第六章 电磁现象与电磁波 水平测评-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（粤教版2019）

第六章　水平测评 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间75分钟. 第Ⅰ卷（选择题，共50分） 一、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，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求.全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1. （2022·广东省梅州市高二上期末）宇宙中“破坏 力”最强的天体“磁星”，危险程度不亚于黑洞，其磁感应 强度相当于地球磁场的1000万亿倍，下列有关磁星的磁 场说法正确的是（　　） A.“磁星”表面的磁场如此强大，故而磁感线非常密集，导致磁感线可能相交 B.“磁星”表面各点的磁场方向可以用磁感线在该点的切线方向表示 C.磁场只存在于“磁星”外部，而“磁星”内部不存在磁场 D.若在“磁星”表面选一闭合区域，则闭合区域中的磁通量不可能为零 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　磁场中某点不能同时有两个磁场方向，故而磁感线不能相交，故A错误；磁感线某点处的切线方向为该点的磁场方向，故B正确；磁感线为闭合曲线，故而在“磁星”内部也存在磁场，故C错误；若所选择的闭合区域平行于磁感线，或磁感线从某侧进入又从同一侧穿出时，磁通量为零，故D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2.现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A.把带电体和永磁体放在一起，就可以在其周围空间产生电磁波 B.手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的 C.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理 D.车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的 答案 解析 解析　要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，A错误；手机、电视通过无线电波传递信息，光纤通信通过光传递信息，无线电波和光均属于电磁波，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3.（2021·山东省滕州市高二期中）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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量取6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　） A.2.3×10－18 W B.3.8×10－19 W C.7.0×10－10 W D.1.2×10－18 W 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 6.（2022·山东省安丘市普通教育教学研究室高二上期中）在如图所示的xOy坐标系第一象限内存在垂直纸面向外的磁场，磁感线沿y轴方向均匀分布、沿x轴正方向逐渐稀疏.在第一象限内有一个平行于xOy平面的矩形导线框abcd，已知此时穿过线框的磁通量为Φ，则以下判断正确的是（　　） A.此时线框内有感应电流产生 B.若线框沿y轴正方向平移，则框内有感应电流产生 C.若线框沿x轴负方向平移，则框内有感应电流产生 D.以ab为轴翻转180°，则这一过程中框内磁通量变化量为2Φ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　若线框静止于图中位置，由于线框内的磁通量 没有发生变化，所以没有感应电流产生，故A错误；若线框 沿y轴正方向平移，由于磁感线沿y轴方向均匀分布，则线框 内的磁通量没有发生变化，因此框内没有感应电流产生，故 B错误；若线框沿x轴负方向平移，由于磁感线沿x轴正方向 逐渐稀疏，磁通量发生变化，则框内有感应电流产生，故C正确；由于磁感线沿x轴正方向逐渐稀疏，以ab为轴翻转180°后，磁通量大小大于Φ，则这一过程中框内磁通量变化量大小大于2Φ，故D 错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7.如图所示，平行放置在绝缘水平面上的长为l的直 导线a和无限长的直导线b，分别通以方向相反，大小为Ia、 Ib（Ia>Ib）的恒定电流时，b对a的作用力为F.当在空间加 一竖直向下（y轴的负方向）、磁感应强度大小为B的匀 强磁场时，导线a所受磁场力恰好为零.则下列说法正确的是（　　） 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 8.磁场中某区域的磁感线如图所示，下列论述正确的是（　　） A.a、b两处的磁感应强度大小Ba<Bb B.a、b两处的磁感应强度大小Ba>Bb C.两条磁感线的空隙处不存在磁场 D.磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 答案 解析 解析　由磁感线的疏密可知Ba<Bb，故A正确，B错误；磁感线是人为引入，利用磁感线的疏密来表示磁场强弱的，两条磁感线的空隙处同样存在磁场，故C错误；磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，故D正确. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 9.对于能量子理论和量子力学，以下说法正确的是（　　） A.能量子理论能解释黑体辐射的有关规律 B.带电微粒辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.量子力学否定了经典力学的有关规律 D.能量子理论能解释原子光谱的分立特征 解析　根据普朗克能量子假说，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要以这个最小能量值为单位一份一份地进行，能很好地解释黑体辐射的实验规律和原子光谱的分立特征，故A、B、D正确；经典力学适用于描述宏观物体的运动，量子力学没有否定经典力学，C错误. 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10.如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80 A和100 A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等.下列说法正确的是（　　） A.两导线受到的磁场力Fb＝125Fa B.导线所受的磁场力可以用F＝ILB计算 C.移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变 D.在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　两导线受到的磁场力是一对相互作用力，大小相等，故A错误.因为每一根导线所在处的磁感应强度方向与导线垂直，且磁感应强度大小沿导线方向不变，故导线所受的磁场力可以用F＝ILB计算，故B正确.移走导线b前，导线b的电流较大，则p点的磁场的方向与导线b中电流在p点产生的磁场的方向相同，根据安培定则可知，p点的磁感应强度方向垂直两导线所在的平面向里；移走导线b后，p点磁场的方向即导线a中电流在p点产生的磁场的方向，根据安培定则可知，p点的磁感应强度方向垂直两导线所在的平面向外，故C正确.根据安培定则可知，在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场的方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 第Ⅱ卷（非选择题，共50分） 二、填空和实验题（本题共2小题，共10分） 11.（4分）如图所示，ABCD是一环形导线，在C、 D处用导线与直导线ab接通，图中标出了环形电流的磁 感线方向，则可知，A、B两端中接电源正极的是_____ 　端，放在ab下方的小磁针　　　极将转向纸外. 答案 B N 解析 解析　由安培定则知ABCD中电流方向应为B→D→C→A，故B端接电源正极.由安培定则知，ab下方磁场方向应垂直纸面向外，即小磁针的N极应向纸外转. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12.（6分）如图所示是做“探究感应电流产生的条件”实验的器材及示意图. （1）在图中用笔画线代替导线把它们连成实验电路. （2）由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转： Ⅰ.______________________________________________________________； Ⅱ.______________________________________________________________. 答案 答案　如图所示 将开关闭合（或断开） 开关闭合后，将螺线管A插入（或拔出）螺线管B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　（1）将灵敏电流计与螺线管B组成一个闭合回路，电源、开关、螺线管A组成另一个闭合回路，电路图如图所示. （2）将开关闭合（或断开），或开关闭合后将螺线管A插入（或拔出）螺线管B时穿过螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中产生感应电流，灵敏电流计的指针发生偏转. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三、计算题（本题共3小题，共40分.要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位） 13.（12分）在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5×10－4 N.求： （1）该位置的磁感应强度多大？ （2）若将该通电导线撤去，该位置的磁感应强度又是多大？ （3）若在该位置加一磁感应强度大小为0.1 T、方向与原磁场方向垂直的磁场，仍将该通电导线在此位置与磁场垂直放置，该导线受到的磁场力多大？ 答案 答案　 （1）0.1 T　（2）0.1 T　（3）7×10－4 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14.（12分）如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场， 磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径 为10 cm.现于纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均 在O处，a线圈半径为10 cm，b线圈半径为15 cm，问： （1）在B减为0.4 T的过程中，a和b中磁通量分别改变多少？ （2）磁感应强度B大小不变，磁场方向绕直径转过30°过程中，a线圈中磁通量改变多少？ （3）磁感应强度B大小、方向均不变，a线圈绕直径转过180°过程中，a线圈中磁通量改变多少？ 答案 答案　 （1）1.256×10－2 Wb　1.256×10－2 Wb （2）3.4×10－3 Wb （3）5.0×10－2 Wb 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　（1）a线圈正好与圆形磁场区域边界重合， Φ1＝Bπr2，Φ2＝B1πr2， ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|（B1－B）πr2|＝1.256×10－2 Wb， b线圈面积大于圆形磁场面积，即线圈的一部分面积在磁场区域外，有磁感线穿过的面积与a线圈相同，故磁通量的变化量与a线圈相同. （2）磁场转过30°，a线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2cos30°，则Φ′＝Bπr2cos30°，ΔΦ′＝|Φ′－Φ1|＝Bπr2·（1－cos30°）≈3.4×10－3 Wb. （3）设初状态穿过a线圈的磁通量为正，则线圈转过180°后，磁通量为负，故ΔΦ″＝|－Bπr2－Bπr2|＝2Bπr2≈5.0×10－2 Wb. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 15.（16分）大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围.目前美国最大口径的射电望远镜位于阿雷西博天文台（阿雷西博射电望远镜），其口径约为300米.而位于我国云南贵州的射电望远镜FAST是目前世界上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米.在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜能分辨的最小功率相同.已知半径为r的球面表面积S＝4πr2.求： （1）两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比； （2）两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比. 答案　（1）9∶25　（2）27∶125 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 解析　由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点，已知电磁波的波长与频率的关系为λ＝eq \f(c,f)，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；已知能量子的能量为ε＝hν，且5G使用的电磁波频率更高，故其能量子的能量更大，B错误，C正确；电磁波的传播速度与光速相等，与频率的高低无关，D错误. 4.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1，若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为（　　） A.eq \r(3)∶1 B.eq \r(3)∶2 C.1∶1 D.1∶2 解析　根据安培定则，M、N处两根导线在O点产生的磁场方向一致，则每根导线在O点产生的磁场的磁感应强度大小为eq \f(B1,2)，方向竖直向下，当M处长直导线移至P点时，两根导线在O点产生的磁场方向之间的夹角为60°，则O点合磁感应强度大小为B2＝2×eq \f(B1,2)×cos30°＝eq \f(\r(3),2)B1，则B2与B1之比为eq \r(3)∶2，故A、C、D错误，B正确. 解析　绿光的光子能量ε＝hν＝eq \f(hc,λ)≈3.8×10－19 J，每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔就能被人察觉，所以人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率P＝eq \f(nε,t)＝eq \f(6×3.8×10－19,1) W≈2.3×10－18 W.故A正确. A.电流Ib在导线a处产生的磁场的磁感应强度大小为B，方向沿y轴的负方向 B.所加匀强磁场的磁感应强度大小为B＝eq \f(F,Ial) C.导线a对b的作用力大于F D.电流Ia在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为eq \f(F,Ial)，方向沿y轴的正方向 解析　无限长的直导线b的电流Ib在平行放置的直导线a处产生的磁场的磁感应强度处处相等，由于加上题述磁场后a所受磁场力为零，因此电流Ib在导线a处产生的磁场的磁感应强度大小为B，方向沿y轴的正方向，A错误；由磁感应强度定义可得：B＝eq \f(F,IaL)，B正确；由牛顿第三定律可知导线a对b的作用力等于F，C错误；因为a导线不是无限长，故电流Ia在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小并不是处处相等，因此D错误. 解析　（1）根据公式B＝eq \f(F,IL)得B＝eq \f(5×10－4,0.5×0.01) T＝0.1 T. （2）该处的磁感应强度不变，B＝0.1 T. （3）该位置处的合磁感应强度大小为B′＝eq \r(0.12＋0.12) T＝0.14 T，由B＝eq \f(F,IL)得F′＝B′IL＝0.14×0.5×0.01 N＝7×10－4 N. 解析　（1）直径为D的望远镜能接收到辐射的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积）S＝eq \f(1,4)πD2，那么，根据来自同一天体的辐射均匀分布可得，望远镜接收的天体辐射功率和有效面积成正比，故有 eq \f(P1,P2)＝eq \f(S1,S2)＝2,1)eq \f(D,Deq \o\al(2,2)) ＝eq \f(3002,5002)＝eq \f(9,25). （2）设口径为D、最小分辨功率为P0的望远镜能观测到的最远距离为L、辐射功率为P的天体，则有 P0＝eq \f(1,4)πD2×eq \f(P,4πL2)＝eq \f(PD2,16L2) 天体的空间分布可认为是均匀的，设单位体积中辐射功率为P的天体数为n，能够观测到的此类天体数目 N＝eq \f(4,3)πL3n 由于两望远镜能分辨的最小功率相同 所以eq \f(L1,L2)＝eq \f(D1,D2)＝eq \f(3,5) 则两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比为 eq \f(N1,N2)＝3,1)eq \f(D,Deq \o\al(3,2)) ＝eq \f(33,53)＝eq \f(27,125). $$