新教材2023年高中物理第13章电磁感应与电磁波初步学业质量标准检测新人教版必修第三册

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90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．如图所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流I时，发现小磁针的N极向里，S极向外，停留在与纸面垂直的位置上。这一现象说明(　B　)

A．小磁针感知到了电流周围的电场

B．小磁针处磁场方向垂直纸面向里

C．小磁针处磁场方向垂直纸面向外

D．若把小磁针移走，该处就没有磁场了

解析：电流在导线周围产生了磁场，小磁针N极的指向为磁场的方向，所以B正确，A、C错误；该处的磁场与通电电流有关，与小磁针无关，所以D错误。

2．(2021·全国高二单元测试)关于微波和无线电波，下列说法正确的是(　B　)

A．无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速

B．微波在传播过程中遇到金属导体时，会在其中产生相应的感应电动势或感应电流

C．手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物

D．在无线电通信中，声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后，才向外发射

解析：电磁波只有真空中速度才等于真空中的光速，在其他介质中传播时速度小于真空中光速，故A错误；微波和无线电波传播的是变化的电磁场，变化的磁场在传播过程中遇到金属导体时，会产生电磁感应现象，故B正确；波长越长，越容易产生衍射现象，微波的波长比无线电波短，微波在传播过程中比无线电广播所用的中波不容易绕过障碍物，故C错误；声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后，才向外发射，故D错误。故选B。

3．(2022·福建省厦门外国语学校高二下学期期中)以下关于电磁场理论和电磁波的有关说法正确的是(　B　)

A．变化的电场周围一定产生电磁波

B．电磁波由真空中进入某种介质传播时，波长会变短

C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在

D．电磁波在介质中以光速传播

解析：均匀变化的电场产生恒定的磁场，只有周期性变化的电场才能形成周期性变化的磁场，再通过开放电路才会释放电磁波，故A错误；电磁波由真空进入介质传播时，波速变小，结合v＝λf，可知，波长将变短，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误；电磁波在介质中的传播速度小于光速，故D错误。

4．(2022·福州市八县(市)协作校高二上学期期末)下列关于电场强度E、磁感应强度B的叙述正确的是(　A　)

A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力

B．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向

C．磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向

D．根据定义式B＝，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比

解析：根据场强的定义式E＝可知场强在数值上等于单位电荷受到的电场力，故A正确；电场中某点的场强方向就是正检验电荷在该点所受电场力的方向，与负检验电荷在该点所受电场力的方向相反，B错误；磁场中小磁针N极的受力方向表示磁场的方向，磁场方向与电流受安培力的方向垂直，C错误；磁感应强度是描述磁场的强弱的物理量，是由磁场本身决定的，与试探电流的大小、长度以及试探电流受到的安培力的大小都无关，D错误。

5．图中已标出电流及电流磁场的方向，其中正确的是(　D　)

解析：判断电流与电流磁场的方向利用的是安培定则，大拇指指向直导线电流方向，四指指向磁感线方向，选项A、B错误；对于螺丝管和环形电流，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部磁场方向，故选项C错误，选项D正确。

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5　45　　　　 B．54　45

C．54　54  D．45　5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＝h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．(2022·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，A、B两闭合线圈用同样的导线绕成，A有10匝，B有20匝，两线圈半径之比为21。均匀磁场只分布在B线圈内，当磁场随时间均匀增强时(　C　)

A．A中无感应电流

B．B中无感应电流

C．A中磁通量总是等于B中磁通量

D．A中磁通量总是大于B中磁通量

解析：当磁场随时间均匀增强时，线圈A、B中磁通量都增大，都将产生感应电流，故A、B错误；线圈A、B中磁感线穿过的有效面积相同，所以A中磁通量总是等于B中磁通量，故C正确，D错误。

9．(2020·江苏卷，13)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有(　AB　)

A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机

C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机

解析：紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确； X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。故选AB。

10．(2022·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选项中矩形回路中磁通量始终为零，不会产生感应电流，故选B、D。

11．美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特由于发现了宇宙微波背景黑体的辐射形式和各向异性而获得诺贝尔物理学奖。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景黑体辐射光谱相关的说法正确的是　　(　ACD　)

A．微波是指波长在10－3 m到10 m之间的电磁波

B．微波和声波一样都只能在介质中传播

C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假设

解析：根据电磁波谱可知A正确；微波是电磁波，可在真空中传播，B错误；由热辐射、物理学史知识可知C、D正确。

12．南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电的螺线管，如图所示，下列说法正确的是(　AC　)

A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小

B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大

C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大

D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变

解析：地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示。再利用安培定则确定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理判定螺线管与地球之间的作用情况。a端接正极时，电磁铁N极在下与地磁场相斥、弹簧测力计示数减小；b端接正极时，电磁铁S极在下与地磁场相吸，弹簧测力计示数增加。故选A、C。

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__2BScos_θ__。

解析：开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScos θ，后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2＝－BScos θ，则磁通量变化的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScos θ。

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)(2022·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＝1 N的磁场力的作用，已知导体棒在马蹄形磁铁内部的长度L＝5 cm，通过导体棒的电流大小I＝10 A，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)2 T

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＝

解得：B＝2 T。

16．(8分)(2022·江苏马坝高中高二期中)如图，线圈面积为是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＝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°＝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10 W氩激光器，能发出波长λ＝500 nm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＝10 W，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＝＝s＝2×10－4s；

(2)设每个光子的能量为E0，则E0＝hν＝h，在这段时间内发出的激光光子的数量n＝＝＝(个)≈5×1015(个)。

18．(16分)(2022·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＝1×10－2 T。矩形线框置于水平桌面上，其面积S＝4×10－2m2。在线框中心O点正上方某位置水平放置一通电长直导线，电流产生的磁场在O点的磁感应强度B2＝1×10－2 T。求：

(1)O点磁感应强度大小BO ；

(2)穿过线框的磁通量Φ 。

答案：(1)×10－2T　(2)4×10－4 Wb

解析：(1)电流在O点产生的磁感应强度B1水平向左，O点磁感应强度如图

BO＝，解得BO＝×10－2 T。

(2)电流的磁场穿过线框的磁通量为零，竖直向下的匀强磁场穿过线框的磁通量Φ＝B1S，

解得Φ＝4×10－4 Wb。