高中物理新教材人教版必修三第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元基础过关卷（A）(含解析）

第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元基础过关卷（A）
（时间：60分钟 满分：100分）
一、单选题（本小题共8小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题4分，共32分）
1．（2022·四川·神州天立教育集团高二开学考试）如图所示，关于电磁现象，下列说法正确的是（ ）
A．甲图，把小磁针放在地理赤道附近，小磁针静止时磁针N极指向地理南极附近
B．乙图，通电线圈在磁场作用下转动，机械能转化为电能
C．丙图，利用“电生磁”将铁钉磁化，利用安培定则可判定铁钉上端为S极
D．丁图，当用力让线圈发生转动时，电流表就有电流通过，利用此原理可制成电动机
【答案】C
【详解】A．小磁针静止时磁针N极指向地磁南极，而地磁南极在地理北极附近，故A错误；
B．通电线圈在磁场作用下转动，是电能转化为机械能，故B错误；
C．由图示电流方向，利用安培定则可判定铁钉上端为S极，故C正确；
D．当用力让线圈发生转动时，电流表就有电流通过，是机械能转化为电能，利用此原理可制成发电机，故D错误。
故选C。
2．（2022·江苏省昆山中学模拟预测）下列关于在两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像（纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率）和两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系的图像符合实验规律的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】AB．两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像与坐标轴围成的面积应相等，且温度较高的气体分子速率大的占比更多，AB错误；
CD．黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，C正确，D错误；
故选C。
3．（2022·全国·高一课时练习）在电磁波谱中，下列说法正确的是（　　）
A．各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
B．γ射线的频率一定大于X射线的频率
C．X射线的波长一定大于可见光的波长
D．可见光的波长一定比无线电波的波长短
【答案】D
【详解】AB．X射线和γ射线、X射线和紫外线有一部分频率重叠，界限不明显，AB错误；
CD．可见光的波长一定比X射线的波长长，比无线电波的波长短，C错误，D正确。
故选D。
4．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下情况中有感应电流产生的是（　　）
A．将abcd向纸外平移 B．将abcd向上平移
C．将abcd以cd为轴转动60° D．将abcd以ab为轴转动60°
【答案】C
【详解】A．由于磁场为匀强磁场，将abcd 向纸外平移，其磁通量都不变化，因此不会产生感应电流，故A错误；
B．由于磁场为匀强磁场，将abcd 向上平移，其磁通量都不变化，因此不会产生感应电流，故B错误；
C．将abcd以cd为轴转动60°，线圈的磁通量将发生变化，因此有感应电流产生，故C正确；
D．将abcd以ab为轴转动60°，穿过线圈的磁通量不变化，不产生感应电流，故D错误。
故选C。
5．（2022·贵州·凯里一中高二开学考试）三个完全相同的彼此绝缘的刚性金属圆线圈相切固定在同一平面内，公切线分别交于a、b、c三点，在线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流I。测得a、b两点的磁感应强度大小分别为、，则c点的磁感应强度（ ）
A．大小为，方向垂直纸面向里 B．大小为，方向垂直纸面向外
C．大小为，方向垂直纸面向里 D．大小为，方向垂直纸面向外
【答案】A
【详解】根据安培定则，比较b和c点最上面的线圈产生的磁场方向与最下面的两个线圈产生的磁场方向相反；由对称性结合磁场的叠加原理可知，c点的磁感应强度大小与b点处的磁感应强度大小相等，都等于最邻近的线圈在该点产生的磁感应强度的大小（离该点较远的两线圈在该点的磁场叠加后为零），大小为，对c点来说，最邻近的线圈在c点的磁感应强度方向垂直纸面向里。
故选A。
6．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，开始时矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，则下列方法在线圈中没有产生感应电流的是（　　）
A．以ab为轴转动
B．以OO′为轴转动
C．以ad为轴转（小于60°）
D．以bc为轴转（小于60°）
【答案】D
【详解】A．以ab为轴转动，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故A错误；
B．以OO′为轴转动，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故B错误；
C．以ad为轴转动（小于60°），穿过线圈的磁通量一开始为
随后逐步减小到零，有感应电流产生，故C错误；
D．以bc为轴转动（小于60°），穿过线圈的磁通量为
且保持不变，没有感应电流产生，故D正确。
故选D。
【点睛】根据条件判断磁通量的变化情况，继而判断是否有感应电流。
7．（2022·辽宁·大连八中高二阶段练习）如图所示，直角三角形MPQ的∠P=90°，直角边MP=2a、QP=3a。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，已知无限长的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（k是常数、I是导线中的电流强度、r是该点到直导线的垂直距离）表示，则P点磁感应强度的大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】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、
则P点的磁感应强度大小
故选D。
8．（2022·全国·高三课时练习）如图所示，宽度为2d与宽度为d的两部分金属导轨衔接良好，固定在绝缘的水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场，导轨左、右侧磁场的磁感应强度大小分别为B、2B。两完全相同的导体棒甲和乙按如图的方式置于左、右侧的导轨上，已知两导体棒的质量均为m、两导体棒单位长度的电阻均为，现给导体棒甲一水平向右的初速度。假设导轨的电阻忽略不计，导体棒与导轨之间的摩擦忽略不计，且两部分导轨足够长，金属棒甲始终未滑过图中的虚线位置。则下列说法正确的是（　　）
A．当导体棒甲开始运动瞬间，甲、乙两棒的加速度大小满足
B．运动足够长的时间后，最终两棒以相同的加速度做匀加速运动
C．最终两棒均做匀速运动，速度大小满足
D．最终两棒以相同的速度匀速运动，该过程甲棒中产生的焦耳热为
【答案】D
【详解】导体棒甲刚开始运动时两棒受到的安培力大小相等，则加速度也相等，运动过程中动量守恒，最终两棒均做匀速运动，速度大小满足
系统产生的总热量为系统损失的动能，即
甲棒中产生的焦耳热为
故D正确，ABC错误。
故选D。
二、多选题（本小题共4小题，每小题4分，共16分每小题至少有一个选项符合题意，错选或多选不得分，漏选得2分）
9．（2022·全国·高二课时练习）下列关于磁感线和电场线的描述中正确的是（　　）
A．磁感线和电场线分别是用来描述磁场和电场的强弱和方向的真实曲线
B．磁感线是闭合的曲线，电场线则是不闭合的
C．磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点的磁场方向或电场方向相同
D．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
【答案】BC
【详解】A．磁感线和电场线都是用来形象描述场的强弱和方向的假想线，A错误；
B．磁感线是闭合曲线，电场线是起始于正电荷或无限远处、终止于无限远处或负电荷的非闭合曲线，B正确；
C．磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点磁场或电场的方向相同，C正确；
D．磁感线是为形象描述磁场而画出的一簇簇曲线，不是真实存在的，铁屑的分布曲线只能显示磁感线的分布，并不是磁感线，D错误；
故选BC。
10．（2022·全国·高二课时练习）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．雷达是利用电磁波来进行定位和导航的
C．移动电话是通过电磁波来传递信息的
D．利用电磁波传递信息可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
【答案】BC
【详解】A．电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；
BC．雷达、移动电话都是利用电磁波来工作的，B、C正确；
D．利用电磁波传递信息可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传播，如光纤通信，故D错误。
故选BC。
11．（2022·黑龙江·伊美区第二中学高二阶段练习）如图所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且c、d到O点的距离相等，两导线中通有恒定电流，下列说法正确的是（　　）
A．若两导线中通以等大同向电流，则O点处的磁感应强度为零
B．若两导线中通以等大同向电流，则c、d处的磁感应强度相同
C．若两导线中通以等大反向电流，则O点处的磁感应强度为零
D．若两导线中通以等大反向电流，则c、d处的磁感应强度相同
【答案】AD
【详解】A．若两导线中通以等大同向电流，根据安培定则可知，两导线在O点处的磁感应强度等大反向，则O点处的磁感应强度为零，故A正确；
B．若两导线中通以等大同向电流，根据安培定则可知，c、d处的磁感应强度等大反向，故B错误；
C．若两导线中通以等大反向电流，根据安培定则可知，两导线在O点处的磁感应强度等大同向，则O点处的磁感应强度不为零，故C错误；
D．若两导线中通以等大反向电流，根据安培定则可知，则c、d处的磁感应强度相同，故D正确。
故选AD。
12．（2022·全国·高三课时练习）如图甲所示，两根倾斜的光滑平行金属轨道，下端接有电阻R，放在垂直斜面向上的匀强磁场中、时刻，一根金属杆在沿轨道向上的外力F的作用下由静止开始向上运动，运动过程中闭合电路的磁通量随时间t变化的图象如图乙所示，图线是一条抛物线。不计金属轨道和金属杆的电阻，金属杆的速度大小v、电路中产生的电流外力F随时间t变化关系图线，及速度大小的平方随位移x的变化关系图线正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】AC
【详解】A．由图象可推得
可知金属棒做匀加速直线运动，选项A正确；
B．感应电流为
选项B错误；
C．由牛顿第二定律
可知
选项C正确；
D．由
图像为倾斜直线，故D错误；
故选AC。
三、实验题（本小题共2小题，共15分）
13.（6分）（2021·陕西·绥德中学高二阶段练习）如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．
（1）验电器指针带____________电（填“正”或“负”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针____________（填“有”或“无”）偏转．
（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
【答案】 正． 无 5个
【详解】（1）[1]．在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，则验电器也带正电．
（2）[2]．用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转．
（3）[3]．因为紫外灯发光的能量分布在半径为d的球面上，所以由能量守恒有
解得
．
14.（9分）（2022·四川内江·高二阶段练习）在“探究楞次定律”的实验中。某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图甲中的b位置。
（1）现将电流计的两接线柱与图乙中线圈的两个接线柱连接（A与C连接，B与D连接），将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为________（选填向“上”或“向下”，线圈中的原磁通量________（选填“变大”或“减小”），你所看到的指针________（选填“不偏”、“向a位置偏转”或“向b位置偏转”）。
（2）若将电流计的A、B接线柱分别与图丙中线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图甲中a所示，则磁铁的Q端是________（选填“N”或“S”）极。
（3）如图丁，将实验中的条形磁铁放在水平桌面上，条形磁铁的轴线过金属圆环的圆心，从靠近条形磁铁的正上方，由静止释放该金属圆环，在圆环下落过程中，圆环始终保持水平。下列判断正确的是________；
A．桌面受到的压力始终大于磁铁的重力
B．桌面受到的压力始终小磁铁的重力
C．圆环的加速度始终小于g
D．圆环的加速度有可能等于g
【答案】 向下 减少 向b位置偏转 S D
【详解】（1）[1][2][3]将磁铁N极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为向下，线圈中的原磁通量减小，根据楞次定律，可知D端为感应电动势的正极。A与C连接，B与D连接，电流从B流入，指针向b位置偏转。
（2）[4]指针向a位置偏转，则电流从A流入，E为感应电动势的正极，根据安培定则可知，感应电流的磁场向上，根据楞次定律可知，磁铁的Q端是S极。
（3）[5]ABCD．金属圆环下落的过程中，条形磁铁的磁场阻碍圆环的下落，圆环的加速度小于重力加速度，桌面受到的压力应大于磁铁的重力。但是，当圆环运动到条形磁铁中间时，磁通量的变化率为零，圆环所受安培力为零，圆环的加速度等于重力加速度，桌面受到的压力等于磁铁的重力。
故选D。
四、解答题（本题共3小题，解答过程要有适当的文字说明，只给结果没有步骤的不得分，共37分）
15．（10分）（2022·全国·高三课时练习）在日常生活中随处可见半导体电子产品。能否举例说说半导体还有哪些应用？给人们生活带来哪些改变？
【答案】见解析
【详解】仅仅几十年的时间，半导体产品已经在日常生活中随处可见，无论是你的手机、家里的电视、冰箱和洗衣机，还是电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、网络会议、网上购物….几乎一切的东西都离不开半导体，让我们的生活有了更大的想象和施展空间，使得我们的生活变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来。音像制品、手机、摄像机、数码相机、袖珍播放机等等新潮产品逐渐被人们所认识和接收，半导体被我们随身携带，从而拥有了更加多变的试听新感觉，音乐和感觉的数字化生活中静静流淌。
16．（12分）（2021·全国·高三课时练习）请思考：量子论关于能量的观点与经典物理学的观点有什么不同？请结合图，与同学们交流体会。
【答案】量子论认为能量是一份一份的进行辐射或吸收；经典物理学认为能量是连续变化的
【详解】量子论关于能量的观点是：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，也就是认为微粒辐射或吸收能量时只能一份一份的进行；
经典物理学中认为能量是连续变化的。
17．（15分）（2021·全国·高二课时练习）电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁铁附近的金属弦被磁化，因此金属弦振动时，在导电线圈中产生感应电流，感应电流经电路放大后传送到音箱发出声音。请自制一个简易拾音器，并探究以下问题：
（1）应选用什么材质的弦（塑料弦、牛筋弦、铜质弦、钢弦等）？为什么？
（2）取走线圈中的磁铁，会产生什么现象？
（3）增加或减少线圈匝数，会对拾音器产生什么影响？
（4）用什么方法可以提高音调？
【答案】（1）钢弦；（2）电吉他将不能正常工作；（3）见解析；（4）见解析
【详解】（1）塑料弦、牛筋弦、铜质弦都不可以被磁化，则选用钢弦；
（2）取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作；
（3）根据
可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，从而产生较大的音频电流；
（4）换用较细的钢弦，可增加振动频率，从而增加感应电流的频率，从而增加音调。