第十三章电磁感应与电磁波初步 单元测试（素养提升）-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

人教版必修第三册第十三章电磁感应与电磁波初步 单元测试（素养提升） 一、单选题：本大题共10小题，共40分。 1.如图所示，质量为的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为，轻绳水平且端与站在水平面上的质量为的人相连，轻绳与竖直方向的夹角，物体甲及人均处于静止状态已知，，取，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若物体甲的质量，人与水平面之间的动摩擦因数为，欲使人在水平面上不滑动，则人的质量至少不能低于(    ) A. B. C. D. 2.比值定义法就是用两个物理量之“比”来定义一个新物理量的方法．以下表达式中不属于比值定义得到的是？(    ) A. B. C. D. 3.关于电和磁现象，以下说法中正确的是(    ) A. 自感电动势的方向总是与原电流方向相反 B. 回旋加速器中的电场不仅使带电粒子加速还使带电粒子偏转 C. 低频扼流圈对低频交流电阻碍作用很大，对高频交流电阻碍作用很小 D. 法拉第最先发现电磁感应现象，发电机就是根据电磁感应现象制成的 4.关于电场强度的定义式，以下叙述正确的是(    ) A. 与成正比 B. 与成反比 C. 由和的比值决定 D. 表示电场本身性质，与无关，其大小可由和的比值来测定 5.如图所示为一款儿童游戏机的简化示意图。在与水平面夹角的光滑游戏面板上，固定一半径为的光滑细圆形挡板垂直于面板，、为与圆心等高的直径两端点。一质量为的弹珠从弹射器水平发射出来后，沿挡板内侧从轨道最低点开始运动，恰好能通过轨道最高点。忽略空气阻力，弹珠可视为质点，重力加速度大小为，则弹珠经过点时(    ) A. 对挡板的压力大小为 B. 对挡板的压力大小为 C. 重力的瞬时功率为 D. 重力的瞬时功率为 6.如图所示，质量为、长为的金属棒两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，并处于匀强磁场中。棒中通以大小为、方向为的恒定电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为，取重力加速度，。匀强磁场的磁感应强度最小是(    ) A. B. C. D. 7.如图所示中，正方形闭合线圈始终在匀强磁场中运动，线圈中能产生感应电流的是(    ) A. 水平方向匀速运动 B. 水平方向匀速运动 C.     绕轴转动 D.     绕轴转动 8.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。下列说法中正确的是(    ) A. 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B. 电磁炉中通入电压恒定的直流电也能正常工作 C. 环保绝缘材料制成的锅体可以利用电磁炉来烹饪食物 D. 电磁炉的上表面一般都用金属材料制成以便于加快热传递 9.竖直向上抛出一物体，在物体上升的过程中，正确的是(    ) A. 物体做减速运动，惯性减小 B. 物体做减速运动，惯性增大 C. 物体做减速运动是因为受到重力的作用 D. 物体必然受到向上的力的作用 10.关于磁场的方向，下列叙述中正确的是(    ) A. 是磁感线上某一点的切线方向 B. 是磁场中运动电荷的受力的方向 C. 是小磁针静止时南极所指的方向 D. 是小磁针的南极受力方向 二、实验题：本大题共1小题，共15分。 11.研究小车匀变速直线运动的实验装置如图所示其中斜面倾角可调，打点计时器的工作频率为，纸带上计数点的间距如图所示，其中每相邻两点之间还有个记录点未画出。   部分实验步骤如下： A.测量完毕，关闭电源，取出纸带 B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D.把打点计时器固定在平板上，让纸穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是：           用字母填写 图中标出的相邻两计数点的时间间隔            计数点对应的瞬时速度大小计算式为                 。 为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为 三、计算题：本大题共4小题，共45分。 12.如图所示，平行金属导轨、倾斜与水平面成角放置，其电阻不计，相距为，导轨顶端与电阻相连，，在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为、电阻为的导体棒，距离导轨顶端，导体棒与导轨间的动摩擦因数；在装置所在区域加一个垂直导轨平面，方向如图的磁场， 若导体棒静止，且磁感应强度，试问：回路中是否有电流，若有，请指明方向，同时求出棒两端的电势差；若没有，则说明没有电流的理由； 若时刻磁感应强度，此时释放棒，要保证其以的加速度沿导轨向下做初速度为零的匀加速直线运动，求磁感应强度应该如何随时间变化，写出其表达式． 13.在匀强磁场中，有一条长电阻为的通电导线，导线中的电流为，导线与磁场方向垂直时，所受安培力为，求： 磁感应强度的大小． 内电流在导线上产生的热量． 14.如图所示，粗糙水平轨道与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙轨道相切于点且平滑连接．圆弧的半径，有一质量的物块可视为质点放在水平轨道上与端距离的位置，在一斜向右上与水平方向成恒力的作用下由静止开始运动，当物块运动到圆弧形轨道的端时，速度恰好为零．物块与水平面的动摩擦因数，取，求： 物块在水平轨道上运动到端时的速度大小； 物块沿圆弧形轨道从端运动到端的过程中，摩擦力做的功．已知 15.自行车是一种绿色出行工具。某自行车轮胎正常骑行时其气压范围为，为标准大气压。一同学测得车胎气压为，随后用如图所示的打气筒给车胎打气，每打一次都把体积为、压强为的气体打入轮胎内。已知车胎体积为，忽略打气过程车胎体积和其内气体温度的变化，求： 为使自行车能正常骑行，给自行车打气的次数范围； 若车胎气体初始温度为，骑行一段时间后车胎气体温度升，则骑行前允许给自行车最多打气几次。 答案和解析 1.【答案】  【解析】解：对结点进行受力分析，如图所示： 根据几何关系可知，绳子的拉力为； 则摩擦力 代入数据得：，故ACD错误，B正确； 故选：。 对结点进行受力分析，根据几何关系分析出绳子的拉力，根据公式计算出人的质量。 本题主要考查了受力分析，同时涉及到了摩擦力的计算公式，属于常规考法，难度不大。 2.【答案】  【解析】解：、加速度等于速度变化量与所用时间的比值，加速度公式属于比值定义法．不符合题意．故A错误． B、速度的定义是通过比值定义法得出的；故B不符合题，故B错误； C、电势通过电势能与电量的比值来定义，故不符合题意，故C错误； D、电场强度是电场强度和电势差之间的关系，电场强度与电势差有关；故不是比值定义法；故符合题意，故D正确； 本题选择不属于比值定义法的；故选：． 根据物理量的定义分析是否是比值定义法．注意电容、加速度、速度、电势和磁感应强度都是采用比值定义法． 比值定义法是常用的定义方法，解题的关键在于明确定义出来的新物理与原来两个物理量无关． 3.【答案】  【解析】【分析】 自感现象遵守楞次定律；回旋加速器中的电场使带电粒子加速；低频扼流圈对低频交流电阻碍作用很小，对高频交流电阻碍作用很大；法拉第最先发现电磁感应现象，发电机就是根据电磁感应现象制成的。 解决本题的关键是掌握电磁感应的基础知识，要理解回旋加速器的工作原理，对于感抗可根据公式记住线圈对交流的阻碍作用与什么因素有关。 【解答】 A、根据楞次定律知，自感电动势阻碍原电流的变化，当电流增加时，自感电动势的方向与原电流方向相反，当电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。故A错误。 B、回旋加速器中的电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子偏转。故B错误。 C、频率越低，线圈的感抗越小，频率越高，线圈的感抗越大，所以低频扼流圈对低频交流电阻碍作用很小，对高频交流电阻碍作用很大。故C错误。 D、法拉第最先发现电磁感应现象，发电机就是根据电磁感应现象制成的。故D正确。 故选：。 4.【答案】  【解析】解：电场强度的定义式是：，这是运用比值法定义的，因此与、均无关，不由二者决定，故ABC错误； D.表示电场本身性质，与无关，由电场强度的定义式可知，其大小可由与的比值来测定，故D正确。 故选：。 电场强度的定义式，是运用比值法定义的，据此分析判断； D.表示电场本身性质，与无关，结合电场强度的定义式，即可分析判断。 本题考查了对电场强度的掌握，解题时需注意，电场强度的大小、方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与放不放试探电荷，以及放入的试探电荷的正负、电荷量多少均无关。 5.【答案】  【解析】解：、弹珠恰好能通过轨道最高点，有重力分力提供向心力，则 代入数据，解得 弹珠从点到点，根据动能定理 弹珠经过点受到支持力大小为 根据牛顿第三定律，弹珠经过点时对轨道的压力大小为，故AB错误； 、重力的瞬时功率为 故C正确，D错误。 故选：。 对弹珠在点，重力分力提供向心力，求速度；从点到点，根据动能定理以及经过点支持力提供向心力，再根据牛顿第三定律求解对轨道的压力大小； 依据功率的计算公式列式求解重力的瞬时功率。 本题考查学生对圆周运动的动力学分析以及动能定理的掌握，难度中等。 6.【答案】  【解析】解：对棒进行受力分析，由平衡条件结合矢量三角形，可知当棒受到的安培力与悬线垂直时，有最小值 结合安培力公式，代入已知数据解得最小的磁感应强度 ，故ACD错误，B正确。 故选：。 对棒进行受力分析，由平衡条件结合矢量三角形，求解最小安培力以及最小的磁感应强度。 该题结合安培力考查物体的平衡问题，正确受力分析使问题更加简单易懂。 7.【答案】  【解析】解：、线框平行于磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，故A错误； B、线框整体垂直于磁感线运动，虽然切割磁感线，但穿过的磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流，故B错误； C、线框绕轴转动，但穿过的磁通量为零，且始终为零，因此也不会产生感应电流，故C错误； D、线框绕轴转动，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电流，故D正确； 故选：。 本题考查了感应电流产生的条件：闭合回路中的磁通量发生变化。据此可正确解答本题。 本题比较简单，考查了感应电流产生的条件，抓住两点：闭合回路，磁通量发生变化即可正确解答。是一道考查基础知识的好题。 8.【答案】  【解析】解：、根据电磁感应规律可知，锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确； B、直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误； C、根据电磁炉原理可知，锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误； D、电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误。 故选：。 电磁炉是利用感应电流使锅体发热而工作的；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁场变化的频率有关；锅体只能使用铁磁性材料。 本题从常用的电器电磁炉入手，考查其原理和工作情况，电磁炉是利用电流的热效应和磁效应的完美结合体，它的锅具必须含磁性材料，最常见的是不锈钢锅。 9.【答案】  【解析】解：、物体的惯性只取决于物体的质量，与其他因素无关，质量不变时，惯性不变，故A、B错误； 、物体向上运动是由于惯性的作用，重力让物体产生向下的加速度，由于加速度方向与运动方向相反，所以物体做减速运动，故C正确，D错误。 故选：。 竖直上抛运动情况分析，并掌握“惯性”这一物理学概念。 “惯性”仅与物体的质量有关；合力的方向即加速度的方向，若与运动方向相同，物体做加速运动，若与运动方向相反，物体做减速运动。 10.【答案】  【解析】解：、磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向。故A正确；    、磁场方向与运动电荷受力的方向垂直。故B错误。 、磁场的方向是小磁针静止时极的指向。故CD正确。 故选：。 磁场的方向是小磁针静止时极的指向，或是小磁针极的受力方向． 解决本题的关键知道磁场的方向是小磁针静止时极的指向，磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向． 11.【答案】； ； 或   【解析】试题分析：本题考查了实验探究小车速度随时间变化的规律。在实验过程中应先固定打点计时器，再放置小车，然后打开电源，最后释放小车，所以正确的顺序为 每隔点或每个点取一个计数点时，相邻计数点的时间间隔均为 根据确定时间段内的平均速度等于中点时刻的瞬时速度可得，   当有组数据时，应采用逐差法计算加速度：       考点：匀变速直线运动 12.【答案】解：因回路的磁通量随的变化而变化，所以回路中有电流，由楞次定律，电流的方向为为，设回路产生的感应电动势为，由 电路中电流的大小， 故 对导体棒，代入解得，要，则回路中感应电流为，又要保证回路中感应电流为，则必须回路中磁通量保持不变，则时刻磁通量， 解得 答：若导体棒静止，且磁感应强度，回路中有电流，方向，棒两端的电势差为； 若时刻磁感应强度，此时释放棒，要保证其以的加速度沿导轨向下做初速度为零的匀加速直线运动，磁感应强度应该如何随时间变化的表达式为．  【解析】由楞次定律判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解电流强度，再求解棒两端的电势差； 对导体棒，根据牛顿第二定律列方程得到安培力为零，则回路中磁通量保持不变，根据磁通量相等列方程求解随时间变化关系． 对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解． 13.【答案】解：由得磁感应强度为： ． 导线上产生的热量为： ． 答：磁感应强度的大小为． 内电流在导线上产生的热量为．  【解析】本题中，根据安培力的公式，即可求磁感应强度． 根据焦耳定律可以计算导线上产生的热量． 根据安培力的公式和焦耳定律直接计算即可，难度不大，本题比较简单．在利用公式求解问题时，电流方向、磁场方向和安培力方向两两相垂直． 14.【答案】解：物体在水平轨道上运动过程，由动能定理得 代入得： 解得 设物块沿圆弧形轨道从端运动到端的过程中，摩擦力做的功为． 根据动能定理得   又 联立解得 答： 物块在水平轨道上运动到端时的速度大小是； 物块沿圆弧形轨道从端运动到端的过程中，摩擦力做的功为．  【解析】物体在水平轨道上运动过程，运用动能定理求物块到端时的速度大小； 对于物块在圆形轨道上运动的过程中，由动能定理求摩擦力做的功． 本题中涉及到力在空间的效果，要优先考虑动能定理，也可以根据牛顿第二定律和运动学公式结合求第一问． 15.【答案】解：给自行车轮胎打气的过程温度不变，设打气次数为，根据玻意耳定律 解得 次 解得 次 综上：为使自行车能正常骑行，给自行车打气的次数范围为； 设打气次数为，根据理想气体状态方程 解得 次。 答：为使自行车能正常骑行，给自行车打气的次数范围为； 若车胎气体初始温度为，骑行一段时间后车胎气体温度升，则骑行前允许给自行车最多打气次。  【解析】打气过程等温变化，根据玻意耳定律列式求次数的最小值和最大值即可； 根据理想气体状态方程列式求解次数。 本题考查热学中的气体实验定律和理想气体状态方程，难度较低，学生只要熟练掌握这些知识点，解题的过程中找准研究对象及初末的状态即可列式求解。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $