad边为轴转动时,没有磁通量变更,没有感应电流,A正确;其他三个都有磁通量变更,B、C、D错误。6.如图所示,a、b、c为三根相互平行的通电直导线,电流大小相等,方向如图所示。P是ab连线的中点,cP⊥ab,则P处磁感应强度的方向是 ()A.P→a方向B.P→b方向C.P→c方向 D.c→P方向【解析】选B。依据安培定则,a处导线在P点产生的磁场方向竖直向下,b处导线在P点产生的磁场方向竖直向上,合成后磁感应强度等于0;同理,c处的导线在P点的磁场方向水平向右,即为P→b方向。故B正确,A、C、D错误。7.如图所示,一重为G1的通电圆环置于水平桌面上,圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看),在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为N极,下端为S极,磁铁自身的重力为G2。则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F'的大小,下列关系中正确的是 ()A.F>G1,F'>G2 B.F<G1,F'>G2C.F<G1,F'<G2 D.F>G1,F'<G2【解析】选D。环形电流可等效为小磁针,由安培定则可知,通电圆环下侧等效为小磁针N极,上侧等效为小磁针S极,由于同名磁极相互排斥,则通电圆环会对磁铁产生向上的排斥力,因此磁铁对轻绳的拉力F'<G2;由力的作用是相互的可知,磁铁也会对圆环产生向下的排斥力,因此圆环对桌面的压力F>G1,选项D正确。8.关于磁感应强度的下列说法中,正确的是 ()A.磁感应强度的方向就是小磁针N极的受力方向B.磁感应强度是标量C.垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D.磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小,导线长度、导线取向等均有关【解析】选A。磁感应强度的方向就是小磁针N极的受力方向,故A正确;磁感应强度是矢量,故B错误;垂直磁场放置的通电导线的受力方向与磁感应强度方向相互垂直,故C错误;磁感应强度是磁场本身的性质,其大小、方向与放入磁场的导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关,故D错误。9.如图所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈平面与匀强磁场B夹角为θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈磁通量的变更量的大小为 ()A.0B.BSC.nBS D.无法计算【解析】选B。设初位置时穿过线圈的磁通量为正,则初位置时Φ1=BSsinθ=BS,末位置时Φ2=-BScosθ=-BS,则线圈磁通量的变更量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS,故选项B正确。10.下列电磁波中频率最高的是 ()A.红外线B.γ射线C.紫外线 D.无线电波【解析】选B。依据电磁波谱可知,γ射线的波长最短,所以γ射线的频率最高,而红外线的频率最低,选项B正确,A、C、D错误。11.以下宏观概念中,属于“量子化”的是 ()A.物体的长度 B.物体所受的重力C.物体的动能 D.人的个数【解析】选D。人的个数的数量只能取正整数,不能取分数或小数,因而是不连续的,是量子化的。长度、力以及动能的数值都可以取小数或分数,甚至取无理数也可以,因而是连续的,非量子化的。故D正确,A、B、C错误。二、非选择题(本题共3小题,共27分。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)12.(9分)一根长为20cm的通电导线放在匀强磁场中,导线中电流强度为0.05A,导线与磁场方向垂直,若它受到的磁场力大小为4×10-3N,求:(1)磁感应强度的大小为多少。(2)若将导线中电流强度增大为0.1A,磁场的磁感应强度是否变更。说明理由。【解析】(1)依据磁感应强度的定义式:B=,可得:B==T=0.4T(2)磁感应强度只与磁场本身有关,若导线中的电流强度增大为0.1A,则磁场的磁感应强度不变,仍旧是0.4T。答案:(1)0.4T(2)不会变更,磁感应强度只与磁场本身有关。13.(9分)大致画出图中各电流的磁场磁感线的分布状况【解析】依据安培定则,画出电流的磁场如图(1)通电螺线管的电流从左侧流入,依据安培定则,通电螺线管的左侧是S极,磁体外的磁感线从右向左,如图(1);(2)依据安培定则,向上的电流的磁场是以直导线为圆心的一簇圆,从上向下看是逆时针的方向,如图(2);(3)依据安培定则逆时针方向的环形电流的磁场在环内的方向向里,如图(3);(4)图示为环形电流的左右两个的截面,依据安培定则,磁场的方向向上,如图(4);(5)负电荷向右运动,产生的电流的方向向左,依据安培定则电流的磁场从左向右看为逆时针,如图(5)。答案:见解析图14.(9分)如图所示,边长为L的正方形线圈一半处在有右边界的无限大的匀强磁场中,磁感应强度为B。线圈平面与磁场垂直。现使线圈以左边为轴转动,求分别转过60°、90°、180°、360°时磁通量的变更。【解析】设原磁通量为正值,则有Φ0=BS=BL2当转过60°、90°、180°、360°时,磁通量分别为Φ1=BL2Φ2=0Φ3=-BL2Φ4=BL2故ΔΦ1=Φ1-Φ0=0ΔΦ2=Φ2-Φ0=-BL2ΔΦ3=-BL2-BL2=-BL2ΔΦ4=BL2-BL2=0。答案:0-BL2-BL20【选择性考试】(30分钟40分)15.(5分)(多选)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴建立一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变更状况完全相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的状况是 ()A.线圈a中无感应电流 B.线圈b中有感应电流C.线圈c中有感应电流 D.线圈d中无感应电流【解析】选C、D。依据安培定则可推断出电流产生的磁场的方向,线圈a中的磁场方向垂直于纸面对里,线圈c中的磁场方向垂直于纸面对外,线圈b、d中的合磁通量始终为零,故增大两直导线中的电流时,线圈a、c中的磁通量发生变更,有感应电流产生,而线圈b、d中无感应电流产生,选项C、D正确,A、B错误。16.(5分)如图所示,套在条形磁铁外的三个线圈,其面积大小满意S1>S2=S3,“1”线圈和“2”线圈在同一平面内,“3”线圈处于磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3。则它们的大小关系是 ()A.Φ1>Φ2>Φ3B.Φ1>Φ2=Φ3C.Φ1<Φ2<Φ3 D.Φ1<Φ2=Φ3【解析】选C。条形磁铁内、外部都有磁场,套在条形磁铁外的三个线圈的磁通量为向左的磁通量(磁铁内部)减去向右的磁通量(磁铁外部),而向左的磁通量相同,向右的磁通量越大,抵消越多,总磁通量越小,1、2在同一位置,1的面积大,则向右的磁通量较大,故Φ2>Φ1,2、3面积一样,由于3处于磁铁的正中间,向右的磁通量较小,则Φ3>Φ2,可知:Φ1<Φ2<Φ3,选项C正确。17.(5分)(多选)依据磁感应强度的定义式B=,下列说法中正确的是 ()A.在磁场中某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积成反比B.一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该处的B不肯定为零C.一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力F也肯定为零D.磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同【解析】选B、C。磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向,是由磁场本身确定的,与放入磁场的导线所受的安培力F、导线的长度L和电流I无关,故A错误;通电导体中的电流方向与磁场方向平行时,放在磁场中该处的一小段通电直导线受到的磁场力F=0,但该处的B并不肯定为零,故B正确;一小段通电直导线放在磁感应强度B为零的位置,那么它受到的磁场力F也肯定为零,故C正确;磁场力F垂直于电流I和磁感应强度B所在的平面,所以磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直,故D错误。18.(5分)(多选)在匀强磁场中某处P放一个长度为L=20cm,通电电流I=1A的直导线,测得它受到的安培力F=1.0N,则P处磁感应强度可能为 ()A.7TB.0.2TC.0.05TD.5T【解析】选A、D。当通电导线垂直放入磁场中时,由安培力的公式:F=BIL得:B==T=5T。若电流的方向与磁场的方向不垂直,设夹角为θ,则:F=BILsinθ可知此时磁感应强度肯定大于5T。故A、D正确,B、C错误。19.(5分)有两部手机A和B,当用手机A拨打手机B时,能听见B发出响声并且望见B屏幕上显示A的号码。若将手机A置于透亮真空罩中,再用手机B拨打手机A,则 ()A.能听见A发出响声,但看不到A屏幕上显示B的号码B.能听见A发出响声,也能看到A屏幕上显示B的号码C.既不能听见A发出响声,也看不到A屏幕上显示B的号码D.不能听见A发出响声,但能看到A屏幕上显示B的号码【解析】选D。声音不能在真空中传播,拨打真空罩中的手机时不能听到手机铃声;手机接收的是电磁波信号,能在真空中传播,真空罩中的手机能接收到呼叫信号,故能看到A屏幕上显示B的号码,选项D正确,A、B、C错误。20.(5分)(多选)我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步探讨表明,地球四周地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料,下列说法正确的是 ()A.地球的地理两极与地磁两极不重合B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极旁边C.地球表面随意位置的地磁场方向都与地面平行D.在赤道上小磁针的N极在静止时指向地理北极旁边【解析】选A、B、D。地磁南极在地理北极旁边,地磁北极在地理南极旁边,地球的地磁两极与地理两极并不完全重合,有地磁偏角;磁感线是闭合曲线,地球内部也存在磁场,A、B正确。在南半球,地磁场有向上的重量,在北半球,地磁场有向下的重量,C错误。小磁针静止时N极指向与磁场方向相同,D正确。21.(10分)磁场中放一与磁场方向垂直的导线,通入的电流