第六章 电磁现象与电磁波 单元测试（含解析）2026-2027学年高中物理粤教版必修第三册

第六章电磁现象与电磁波注意事项1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。2.无特殊说明,本试卷中g取10m/s2。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.宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”的危险程度不亚于黑洞,其磁感应强度相当于地磁场的1000万亿倍,下列有关“磁星”的磁场说法正确的是()A.磁场只存在于“磁星”外部,“磁星”内部不存在磁场B.有一小磁针静止于“磁星”表面某点,小磁针的N极指向为该点的磁场方向C.“磁星”表面的磁感线可能相交D.磁感线是真实存在的有方向的曲线2.下列关于光电效应现象的表述中,错误的是()A.光电效应是指照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面逸出的现象B.金属发生光电效应现象存在截止频率C.照射光光强太弱时不可能发生光电效应D.光电效应几乎是瞬时发生的3.宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记载:“以磁石磨针锋,则能指南。”进一步研究表明,地球周围和通电导体周围也存在磁场,如图所示。下列关于磁场的说法正确的是()A.磁感线是客观存在的特殊物质B.将司南置于赤道,据甲图可知,磁勺尾(S极)静止时指向北方C.图乙中,环形导线的电流较大,若忽略地磁场的影响,小磁针最后静止时N极指向为垂直于纸面向外D.图丙中,小磁针在通电螺线管内部(线圈内部),若忽略地磁场的影响,静止时小磁针N极指向为向左4.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.图甲中磁铁向右插入不闭合线圈的过程中,线圈中会产生感应电动势B.图乙中正方形金属线圈在磁场中水平向右移动的过程中,正方形线圈中会有感应电流产生C.图丙中闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转,都能产生感应电流D.图丁中水平放置的圆形线圈直径正上方通有逐渐增大的电流,圆线圈中有感应电流5.研究小组用手机磁传感器测量当地的地磁场。将手机置于水平桌面,建立如图甲所示的三维直角坐标系,某次测量中,x、y、z三个方向上的磁感应强度数值如图乙所示,B表示此处的磁感应强度,Φ表示穿过手机正面的磁通量,则()A.B≈39μT;绕x轴旋转手机,Φ会发生变化 B.B≈53μT;绕x轴旋转手机,Φ不变C.B≈39μT;绕z轴旋转手机,Φ会发生变化 D.B≈53μT;绕z轴旋转手机,Φ不变6.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是()A.a、b、c的S极都向纸里转B.b的S极向纸外转,而a、c的S极向纸里转C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转D.b的S极向纸里转,而a、c的S极向纸外转7.如图所示,我国的球面射电望远镜(FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”的直径为D,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分别为B1、B2,则()A.B、B1、B2三者大小关系满足B=B1+B2B.穿过“眼眶”的磁通量大小为14B1πDC.在地球自转90°的过程中,穿过“眼眶”的磁通量变化量为0D.在地球自转180°的过程中,穿过“眼眶”的磁通量变化量为12B2πD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4分,有选错的得0分)8.关于磁感应强度下列说法正确的是()A.根据定义式B=FIL,磁场中某点的磁感应强度B与F成正比,与IB.磁感应强度B是矢量,方向与该点的小磁针静止时N极所指的方向一致C.一小段通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为0D.在某一磁场中,同一点的B是相同的,不同点的B也可能相同9.如图所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图。两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流计,下列情况中线圈B可以产生感应电流的是()A.开关S接通或断开瞬间 B.开关S接通一段时间之后C.开关S接通后,改变变阻器滑片的位置时 D.开关S断开后,改变变阻器滑片的位置时10.把一根硬直导线ab放在磁场中,导线所在区域的磁感线呈弧形,如图所示,导线可以在空中自由移动和转动,导线中有电流通过。虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源,磁场源放在导线正下方且关于中间对称,则下列图中的磁场源可能是()A.蹄形磁铁B.通电螺线管C.条形磁铁D.环形电流三、非选择题(本大题共5小题,共54分)11.(7分)为探究产生感应电流的条件,两位同学做了如下的实验。(1)小张同学用导轨、导体棒、电流计、导线组成图甲所示的电路,整个电路处于垂直导轨的磁场中,当导体棒在金属导轨上向右移动时,电流计中有电流,得出结论:产生感应电流的条件与(选填“A”“B”或“C”)的变化有关。

A.磁场B.电场C.闭合导体回路包围的面积(2)小王同学根据感应电流产生的条件,想利用摇绳发电。如图乙所示,把一条大约10m长的电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合导体回路。两个同学沿(选填“东西”或“南北”)方向站立并迅速摇动这条电线时,发电的可能性比较大。

12.(9分)某物理兴趣小组在学习了电流的磁效应后,得知通电长直导线周围某点磁场的磁感应强度B的大小与长直导线中的电流大小I成正比,与该点离长直导线的距离r成反比。该小组欲利用如图甲所示的实验装置验证此结论是否正确,所用的器材有:长直导线、学生电源、直流电流表(量程为0~3A)、滑动变阻器、小磁针(置于刻有360°刻度的盘面上)、开关及导线若干。实验步骤如下:a.将小磁针放置在水平桌面上,等小磁针静止后,在小磁针上方沿小磁针静止时的指向水平放置长直导线,如图甲所示;b.该小组测出多组小磁针与通电长直导线间的竖直距离r、长直导线中电流的大小I及小磁针的偏转角度θ;c.根据测量结果进行分析,得出结论。回答下列问题:(1)某次测量时,电路中电流表的示数如图乙所示,则该电流表的读数为A;

(2)在某次测量中,该小组发现长直导线通电后小磁针偏离南北方向的角度为30°(如图丙所示),已知实验所在处的地磁场水平分量大小为B0=3×10-5T,则此时长直导线中的电流在小磁针处产生的磁感应强度B的大小为T(结果保留两位小数);

(3)该小组通过对所测数据的分析,作出了小磁针偏转角度的正切值tanθ与Ir之间的关系图像如图丁所示,据此得出了通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比,与离长直导线的距离r成反比的结论,其依据是:;(4)通过查找资料,该小组得知通电长直导线周围某点的磁感应强度B与电流I及距离r之间的数学关系为B=μ02π·Ir,其中μ0为介质的磁导率。根据题给数据和测量结果,可计算出μ0=T·m13.(9分)匀强磁场区域宽度为d,一正方形线框abcd的边长为l,且l>d,线框以速度v通过磁场区域,如图所示,从线框进入到完全离开磁场的过程中,求线框中没有感应电流的时间。14.(13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变到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.(16分)如图所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3垂直纸面放置,三根导线及坐标原点恰好位于边长为a的正方形的四个顶点上,L1与L2中的电流均为2I,方向均垂直于纸面向外,L3中的电流为I,方向垂直纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中,距导线r处的磁感应强度B=kIr(式中k为常量)。求原点O处的磁感应强度B

答案与分层梯度式解析1.B磁感线为闭合曲线,在“磁星”内部仍然存在磁场,A项错误;磁感线上某点的切线方向为该点处的磁场方向,而小磁针N极所指的方向就是该点的切线方向,即磁场方向,B项正确;磁场中某点不能有两个磁场方向,故磁感线不能相交,C项错误;磁感线是假想的有方向的闭合曲线,D项错误。2.C光电效应是指照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面逸出的现象,选项A正确;金属发生光电效应现象存在截止频率,当入射光的频率大于金属的截止频率时才能发生光电效应,选项B正确;能否发生光电效应与入射光的强度无关,只与入射光的频率有关,选项C错误;光电效应几乎是瞬时发生的,不需要时间积累,选项D正确。3.C磁场是一种客观存在的特殊物质,而磁感线不是客观存在的曲线,是为了便于研究磁场而引入的,故A错误;地磁的南极在地理的北极附近,地磁的北极在地理的南极附近,所以赤道处的磁场应指向北方,即将司南置于赤道,磁勺尾(S极)静止时指向南方,故B错误;根据安培定则可知环形通电导线内部的磁场方向应垂直于纸面向外,所以小磁针最后静止时N极指向为垂直于纸面向外,故C正确;根据安培定则可知,螺线管内部的磁场方向应指向右,所以放在通电螺线管内部(线圈内部)的小磁针,静止时N极指向为向右,故D错误。故选C。4.A题图甲中磁铁向右插入不闭合的线圈,线圈中磁通量发生变化,线圈中会产生感应电动势,但由于线圈不闭合,线圈中不会产生感应电流,A正确;题图乙中正方形金属线圈在磁场中水平向右移动的过程中,由于穿过线圈的磁通量保持不变,正方形线圈中不会产生感应电流,B错误;题图丙中的闭合导线框若以竖直边为轴在磁场中旋转,穿过导线框的磁通量不变,不能产生感应电流,C错误;题图丁中水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流增大,但通过线圈的磁通量一直为零,保持不变,线圈中没有感应电流,D错误。5.A地磁场磁感应强度大小为B=Bx2+By2+Bz2≈39μT,假设手机正面面积为S,绕x轴旋转手机时穿过手机正面的磁感线条数发生变化6.D圆环带有负电荷,圆环顺时针转动时,产生的等效电流沿逆时针方向;由安培定则可知,a、c所在处磁场方向垂直于纸面向里,b所在处磁场方向垂直于纸面向外,故a、c的N极朝纸内转动,S极朝纸外转动,b的N极朝纸外转动,S极朝纸内转动,选项D正确,A、B、C错误。7.C由题意,可知B=B12+B22,故A错误;根据磁通量定义式可得穿过“眼眶”的磁通量大小为Φ=B2S=14B2πD2,故B错误;地球自转90°或180°的过程中,“超级天眼”相对地球的位置没变,穿过“眼眶”的磁通量没有发生变化,所以磁通量的变化量为08.BD磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定,根据定义式B=FIL可知该点的磁感应强度在数值上等于FIL,故A错误;磁感应强度B是矢量,方向与该点的小磁针静止时N极所指的方向一致,故B正确;如果通电导线与磁场平行,导线也是不受力的,但是存在磁场,磁感应强度不为0,故C错误;在某一磁场中,同一点的B是相同的,不同点的B可能不同,可能相同,如匀强磁场,故D正确。故选B、9.AC开关S接通或断开瞬间,A线圈中电流发生变化,铁芯中电流产生的磁感应强度变化,穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中有感应电流产生,A正确;开关S接通一段时间之后,A线圈中电流不变,铁芯中电流产生的磁感应强度不变,穿过线圈B的磁通量不变,线圈B中无感应电流产生,B错误;开关S接通后,改变变阻器滑片的位置时,A线圈中电流发生变化,铁芯中电流产生的磁感应强度变化,穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中有感应电流产生,C正确;开关S断开后,改变变阻器滑片的位置时,A线圈中电流一直为0,铁芯中磁感应强度一直为0,穿过线圈B的磁通量为0不变,线圈B中无感应电流产生,D错误。故选A、C。10.ABC选项A、选项C的蹄形磁铁和条形磁铁均可以形成题图所示的磁场;选项B中通电螺线管的磁场与选项C中条形磁铁的磁场相似,也可形成题图所示的磁场;选项D中环形电流的磁场是垂直纸面方向的,不能形成题图所示的磁场,选项A、B、C正确,D错误。11.答案(1)C(3分)(2)东西(4分)解析(1)根据题意,当导体棒在金属导轨上向右移动时,闭合导体回路围成的面积增大,电表中有电流通过,得出结论:产生感应电流的条件与闭合导体回路包围的面积变化有关,故选C。(2)由于地磁场的磁感线沿南北方向,因此两同学沿东西方向站立时,甩动导线可使闭合回路的磁通量发生较明显的变化,发电的可能性比较大。12.答案(1)2.00(2分)(2)1.73×10-5(2分)(3)电流产生的磁感应强度B=B0tanθ,而偏转角的正切值tanθ与Ir成正比(3分)(4)4π×10-7(2分解析(1)电流表量程为3A,对应的分度值为0.1A,由指针位置可知电流表示数为2.00A。(2)电流产生向西的磁场,小磁针的N极指向地磁场和电流产生的磁场的合磁场方向,如图所示则有tan30°=BB0,解得B=3×10-5×33T=1.73×10(3)由题图可知,小磁针偏转角的正切值与Ir成正比,而根据(2)中分析可知B=B0tanθ,则可知B与Ir成正比,故说明通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比,与离长导线的距离(4)由公式B=B0tanθ=μ02π·Ir可知,tanθ-Ir图像的斜率k=μ02πB解得μ0=4π×10-7T·m/A13.答案l解析线框从刚进入磁场到完全穿出磁场的过程如图所示线框匀速通过磁场区域持续的时间t1=d+lv①(3线框在运动过程中只有bc边切割磁感线(ad边未进入磁场)和ad边切割磁感线(bc边已出磁场)时才产生感应电流,所以有感应电流的时间为t2=2dv②(2分线框中没有感应电流的时间为t=t1-t2③(2分)联立①②③解得t=l-dv。(214.答案(