第13章 电磁感应与电磁波初步-【三清必刷】2025-2026学年高二物理必修第三册（人教版2019）

— 34 — 第十三章 电磁感应与电磁波初步 (时间:75分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 【名师推好题】 第14题,本题以金属棒沿框架以速度v向右做匀速运动为背景,考查学生对磁 通量的计算及产生感应电流条件的理解,综合性比较强,值得推荐. 第Ⅰ卷(选择题 共46分) 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.每小题只有一个选项符合题目要求) 1.下列关于磁场的说法正确的是 ( ) A.磁体周围的磁场看不见、摸不着,所以磁场不是客观存在的 B.将小磁针放在磁体附近,小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 C.把磁体放在真空中,磁场就消失了 D.当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场,不撤铁屑磁场就消失 2.关于磁感应强度,下列说法中正确的是 ( ) A.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FIL B.由B=FIL 知,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,该处磁感应强度不一定为零 D.磁感应强度的方向就是小磁针静止时S极所受磁场力的方向 3.关于电流周围磁场的磁感线分布情况,符合安培定则的是 ( ) 4.如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相 等、方向相同的电流.a、O、b在M、N 的连线上,O为MN 的中点.c、d位于MN 的中垂线上,且a、 b、c、d到O 点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是 ( ) A.O点处的磁感应强度为零 B.a、b两点处的磁感应强度大小相等方向相同 C.c、d两点处的磁感应强度大小相等方向相同 D.a、c两点处的磁感应强度的方向相同 第4题图 第5题图 5.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a 线圈重合, 则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 ( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1 6.下列四种情境中说法中正确的是 ( ) A.图甲中,M、N 两点磁感应强度相同 B.图乙中,线圈穿过磁铁从 M 运动到L 的过程中,穿过线圈的磁通量先减小后增大 C.图丙中,闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中,线框中没有感应电流产生 D.图丁中,线框在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中,线框中有感应电流产生 7.如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈,其工作原理如图乙所示,则实验中不会使电 流表指针发生偏转的是 ( ) A.保持开关闭合 B.开关闭合瞬间 C.开关断开瞬间 D.移动变阻器滑片 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得 6分,选对但不全的得3分,选错的得0分) 8.下图中能产生感应电流的是 ( ) A.甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动 B.乙图中导体框以一定的速度水平向右运动 C.丙图中环形导线正上方通入逐渐增大的电流 D.丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导体 9.关于麦克斯韦电磁场理论,无线通信技术,电磁波,下列说法中正确的是 ( ) A.均匀变化的磁场一定产生恒定的电场 B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,法拉第最先用实验证实了电磁波的存在 C.把信息加到载波上的过程叫作调制 D.红外线测温仪,是利用了红外线波长较长的特性 10.如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直, 则穿过平面的磁通量的情况是 ( ) A.磁通量有正负,所以是矢量 B.若使框架绕OO'转过60°角,磁通量为12BS C.若从初始位置绕OO'转过90°角,磁通量为BS D.若从初始位置绕OO'转过180°角,磁通量变化量为2BS — 33 — — 36 — 第Ⅱ卷(非选择题 共54分) 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(9分)(1)如图所示的实验装置是用来研究 (选填“电流的磁效应”或 “磁场对通电导线的作用”)的; (2)实验前,开关断开,小磁针静止在水平桌面上,小磁针正上方的导线与小 磁针的NS方向平行,此时,小磁针的N 极指向地理 (选填“北极”或 “南极”)附近; (3)开始实验,闭合开关,从上往下看,小磁针将沿 (填“顺时针”或“逆时针”)偏转一定 角度. 12.(12分)我们可以通过以下实验,来探究产生感应电流的条件 (1)给岀的实物图中,请用笔画线代替导线补全实验电路; (2)接好电路,合上开关瞬间,电流表指针 (填“偏转”或“不偏转”); (3)电路稳定后,电流表指针 (填“偏转”或“不偏转”);迅速移动滑动变阻器的滑片,电 流表指针 (填“偏转”或“不偏转”); (4)根据以上实验可得:产生感应电流的条件是 . 13.(10分)如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.8T,磁 场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1cm.在纸面内先后放不同的圆形线圈, 圆心均在O处,A 线圈半径为1cm,10匝;B 线圈半径为2cm,1匝;C线圈半径 为0.5cm,1匝. (1)在磁感应强度B 减小为0.4T的过程中,线圈A 和B 中磁通量变化量的大小分别为多少; (2)若磁感应强度的大小维持0.8T不变而方向转过30°,则在此过程中线圈C中磁通量变化量 的大小为多少. 14.(12分)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF 处在竖直向下的匀强磁 场中,金属棒 MN 沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为 B0,此时 MN 到达的位置使MDEN 构成一个边长为L 的正方形. (1)求t=0时穿过 MDEN 回路的磁通量; (2)为使 MN 棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B 应怎样随时间t变化;请推导出 这种情况下B 与t的关系式. 15.(11分)太阳光垂直照射到地面上时,1m2 地面接收太阳光的功率为1.4kW,其中可见光部分 约占45%. (1)假如认为可见光的波长约为0.55μm,日地间距离R=1.5×10 11m,普朗克常量h=6.63× 10-34J·s,估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少; (2)若已知地球的半径r=6.4×106m,估算地球接收的太阳光的总功率. — 35 — —64 — 解得 E=20V r=20Ω; (2)当R1 的滑片滑到最右端时,R1 被短路,此时外电路电阻等于 R2,且对应于图线上的B 点,故由B 点的U、I值可求出R2 的阻 值为 R2= UB IB = 40.8Ω=5Ω ; (3)当R1 的滑片置于最左端时,R1 阻值最大.设此时外电路总电 阻为R,由图像中A 点坐标求出 R=UAIA =160.2Ω=80Ω 则R1=R-R2=80-5=75Ω; (4)当R1 的滑片从最左端滑到最右端时,外电路总电阻从大于电 源内阻r变至小于r,当外阻和内阻相等时,电源输出功率最大, 其值为Pm= E2 4r= 202 4×20W=5W. 答案 (1)20V 20Ω (2)5Ω (3)75Ω (4)5W 第十三章 电磁感应与电磁波初步 1.B [磁体周围的磁场看不见,摸不着,但是磁场客观存在的,故 A 错误;将小磁针放在磁体附近会出现偏转现象,说明受到了磁力的 作用,可以说明磁体的周围存在着磁场,故B正确;把磁体放在真 空中,磁场不会消失,故C错误;磁场它是客观存在的,故D错误; 故选B.] 2.C [只有当通过导线垂直放入磁场中,磁感应强度才为FIL ,若导 线与磁场不垂直,则磁感应强度大于F IL ,故A错误.B=FIL 是采用 比值法定义的,B 与F、IL等无关,不能说B 与F 成正比,与IL成 反比.故B错误.一小段通电导线在某处不受磁场力,该处不一定 无磁场,也可能是因为导线与磁场平行.故C正确.磁感应强度的 方向就是小磁针静止时N极所受磁场力的方向.故D错误.] 3.C [根据安培定则,直线电流左侧磁场方向应垂直纸面向外,右 侧磁场方向应垂直纸面向里,故A错误;根据安培定则,磁场方向 应为逆时针,故B错误;根据安培定则,从上往下看,磁场方向应为 逆时针,故C正确;根据安培定则,通电螺线管内部磁场方向应由 左指向右,故D错误.故选C.] 4.A [两根导线在某点产生的磁场,距离导线越近,磁场感应强度 越大,如图所示 根据右手螺旋定则,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上,合 成后磁感应强度等于0,A正确;根据 磁场感应强度的合成,由图可知,ab两 点处的磁感应强度大小相等方向不相同,B错误;根据磁感应强度 的合成,由图可知,cd两点处的磁感应强度大小相等方向不相同, C错误;根据磁感应强度的合成,由图可知,ac两点处的磁感应强 度的方向不相同,D错误.故选A.] 5.A [根据磁通量的定义,当B 垂直于S 时,穿过线圈的磁通量为 Ф=BS,其中S为有磁感线穿过区域的面积,所以图中a、b两线圈 的磁通量相等,所以A正确;BCD错误.] 6.D [图甲中,M、N 两点磁感应强度大小相同,方向不同,故 A错 误;图乙中,线圈位于磁铁中间时,穿过线圈的磁通量最大,线圈穿 过磁铁从 M 运动到L 的过程中,穿过线圈的磁通量先增大后减 小,故B错误;图丙中,闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过 程中,线框中磁通量改变,线框中有感应电流产生,故C错误;线框 在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中,穿过线框的磁通 量变化,线框中有感应电流产生,故D正确.故选D.] 7.A [开关闭合状态下,线圈中电流恒定,穿过线圈的磁通量不发 生变化,没有感应电流,电流表指针不会发生偏转,故 A正确.当 开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时,线圈中 磁通量发生变化,产生感应电流,指针发生偏转.故BCD错误.故 选A.] 8.AD [甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动,穿过闭 合回路的磁通量增大,可以产生感应电流,故 A符合题意;乙图中 导体框以一定的速度水平向右运动,导体框中的磁通量不变,不能 产生感应电流,故B不符合题意;根据通电直导线周围磁场的分布 规律以及对称性可知环形导线框中的磁通量始终为零,不能产生 感应电流,故C不符合题意;丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导 体,环形导体中磁通量增大,可以产生感应电流,故D符合题意.故 选AD.] 9.AC [根据麦克斯韦的电磁场理论可知,均匀变化的磁场一定产 生恒定的电场,故A正确;麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫 兹通过电火花实验证实了电磁波的存在,故B错误;信息加到载波 上的技术叫调制,则有调幅与调频两种,故C正确;红外线测温仪, 是利用了红外线的热效应,故D错误.故选AC.] 10.BD [磁通量没有方向,是标量,正负表示磁感线穿过平面的方 向,故A错误;使框架绕OO'转过60°角,则在磁场方向的投影面 积为S 2 ,则磁通量为Φ1= 1 2BS ,故B正确;从初始位置绕OO'转 过90°角,线框与磁场平行,故磁通量为0,故C错误;从初始位置 绕OO'转过180°角,磁通量变化为ΔΦ=BS-(-BS)=2BS,故D 正确;故选BD.] 11.解析 (1)如图的实验装置,是用来研究电流的磁效应的; (2)开关断开,导线中无电流,小磁针在地磁场作用下,小磁针的 N极指向地理的北极附近; (3)闭合开关,导线中有向左的电流,由右手螺旋定则可知,小磁 针所在位置的磁场方向垂直纸面向外,所以小磁针的 N极向外, S极向里,从上往下看,小磁针将沿顺时针方向转动一定角度. 答案 (1)电流的磁效应 (2)北极 (3)顺时针 12.解析 (1)通过对电路分析可知:线圈B 是用来检测感应电流的, 故电流计要和B 构成闭合回路;滑线变阻器的作用是用来改变A 线圈电流大小,故要采取限流接法,综上所述,连线如图. (2)接好电路,合上开关瞬间,由于A 线圈电流的变化,导致穿过 B 线圈磁通量的变化,从而使线圈B 产生感应电流,电流表指针 偏转; (3)电路稳定后,虽然B 线圈有磁场,但磁通量没有变化,不能产 生感应电流,所以电流计不偏转; (4)根据(2)(3)可得:产生感应电流的条件:闭合回路磁通量发生 变化. 答案 (1) (2)偏转 (3)不偏转 偏转 (4)闭合回路磁通量发生变化 13.解析 (1)对A 线圈: Φ1=B1·πR2 Φ2=B2·πR2 磁通量变化量的大小 ΔΦA=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×(1×10-2)2 Wb=1.3× 10-4 Wb 对B 线圈:磁通量变化量的大小 ΔΦB=|Φ4-Φ3|=(0.8-0.4)×3.14×(1×10-2)2 Wb=1.3× 10-4 Wb; (2)对C线圈: ΦC=B·πr2 磁场方向转过30°时, Φ'C=B·πr2cos30° 磁通量变化量的大小 ΔΦC= Φ'C-ΦC =B·πr2(1-cos30°) =8.4×10-6 Wb. 答案 (1)1.3×10-4 Wb 1.3×10-4 Wb (2)8.4×10-6 Wb 14.解析 (1)磁通量Φ=B0L2; (2)回路的磁通量不变,则有 B0L2=BL(L+vt) 解之得 B= B0LL+vt. 答案 (1)B0L2 (2) B0L L+vt 15.解析 (1)设地面上垂直于阳光的1m2 面积上每秒钟接收的可 见光光子数为n,则有 P×45%×1s=n·hcλ 设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太 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 N=n·4πR2 联立得 N=4.9×1044个; (2)地球背着太阳的半个球面没有接收太阳光,地球向阳的半个 球面面积也不都与太阳光垂直.接收太阳光辐射且与阳光垂直的 有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积,则地球接收太阳 光的总功率P地,则有 P地 =P·πr2=1.4×103×3.14×(6.4×106)2W=1.8×1017W. 答案 (1)4.9×1044个 (2)1.8×1017 W 第四次月考滚动检测卷 1.C [军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,其依据是磁极 间的相互作用规律,故A错误;地球是一个大磁体,在北半球斜向 下方,在南半球斜向上方,故B错误;磁感线没有起点也没有终点, 是闭合的曲线,静电场中的电场线不是闭合曲线,起始于正电荷 (或无穷远处),止于无穷远处(或负电荷),故C正确;磁与电是紧 密联系的,但“磁生电”“电生磁”都有一定的条件,运动的电荷产生 磁场,但一 个 静 止 的 点 电 荷 的 周 围 就 没 有 磁 场,故 D 错 误.故 选C.] 2.D [化石能源在燃烧时放出二氧化硫、二氧化碳等气体,会形成 酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是清洁能源,水能是可再生资 源,故A错误;能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能 的总量并不减少,但能量品质降低了;例如,内燃机燃烧汽油把化 学能转化为机械能,最终机械能又会转化为内能,而最终的内能人 们很难再重新利用,所以我们说能量的品质下降了;所以在能源的 利用过程中,有一些能源是不可再生的,所以需要节约能源,故B 错误D正确.根据能量守恒定律,能量是不能够被创造的,故C错 误.故选D.] 3.A [由题意可知,甲图中,电流表是准确的,乙图中电压表测量是 准确的,两图中电流表示数变化量大小为ΔI=0.2A-0.15A= 0.05A.电压表示数变化量大小为ΔU=12V-10V=2V.由于 ΔI I = 0.05 0.15= 1 3> ΔU U = 1 6 ,所以两种接法中电流表示数变化较大, 电压表示数变化较小,说明电压表的分流效果较大,故应采用电流 表内接法误差较小,即甲图误差较小,测得数据Rx= U I = 12 0.15Ω =80Ω.因测量值是电流表与Rx 串联的阻值,所以待测电阻真实 值应比80Ω略小一些.故选A.] 4.C [由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir,所以U=E-Ir.所以由 U-I图像可得E=3V,r=ΔUΔI= 3 6Ω=0.5Ω ,故A错误;因为电源 效率为η= U E ×100%= R R+r×100% ,所以当滑动变阻器的滑片 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 63 —