2023年新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步达标检测卷新人教版必修第三册

第十三章达标检测卷

 (考试时间：60分钟　满分：100分)

班级________　座号________　姓名________　分数________

一、选择题：本题共20小题，每小题3分，共60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．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是(　　)

A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W 

C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W

【答案】A　【解析】因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W≈2.3×10－18 W.

2．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是(　　)

A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向

B．磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的

C．由B＝可知，某处磁感应强度大小与放入该处的通电导线Il乘积成反比

D．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零

【答案】A　【解析】磁感线的切线方向为磁场的方向，则磁感线可以形象地描述各点磁场的方向，故A正确； 磁场是客观存在的物质，磁感线是为了解释磁极间的相互作用而人为假想的，故B错误；某处磁感应强度大小只由磁场本身决定，与放入该处的通电导线Il乘积无关，故C错误； 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，可能是直导线的放置方向与磁场平行，该处的磁感应强度不一定为零，故D错误．

3．关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是(　　)

【答案】A　【解析】伸开右手，大拇指方向为电流方向，则四指环绕方向为逆时针，故A正确，B、C、D错误．

4．如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1>S2＝S3，且“3”线圈在磁铁的正中间．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>Φ3 B．Φ1<Φ2<Φ3 

C．Φ1>Φ2＝Φ3 D．Φ1<Φ2＝Φ3

【答案】B　【解析】在条形磁铁内外都有磁场，套在条形磁铁外的三个线圈的磁通量为内部向左的磁通量减去外部向右的磁通量，而内部向左的磁通量相同，外部向右的磁通量越大，抵消越多，总磁通量越少，1，2在同一位置，1的外部面积大，则向右的磁通量大，故Φ2>Φ1，2，3面积一样，3位置外部B非常小，则外部向右磁通量小，则Φ3>Φ2；可得Φ1<Φ2<Φ3，故B正确．

5．如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中产生感应电流，可行的做法是(　　)

A．AB中电流I逐渐增大

B．AB中电流I先增大后减小

C．AB正对OO′，逐渐靠近线圈

D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)

【答案】D　【解析】由于通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直．AB中无论电流如何变化，或AB正对OO′靠近线圈或远离线圈，线圈中磁通量均为零，不能在线圈中产生感应电流，故A、B、C错误；线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)，穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D正确．

6．下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　　)

A．将线圈与电流表组成一闭合回路，并放在磁铁旁边，观察电流表的变化

B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化

C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，向线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化

D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化

【答案】D　【解析】产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故A、B错误；C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故C也不能观察到电流表的变化；D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以D正确．

7．如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框从图中实线位置向左缓慢平移到虚线位置，此时直导线正好平分矩形线框．已知直线电流在周围产生的磁场随距离增大而减弱，则穿过线框的磁通量将(　　)

A．逐渐增大 B．逐渐减小

C．先减小后增大 D．先增大后减小

【答案】D　【解析】通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越疏，则当线框靠近通电导线，线框的左侧边框没有通过导线所在位置时，穿过线框的磁感线的条数越来越多，磁通量将逐渐增大．当线框平移到虚线位置，此时直导线正好平分矩形线框，故磁通量逐渐减小，直至为零．故D正确，A、B、C错误．

8．图中已标出电流I及电流所产生的磁场的方向，其中正确的是(　　)

【答案】B　【解析】由安培定则可知，A中的磁场方向应为逆时针；D中直导线左侧的磁场方向应垂直纸面向外，右侧垂直纸面向里，C图螺线管中的磁场方向应该水平向右，故A、C、D错误，B正确．

9．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．这一现象(　　)

A．最早是法拉第发现的

B．表明利用磁场可以生电

C．表明电流有磁效应

D．磁针N极一定垂直纸面向外转

【答案】C　【解析】当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，最早是奥斯特发现的，A、B错误，C正确；根据右手螺旋定则，可知通电直导线下方的磁场垂直纸面向里，所以磁针N极垂直纸面向内偏转，D错误．

10．中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．”下列说法正确的是(　　)

A．地球的磁场并非真实存在，是人们假想出来的

B．地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合

C．地磁偏角的发现，对于指南针在航海中的应用没有影响

D．使用指南针准确确定南、北方向时，无须考虑地磁偏角

【答案】B　【解析】地球的磁场是真实存在的，不是人们假象想出来的，故A错误；地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，故B正确；地磁偏角的发现，对于指南针在航海中的应用有影响，能够更为准确地确定方向，故C错误；使用指南针准确确定南北方向时，需考虑地磁偏角，故D错误．

11．如图所示，小磁针静止在导线环中．当导线环通过逆时针方向的电流时，忽略地磁场影响，小磁针最后静止时N极所指的方向是(　　)

A．水平向右  B．水平向左

C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外

【答案】D　【解析】根据安培定则可知导线环中的电流产生的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针最后静止时N极所指的方向垂直纸面向外，故D正确．

12．在磁感应强度为B的匀强磁场内，放一面积为S的正方形线框．当线框平面与磁场的磁感线平行时，穿过线框的磁通量为(　　)

A．0  B．

C． D．BS

【答案】A　【解析】穿过一个面的磁感线的数量称为磁通量，当平面与磁感线平行时，没有磁感线穿过线框，即穿过线框的磁通量为0，故A正确，B、C、D错误．

13．下列物理量中属于矢量的是(　　)

A．磁通量  B．电动势

C．电流  D．磁感应强度

【答案】D　【解析】磁通量、电动势是只有大小没有方向的标量，电流有大小，有方向，但电流运算时不遵守矢量运算法则，也是标量，A、B、C错误；磁感应强度是矢量，D正确．

14．如图所示，竖直矩形线框KLMN全部处于磁感应强度为B 的水平方向的匀强磁场中，线框绕某一竖直固定轴转动．线框面积为S，当水平边MN与磁场方向的夹角为30° 时，穿过线框的磁通量为(　　)

A．0  B．BS

C．BS D．BS

【答案】C　【解析】当水平边MN与磁场方向的夹角为30° 时，穿过线框的磁通量Φ＝BSsin 30°＝BS，故C正确．

15．在人类发展史上，很多物理学家做出了重大贡献．关于部分物理学家的贡献，下列说法中正确的是(　　)

A．牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量得出了引力常量G

B．安培首先提出了磁场对运动电荷有力的作用

C．伽利略在对自由落体运动的研究中，采用了以实验检验猜想和假设的科学方法

D．楞次首先发现了电磁感应现象

【答案】C　【解析】牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测得了引力常量G，A错误；洛伦兹首先提出了磁场对运动电荷有力的作用，B错误；伽利略在对自由落体运动的研究中，采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，C正确；法拉第首先发现了电磁感应现象，D错误．

16．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路，左侧有条形磁铁．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(　　)

A．线圈不动，磁铁插入线圈时

B．磁铁插在线圈内不动

C．线圈不动，磁铁拔出线圈时

D．磁铁和线圈相对移动时

【答案】B　【解析】只要是线圈中的磁通量发生变化，回路中就会由感应电流，指针便会偏转．在线圈不动时磁铁插入、拔出过程中、磁铁和线圈相对移动的过程中磁通量均发生变化，都有感应电流产生，则电流表指针都能发生偏转，故A、C、D错误；磁铁放在螺线管中不动时，线圈中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，电流表指针不发生偏转，故B正确．

17．关于对黑体的认识，下列说法正确的是(　　)

A．黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关

D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体

【答案】C　【解析】能100%吸收入射到其表面的电磁辐射，而不发生反射，这样的物体称为黑体，故A错误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误，C正确；射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体，故D错误．

18．电磁波在真空中传播的速度是3×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90 MHz，这个台发射的电磁波的波长λ为(　　)

A．2.70 m  B．333 m

C．270 m D．3.33 m

【答案】D　【解析】电磁波的传播速度是光速，频率波长速度的关系是c＝λf，所以λ＝＝ m＝3.33 m，故D正确．

19．微波炉是一种常见的家用电器，它的核心部件实际上就是一台能产生电磁波的振荡器，它产生电磁波的波长为122 mm，频率为2 450 MHz.在真空中该电磁波比可见光的(　　)

A．波长更长  B．频率更高

C．速度大  D．速度小

【答案】A　【解析】电磁波在真空中的速度均相等，可见光的波长范围是380～780 nm，微波炉发射电磁波的波长大于可见光的波长，频率比可见光的频率低．故A正确．

20．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，如图所示为黑体辐射的实验规律图，下列说法正确的是(　　)

A．黑体热辐射的强度与波长无关

B．黑体热辐射只能是高温下才能进行，低温下不辐射

C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值

D．从图像看出随着温度的升高，各种波长的辐射强度是先增加后减小

【答案】C　【解析】黑体热辐射的强度与波长有关，A错误；任何温度下的物体都会发出一定的热辐射，B错误；根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，C正确，D错误．

二、非选择题：本题共3小题，共40分．

21．(12分)磁场中放一与磁场方向垂直的电流元，通入的电流是2.5 A，导线长10 cm，它受到的磁场力为5×10－2 N．问：

(1)这个位置的磁感应强度是多大？

(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时，这一点的磁感应强度是多大？

(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以肯定这里没有磁场？

【答案】(1)0.2 T　(2)0.2 T　(3)不可以

【解析】(1)由磁感应强度的定义式得

B＝＝＝0.2 T.

(2)磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的，和导线的长度l、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度还是0.2 T.

(3)不可以．如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行．

22．(14分)已知某地地面处的地磁场水平分量约为3×10－5 T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验．他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管附近的轴线上，如图所示．小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向和电流的方向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小．(保留1位有效数字)

【答案】见解析图　5×10－5 T

【解析】接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判断螺线管导线绕向如图甲所示．

甲　　　　　　　　乙

由题意知地磁场水平分量By＝3×10－5T，设通电螺线管产生的磁场为Bx.由图乙知＝tan 60°，得Bx＝3×10－5× T≈5×10－5 T.

23．(14分)某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发射出一个雷达脉冲波，经过2×10－4 s后收到反射波；再隔0.8 s后再发出一个脉冲波，经过1.98×10－4 s收到反射波，问：(已知光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)

(1)若雷达波的频率为1.5×1010 Hz，此波的波长为多少？这种频率的光子的能量为多少？

(2)飞机的飞行速度为多少？

【答案】(1)0.02 m　9.9×10－24 J　(3)375 m/s

【解析】(1)雷达波是电磁波，速度为c＝3.0×108 m/s，

根据波长、波速、频率的关系可得λ＝＝ m＝0.02 m，

这种光子的能量为ε＝hν＝6.63×10－34 J·s×1.5×1010 Hz≈9.9×10－24 J.

(2)飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为x1＝c，

飞机接收到第二个无线电脉冲时距雷达的距离为x2＝c，

则在Δt＝0.8 s时间内飞机的位移为

Δx＝x1－x2＝c＝3.0×108× m＝300 m，

故飞机的飞行速度为v＝＝ m/s＝375 m/s.