2023-2024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

章末综合检测

 (时间：75分钟　满分：100分)

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.把一条导线平行地放在如图所示的磁针的上方附近，当导线中有电流时，磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家是(　　)

A．奥斯特    B．爱因斯坦

C．牛顿    D．伽利略

解析：A　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，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特，故A正确。

2.如图所示，半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，有一边长为L，匝数为n匝的正方形线圈放在匀强磁场中。则通过线圈的磁通量为(　　)

A．BL2    B．πBR2

C．nBL2    D．πBnR2

解析：A　通过线圈的磁通量为Φ＝BL2，故选A。

3.如图所示的手机正在进行无线充电。充电底座接入的交变电流激发变化的磁场，使手机内产生感应电流，从而实现无线充电的功能。这种充电方式利用的原理是(　　)

A．静电屏蔽    B．电荷守恒

C．电磁感应    D．尖端放电

解析：C　充电底座接入的交变电流激发变化的磁场，使手机中的受电线圈感应出电流，故手机无线充电利用的原理是电磁感应，故C正确。

4．电磁波广泛应用在现代医疗中，下列不属于电磁波应用的医用器械有(　　)

A．杀菌用的紫外灯

B．拍胸片的X光机

C．测量体温的红外线测温枪

D．治疗咽喉炎的超声波雾化器

解析：D　紫外线、X射线、红外线都属于电磁波，都是电磁波在医学上的应用，治疗咽喉炎的超声波雾化器原理是利用高频声波将液态水分子打散产生水雾，便于用药吸收，故选D。

5．普朗克在1900年提出了量子假说，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有量子化特征的是(　　)

A．人的个数    B．物体所受的重力

C．物体的动能    D．物体的长度

解析：A　量子化特征指的是分立、不连续性，故选项A正确，B、C、D错误。

6．如图所示，等腰△MPQ的底边长为2x，∠M＝∠Q＝30°。在M点固定一条长直导线，电流方向垂直纸面向里；在Q点固定一条长直导线，电流方向垂直纸面向外，两导线中的电流大小均为I。已知在无限长通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小可用公式B＝(k是常数，I是导线中的电流强度，r是该点到直导线的距离)表示，则P点的磁感应强度大小为(　　)

A．　　 　 B．   

C．　　 　 D．

解析：D　根据安培定则可知，固定在M点和Q点的通电直导线在P点的磁场如图所示，两通电直导线在P点的磁感应强度大小B1＝B2＝＝。根据几何关系可知，B1、B2的夹角为60°，则P点的磁感应强度大小B＝2B1cos 30°＝，故选D。

7．如图所示，由12根相同的导线构成一个立方体，已知每条通电导线在立方体中心处产生的磁感应强度大小为kI，I为通电导线的电流大小，k为比例系数。若把该立方体对称的两个顶点接入电流为I0的电路中，则立方体中心的磁感应强度大小为(　　)

A．0    B．k

C．k    D．kI0

解析：A　根据串、并联电路特征可知，与A连接的三根导线的电流是I0，同理，与C连接的三根导线的电流也是I0，剩下6根导线的电流均为I0。如图所示，根据矢量合成法则可知，关于O点对称的导线，产生的磁场的合磁感应强度均为零，由以上分析可知，A正确，B、C、D错误。

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3分，有选错的得0分)

8.在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q平行于纸面固定放置。在两导线中通有图示方向电流I时，纸面内与两导线等距离的a点处的磁感应强度为零。下列说法正确的是(　　)

A．匀强磁场方向垂直纸面向里

B．将导线Q撤去，a点磁感应强度为B0

C．将导线P撤去，a点磁感应强度为B0

D．将导线Q中电流反向，a点磁感应强度为B0

解析：CD　根据安培定则可得两长直导线P和Q在a点所产生的磁场方向都垂直纸面向里，所以匀强磁场方向应该垂直纸面向外，a点处的磁感应强度为零，所以每根导线在a点处产生的磁感应强度为B0。 将导线Q撤去，a点磁感应强度应为B0，故A、B错误；同理，将导线P撤去，a点磁感应强度为B0，故C正确；将导线Q中电流反向，a点磁感应强度为B0，故D正确。

9．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．图甲中圆形金属线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大电流，圆线圈中有感应电流

B．图乙中正方形金属线圈绕竖直虚线持续转动的过程中，正方形线圈中持续有感应电流

C．图丙中闭合导线框从A位置运动到B位置，线框中可以产生感应电流

D．图丁中金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流

解析：CD　图甲中金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使增大通过导线电流，圆线圈中也不会有感应电流产生，A错误；图乙中正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，当线圈转到虚线左边时，无感应电流产生，B错误；闭合导线框从A位置运动到B位置的过程中磁通量变化，会产生感应电流，C正确；图丁中金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，D正确。

10．如图所示，两个相同的条形磁铁正对平行放置在水平面上，虚线与两个磁铁的轴线在同一个平面内互相平行，且虚线到两个磁铁的距离相等。虚线上有O、A、A′三点，O点在两个磁铁的中心连线上，OA＝OA′。由此可知(　　)

A．O点的磁感应强度为零

B．O点的磁场方向沿OA方向

C．将一小磁针置于A点，静止时N极沿OA方向

D．将一小磁针置于A′点，静止时N极沿OA′方向

解析：BD　在磁铁的外部，磁感线从N极指向S极，又由对称性可知，O点的磁感强度方向沿OA方向水平向左，A错误，B正确；根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，将一小磁针置于A点，静止时N极沿AO方向水平向右，将一小磁针置于A′点，静止时N极沿OA′方向水平向右，C错误，D正确。

三、非选择题(本题共5小题，共54分)

11．(8分)如图所示的为探究感应电流产生的条件的实验装置，将小螺线管A插入大螺线管B中不动：

(1)请把接线柱1、2、3、4完成实验连线；

(2)当开关S闭合或断开时，电流表中________(选填“有”或“无”)电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中________(选填“有”或“无”)电流通过；若开关S闭合时电流表指针向右偏转，则开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针向________(选填“左”或“右”)偏转。

解析：(1)小螺线管与电源串联形成回路，大螺线管与电流表串联检测感应电流，电路连接如图所示。

(2)当开关S闭合或断开时，小螺线管的磁感应强度发生变化，导致大螺线管内的磁通量发生变化，产生感应电流，电流表中有电流通过；开关S一直闭合，改变滑动变阻器的阻值时，小螺线管内的电流发生变化，导致大螺线管内的磁通量发生变化，产生感应电流，电流表中有电流通过；开关S闭合时小螺线管的电流从无到有，大螺线管内的磁通量增大，电流表指针向右偏转。开关S闭合后，滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，小螺线管中的电流变小，导致大螺线管内的磁通量变小，此时电流表指针向左偏转。

答案：(1)见解析图　(2)有　有　左

12．(10分)如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，求：

(1)穿过平面的磁通量为多少？

(2)若使框架绕OO′转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？穿过线框平面的磁通量变化量为多少？

解析：(1)根据磁通量的定义知，穿过平面的磁通量为 Φ1＝BS。

(2)转过60°后穿过线框平面的磁通量为Φ2＝BS⊥＝BS·cos 60°＝BS

磁通量变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS。

即穿过线框平面的磁通量减少量为BS。

答案：(1)BS　(2)BS　－BS

13．(12分)匀强磁场中长2 cm的通电导线与磁场方向垂直，当通过导线的电流为2 A时，它受到的力大小为4×10－3 N，问：

(1)该处的磁感应强度B是多大？

(2)若电流不变，导线长度减小到1 cm，则它所受的力和该处的磁感应强度各是多少？

(3)若导线长度不变，电流增大为5 A，则它所受的力和该处的磁感应强度各是多少？

解析：(1)根据磁感应强度的定义式可知B＝＝ T＝0.1 T。

(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身决定，不因导线长度的改变而改变，因此该处的磁感应强度B＝0.1 T。

导线长度减小到1 cm，则它所受的力F′＝BIL′＝0.1×2×10－2 N＝2×10－3 N。

(3)匀强磁场中该点的磁感应强度不因电流的改变而改变，因此该处的磁感应强度B＝0.1 T

电流增大为5 A，则它所受的力F″＝BI′L＝0.1×5×2×10－2 N＝1×10－2 N。

答案：(1)0.1 T　(2)2×10－3 N　0.1 T

(3)1×10－2 N　0.1 T

14．(12分)如图所示，用特制的弹簧测力计将单匝线框悬挂在匀强磁场中，线框长为 10 cm，宽为2 cm(引出线a、b可与电源相接)，线框平面与磁场垂直。线框通电前弹簧测力计的示数为0.1 N，通以1.6 A电流后，弹簧测力计的示数为0.11 N，试求：

(1)磁场的磁感应强度的大小。

(2)如果通电后线框在磁场中的长度为5 cm，穿过线框的磁通量的大小。

解析：(1)由题意可知，通电后，弹簧测力计的示数变大，其差值为0.11 N－0.1 N＝0.01 N，则可知，线框所受安培力的方向竖直向下，大小为0.01 N。由B＝，可知磁场的磁感应强度B＝＝ T＝0.312 5 T。

(2)通电线框在磁场中的长度为5 cm，则由Φ＝BS可知，穿过线框的磁通量为Φ＝BS＝0.312 5×0.02×0.05 Wb＝3.125×10－4 Wb。

答案：(1)0.312 5 T　(2)3.125×10－4 Wb

15．(12分)某广播电台的发射功率为10 kW，其发射出在空气中波长为187.5 m的电磁波。(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)

(1)求该电台每秒从天线发射出多少个电磁波能量子；

(2)若该电台向周围空间发射的能量子可视为均匀分布的，求在离天线2.5 km处且直径为2 m的环状天线每秒最多能接收的能量子个数及接收功率。

解析：(1)每个电磁波能量子的能量为

ε＝hν＝h＝ J＝1.06×10－27 J

故电台每秒从天线发射的电磁波能量子个数为

N＝＝个＝9.4×1030个。

(2)以电台发射天线为球心，半径为R＝2.5 km的球面积为S＝4πR2

环状天线的接收面积S′＝πr2，其中r＝1 m

故可得环状天线每秒从电台最多能接收的能量子个数为

n＝·N＝3.76×1023个

接收功率为P收＝·P＝4×10－4 W。

答案：(1)9.4×1030个　(2)3.76×1023个　4×10－4 W