第十三章 电磁感应与电磁波初步 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（人教版 北京、江苏专版）

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第十三章　电磁感应与电磁波初步 全卷满分100分　考试用时75分钟 一、单项选择题(共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意) 1.关于电磁场与电磁波,下列说法中正确的是(　　) A.变化的电场一定产生变化的磁场 B.电磁波按波长从长到短顺序排列是:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 C.X射线的穿透本领比γ射线更强 D.电磁波在真空中的传播速度等于光速 2.2021年7月4日,我们在电视中看到了离地面高约为400 km的中国空间站的航天员出舱活动的画面,此次出舱活动的顺利完成标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站的。下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A.电磁波的波长越长,其能量子的能量越大 B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波 C.航天员出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s D.赫兹通过实验捕捉到电磁波,并证实了麦克斯韦的电磁场理论 3.磁贴纱窗的软磁条的外部磁感线正面图如图所示,以下说法正确的是(　　) A.磁感线不是封闭的曲线,可以相交于一点 B.软磁条内部a位置应为N极 C.磁感线与电场线一样真实存在于空间之中 D.软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为a指向b 4.两个半径均为R的彼此绝缘的相同金属圆环P、Q相互垂直放置,其中金属圆环Q水平放置,两金属圆环的圆心重合于O点,通有大小相同、方向如图所示的电流。若将一个单独的通电金属圆环在其所围的空间中产生的磁场近似地视作均匀的,且磁感应强度大小为B,则下列说法正确的是(　　) A.穿过水平金属圆环Q的磁通量为BπR2 B.穿过水平金属圆环Q的磁通量为BπR2 C.圆心O处的磁感应强度大小为2B D.圆心O处的磁感应强度大小为零 5.市面上有一种有趣的磁悬浮玩具,打开电源后,具有磁性的玩偶会稳定地漂浮起来,其内部构造如图所示,其中滑动变阻器接入电路的阻值可改变,则下列说法正确的是　(　　) A.该玩具的电源必须是交流电源 B.a端应接电源正极 C.软铁内的磁感线朝向上方 D.滑动变阻器的滑片向下滑动,玩偶的高度会上升 6.以下关于磁场、电磁感应现象的说法正确的是(　　) 　　　　 　　 A.图甲中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针不发生偏转 B.图乙中电流方向如图所示,则铁环中心O点的磁场垂直纸面向外 C.图丙中当电流从B流入时小磁体向下运动,则小磁体下端为N极 D.图丁中水平圆环从M向L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小 7.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直纸面向里,如图所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中(　　) A.c、d两点的磁感应强度大小相等 B.a、b两点的磁感应强度大小相等 C.c点的磁感应强度的值最小 D.b点的磁感应强度的值最大 8.地球赤道附近的地磁场可以看成是磁感应强度B=5×10-6 T、方向由南向北的匀强磁场。在该区域有一面沿东西方向的墙(磁场垂直于墙面,由室内指向室外),墙面上有两扇窗户。如图甲所示的窗户可以绕ad向外转动,如图乙所示的窗户可以沿水平方向左右滑动。两扇窗户的金属框架abcd和efgh所围的面积都为1.5 m2,且金属框架与窗户其他部位间绝缘,则以下说法正确的是(　　) 　 A.图甲,窗户绕ad向外推开的过程中,金属框架abcd中有感应电流 B.图乙,窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中,金属框架efgh中有感应电流 C.图甲,窗户向外推开60°时,穿过金属框架abcd的磁通量为7.5×10-6 Wb D.图甲,关闭着的窗户绕ad向外推开120°的过程中,穿过金属框架abcd磁通量变化量的大小为3.75×10-6 Wb 9.长直导线a、b互相垂直放置,b导线中的电流大小为a导线中电流大小的2倍,电流方向如图所示,纸面内的P、Q分别是a、b导线上的点,P、Q连线与导线b垂直,与导线a的夹角为θ=30°,O为PQ的中点。已知通电长直导线在空间某点产生的磁感应强度大小B=k(k为常量,I为电流大小,r为该点到直导线的距离)。若直导线a在O点产生的磁感应强度大小为B0,则O点的磁感应强度大小为(　　) A.B0　　　　B.2B0　　　　C.B0　　　　D.B0 10.已知直导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为B=k,k为常量,I为电流,r为到导线的距离。b、c、d处有三根通电长直导线垂直于纸面放置,电流方向如图所示,a为bd中点,ac垂直于bd且ab=ad=ac,b、c、d处的三根导线中电流大小分别为I、I、2I。已知c处导线在a点产生的磁感应强度大小为B,则a点处的合磁感应强度大小为(　　) A.B　　　　B.3B　　　　C.2B　　　　D.B 11.如图甲所示,面积为S的单匝矩形闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO'匀速转动,匀强磁场的磁感应强度大小为B,穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法不正确的是　(　　) 　　　 A.在t=时,穿过线圈的磁通量大小为BS B.在t=时,磁场方向与线圈所在平面垂直 C.线圈从图甲所示的位置转过60°,穿过线圈的磁通量大小为BS D.在t=时刻和t=时刻,穿过线圈的磁通量不相同 二、非选择题(共5题,共56分。其中第13题—第16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,只写出最后答案的不能得分,有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位) 12.(7分)某实验小组的同学在研究电磁感应现象时,分别设计了如图甲、乙、丙所示的电路,其中图丙的电路不完整。 　 (1)图甲中,导体棒ab向左移动切割磁感线时,灵敏电流计的指针发生了偏转,若将蹄形磁铁N、S两极颠倒,导体棒ab向左移动切割磁感线,灵敏电流计的指针　　　　(选填“偏转”或“不偏转”)。  (2)图乙中,下列能使灵敏电流计指针发生偏转的是　　　　。(填选项前的字母)  A.线圈不动,条形磁铁向下插入线圈 B.条形磁铁置于线圈中不动 C.条形磁铁不动,线圈在条形磁铁的正下方上下运动 (3)图丙电路中的部分导线已连接,请将电路图补充完整;正确连接电路后,要使灵敏电流计的指针发生偏转,下列可行的操作是　　　　。(填选项前的字母)  A.断开开关,线圈A插入线圈B B.闭合开关,滑动变阻器的滑片P向左快速滑动 C.闭合开关,线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动 D.闭合开关稳定时,再断开开关瞬间 13.(10分)某广播电台的发射功率为10 kW,发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波,则:(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s)(结果均保留3位有效数字) (1)该电台每秒发射多少个能量子? (2)若发射的能量子在以发射天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的,求在离发射天线2.5 km处、直径为2 m的球状接收天线每秒接收的能量子个数以及接收功率。 14.(8分)某校物理兴趣小组用图示装置估测磁体附近的磁感应强度。他们将一小磁针放在一个水平放置的螺线管右侧的轴线上,如图甲所示(小磁针未画出)。以小磁针所在处为原点,在水平面内建立xOy坐标系,其中x轴与螺线管轴线重合,x轴正方向向右,小磁针静止时N极指向xOy坐标系中的y轴正方向,当接通电源后,发现小磁针N极指向第一象限内与y轴正方向成30°角的方向,其俯视图如图乙所示,已知该实验所在地面处地磁场的磁感应强度的水平分量大小为3×10-5 T。 (1)请在图上标明螺线管导线的绕向; (2)求该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小(画出必要的矢量示意图;计算结果保留3位有效数字)。 　 15.(14分)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处的磁感应强度大小为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。 16.(17分)如图所示,“V”形导轨沿水平方向固定,∠POQ=60°,OB为∠POQ的角平分线。在整个空间加竖直向下的匀强磁场,足够长的导体棒MN垂直OB放置在O点,从t=0时刻开始导体棒向右以恒定的速度v=0.5 m/s运动,导体棒始终与OB垂直且始终保持与导轨有良好的接触,已知从t=0到t=1 s时间内匀强磁场的磁感应强度大小为B0=2 T,从t=1 s开始空间的磁感应强度随时间的变化规律为B= T(t≥1 s)。求: (1)t=1 s时穿过闭合回路的磁通量; (2)t=2 s到t=5 s时间内穿过回路磁通量的变化量; (3)若t=1 s开始,欲使回路中没有感应电流产生,写出从t=1 s开始磁感应强度随时间的变化规律。 答案全解全析 第十三章　电磁感应与电磁波初步 1.D 2.D 3.D 4.A 5.B 6.D 7.C 8.A 9.A 10.A 11.A 1.D　根据麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场产生稳定的磁场,A错误;电磁波按波长从短到长顺序排列依次是γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波,B错误;γ射线的穿透本领比X射线更强,C错误;电磁波在真空中的传播速度等于光速,D正确。 2.D　由ε=hν=h可知,电磁波的波长越长,其能量子的能量越小,A错误;根据麦克斯韦的电磁场理论可知,均匀变化的磁场或电场周围产生恒定的电场或磁场,不会产生电磁波,B错误;电磁波在真空中传播的速度v=3.0×108 m/s,空间站到地球表面的距离约为s=4×105 m,则电磁波从空间站传播到地面接收站所用的时间约为t== s≈0.001 3 s,C错误;麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在,赫兹通过实验捕捉到电磁波,从而证明了电磁波的存在,D正确。 3.D　磁感线是闭合曲线,不能交于一点,A错误;在磁铁外部,磁感线是从N极到S极,所以软磁条内部a位置应为S极,B错误;磁感线与电场线都是假想的曲线,实际并不存在,C错误;由于磁感线是闭合曲线,在软磁条外部a、b之间的磁感线方向由b到a,则内部的磁感线方向应为a指向b,D正确。 4.A　根据题意可知,通电金属圆环P在其所围的空间中产生的磁感应强度大小为B,方向水平向左,通电金属圆环Q在其所围的空间中产生的磁感应强度大小亦为B,方向竖直向下,故穿过水平金属圆环Q的磁通量为Φ=BS=BπR2,A正确,B错误;由前面分析可知,P、Q两通电圆环在O点处产生的磁感应强度大小均为B,方向相互垂直,则由矢量合成法则可知,圆心O处的磁感应强度大小为B1==B,故C、D错误。 5.B　由题可知,具有磁性的玩偶稳定地漂浮起来,玩偶下端为S极,则通电线圈的上端为S极,根据安培定则可得,a端应接电源的正极,电源提供的是直流电,A错误,B正确;由通电线圈的上端为S极,知软铁内的磁感线朝向下方,C错误;若滑动变阻器的滑片向下滑动,其接入电路的电阻增大,则线圈中的电流减小,磁场减弱,玩偶的高度会下降,D错误。 6.D　题图甲中,闭合开关S的瞬间,线圈M中产生向左的磁场,穿过线圈P的磁通量增大,产生感应电流,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转,A错误;题图乙中,对于左、右两个螺线管,分别由安培定则判断得上方均为N极,下方均为S极,所以环心O处的磁场竖直向下,B错误;题图丙中,当电流从B流入时,根据安培定则可知,电磁铁上端为N极,由于小磁体向下运动,知小磁体下端为S极,C错误;题图丁中,圆环向下运动的过程中,通过圆环的磁铁内部磁通量大于磁铁外部磁通量,圆环在磁铁中间时外部磁通量最小,净磁通量最大,则穿过圆环的磁通量先增大后减小,D正确。 7.C　由安培定则可知,电流在c点产生的磁场方向与B0反向,故合磁感应强度最小;电流在a点产生的磁场方向与B0同向,合磁感应强度最大;电流在b、d两点产生的磁场方向与B0互相垂直,b、d两点的合磁感应强度大小相等。因此只有C项正确。 8.A　题图甲,窗户绕ad向外推开的过程中,金属框架abcd中的磁通量发生变化,有感应电流,故A正确;题图乙,窗户沿水平方向从左向右滑动的过程中,金属框架efgh中的磁通量没有发生变化,没有感应电流,故B错误;题图甲,窗户向外推开60°时,穿过金属框架abcd的磁通量为Φ=BS cos 60°=3.75×10-6 Wb,故C错误;关闭着的窗户绕ad向外推开120°的过程中,穿过金属框架abcd磁通量变化量的大小为|ΔΦ|=|-BS sin 30°-BS|=1.125×10-5 Wb,故D错误。 9.A　根据安培定则,两直导线在O点产生的磁感应强度相互垂直,设Q到O点的距离为L,已知通电长直导线在空间某点产生的磁感应强度大小B=k,则直导线a在O点产生的磁感应强度大小为B0=k=,则直导线b在O点产生的磁感应强度大小为Bb=k==B0,两直导线在O点产生的磁场相互垂直,根据磁感应强度合成法则,则O点的磁感应强度大小为B==B0,故选A。 10.A　由于b、c、d处三根导线中电流大小分别为I、I、2I,且ab=ad=ac,c处直导线在a点处产生的磁感应强度大小为B,所以b处直导线在a点产生的磁感应强度大小也等于B,而d处直导线在a点产生的磁感应强度大小等于2B,根据安培定则可判断方向如图所示,b、d处直导线在a点产生的磁感应强度方向向左,合成后大小为3B,c处直导线在a点产生的磁感应强度方向向下,大小为B,根据平行四边形定则可知,a点的磁感应强度大小为B合==B,故B、C、D错误,A正确。 11.A　根据题图乙知Φ=Φm sin t=BS sin t,则在t=时,Φ=BS sin ×=BS,A错误;在t=时,线圈转过90°,此时磁场方向与线圈所在平面垂直,B正确;线圈从图甲所示的位置转过60°,穿过线圈的磁通量Φ=BS sin ×=BS,C正确;在t=时刻,穿过线圈的磁通量Φ=BS sin ×=BS,在t=时刻,穿过线圈的磁通量Φ=BS sin ×=-BS,可知,在t=时刻和t=时刻,穿过线圈的磁通量不相同,D正确。 12.答案　(1)偏转(1分)　(2)AC(2分)　(3)图见解析(2分)　BD(2分) 解析　(1)根据产生感应电流的条件可知,将蹄形磁铁N、S两极颠倒,导体棒ab向左移动切割磁感线时,穿过回路的磁通量发生变化,回路中仍有感应电流产生,则灵敏电流计的指针发生偏转。 (2)线圈不动,将条形磁铁向下插入线圈,穿过线圈的磁通量发生变化,电路中有感应电流产生,灵敏电流计指针偏转,故A正确;条形磁铁放在线圈里不动,穿过线圈的磁通量不变,电路中没有感应电流产生,灵敏电流计指针不偏转,故B错误;条形磁铁不动,线圈在条形磁铁正下方上下移动,穿过线圈的磁通量不断变化,电路中有感应电流产生,灵敏电流计指针偏转,故C正确。 (3)本实验中线圈A与电源相连,线圈B与灵敏电流计相连,通过改变线圈B中的磁通量,使线圈B产生感应电流,实物图连接如图: 断开开关,线圈A中没有电流,则线圈A周围没有磁场产生,则穿过线圈B的磁通量始终为零,则线圈B中没有感应电流产生,灵敏电流计指针不偏转,故A错误;闭合开关,滑动变阻器的滑片P向左快速滑动,滑动变阻器接入电路的电阻值增大,回路中的电流减小,线圈A周围的磁场减弱,穿过线圈B的磁通量减小,线圈B中有感应电流产生,灵敏电流计指针偏转,故B正确;闭合开关,线圈A和线圈B以相同速度一起向上快速运动,穿过线圈B的磁通量不变,线圈B中没有感应电流产生,灵敏电流计指针不偏转,故C错误;闭合开关稳定时,再断开开关瞬间,穿过线圈B的磁通量减为零,则线圈B中有感应电流产生,灵敏电流计指针偏转,故D正确。 13.答案　(1)9.43×1030　(2)3.77×1023　4.00×10-4 W 解析　(1)每个能量子的能量ε=hν== J≈1.06×10-27 J(2分) 则电台每秒发射能量子数N=≈9.43×1030(2分) (2)设球状接收天线每秒接收能量子数为n,以电台发射天线为球心,半径为R的球面积为S=4πR2(1分) 而球状接收天线的有效接收面积S'=πr2(1分) 所以n=N=N≈3.77×1023(2分) 接收功率P收=≈4.00×10-4 W(2分) 14.答案　(1)图见解析　(2)见解析 解析　(1)由于小磁针的N极指向磁感应强度的方向,未接通电源时,小磁针静止时N极指向处于水平面内xOy坐标系中的y轴正方向,可知地磁场的磁感应强度的水平分量沿y轴正方向;当接通电源后,发现小磁针N极指向第一象限内与y轴正方向成30°角的方向,可得螺线管在小磁针处产生的磁感应强度沿x轴正方向,故螺线管的右端为N极,根据安培定则画出螺线管导线的绕向如图所示。(3分) (2)设该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小为Bx,由题意知地磁场的磁感应强度的水平分量大小为By=3×10-5 T,小磁针处合磁感应强度B指向第一象限且与y轴正方向成30°角,如图所示(2分) 根据矢量合成法则可得tan 30°=(2分) 解得Bx≈1.73×10-5 T(1分) 15.答案　　方向沿x轴负方向 解析　根据安培定则可判断出三根导线分别在O点产生的磁场的方向,如图所示,设L1在O点产生的磁感应强度为B1,则有B1=k=,方向沿x轴负方向(2分) 设L2在O点产生的磁感应强度为B2,则有B2=k=,方向指向第三象限且与x轴负方向成45°角(2分) 设L3在O点产生的磁感应强度为B3,则有B3=k,方向沿y轴正方向(2分) 先将B2正交分解,则沿x轴负方向的分量大小 B2x= cos 45°=(2分) 沿y轴负方向的分量大小 B2y= sin 45°=(2分) 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(2分) 故原点O处的合磁感应强度大小B=Bx=,方向沿x轴负方向。(2分) 16.答案　(1) Wb　(2) Wb　(3)B= T(t≥1 s) 解析　(1)导体棒MN向右匀速运动,1 s内的位移大小为x1=vt1=0.5×1 m=0.5 m(1分) 由几何关系可知导体棒接在导轨间的长度为 L1== m(1分) 闭合回路围成的面积为S1=x1L1= m2(1分) t=1 s时穿过闭合回路的磁通量大小为 Φ1=B0S1= Wb(1分) (2)0~2 s内导体棒的位移大小为x2=vt2=1 m 由几何关系可知,t=2 s时导体棒接在导轨间的长度为L2== m(1分) 闭合回路围成的面积为S2=x2L2= m2(1分) t=2 s时,磁感应强度为 B2= T= T(1分) t=2 s时穿过闭合回路的磁通量大小为 Φ2=B2S2= Wb(1分) 0~5 s内导体棒的位移大小为x3=vt3=2.5 m 由几何关系可知导体棒接在导轨间的长度为 L3== m(1分) 闭合回路围成的面积为S3=x3L3= m2(1分) t=5 s时,磁感应强度为 B3= T= T(1分) t=5 s时穿过闭合回路的磁通量大小为 Φ3=B3S3= Wb(1分) t=2 s到t=5 s时间内穿过回路的磁通量的变化量 ΔΦ=Φ3-Φ2= Wb(1分) (3)欲使从t=1 s开始回路中没有感应电流产生,则穿过回路的磁通量保持不变,即从t=1 s开始回路中的磁通量始终等于t=1 s时的磁通量,即 Φ1= Wb(1分) t时间内导体棒的位移大小为x=vt=t t时刻导体棒接在导轨间的长度为L==t t时刻闭合回路围成的面积为S=xL=t2(1分) t时刻穿过回路的磁通量为Φ=BS=Bt2(1分) 欲满足条件,应有Φ=Φ1 解得B= T(t≥1 s)(1分) 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