13.4 电磁波的发现及应用——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
1.关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是( )
A.均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场
B.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直
C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D.只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
2.下列电磁波符合波长由短到长顺序的是( )
A.微波、红外线、紫外线 B.γ射线、X射线、紫外线
C.紫外线、红外线、X射线 D.紫外线、X射线、γ射线
3.在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的波长大小关系是( )
A.可见光的波长最长，红外线的波长最短
B.红外线的波长最长，X射线的波长最短
C.红外线的波长最长，可见光的波长最短
D.可见光的波长最长，X射线的波长最短
4.电视机是常见的家用电器，电视机在换台时，电视机遥控板发射的是( )
A.电流 B.电子 C.声波 D.电磁波
5.关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A.在电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
6.关于电磁波的应用，下列说法不正确的是( )
A.医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B.工业上利用γ射线检查金属部件内部有无砂眼或裂缝
C.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短、分辨率高
D.卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强
7.电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。焊接电弧温度在3000 ℃时，辐射出大量频率为的电磁波，电焊工人作业时，必须戴专业的防护头盔，如图所示。下列说法正确的是( )
A.该电磁波的波长为30 nm
B.该电磁波具有显著的热效应
C.适量的该电磁波能促进人体对钙的吸收
D.防护头盔的作用仅仅只是为了防止火星溅到头上
8.如图所示是我国500 m口径球面射电望远镜（FAST），它可以通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。截止到去年11月，它已经发现的脉冲星超过240颗，我国也因此成为世上发现脉冲星数量最多的国家。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.频率越高的电磁波，波长越短
B.电磁波在任何介质中传播速度均为
C.赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
D.均匀变化的电场激发变化的磁场，空间将产生电磁波
答案以及解析
1.答案：C
解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，A正确；因电磁波是横波，所以电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，B正确；电磁波不需要依赖介质传播，C错误；有振荡的电场或磁场时，就会产生电磁波，D正确.
2.答案：B
解析：微波、红外线、紫外线的波长是从长到短排列，故A错误；γ射线、X射线、紫外线波长由短到长排列，故B正确；X射线的波长比紫外线波长短，故C错误；紫外线、X射线、γ射线波长由长到短顺序排列，故D错误。
3.答案：B
解析：电磁波谱中，按波长逐渐减小的顺序依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线等，故红外线、可见光和X射线中，红外线的波长最长，X射线的波长最短，故B正确.
4.答案：D
解析：电视机在换台时，电视机遥控板发射的是红外线，红外线是电磁波。故选D。
5.答案：D
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，A、B、C错误，D正确。
6.答案：A
解析：紫外线能量高，可以破坏细胞核中的物质，医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，A不正确；γ射线具有较强的穿透性，故工业上利用γ射线检查金属部件内部有无砂眼或裂缝，B正确；刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，衍射条纹间距小，分辨率高，C正确；卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，是因为红外线的波长长，衍射能力较强，D正确.
7.答案：C
解析：电磁波的波长为，故A错误；波长为300 nm的光属于紫外线，具有化学作用如消毒杀菌，生理作用如适量的紫外线照射能促进钙的吸收，但过强会伤害眼睛和皮肤，故防护头盔的作用不仅为了防止火星溅到头上，而且保护眼睛不被紫外线伤害，故B、D错误，C正确。
8.答案：AC
解析：根据公式可知，频率越高的电磁波，波长越短，故A正确；电磁波在真空中传播速度约为，故B错误；赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故C正确；均匀变化的电场激发稳定的磁场，稳定的磁场不能再激发出电场，空间不会产生电磁波，故D错误。13.1 磁场 磁感线——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
1.关于磁场，下列说法中正确的是( )
A.磁场是存在于磁体或电流周围的一种特殊物质
B.磁场是人为引入的，不是客观存在的
C.磁极与磁极之间需接触才能发生作用
D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生
2.对磁感线的认识，下列说法错误的是( )
A.磁感线总是从磁体的北极出发，终止于磁体的南极
B.磁感线是闭合的曲线
C.磁感线的疏密可以反映磁场的强弱
D.磁感线不是磁场中客观存在的线
3.关于磁场方向，下列说法正确的是( )
A.是小磁针北极受磁场力的方向
B.是小磁针静止时N极的指向
C.是小磁针静止时S极的指向
D.磁感线上每一点的磁场方向都跟该点切线方向一致
4.英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础.下列相关说法正确的是( )
A.电荷和电荷、通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过电场发生的
B.磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的
C.电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线可能相交
D.通过实验可以发现电场线和磁感线是客观存在的
5.如图所示的直线电流磁场的磁感线分布图中，正确的是( )
A. B. C. D.
6.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是( )
A.在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极是其N极
B.在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极是其S极
C.赤道附近的磁场方向与地面行
D.由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置
7.分子电流相当于微小的“小磁针”，它的两侧相当于两个磁极，如图。一根软铁棒在磁场中被磁化，是因为( )
A.软铁棒中产生了分子电流 B.软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章
C.软铁棒中分子电流消失了 D.软铁棒中分子电流取向变得大致相同
8.如图所示为通电螺线管，A为螺线管外一点，两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )
A.磁感线最密处为A处，最疏处为B处
B.磁感线最密处为B处，最疏处为A处
C.小磁针在B处和A处N极都指向左方
D.小磁针在B处和C处N极都指向右方
答案以及解析
1.答案：A
解析：磁场存在于磁体或电流周围，和电场一样都是客观存在的特殊物质，故A正确，B错误；磁极与磁极之间不需接触也能发生作用，故C错误；磁场的存在与磁体周围有没有其他磁体或电流无关，故D错误。
2.答案：A
解析：磁感线在磁体的外部是从N极指向S极，在磁体内部是从S极指向N极，形成闭合曲线，故A错误，B正确；磁感线是人为假想出来的，现实中不存在；磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密，磁场越强，磁感线越疏，磁场越弱，故C、D正确。由于本题选择错误的，故选A。
3.答案：ABD
解析：物理学中把小磁针静止时N极所指的方向（即小磁针受磁场力的方向）规定为该点的磁场方向，故A、B正确，C错误；磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，D正确。
4.答案：B
解析：电荷和电荷之间的相互作用是通过电场发生的，而通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，A错误；磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的，B正确；电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线也不可能相交，C错误；磁感线和电场线都是人们假想的曲线，实际上电场线和磁感线都不是客观存在的，D错误.
5.答案：A
解析：根据安培定则，拇指指向电流方向，弯曲的四指指向磁感线环绕方向，可知磁场方向为逆时针，且靠近电流周围的磁场较强，故A正确。
6.答案：BC
解析：地磁北极在地理南极附近，因此在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极是其S极（南极），指北的磁极是其N极（北极），故A错误，B正确；由题图，赤道附近的磁场方向与地面行，故C正确；在奥斯特发现电流磁效应的实验中，根据安培定则可知，通电导线应沿着南北放置，在小磁针位置产生东西方向的磁场，使小磁针偏离原来的南北指向，实验现象最明显，故D错误。
7.答案：D
解析：一根软铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性（如图甲）；当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，软铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁性，形成磁极（如图乙）。故D正确。
8.答案：C
解析：由通电螺线管的磁感线分布可知，磁感线最密处为B处，最疏处为C处，A、B错误；根据安培定则知，该通电螺线管左端相当于磁体的N极，右端相当于磁体的S极，外部的磁感线从N极指向S极，内部则从S极指向N极，因此小磁针在B处和A处N极都指向左方，在C处N极指向右方，C正确，D错误.13.5 能量量子化——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
1.关于黑体，下列说法正确的是( )
A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
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.随着黑体温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
2.关于能量量子化，下列说法正确的是( )
A.能量子假说最早是由爱因斯坦提出来的
B.微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C.电磁波的波长越长，其能量子越大
D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
3.下列有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A.氢原子的发射光谱是连续谱 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子会自发地从高能级跃迁到低能级
4.下列说法正确的是( )
A.微观粒子的能量变化是连续的
B.电磁波的波长越长，其能量子的能量越高
C.英国物理学家麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
D.空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从小孔射出，这个小孔就成了黑体
5.关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是( )
A.一切物体都在辐射电磁波
B.物体温度越高，辐射的电磁波越强
C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与物体的材料种类及表面状况无关
D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
6.我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波( )
A.波长更长 B.能量子的能量更小 C.能量子的能量更大 D.传播速度更快
7.已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
A. B. C. D.以上均不正确
8.一盏电灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为( )
A.个 B.个 C.个 D.个
9.太阳光垂直射到地面上时，地面上接收的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%。假如认为可见光的平均波长约为，太阳、地球间距离。普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？
答案以及解析
1.答案：C
解析：能100%地吸收入射到其表面的电磁波，这样的物体称为黑体，A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B错误，C正确；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，D错误.
2.答案：B
解析：能量子假说最早是由普朗克提出来的，A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，B正确；根据可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，C错误；能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，而它的观点是正确的，D错误.
3.答案：BCD
解析：氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光，氢原子光谱说明氢原子能级是分立的，A错误，B、C正确；氢原子会自发地从高能级跃迁到低能级并放出光子，D正确。
4.答案：D
解析：微观粒子的能量变化是不连续的，量子化的，故A错误；电磁波的波长越长，频率越小，由公式可得其能量子的能量越低，故B错误；德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从小孔射出，这个小孔就成了黑体，故D正确。
5.答案：AB
解析：根据热辐射的定义，我们周围的一切物体都在向外辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射，可知A正确；物体温度越高，辐射的电磁波越强，B正确；辐射强度按波长的分布情况除了与物体的温度有关外，还与物体的材料种类及表面状况有关，故C错误；常温下我们看到的物体的颜色主要是物体反射光的颜色，D错误。
6.答案：C
解析：由题干知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为，由此可知频率越高波长越短，5G使用的电磁波波长更短，A错误；已知能量子的能量为，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，B错误，C正确；电磁波的传播速度与光速相等，真空中光速约为，D错误。故选C。
7.答案：A
解析：由波速公式可得电磁波的频率，由光的能量子公式得，故选项A正确。
8.答案：A
解析：光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100 W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为，在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数个个，故A正确.
9.答案：
解析：设地面上垂直阳光的面积上每秒接收的可见光光子数为n。
则有
解得
设想一个以太阳为球心，以太阳、地球间距离为半径的大球包围着太阳。大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数。则所求可见光光子数
。13.2 磁感应强度 磁通量——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
1.关于磁感应强度和磁感线，下列说法正确的是( )
A.磁场和磁感线都不是真实存在的
B.磁感线与电场线不同，磁感线一定是闭合曲线
C.由知，B与F成正比，与成反比
D.若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为
2.关于磁感应强度B，下列说法正确的是( )
A.磁感应强度的方向就是置于该点的小磁针S极的受力方向
B.根据磁感应强度的定义式可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
D.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零
3.一根长度为20 cm、通以1 A电流的导线，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，通电导线受到的作用力为4 N，则B的数值为( )
A.0.8 T B.20 T C.0.2 T D.80 T
4.如图所示，圆形线圈的匝数为100匝、面积为，在该圆形线圈平面内有一个面积为的正方形区域，该区域内有垂直线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为2 T，则穿过该圆形线圈的磁通量为( )
A.100 Wb B.20 Wb C.1 Wb D.0.2 Wb
5.如图所示，线圈ABCO的面积为，匀强磁场的磁感应强度，方向沿x轴正方向（图中未画出）.则下列说法正确的是( )
A.线圈在图示实线所在的位置时，通过线圈的磁通量为0.04 Wb
B.线圈由图示实线位置绕x轴向下转过90°的过程中，通过线圈的磁通量逐渐减小
C.在线圈由图示实线位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为
D.在线圈由图示实线位置绕z轴向下转过120°的过程中，通过线圈的磁通量的变化量约为
6.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.在的连线上，O为MN的中点，位于MN的中垂线上，且到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁感应强度，下列说法正确的是( )
A.O点处的磁感应强度为零
B.两点处的磁感应强度大小相等、方向相同
C.两点处的磁感应强度大小相等、方向相同
D.两点处磁感应强度的方向相同
7.如图所示是等腰直角三棱柱置于水平桌面上，其平面为正方形，边长为L，按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为，则下列说法正确的是( )
A.穿过平面的磁通量大小为零
B.字过平面的磁通量大小为
C.穿过平面的磁通量大小为
D.穿过平面的磁通量大于穿过平面的磁通量
8.如图所示，质量为m，长为L的铜棒，用长度也为L的两根轻导线将铜棒水平悬挂在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，当导体棒通入恒定电流I后，向外偏转，导体棒能静止在与竖直方向成角的位置，取，求：磁场的磁感应强度B的表达式（重力加速度大小为g）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：磁场是真实存在的，磁感线不是真实存在的，故A错误；磁感线与电场线不同，磁感线一定是闭合曲线，故B正确；磁感应强度是采用比值定义法定义的，B的大小与F无关，与也无关，由磁场本身决定，故C错误；长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，只有当通电导线和磁场方向垂直时，该处的磁感应强度才为，故D错误。
2.答案：D
解析：磁感应强度的方向与置于该点的小磁针N极的受力方向相同，A错误；磁感应强度的定义式，是比值定义式，磁感应强度B只由磁场本身决定，与无关，B错误；一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，该处的磁感应强度不一定为零，可能磁场与导线平行，C错误；一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零，D正确.
3.答案：B
解析：磁感应强度定义式为，代数得，故选B。
4.答案：D
解析：由题意可知，线圈中有磁场部分的面积，故磁通量，故选D。求解本题容易错选A。
5.答案：D
解析：线圈在图示实线所在的位置时，通过线圈的磁通量为，A错误；线圈由图示实线位置绕x轴向下转过90°的过程中，线圈平面始终与磁场平行，故通过线圈的磁通量不变，B错误；在线圈由图示实线位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为，C错误；在线圈由图示实线位置绕z轴向下转过120°的过程中，通过线圈的磁通量的变化量为，D正确.
6.答案：BCD
解析：根据右手螺旋定则可知，M处导线在O点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在O点产生的磁场方向竖直向下，合成后磁感应强度方向竖直向下，不等于零，故A错误.M处导线在a点产生的磁场方向竖直向下，在b点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在a点产生的磁场方向竖直向下，在b点产生的磁场方向竖直向下，根据对称性和磁感应强度叠加原理知，两点处磁感应强度大小相等、方向相同，故B正确.M处导线在c点产生的磁场方向垂直于cM连线向下，在d点产生的磁场方向垂直于dM连线向下，N处导线在c点产生的磁场方向垂直于cN连线向下，在d点产生的磁场方向垂直于dN连线向下，根据磁感应强度叠加原理知，c点的磁场方向竖直向下，d点的磁场方向竖直向下，且两点的磁感应强度大小相等，故C正确.由以上分析可知，五点处磁感应强度的方向都竖直向下，方向相同，故D正确.
7.答案：AB
解析：与磁感线平行，所以穿过平面的磁通量大小为零，故A正确；根据几何关系可知的面积为，所以穿过平面的磁通量大小，故B正确；由于在垂直于磁感线的平面内的投影为，所以穿过平面的磁通量与穿过平面的磁通量相等，为，故C、D错误。故选A、B。
8.答案：
解析：在导体棒b端侧面的视角作受力分析图，如图所示，
由受力平衡可得，解得。
