2022-2023学年粤教版必修第三册 第六章 电磁现象与电磁波 单元测试

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第六章   电磁现象与电磁波（时间：75分钟　分值：100分）一、单项选择题（本题共7小题，每题4分，共28分.每小题只有一个选项是正确的，选对得4分.错选、多选、不选均不得分）1.指南针是我国古代的四大发明之一，司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示，它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在光滑青铜盘的中心，可以自由转动.《论衡·是应篇》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，说的是将司南放在地上，它的勺柄静止时指向南方.以下说法正确的是（　　）A.司南的指向会受到附近磁铁的干扰B.放置磁勺的光滑青铜盘可改用光滑的铁盘代替C.司南静止时指向南方的勺柄是磁勺的N极D.司南的勺柄在北半球和南半球指示的方向正好相反解析：司南的磁勺具有磁性，会受到磁场的作用力，即会受到附近磁铁的干扰，A正确；磁勺会对铁盘产生吸引，影响磁勺转动，故不能改用光滑的铁盘代替，B错误；由于南方对应的是地磁场的N极，司南静止时指向南方的应是勺柄是磁勺的S极，C错误；地磁场的方向由南方（地磁N极）指向北方（地磁S极），与南北半球无关，故司南的勺柄在北半球和南半球指示的方向均相同，D错误.故选A.答案：A2.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　）A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故选项B正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项C错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长不相同，故选项D错误.答案：B3.下列说法中正确的是（　　）A.电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度不一定为零B.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零D.把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受到的磁场力与该段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：电荷在电场中某处不受电场力，可知电场强度为零，故A错误；根据E＝ 知，电荷受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱，故B正确；一小段通电导线在磁场中不受磁场力，可能是导线的方向与磁场方向平行，磁感应强度不一定为零，故C错误；只有当导线中电流的方向与磁场的方向垂直时，导线所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值才能表示该处磁场的强弱，故D错误.故选B.答案：B4.磁感应强度是描述磁场的重要概念，磁场的基本性质是对电流有磁场力的作用，则关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是（　　）A.一小段通电直导线，在磁场某处受的力越大，该处的磁感应强度越大B.一小段通电直导线在磁场某处受的力等于零，则该处的磁感应强度一定等于零C.匀强磁场中沿磁感线方向磁感应强度逐渐减小D.磁感线较密时，磁感应强度较大；磁感线较疏处，磁感应强度较小解析：磁场的强弱由磁场本身的性质决定，与放入磁场中的电流元无关，电流元在磁场中所受的力越大，该点磁感应强度不变，所受力等于零，磁感应强度仍然未变，故A、B错误；匀强磁场中各处的磁感应强度都是相同的，故C错误；磁感线疏密表示磁场的强弱，故磁感线越密的地方磁场越强，越疏的地方磁场越弱，故D正确.答案：D5.如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点.下列说法正确的是（　　）A.a点与b点的磁感应强度相同B.a点与c点的磁感应强度相同C.a点与d点的磁感应强度相同D.a点与b、c、d三点的磁感应强度均不相同解析：通电直导线在周围形成的磁场，大小为B＝，方向由安培定则可知垂直于点到导线垂直线段，从右向左画出各点的磁感应强度的平面图，如图所示，由对称性可知，a与c点的合磁感应强度等大同向，b与d两点的合磁感应强度等大同向.故选B.答案：B6.如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图.若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是（　　）　　　　　A.电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B.螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C.螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D.磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场解析：根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近于中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场.故选B.答案：B7.如图所示，匀强磁场中有一个矩形闭合导线框绕轴线AB顺时针转动，在线框由水平位置转动90°的过程中，下列说法正确的是（　　）A.磁场的磁感应强度不断减小B.穿过线框的磁通量保持不变C.穿过线框的磁感线条数增多D.在线框中会产生感应电流解析：磁场的磁感应强度不变，A错误；磁感线穿过线圈的面积发生变化，故穿过线框的磁通量发生变化，B错误；磁感线穿过线圈的面积减小，故穿过线框的磁感线条数减小，C错误；磁感线穿过线圈的面积发生变化，穿过线框的磁通量发生变化，故在线框中会产生感应电流，D正确.故选D.答案：D二、多项选择题（本大题共3小题，每题6分，共18分.每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，错选、多选、不选均不得分）8.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知（　　）A.电源最大输出功率可能大于45 WB.电源电动势等于30 VC.电源内阻等于5 ΩD.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%解析：由题图可知，电源的输出功率最大为45 W，故A错误；当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，由题图可知，电源的内阻为5 Ω，故C正确；由Pmax＝可知，E＝30 V，故B正确；根据效率公式η＝×100%可得，最大功率时内外电阻相等，所以效率为50%，故D错误.故选BC.答案：BC9.如图所示，蓝牙设备和Wi­Fi已经广泛应用于我们的日常生活中.由于Wi­Fi和蓝牙都在全球通用频段2.4 GHz上工作，因此它们共存时会相互干扰，造成两者的信噪比下降，影响数据传输.为缓解上述干扰，目前不少路由器的Wi­Fi采用双频段模式，即同时工作在2.4 GHz和5 GHz的模式下，其中2.4 GHz信号在空气或障碍物中传播时衰减小，而5 GHz信号更加高速且稳定.下列说法正确的是（　　）A.Wi­Fi和蓝牙的相互干扰是指产生了干涉B.2.4 GHz信号比5 GHz信号的衍射能力更强C.5 GHz信号在空中的传播速度大于2.4 GHz信号的传播速度D.信噪比下降是指接收电路在接收所需信号的同时也接收了其他杂质信号解析：Wi­Fi和蓝牙都在全球通用频段2.4 GHz上工作，它们共存时会相互干扰，造成两者的信噪比下降，信噪比下降是指接收电路在接收所需信号的同时也接收了其他杂质信号，并非产生了干涉，选项A错误，D正确；2.4 GHz信号比5 GHz信号的波长更大，则衍射能力更强，选项B正确；5 GHz信号在空中的传播速度等于2.4 GHz信号的传播速度，均为3×108 m/s，选项C错误.故选BD.答案：BD10.在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能.以下关于电热灭蚊器的判断正确的是（　　）A.当温度低于t1时通电，通电后，其电功率先增大，后减小B.当温度低于t1时通电，通电后，其电功率先减小，后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变解析：在电热灭蚊器温度由初温升高到t1的过程中，电阻器的电阻率随温度的升高而减小，其电阻也随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的电功率P增大，当t＝t1时，功率达到最大；在温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小，因此在t1～t2之间的某一温度会有产热功率等于散热功率，这时是保温状态，故A、D正确，B、C错误.故选AD.答案：AD三、非选择题（本大题共5小题，共54分.解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位）11.（6分）在“探究电磁感应的产生条件”实验中，实验连线后如图1所示，感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图2粗线所示.　（1）接通电源，闭合开关，G表指针会有大的偏转，几秒后G表指针停在中间不动.将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时，G表指针　　　　（选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”）；迅速抽出铁芯时，G表指针　　　　（选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”）.（2）断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变.接通电源，闭合开关，G表指针　　　　（选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”）.（3）仅用一根导线，试判断G表内部线圈是否断了：_________________________________________________________________________________________________.解析：（1）将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时，电阻减小，回路电流变大，根据线圈中导线的绕向可知磁通量向下增加，根据楞次定律可知，A线圈中产生的感应电流使G表指针左偏；迅速抽出铁芯时，磁通量减小，产生的感应电流方向与上述方向相反，则G表指针右偏.（2）断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变.接通电源，闭合开关，由于穿过线圈的磁通量大小方向都不断变化，在线圈A中产生的感应电流大小方向不断变化，则G表指针不停振动.（3）仅用一根导线，将检流计G短接前后，摇动表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈断了，说明虽有切割磁感应线，但没有感应电流，则没有安培阻力，指针变化明显；反之，则出现感应电流，进而有安培阻力，使其变化不明显，则线圈未断.答案：（1）左偏　右偏　（2）不停振动　（3）短接G表前后各摇动G表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈断了，反之则未断12.（9分）某研究小组同学做了以下两个实验.　　（1）甲同学在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央.在图乙中，S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针　　　　；线圈A放在B中不动时，指针将　　　　；线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流表指针将　　　　.（均选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”）　　　（2）乙同学为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图丙所示电路进行实验，得出两种U­I图线如图丁所示.根据U­I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为　　　　 Ω，强光源照射时电阻为　　　　 Ω.若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω；考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中　　　　（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大.若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用　　　　（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确.解析：（1）由题图甲知电流从左接线柱流入电流表时，其指针向左偏转.S闭合后，将A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定则可判断B中电流方向向下，从左接线柱流入，故电流表指针向左偏转；A放在B中不动，磁通量不变，不产生感应电流，指针不偏转；断开开关，穿过B的磁通量减小，电流表指针向右偏转.（2）根据R＝且在U­I图像中斜率等于电阻阻值可得，正常光照射时Ra＝ka＝＝ Ω＝3 000 Ω；强光照射时Rb＝kb＝＝ Ω＝200 Ω.由实物图可知，本实验采用电流表内接法；由以上解析可知，强光照射时电阻较小，与电流表内接接近，因此强光照射时误差较大；强光照射时，光敏电阻阻值为200 Ω，根据＝＝25；＝＝2可得：>，说明此时该电阻为小电阻，电流表的分压作用引起的误差大，应采用外接法.答案：（1）向左偏　不偏转　向右偏（2）3 000　200　强光照射时　外接13.（11分）普朗克的能量子假说和爱因斯坦的光子假说的内容是什么？它们分别能解释哪些现象？解析：普朗克能量子假设：1900年，德国物理学家普朗克通过对黑体辐射现象的深入研究，对黑体辐射中的能量提出了著名的能量子假设，即黑体辐射或吸收电磁波的能量是不连续的，它是以能量子hν为基本单元来吸收或发射能量的，即能量为E＝nhv，式中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，n可以取正整数.爱因斯坦光子假设：为了克服经典理论所遇到的困难，从理论上解释光电效应，爱因斯坦提出了光子假设，即光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子叫光量子，简称光子.在真空中，每个光子都以光速c运动.这些频率为ν的光量子的能量为hν.区别：两人所研究对象不同，普朗克把黑体内谐振子的能量看作是量子化的，它们与电磁波相互作用时吸收和发射的能量也是量子化的，可以解释黑体辐射；爱因斯坦认为，空间存在的电磁波的能量本质就是量子化的，可用于解释光电效应和康普顿效应.答案：见解析14.（13分）如图所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框沿顺时针方向转过90°到如图所示的虚线位置时.求：（1）初、末位置穿过线框的磁通量大小Φ1和Φ2；（2）磁通量的变化量ΔΦ.解析：（1）以初态磁通量为正，则初态时磁通量大小为Φ1＝BSsin θ，转过90°时，磁通量大小为Φ2＝－BScos θ.（2）磁通量的变化量为ΔΦ＝－BScos θ－BSsin θ＝－BS（cos θ＋sin θ）.答案：（1）BSsin θ　－BScos θ　（2）－BS（cos θ＋sin θ）15.（15分）我们常处于电流产生的磁场中.通电长直导线所产生磁场的磁感应强度可用B＝k计算，其中k＝2×10－7 T·m/A，I为电流，d为该点到直导线的垂直距离.利用该公式可估算生活中所遇到的磁场的磁感应强度.则：（1）家庭通电导线的电流很少超过10 A.试比较距离导线0.5 m处的磁场与地磁场的磁感应强度大小.（2）765 kV高压输电线中的电流常可达200 A.假定这种输电线离地面高度为20 m，试估算输电线正下方地面处的磁感应强度，并与家庭电路中磁场的磁感应强度进行比较.解析：（1）设I＝10 A，距离导线0.5 m处磁场的磁感应强度B＝k＝2×10－7× T＝4×10－6 T，地球表面磁场的磁感应强度约为5×10－5 T，可见生活用电产生的磁场比地磁场微弱得多.（2）当I′＝200 A时，据B＝k得，距该输电线20 m处的磁感应强度B′＝k＝2×10－7×`T＝2×10－6``T，可见高压输电线正下方地面处的磁感应强度比家庭电路中的磁感应强度略小.答案： 见解析