周测11　电磁感应与电磁波初步（含解析）高中物理人教版（2019）必修第三册

周测11　电磁感应与电磁波初步
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：本题共10小题，每小题5分，共50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.(2021·浙江1月选考)如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是(　　)
A.电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场
B.螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场
C.螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场
D.磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场
2.(2024·茂名市高二期中)为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是(　　)
A.X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视
B.红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片
C.雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
D.空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
3.(2025·天津市滨海新区高二期中)下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是(　　)
4.(2025·武威市高二期中)如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是(　　)
A.全向里
B.全向外
C.a、c向里，b向外
D.a、c向外，b向里
5.(2025·潍坊市高二期中)如图所示，用细铜丝绕成的n匝正方形线框abcd置于纸面内，e、f、g、h分别为各边的中点，O为线框的中心。已知线框的边长为L，bgOf区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，cdeg区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的匀强磁场，则穿过线框的磁通量为(　　)
A. B.
C.nBL2 D.BL2
6.(2024·宿迁市高二期中)现在市场上常用来激光打标的是355 nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34 J·s，真空中光速c=3×108 m/s)(　　)
A.10-22 J B.10-19 J
C.10-16 J D.10-13 J
7.(2025·南京市高二期中)如图所示的情况中，线圈中能产生感应电流的是(　　)
8.(2021·全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O'Q在一条直线上，PO'与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)
A.B、0 B.0、2B
C.2B、2B D.B、B
9.某半导体激光器发射波长为1.5×10-6 m的连续激光，发光功率为5.0×10-3 W。已知可见光波长的数量级为10-7 m，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，真空中光速为c=3×108 m/s。下列说法正确的是(　　)
A.该激光属于紫外线
B.该激光的频率为2×1016 Hz
C.该激光器发出的光子能量为1.326×10-19 J
D.该激光器每秒发出的光子数约为3.8×1017个
10.(2024·三明市高二期末)某同学利用手机软件测量地磁场的磁感应强度。在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面，如图甲所示。某次测量中，测得沿坐标轴方向的磁感应强度分别为21.00 μT、-0.06 μT、-30.56 μT，如图乙所示。该处的磁感应强度大小约为(　　)
A.9 μT B.21 μT
C.37 μT D.51 μT
二、多项选择题：本题共6小题，每小题6分，共36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。
11.下列关于磁感应强度和电场强度的概念的说法正确的是(　　)
A.电场强度是描述电场强弱的物理量，反映了电场的性质；磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，反映了磁场的性质
B.电场中各处的电场强度与引入的试探电荷有关，磁场中各处的磁感应强度与引入的电流元有关
C.电场中各处的电场强度与引入的试探电荷无关，磁场中各处的磁感应强度与引入的电流元无关
D.电荷在电场中受到的静电力方向就是该处电场的方向，电流元在磁场中受到的磁场力的方向就是该处磁场的方向
12.(2024·甘肃靖远县第一中学高二期末)下列有关热辐射的说法中，正确的是(　　)
A.有些物体不会向外辐射电磁波
B.物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波
C.物体的温度升高时，热辐射中波长较长的成分越来越强
D.黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波
13.(2025·广西阳朔中学高二检测)将面积为0.5 m2的单匝线圈，放在磁感应强度大小B=2.0 × 10-3 T的匀强磁场中，穿过线圈的磁通量可能是(　　)
A.0 B.1.0 × 10-1 Wb
C.1.0 × 10-2 Wb D.1.0 × 10-3 Wb
14.(2025·遵义市高二开学考)如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在x=10 cm到x=30 cm的范围内，边长为10 cm的正方形闭合线圈MNPQ从图示位置向右运动，运动过程中MQ、NP边始终平行于x轴。当PQ边在哪些范围内运动时线圈中有感应电流产生(　　)
A.0~10 cm B.10~20 cm
C.20~30 cm D.30~40 cm
15.(2025·青岛市高二阶段练习)等腰直角三棱柱如图所示，其中侧面abcd为正方形，边长为L，侧面cdef与水平面平行，该三棱柱位于水平向左的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。下列说法正确的是(　　)
A.穿过正方形abcd的磁通量大小为BL2
B.穿过矩形abcd的磁通量和穿过矩形abfe的磁通量相等
C.磁通量有正负，所以是矢量
D.穿过矩形abfe的磁通量大小为BL2
16.(2025·聊城市高二期中)如图所示，等腰三角形ABC中，∠A=∠C=30°。在A点和B点分别垂直纸面放置一条通电长直导线，在C处产生的磁场的方向由C指向B。已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小B=k，其中k为常量，I为导线中的电流，r为该点到导线的距离。下列说法正确的是(　　)
A.A点处导线中的电流方向垂直纸面向里
B.B点处导线中的电流方向垂直纸面向里
C.A、B两点处导线中的电流之比为1∶2
D.A、B两点处导线单独在C点产生的磁感应强度大小之比为2∶
三、非选择题：本题共1小题，共14分。
17.(14分)如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab、cd中点的连线OO'恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度大小为B，则：
(1)(4分)穿过线圈的磁通量为多大？
(2)(4分)当线圈绕OO'转动60°角时，穿过线圈的磁通量为多大？
(3)(6分)当线圈绕OO'转动180°角时，则穿过线圈的磁通量变化量为多大？
周测11　电磁感应与电磁波初步
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：本题共10小题，每小题5分，共50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.(2021·浙江1月选考)如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是(　　)
A.电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场
B.螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场
C.螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场
D.磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场
答案　B
解析　密绕的通电螺线管可以看作是多个电流方向相同的环形线圈组成，这样内部磁场的方向相同，强弱可看作近似相同，因此，螺线管越长，内部磁场越接近匀强磁场，故选项B正确。
2.(2024·茂名市高二期中)为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是(　　)
A.X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视
B.红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片
C.雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
D.空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
答案　D
解析　X射线没有显著的化学作用，不能用来杀菌消毒，但X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故A错误；侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故B错误；电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故C错误；红外线的热作用很强，有较好的穿透云雾烟尘的能力，可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等，所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力，故D正确。
3.(2025·天津市滨海新区高二期中)下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是(　　)
答案　D
解析　由于电流的方向竖直向上，根据安培定则知，磁场方向应该右边垂直纸面向里，左边垂直纸面向外，故A错误；
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，故B错误；
根据安培定则，螺线管内部的磁场方向向右，故C错误；
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，故D正确。
4.(2025·武威市高二期中)如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是(　　)
A.全向里
B.全向外
C.a、c向里，b向外
D.a、c向外，b向里
答案　C
解析　闭合开关S后，环形导线中通有逆时针方向的电流，根据安培定则判断环形导线内部磁场垂直纸面向外，外部磁场垂直纸面向内，则小磁针b的N极向外偏转，a、c两个小磁针向里偏转，故选C。
5.(2025·潍坊市高二期中)如图所示，用细铜丝绕成的n匝正方形线框abcd置于纸面内，e、f、g、h分别为各边的中点，O为线框的中心。已知线框的边长为L，bgOf区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，cdeg区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的匀强磁场，则穿过线框的磁通量为(　　)
A. B.
C.nBL2 D.BL2
答案　B
解析　穿过线框的磁通量为Φ=BL2-BL2=BL2，故选B。
6.(2024·宿迁市高二期中)现在市场上常用来激光打标的是355 nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34 J·s，真空中光速c=3×108 m/s)(　　)
A.10-22 J B.10-19 J
C.10-16 J D.10-13 J
答案　B
解析　打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量，则该激光的光子能量为ε=hν=，解得ε≈5.6×10-19 J，故选B。
7.(2025·南京市高二期中)如图所示的情况中，线圈中能产生感应电流的是(　　)
答案　D
解析　线圈与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，没变化，不会产生感应电流，选项A错误；线圈没有闭合，不会产生感应电流，选项B错误；线圈与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，没变化，不会产生感应电流，选项C错误；导体棒切割磁感线运动，线圈形成闭合回路，有感应电流产生，选项D正确。
8.(2021·全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O'Q在一条直线上，PO'与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)
A.B、0 B.0、2B
C.2B、2B D.B、B
答案　B
解析　两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线在M处的磁感应强度方向分别为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度大小为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度大小为2B；综上分析B正确。
9.某半导体激光器发射波长为1.5×10-6 m的连续激光，发光功率为5.0×10-3 W。已知可见光波长的数量级为10-7 m，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，真空中光速为c=3×108 m/s。下列说法正确的是(　　)
A.该激光属于紫外线
B.该激光的频率为2×1016 Hz
C.该激光器发出的光子能量为1.326×10-19 J
D.该激光器每秒发出的光子数约为3.8×1017个
答案　C
解析　该激光的波长比可见光的波长长，属于红外线，A错误；该激光的频率ν== Hz=2×1014Hz，B错误；光子能量E=h=6.63×10-34× J=1.326×10-19 J，C正确；每秒发出的光子数n== 个≈3.8×1016个，D错误。
10.(2024·三明市高二期末)某同学利用手机软件测量地磁场的磁感应强度。在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面，如图甲所示。某次测量中，测得沿坐标轴方向的磁感应强度分别为21.00 μT、-0.06 μT、-30.56 μT，如图乙所示。该处的磁感应强度大小约为(　　)
A.9 μT B.21 μT
C.37 μT D.51 μT
答案　C
解析　该处磁感应强度大小约为B=≈37 μT，故选C。
二、多项选择题：本题共6小题，每小题6分，共36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。
11.下列关于磁感应强度和电场强度的概念的说法正确的是(　　)
A.电场强度是描述电场强弱的物理量，反映了电场的性质；磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，反映了磁场的性质
B.电场中各处的电场强度与引入的试探电荷有关，磁场中各处的磁感应强度与引入的电流元有关
C.电场中各处的电场强度与引入的试探电荷无关，磁场中各处的磁感应强度与引入的电流元无关
D.电荷在电场中受到的静电力方向就是该处电场的方向，电流元在磁场中受到的磁场力的方向就是该处磁场的方向
答案　AC
解析　电场强度和磁感应强度分别是描述电场和磁场的物理量，反映了电场和磁场的性质，选项A对；电场强度和磁感应强度分别由电场和磁场本身决定，选项B错，选项C对；正电荷所受静电力方向才是该处电场的方向，电流元受到的磁场力方向不是该处磁场的方向，选项D错。
12.(2024·甘肃靖远县第一中学高二期末)下列有关热辐射的说法中，正确的是(　　)
A.有些物体不会向外辐射电磁波
B.物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波
C.物体的温度升高时，热辐射中波长较长的成分越来越强
D.黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波
答案　BD
解析　一切物体都在向外辐射电磁波，故A错误；
物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故B正确；
物体的温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强，故C错误；
黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故D正确。
13.(2025·广西阳朔中学高二检测)将面积为0.5 m2的单匝线圈，放在磁感应强度大小B=2.0 × 10-3 T的匀强磁场中，穿过线圈的磁通量可能是(　　)
A.0 B.1.0 × 10-1 Wb
C.1.0 × 10-2 Wb D.1.0 × 10-3 Wb
答案　AD
解析　当线圈平面与磁场垂直时，磁通量最大，为Φm=BS=1.0×10-3 Wb，所以穿过线圈的磁通量Φ≤Φm=1.0×10-3 Wb，故选A、D。
14.(2025·遵义市高二开学考)如图所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在x=10 cm到x=30 cm的范围内，边长为10 cm的正方形闭合线圈MNPQ从图示位置向右运动，运动过程中MQ、NP边始终平行于x轴。当PQ边在哪些范围内运动时线圈中有感应电流产生(　　)
A.0~10 cm B.10~20 cm
C.20~30 cm D.30~40 cm
答案　BD
解析　根据法拉第电磁感应定律可知当线圈的磁通量发生变化时，闭合线圈中有感应电流产生，故可知线框刚进入磁场到完全进入磁场间和刚出磁场时到完全离开磁场时有感应电流产生，即PQ边在10~20 cm和30~40 cm时线圈中有感应电流产生，故选B、D。
15.(2025·青岛市高二阶段练习)等腰直角三棱柱如图所示，其中侧面abcd为正方形，边长为L，侧面cdef与水平面平行，该三棱柱位于水平向左的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。下列说法正确的是(　　)
A.穿过正方形abcd的磁通量大小为BL2
B.穿过矩形abcd的磁通量和穿过矩形abfe的磁通量相等
C.磁通量有正负，所以是矢量
D.穿过矩形abfe的磁通量大小为BL2
答案　ABD
解析　磁通量的公式Φ=BS中S为正方形平面abcd投影到垂直磁场方向的有效面积，则Φ=B·L2·cos 45°=BL2，故A正确；磁场穿过矩形abcd的有效面积和穿过矩形abfe的有效面积相等，则在匀强磁场中，穿过矩形abcd的磁通量和穿过矩形abfe的磁通量相等，均为BL2，故B、D正确；磁通量有正负，但其加减运算规则并不满足平行四边形定则，所以是标量，故C错误。
16.(2025·聊城市高二期中)如图所示，等腰三角形ABC中，∠A=∠C=30°。在A点和B点分别垂直纸面放置一条通电长直导线，在C处产生的磁场的方向由C指向B。已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小B=k，其中k为常量，I为导线中的电流，r为该点到导线的距离。下列说法正确的是(　　)
A.A点处导线中的电流方向垂直纸面向里
B.B点处导线中的电流方向垂直纸面向里
C.A、B两点处导线中的电流之比为1∶2
D.A、B两点处导线单独在C点产生的磁感应强度大小之比为2∶
答案　AD
解析　由题意可知，C点的合磁场方向沿CB方向，可知A点处导线电流方向向里，B电流方向向外；在C点的磁场方向如图，A点处导线在C点的磁感应强度B1与B点处导线在C点的磁感应强度B2的关系为B2=B1sin 60°，所以=，设BC=L，则AC=L，则B1=k，B2=k，解得IA∶IB=2∶1，故选A、D。
三、非选择题：本题共1小题，共14分。
17.(14分)如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab、cd中点的连线OO'恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度大小为B，则：
(1)(4分)穿过线圈的磁通量为多大？
(2)(4分)当线圈绕OO'转动60°角时，穿过线圈的磁通量为多大？
(3)(6分)当线圈绕OO'转动180°角时，则穿过线圈的磁通量变化量为多大？
答案　(1)BL2　(2)BL2　(3)BL2
解析　(1)根据磁通量的定义可知Φ1=BS=B·L·L=BL2
(2)线圈绕OO'转动60°角时，穿过线圈的磁通量为Φ2=Φ1cos 60°=BL2
(3)线圈绕OO'转动180°角时，穿过线圈的磁通量为Φ3=Φ1cos 180°=-BL2
穿过线圈的磁通量变化量大小为ΔΦ==BL2。