第三章 电磁场与电磁波初步 第四章 能源与可持续发展 达标检测卷-【突破课堂】2025-2026学年高中物理必修第三册同步单元达标检测卷（教科版）

密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 第三章　电磁场与电磁波初步 第四章　能源与可持续发展 注意事项 1.全卷满分100分,考试用时75分钟。 2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。 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.下列关于能量转化的说法中,错误的是(　　) A.能量在转化过程中,有一部分能量转化为周围环境中的内能,我们无法把这些内能收集起来重新利用 B.各种形式的能量在转化时,总能量是不变的 C.在能源的利用过程中,能量的总量并未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成了不便于利用的 D.各种能量在不转化时是守恒的,但在转化时是不守恒的 2.关于电磁波,下列说法正确的是(　　) A.电磁波不能在真空中传播 B.麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在 C.均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场 D.利用B超可观察到母体内的胎儿情况,这属于电磁波技术的应用 3.一线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让线圈在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直,则线圈由位置B到位置C的过程中,穿过线圈的磁通量(　　) A.一直变大 B.一直变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大 4.如图所示,通电直导线AC的左侧O处有一小磁针(图中未画出),静止时小磁针的N极垂直纸面向里。图中D、O、E连线与导线AC垂直,下列说法正确的是(　　) A.直导线AC中的电流方向是从A流向C B.关于直导线AC与O对称的E处的磁场与O处磁场相同 C.将小磁针平移到O的左侧D处,静止时小磁针的N极垂直纸面向外 D.直导线AC中的电流逐渐增大的过程中,小磁针将旋转 5.下列判断正确的是(　　) A.图甲所示的通电直导线的磁感线方向是错误的 B.图乙所示的蓄电池N端为负极 C.图丙中的线框与通电导线在同一平面内,向右平移的过程中,线框中没有感应电流产生 D.图丁中a、b为两个同心且共面的金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两圆环面垂直,通过两环的磁通量大小关系为Φa>Φb 6.如图所示,我国的探月卫星在进入地月转移轨道时,由于卫星姿势的改变,卫星中一边长为50 cm的正方形导线框由水平方向转至竖直方向,此处磁场磁感应强度B=4×10-5 T,方向如图所示,则下列说法正确的是(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(　　) A.在水平位置时,穿过线框的磁通量的大小为8.0×10-6 Wb B.在竖直位置时,穿过线框的磁通量的大小为6.0×10-6 Wb C.该过程中穿过线框的磁通量的变化量的大小是1.4×10-5 Wb D.该过程中穿过线框的磁通量的变化量的大小是2×10-6 Wb 7.空间中存在方向未知、磁感应强度大小为B0的匀强磁场,距离为2a的两直导线平行固定在绝缘水平面上,当两直导线中分别通以大小相等、方向如图所示的电流时,发现在水平面上方到两直导线的距离都为a的P点的磁感应强度恰好为零。若仅改变其中一根通电直导线中电流的方向,则P点的磁感应强度大小变为(　　) A.B0 B.B0 C.2B0 D.B0 二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 8.如图是生产中使用的一种延时继电器的示意图。铁芯上绕有A、B两个线圈,线圈A跟电源连接,线圈B的两端直接接在一起,构成一个闭合回路。在开关S由闭合到断开时,弹簧K并不能立即将衔铁D拉起使触头C离开,而是要过一小段时间后触头C才能离开,“延时继电器”就是因此得名的。有关“延时继电器”下列说法正确的是(　　) A.开关S闭合,线圈A轴线上的磁感线方向沿轴线向上 B.开关S闭合,线圈A轴线上的磁感线方向沿轴线向下 C.开关S断开瞬间,线圈A产生感应电流,使装置具有延时作用 D.开关S断开瞬间,线圈B产生感应电流,使装置具有延时作用 9.如图,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2与O3O4都是线圈的两个对称轴,在下列运动中,线圈中能产生感应电流的是(　　) A.线圈向左或向右平动 B.线圈向上或向下平动 C.线圈绕O1O2轴匀速转动 D.线圈绕O3O4轴变速转动 10.现代社会经常要用到红外测温仪。当被测物体向外辐射红外线时,能量介于0.2~1.2 eV之间的红外线光子方可被测温仪感知。如图为氢原子能级图,要使氢原子辐射的光子可被红外测温仪捕捉,氢原子发生的跃迁可能是(　　) A.从n=5向n=4跃迁 B.从n=3向n=5跃迁 C.从n=4向n=3跃迁 D.从n=3向n=2跃迁 三、非选择题(本题共6小题,共60分) 11.(6分)某学习小组利用小磁针稳定后的方向来探究通电螺线管周围的磁场方向。 (1)通电螺线管正上方小磁针静止时所指的方向如图所示,则螺线管下方小磁针I指向左边的是　　　　(选填“N”或“S”)极,螺线管内部小磁针II指向左边的是　　　　(选填“N”或“S”)极。  (2)根据小磁针静止时所指的方向判断,下面四图中正确的是　　　　。  A B C D 12.(8分)如图为“探究感应电流产生的条件”的实验装置。 (1)请在图中用实线将所缺的导线补接完整。根据连线,在闭合开关S前,滑片P应置于滑动变阻器的　　　(选填“最左端”“中间”或“最右端”)。  (2)在完成“探究感应电流产生的条件”这一实验后,接下来继续使用这一实验装置进行“研究磁通量变化时感应电流的方向”这一实验。闭合开关S,使A放置在B线圈中保持静止,减小滑动变阻器接入电路中的阻值,观察到灵敏电流计G的指针向左偏转。根据这一现象判断,当A线圈相对B线圈向上运动时,灵敏电流计的指针　　　　(选填“向左”或“向右”)偏转。  13.(13分)如图所示,磁感应强度大小为B的匀强磁场仅存在于坐标系第一象限边长为2L的正方形范围内,左右各一半面积的范围内,磁场方向相反。有一个边长为L的正方形导线框abcd,开始与直角坐标系共面。 (1)若导线框ab边与y轴重合,以ab为轴,cd边垂直纸面向外匀速转动,试问导线框转动120°时,穿过导线框的磁通量。 (2)若导线框沿垂直磁感线方向以速度v匀速通过磁场,从ab边进入磁场算起,规定刚开始时磁通量为正值,试推导线框的磁通量随坐标变化的函数关系式,并画出穿过线框的磁通量随横坐标的变化图像。 14.(15分)已知通电的长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为B=k,其中I为电流,r为该位置到长直导线的距离,k为常数。如图所示,现有通电的两根长直导线分别固定在正方体abcd-efgh的两条边dh和hg上,彼此绝缘,电流方向分别由d流向h、由h流向g,dh中电流是hg中电流大小的一半,dh中的电流在c点产生的磁感应强度为B。不计导线的粗细,a、e两点的磁感应强度的大小分别是多少? 15.(18分)如图所示,足够长的金属框架MON与足够长的导体棒DE构成回路,处在匀强磁场中且与磁场垂直。 (1)若B0=0.2 T,DE从O点出发,向右以v0=0.5 m/s的速度匀速运动4 s时,穿过回路的磁通量的变化量是多少? (2)在图中,若回路面积从S0=2 m2变到S1=12 m2,同一时间内B从B0=0.2 T变到B1=1.0 T,回路中的磁通量变化量是多少? (3)若开始时B0=0.2 T,DE从O点右侧1 m处出发,向右以v1=1 m/s的速度匀速运动,且闭合回路中没有感应电流产生,求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。 附加题 如图所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3垂直纸面放置,三根导线及坐标原点恰好位于边长为a的正方形的四个顶点上,L1与L2中的电流均为2I,方向均垂直于纸面向外,L3中的电流为I,方向垂直于纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中,距离导线r处的磁感应强度B=k(式中k为常量)。求原点O处的磁感应强度B的大小和方向。 答案与解析 第三章　电磁场与电磁波初步 第四章　能源与可持续发展 1.D 2.B 3.C 4.A 5.D 6.C 7.B 8.AD 9.CD 10.AC 1.D　根据能量守恒定律可知,无论在能量的转化还是在能量的转移过程中,能量的总量都是不变的。由能量的耗散知,在能量转化的过程中,有一部分能量转化为周围环境中的内能,而我们无法把这些内能收集起来重新利用,这表明,在能源的利用过程中,能量的总量虽然并未减少,但是在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的,而自然界的总能量仍是守恒的,故选项A、B、C正确,D错误,故选D。 2.B　电磁波可以在真空中传播,A错误;麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,B正确;均匀变化的磁场产生稳定的电场,C错误;B超利用超声波来观察母体内的胎儿情况,D错误。故选B。 3.C　线圈在位置B和位置C时都不与磁场垂直,而当线圈与磁场垂直时,穿过线圈的磁通量最大,所以线圈由位置B到位置C的过程中,穿过线圈的磁通量先变大后变小,选项C正确。 4.A　静止时小磁针的N极垂直纸面向里,即磁场方向向里,根据安培定则可知直导线AC中的电流方向是从A流向C,如图所示,故选项A正确;根据安培定则可知,关于直导线AC与O对称的E处的磁场与O处磁场方向相反,故选项B错误;D、O两点磁场方向相同,所以将小磁针平移到O的左侧D处,静止时N极依然垂直纸面向里,故选项C错误;直导线AC中的电流逐渐增大的过程中,磁场方向不变,所以小磁针不会转动,故选项D错误。 5.D　根据安培定则可知,图甲所示的通电直导线的磁感线方向是正确的,故A错误;根据图乙可知,螺线管Q端是S极,根据右手螺旋定则可知,蓄电池N端为正极,故B错误;图丙中的线框与通电导线在同一平面内,向右平移的过程中,穿过线框的磁通量减小,线框上会产生感应电流,故C错误;磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上,外部穿过环面的磁感线方向向下,由于磁感线是闭合曲线,磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数,而磁铁外部磁感线分布在磁铁周围较大的空间,所以磁铁外部穿过圆环向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分,a的面积小,则磁通量较大,所以Φa>Φb,故D正确。故选D。 6.C　 图形剖析　 在水平位置时穿过线框的磁通量为Φ1=BS sin 37°=4×10-5×0.52×0.6 Wb=6.0×10-6 Wb,在竖直位置时穿过线框的磁通量为Φ2=-BS cos 37°=-4×10-5×0.52×0.8 Wb=-8.0×10-6 Wb,磁通量的变化量的大小为ΔΦ==1.4×10-5 Wb,故C正确。 知识拓展　磁通量的正负 　　磁通量是标量,但是有正负。磁通量的正负不代表大小,只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正,则向外穿过这个面的磁通量为负。 7.B　 图形剖析　 甲　乙 由几何关系可知,两导线与P点的连线相互垂直,则由安培定则可知两导线在P点的磁场方向如图甲所示,可知B1=B2=B0 cos 45°=B0,其中B0方向水平向左;若仅改变其中一根通电直导线中电流的方向,如图乙所示,则P点的磁感应强度大小变为B==B0,故选B。 8.AD　开关S闭合,根据题图可以判定线圈A中电流的方向,结合安培定则可知,开关S闭合,线圈A轴线上的磁感线方向沿轴线向上,故A正确,B错误;开关S闭合时,线圈A中电流激发的磁场在线圈B位置的磁场方向向上,开关S断开瞬间,穿过线圈B的磁通量减小,线圈B产生感应电流,使装置具有延时作用,故C错误,D正确。故选A、D。 9.CD　由题意可知磁场范围足够大,线圈向左、向右、向上、向下平动时,穿过线圈的磁通量均不变,线圈中不会产生感应电流,选项A、B错误;线圈绕O1O2轴匀速转动,或者绕O3O4轴变速转动,穿过线圈的磁通量变化,线圈中会产生感应电流,选项C、D正确。 10.AC　从n=5向n=4跃迁时,辐射出的光子能量为(-0.54 eV)-(-0.85 eV)=0.31 eV,在红外线光子的能量范围之内,则可被红外测温仪捕捉,选项A正确;从n=3向n=5跃迁时要吸收能量,选项B错误;从n=4向n=3跃迁时,辐射出的光子能量为(-0.85 eV)-(-1.51 eV)=0.66 eV,在红外线光子的能量范围之内,则可被红外测温仪捕捉,选项C正确;从n=3向n=2跃迁时,辐射出的光子能量为(-1.51 eV)-(-3.40 eV)=1.89 eV,不在红外线光子的能量范围之内,则不可被红外测温仪捕捉,选项D错误。 11.答案　(1)S(2分)　N(2分)　(2)A(2分) 解析　(1)观察通电螺线管正上方小磁针静止时所指的方向,可知通电螺线管右端为S极,左端为N极,则螺线管下方小磁针I指向左边的是S极;因为通电螺线管内部磁场由S极指向N极,所以通电螺线管内部磁场从右向左,根据小磁针静止时N极所指的方向是该点的磁场方向,可知小磁针II指向左边的是N极。 (2)由右手螺旋定则可以判断出通电螺线管右侧为N极,左侧为S极,根据小磁针静止时N极所指的方向是该点的磁场方向可得A正确。 12.答案　(1)图见解析(4分)　最左端(2分) (2)向右(2分) 解析　(1)如图所示 由图可以看出,滑动变阻器采用限流式接法接入电路中,开关闭合之前,要将滑动变阻器连入电路的阻值调到最大,即将滑片置于最左端。 (2)减小滑动变阻器接入电路中的阻值,流过A线圈的电流增大,穿过B线圈的磁通量增大,灵敏电流计的指针向左偏转。当A线圈相对B线圈向上运动时,穿过B线圈的磁通量减小,则灵敏电流计的指针向右偏转。 13.答案　(1)BL2 (2)见解析 关键点拨　当ab边通过磁场区域虚线时,导线框的一部分面积在右侧磁场,一部分面积在左侧磁场,则同时有磁感线沿相反方向穿过导线框,此时应该求穿过导线框的合磁通量。 解析　(1)导线框转动120°时,与磁场方向夹角为60°, 则磁通量Φ=BL2 cos 60°=BL2(2分) (2)从ab边进入磁场算起,0~L过程线框在左侧磁场,有Φ1=BLx(2分) L~2L过程,ab边进入右侧磁场,cd边在左侧磁场, 则有Φ2=-BL(x-L)+BL(2L-x)(2分) 即Φ2=3BL2-2BLx(2分) 2L~3L过程,线框在右侧磁场,有Φ3=-BL(3L-x)=BLx-3BL2(2分) 作出磁通量随横坐标的变化图像如图所示。 (3分) 14.答案　B　B 解题思路　 解析　设正方体的棱长为L,则 dc=da=L,de=ha==L(2分) 由于dh中的电流在c点产生的磁感应强度为B, 则B=k(1分) 所以,dh中的电流在a点产生的磁感应强度B1=k=B,方向由a指向b,如图甲所示。(2分) hg中的电流在a点产生的磁感应强度B2=k=B,方向垂直ha,如图甲所示。(2分) 由图甲可知B1和B2垂直, 所以a点的磁感应强度大小为 Ba===B(2分) dh中的电流在e点产生的磁感应强度为B3=k=B,方向由e指向f,如图乙所示。(2分) hg中的电流在e点产生的磁感应强度为B4=k=2B,方向由e指向a,如图乙所示。(2分) 由图乙可知B3和B4垂直,e点的磁感应强度大小为Be===B(2分) 15.答案　(1)0.4 Wb　 (2)11.6 Wb　 (3)B=(T) 解析　(1)DE棒从O点出发向右以v0=0.5 m/s的速度匀速运动4 s时,位移为x=v0t=2 m(2分) 由于∠MON=45°,此时回路的面积为 S== m2=2 m2(2分) 穿过回路的磁通量的变化量为 ΔΦ1=B0S=0.4 Wb(2分) (2)初态时穿过回路的磁通量为 Φ1=B0S0=0.4 Wb(2分) 末态时穿过回路的磁通量为 Φ2=B1S1=12 Wb(2分) 回路中的磁通量的变化量为 ΔΦ2=Φ2-Φ1=11.6 Wb(2分) (3)闭合回路三角形的直角边长为x1=x0+v1t=(1+t) m(2分) 闭合回路中没有感应电流产生,则穿过回路的磁通量不变,有B0·=B·(2分) 解得B=(T)(2分) 附加题 答案　　方向沿x轴负方向 解析　根据安培定则,画出三根导线分别在O点的磁场方向,如图所示,设L1在O点产生的磁感应强度大小为B1,则有B1=k= 方向沿x轴负方向 设L2在O点产生的磁感应强度大小为B2,则有B2=k=,方向与x轴负方向成45°角 设L3在O点产生的磁感应强度大小为B3,则有B3=k,方向沿y轴正方向 先将B2正交分解,则沿x轴负方向的分量大小 B2x= cos 45°= 沿y轴负方向的分量大小 B2y= sin 45°= 故x轴方向的合磁感应强度大小Bx=B1+B2x= 方向沿x轴负方向 y轴方向的合磁感应强度大小By=-B2y+B3=0 故最终的合磁感应强度大小B=Bx=,方向沿x轴负方向。 学科网（北京）股份有限公司 $