2025-2026学年教科版物理必须第三册单元测试：第三章　电磁场与电磁波初步 第四章　能源与可持续发展（含解析）

第三章电磁场与电磁波初步
第四章能源与可持续发展
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一项是最符合题目要求的。
1．自然界的电、热和磁等现象是相互联系的，许多物理学家为探寻它们之间的联系做出了卓越的贡献。以下说法不符合史实的是(　　)
A. 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的联系
B. 伏特发现了电流热效应的规律，定性地给出了电能和热能之间的转化关系
C. 法拉第发现了电磁感应现象，进一步完善了电与磁现象的内在联系
D. 法拉第提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
2．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和导线所受磁场力F之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A. 在F＝0的地方，B一定等于零
B. 在B＝0的地方，F一定等于零
C. 若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 N
D. 若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T
3．如图所示，在弹簧测力计下挂一条形磁体，其中条形磁体的N极一端位于未通电的螺线管正上端，则下列说法正确的是(　　)
A. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变
B. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大
C. 若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小
D. 若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大
4．关于磁感应强度的概念，下列说法正确的是(　　)
A. 由磁感应强度定义式B＝可知，在磁场中某处，磁感应强度与磁场力成正比，与电流和通电导线长度的乘积成反比
B. 一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零
C. 磁场中某处磁感应强度的方向与小磁针静止时S极所指方向一致
D. 磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中通电导线的长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关
5．在竖直平面(截面)内固定三根平行的长直导线a、b、c，通有大小相等、方向如图所示的电流。若在三根导线所在空间加一匀强磁场后，导线a所受磁场力的合力恰好为零，则所加磁场的方向可能是( )
A. 垂直导线向左
B. 垂直导线向右
C. 垂直纸面向里
D. 垂直纸面向外
6．如图所示，在纸面内有一圆环形导线，通以逆时针方向的电流I，则圆环中心O点处的磁场方向为(　　)
A. 水平向左
B. 水平向右
C. 垂直纸面向内
D. 垂直纸面向外
7．一个氢原子从处于n＝a的高能级自发地直接跃迁到 n＝b的低能级。已知a>b，则在此过程中(　　)
A. 原子要发出一系列频率的光子
B. 原子要吸收一系列频率的光子
C. 原子要发出某一频率的光子
D. 原子要吸收某一频率的光子
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题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．如图所示，新安江水电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米，年平均发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约 73 m，里面装有九台水电机组，装机总容量(即九台机组一起工作时的功率)662.5兆瓦(1兆＝1×106)，只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1 kW·h的电能。根据以上信息，以下分析正确的是(　　)
A. 一度电的能量约为10 m3的水从水库上游流下时减少的重力势能
B. 新安江水力发电站每年可以为7.75×105户家庭供电
C. 一年平均开启的发电机组约3台
D. 水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
9．如图所示，在同一铁芯上绕有A和C两个线圈，其中线圈A与滑动变阻器、电源和开关相连，线圈C与灵敏电流计相连。在进行以下操作时，能使灵敏电流计指针发生偏转的是(　　)
A. 闭合开关S的瞬间
B. 闭合开关S后，变阻器滑片P向右滑动
C. 闭合开关S后，变阻器滑片P保持不动
D. 断开开关S的瞬间
10．如图所示，有一四面体OABC处在Ox方向的匀强磁场中，则下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是(　　)
A. 穿过面AOB的磁通量为零
B. 穿过面ABC和面BOC的磁通量相等
C. 穿过面AOC的磁通量不为零
D. 穿过四面体OABC的磁通量为零
三、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第12~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11．(8分)某小组的同学做“探究影响感应电流产生的因素”的实验。
(1)用如图所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方式。某次实验中在条形磁体N极插入螺线管的过程中，观察到电流计指针发生偏转，说明螺线管产生________________。
(2)下表是该小组同学设计的记录表格的一部分，除一项需要推断的实验结果外，表中已完成了实验现象的记录，请帮助该小组的同学完成此推断(选填“增加”或“减少”)。
操作 从螺线管中拔 出条形磁体
平面图(自上向下看；B0表示原磁场，即磁体产生的磁场)
螺线管内磁通量的变化 ________
是否产生感应电流
12．(10分)已知某处的地磁场水平分量约为3×10-5 T，某校物理兴趣小组做“估测磁体附近磁感应强度”的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示，小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向。请在图上标明螺线管导线的绕行方式，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小。(结果保留一位有效数字)
13．(12分)如图所示，在边长为2L的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。有一边长为L的正方形导线框沿垂直于磁场的方向以速度v匀速通过磁场区域，从ab刚进入磁场开始计时，回答以下问题。
(1)指出哪些时间段有感应电流产生。
(2)画出磁通量随时间变化的关系图像。
14．(12分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，且B的方向与水平方向的夹角为30°。图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转动到竖直位置(图中虚线位置)。分别求线圈在水平、竖直位置时穿过线圈的磁通量的大小。
15．(12分)一个雷达向远处发射无线电波时，发射的时间均为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示。已知图中刻度间距ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？(取光速c＝3.0×108 m/s)
第三章电磁场与电磁波初步
第四章能源与可持续发展
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一项是最符合题目要求的。
1．自然界的电、热和磁等现象是相互联系的，许多物理学家为探寻它们之间的联系做出了卓越的贡献。以下说法不符合史实的是(　　)
A. 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的联系
B. 伏特发现了电流热效应的规律，定性地给出了电能和热能之间的转化关系
C. 法拉第发现了电磁感应现象，进一步完善了电与磁现象的内在联系
D. 法拉第提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
B　解析：1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的联系，选项A正确；焦耳发现了电流热效应的规律，定性地给出了电能和热能之间的转化关系，选项B错误；1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象与电现象之间的联系，选项C正确；英国物理学家法拉第引入了“电场”和“磁场”的概念，并用画电场线和磁感线的方法来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础，选项D正确。
2．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和导线所受磁场力F之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A. 在F＝0的地方，B一定等于零
B. 在B＝0的地方，F一定等于零
C. 若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 N
D. 若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T
B　解析：当用B＝判断B时，要求磁场方向和通电导线垂直，没有垂直这个条件，是无法判断的，在B＝0的地方，磁场力一定为零，故A错误，B正确。若 B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，只有磁场方向垂直于电流方向时，F＝ILB＝1 N，故C错误。若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，只有磁场方向垂直于电流方向时，B＝＝1 T，故D错误。
3．如图所示，在弹簧测力计下挂一条形磁体，其中条形磁体的N极一端位于未通电的螺线管正上端，则下列说法正确的是(　　)
A. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变
B. 若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大
C. 若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小
D. 若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大
4．关于磁感应强度的概念，下列说法正确的是(　　)
A. 由磁感应强度定义式B＝可知，在磁场中某处，磁感应强度与磁场力成正比，与电流和通电导线长度的乘积成反比
B. 一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零
C. 磁场中某处磁感应强度的方向与小磁针静止时S极所指方向一致
D. 磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中通电导线的长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关
D　解析：磁感应强度B＝是采用比值法定义的，磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中通电导线的长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关，故A错误，D正确；当通电导线方向与磁场方向在一条直线上时，导线不受磁场力作用，此时磁感应强度并非为零，故B错误；磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向一致，故C错误。
5．在竖直平面(截面)内固定三根平行的长直导线a、b、c，通有大小相等、方向如图所示的电流。若在三根导线所在空间加一匀强磁场后，导线a所受磁场力的合力恰好为零，则所加磁场的方向可能是( D )
A. 垂直导线向左
B. 垂直导线向右
C. 垂直纸面向里
D. 垂直纸面向外
6．如图所示，在纸面内有一圆环形导线，通以逆时针方向的电流I，则圆环中心O点处的磁场方向为(　　)
A. 水平向左
B. 水平向右
C. 垂直纸面向内
D. 垂直纸面向外
D　解析：在一圆环形导线内通以逆时针方向的电流I，根据安培定则，圆环中心O点处的磁场方向为垂直纸面向外，故选D。
7．一个氢原子从处于n＝a的高能级自发地直接跃迁到 n＝b的低能级。已知a>b，则在此过程中(　　)
A. 原子要发出一系列频率的光子
B. 原子要吸收一系列频率的光子
C. 原子要发出某一频率的光子
D. 原子要吸收某一频率的光子
C　解析：一个氢原子从高能级向低能级直接跃迁，原子只能发出某一频率的光子，故C正确。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题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．如图所示，新安江水电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米，年平均发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约 73 m，里面装有九台水电机组，装机总容量(即九台机组一起工作时的功率)662.5兆瓦(1兆＝1×106)，只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1 kW·h的电能。根据以上信息，以下分析正确的是(　　)
A. 一度电的能量约为10 m3的水从水库上游流下时减少的重力势能
B. 新安江水力发电站每年可以为7.75×105户家庭供电
C. 一年平均开启的发电机组约3台
D. 水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
BC　解析：10 m3的水从水库上游流下时减少的重力势能为Ep＝mgh＝ρVgh＝7.3×106 J，而一度电 1 kW·h＝3.6×106 J，选项A错误；由200×12×n＝18.6×108可得，n＝7.75×105，B正确；由18.6×108×103＝P×365×24，得P≈
212 MW，大约为3台发电机组的功率，C正确；该发电站的转化效率η＝×100%＝81%，D错误。
9．如图所示，在同一铁芯上绕有A和C两个线圈，其中线圈A与滑动变阻器、电源和开关相连，线圈C与灵敏电流计相连。在进行以下操作时，能使灵敏电流计指针发生偏转的是(　　)
A. 闭合开关S的瞬间
B. 闭合开关S后，变阻器滑片P向右滑动
C. 闭合开关S后，变阻器滑片P保持不动
D. 断开开关S的瞬间
ABD　解析：开关S闭合的瞬间，线圈A中电流发生变化，则磁通量变化，线圈C中的磁通量也变化，产生感应电流，灵敏电流计指针发生偏转，故A正确；当开关S闭合后，变阻器滑片P向右滑动时，闭合电路的总电阻减小，电流增大，线圈A中电流增大，磁通量也增加，同时线圈C中的磁通量增加，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故B正确；当开关S闭合后，变阻器滑片不动，闭合电路中电流恒定，线圈A中的磁通量不变，线圈C中的磁通量也不变，所以无感应电流，灵敏电流计指针不偏转，故C错误；开关S断开瞬间，线圈A中电流变化，磁通量也随之变化，线圈C中的磁通量变化，产生感应电流，灵敏电流计指针发生偏转，故D正确。
10．如图所示，有一四面体OABC处在Ox方向的匀强磁场中，则下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是(　　)
A. 穿过面AOB的磁通量为零
B. 穿过面ABC和面BOC的磁通量相等
C. 穿过面AOC的磁通量不为零
D. 穿过四面体OABC的磁通量为零
ABD　解析：面AOB和面AOC都与磁感应强度B的方向平行，故磁通量都为零；由于穿过面ABC和面BOC的磁感线条数相等，故磁通量相等；穿出面ABC的磁感线条数与穿入面BOC的磁感线条数相等，因此穿过四面体OABC的合磁通量为零。故A、B、D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第12~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11．(8分)某小组的同学做“探究影响感应电流产生的因素”的实验。
(1)用如图所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方式。某次实验中在条形磁体N极插入螺线管的过程中，观察到电流计指针发生偏转，说明螺线管产生________________。
(2)下表是该小组同学设计的记录表格的一部分，除一项需要推断的实验结果外，表中已完成了实验现象的记录，请帮助该小组的同学完成此推断(选填“增加”或“减少”)。
操作 从螺线管中拔 出条形磁体
平面图(自上向下看；B0表示原磁场，即磁体产生的磁场)
螺线管内磁通量的变化 ________
是否产生感应电流 是
答案：(1)感应电流　(2)减少
12．(10分)已知某处的地磁场水平分量约为3×10-5 T，某校物理兴趣小组做“估测磁体附近磁感应强度”的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示，小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向。请在图上标明螺线管导线的绕行方式，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小。(结果保留一位有效数字)
解析：接通电源后，小磁针N极指向地磁场和螺线管产生的磁场所叠加的方向，由此可判定螺线管产生的磁场在小磁针处方向水平向东，如图甲所示；由安培定则判定螺线管导线绕向如图乙所示：
　　
　　　　 甲　　　　 　　　乙
由题意知，地磁场水平分量By＝3×10-5 T，设通电螺线管产生的磁感应强度为Bx
由图甲知＝tan 60°
代入数据得Bx＝3×10-5× T≈5×10-5 T。
答案：绕向见解析图乙　5×10-5 T
13．(12分)如图所示，在边长为2L的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。有一边长为L的正方形导线框沿垂直于磁场的方向以速度v匀速通过磁场区域，从ab刚进入磁场开始计时，回答以下问题。
(1)指出哪些时间段有感应电流产生。
(2)画出磁通量随时间变化的关系图像。
解析：(1)线框进入磁场的过程中，在0～时间段有感应电流产生；线框离开磁场的过程中，在～时间段有感应电流产生。
(2)磁通量随时间变化的图像如图所示，其中 Φm＝BL2。
答案：(1)0～，～　(2)见解析图
14．(12分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，且B的方向与水平方向的夹角为30°。图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转动到竖直位置(图中虚线位置)。分别求线圈在水平、竖直位置时穿过线圈的磁通量的大小。
解析：线圈在水平位置时，穿过线圈的磁通量大小
Φ1＝BS sin 30°＝BS
线圈在竖直位置时，穿过线圈的磁通量大小
Φ2＝BS cos 30°＝BS。
答案：BS　BS
15．(12分)一个雷达向远处发射无线电波时，发射的时间均为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示。已知图中刻度间距ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？(取光速c＝3.0×108 m/s)
解析：题图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的；由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs。设雷达与障碍物间的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得
s＝＝ m＝7.5×103 m。
答案：7.5×103 m
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