章末综合测评5（含解析）高中物理人教版（2019）必修 第三册

章末综合测评(五)
一、选择题(共10小题，1～7题为单选题，8～10题为多选题。)
1．在2023年3月30日，神舟十五号飞船航天员乘组进行了第三次出舱活动。其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是(　　)
A．电磁波是横波，声波是纵波
B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
2．光子的能量与其(　　)
A．频率成正比
B．波长成正比
C．速度成正比
D．速度平方成正比
3．下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
4．如图所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中(范围足够大)，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流(　　)
A．向左平动 B．向右平动
C．绕O1O2转动 D．向上或向下平动
5．在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P点地磁场的磁感应强度大小为B0。将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上，让N极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1；现将条形磁铁以P点为轴旋转90°，使其N极指向正东方向，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)(　　)
A．B1－B0 B．B1＋B2
C． D．
6．如图所示，两根通电直导线，平行放置于水平桌面上，一矩形线圈abcd从A位置运动到对称的B位置过程中，下列说法正确的是(　　)
A．在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下
B．在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下
C．从A到B穿过线圈的磁通量一直减小
D．从A到B穿过线圈的磁通量一直增大
7．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为λm·T＝2.90×10-3 m·K，普朗克常量h＝6.626×10-34 J·s，T＝t＋273 K。那么老鼠发出最强的热辐射的波长和老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子(又叫作光子)的能量分别是(　　)
A．7.8×10-5 m　1.89×10-20 J
B．9.4×10-6 m　2.11×10-20 J
C．1.16×10-4 m　2.11×10-18 J
D．9.7×10-8 m　1.10×10-20 J
8．对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法正确的是(　　)
A．微波是指波长在10-3 m到10 m之间的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
9．下列说法正确的是(　　)
A．微观粒子的能量变化是跳跃式的
B．能量子与电磁波的频率成正比
C．红光的能量子比绿光大
D．电磁波波长越长，其能量子越大
10．1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按图示方向(自上向下看顺时针)高速旋转，发现小磁针发生偏转。忽略地磁场对小磁针的影响，则下列说法正确的是(　　)
A．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了电场
B．小磁针发生偏转说明：因电荷运动形成的电流产生了磁场
C．当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转
D．当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转
二、实验题
11．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示。
它们是：①电流计　②直流电源　③带铁芯的线圈A　④线圈B　⑤开关　⑥滑动变阻器
(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。
(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法。
①_________________________________________________________________；
②_________________________________________________________________；
③_________________________________________________________________。
12．探究产生感应电流条件的实验步骤如图所示。
(1)本实验中，我们通过观察________来判断电路中是否有感应电流。
(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________，通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。
(3)若图甲中AB棒不动，磁体左右水平运动，电路中________(选填“有”或“无”)感应电流。
三、计算题
13．在磁感应强度处处相等的磁场中放一与磁场方向垂直的通电直导线，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)这个磁场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，该磁场的磁感应强度是多大？
14．如图所示，矩形线圈的面积为0.2 m2，放在磁感应强度为0.1 T 的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角，求：
(1)穿过线圈的磁通量是多大；
(2)当线圈从图示位置绕ab边转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少。
15．某广播电台的发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波，则：(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
(1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？
(2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数以及接收功率。
章末综合测评(五)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A A D C D A B ACD AB BCD
1．A　[电磁波的传播和振动垂直是横波，声波的振动和传播平行则是纵波，故A正确；电磁波的传播不依赖介质，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波的传播速度为340 m/s，两者差距很大，故D错误。]
2．A　[根据E＝hν＝可知，光子的能量与频率成正比，与波长成反比，A正确。]
3．D　[A中，由于电流的方向竖直向上，根据安培定则知，磁场方向应该左边垂直纸面向外，右边垂直纸面向里，A错误；B中，直线电流的方向竖直向上，根据安培定则知，直线电流形成的磁场方向(从上向下看)为逆时针方向，B错误；C中，根据安培定则，螺线管内部的磁场方向向右，C错误；D中，从上往下看，线框的电流方向为逆时针方向，根据安培定则知，磁场的方向向上，D正确。]
4．C　[当线圈向左、向右、向上、向下等方向平动时穿过线圈的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项A、B、D错误；当线圈绕O1O2转动时穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，选项C正确。]
5．D　[根据题意，赤道上P点地磁场的磁感应强度大小为B0；条形磁铁N极指向正北方向时，其磁感应强度也向正北方向，故条形磁铁在P点产生的磁感应强度大小为B＝B1－B0；条形磁铁N极指向正东方向时，其磁感应强度也向正东方向，此时两个磁感线强度方向垂直，则此时P点的磁感应强度大小为B′＝＝，故选D。]
6．A　[根据安培定则，在A位置，左边电流在线圈处的磁感线方向向下，右边电流在线圈处的磁感线方向向上，但合磁场方向向下，则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下，选项A正确；类似地，在B位置，合磁场方向向上，则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上，选项B错误；根据Φ＝BS，从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大，选项C、D错误。]
7．B　[由题意λm·T＝2.90×10-3 m·K，则λm＝ m≈9.4×10-6 m，根据公式E＝h＝6.626×10-34× J≈2.11×10-20 J，故选B。]
8．ACD　[微波是电磁波中按波长分类波长较小的一种，微波是指波长在10-3 m到10 m之间电磁波，故A正确；微波是电磁波，电磁波既能在介质中传播也能在真空中传播，而声波是机械波，只能在介质中传播，故B错误；黑体向外辐射的是热量，是以光子的形式辐射的，而光是电磁波，所以黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故C正确；普朗克在研究黑体辐射的过程中提出了黑体辐射的能量是一份一份的，从而提出了能量子的假说，故D正确。]
9．AB　[微观粒子的能量变化是跳跃式的，故A正确；由ε＝hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，故B正确；红光的频率比绿光小，由ε＝hν可知，红光的能量子比绿光小，故C错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，故D错误。]
10．BCD　[由题意可知，磁针受到磁场力的作用，是由于电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，故A错误，B正确；若小磁针处于圆盘的左上方时，圆盘带负电，根据右手定则可知，产生的磁场方向向上，则小磁针的N极向左偏，故C正确；若小磁针处于圆盘的左下方时，圆盘带负电，根据右手定则可知，产生的磁场方向向上，因下方为S极，则小磁针的N极向右偏，故D正确。]
11．解析：(1)使线圈A与开关、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路。
(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化就可以使线圈B中产生感应电流。
答案：(1)如图所示
(2)①闭合开关　②开关闭合时移动滑动变阻器滑片　③保持开关闭合，插入拔出线圈A
12．解析：(1)实验时，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流。
(2)题图甲所示电路是闭合电路，灵敏电流计的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流；题图丙所示电路是断开的，灵敏电流计的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合。要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这两次实验就要一次使导体在磁场中做切割磁感线运动，另一次使导体在磁场中不做切割磁感线运动，由此可以确定要选用题图甲和题图乙。
(3)在题图甲中，电路是闭合的，若导体不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，导体也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生。
答案：(1)灵敏电流计的指针是否偏转　(2)闭合　甲和乙　(3)有
13．解析：(1)由磁感应强度的定义式得
B＝＝ T＝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是0.2 T。
答案：(1)0.2 T　(2)0.2 T
14．解析：(1)穿过线圈的磁通量为
Φ＝BS sin 30°＝0.1×0.2× Wb＝0.01 Wb。
(2)若线圈逆时针方向(从上向下看)转过60°，则此时穿过线圈的磁通量Φ′＝BS＝0.02 Wb
那么ΔΦ＝Φ′－Φ＝0.01 Wb
若线圈顺时针方向(从上向下看)转过60°，则此时穿过线圈的磁通量Φ″＝－BS sin 30°＝－0.01 Wb
那么ΔΦ′＝Φ″－Φ＝－0.02 Wb。
答案：(1)0.01 Wb　(2)增大了0.01 Wb或减小了0.02 Wb
15．解析：(1)每个能量子的能量
ε＝hν＝＝ J≈1.06×10-27 J
则每秒电台发射上述波长的能量子数
N＝≈9.4×1030个。
(2)设球状天线每秒接收能量子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S＝4πR2，而球状天线的有效接收面积S′＝πr2，所以
n＝N＝N
＝9.4×1030×个＝3.76×1023个
接收功率
P收＝＝3.76×1023×1.06×10-27 W≈4×10-4 W。
答案：(1)9.4×1030个　(2)3.76×1023个　4×10-4 W
5 / 5