第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元测试 2026-2027学年高中物理人教版必修第三册

**基本信息** 本卷为高中物理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，以电磁感应、电磁波、量子理论为核心，融合科技前沿（如嫦娥四号）、生活情境（如钢窗开窗）及实验探究，注重物理观念建构与科学思维培养，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|12题|感应电流产生条件、磁场与电场关系、地磁场、黑体辐射等|结合沈括地磁偏角记载、磁电式电表构造，考查物理观念| |多选题|4题|感应电流条件、洛伦兹力、氢原子跃迁等|通过洛伦兹力演示仪、光电效应图像，体现科学推理| |实验题|2题|探究电磁感应条件|注重操作细节与现象分析，培养科学探究能力| |计算题|3题|电磁波测距、磁场与感应电流、感应电动势与热量|结合嫦娥四号测月壤厚度，突出实际应用与综合分析|

2026-2027学年高中物理人教版必修第三册单元测试 第十三章 电磁感应与电磁波初步 一、单选题 1．下列图示所描绘的情境中，闭合导线框中能够产生感应电流的是(      ) © A.甲图中，同时以相同的变化率增大磁感应强度和 B.乙图中，金属线圈与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁 C.丙图中，金属线圈在通电直导线下方以虚线为轴转动 D.丁图中，金属环以平行于两平行通电导线组成的平面向上平移 2．有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是(      ) A.这四种磁场都能产生电场 B.除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场 C.只有图丙中的磁场可以产生电磁波 D.除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波 3．包头市某高中教室墙上有一扇朝南的钢窗，当把钢窗向内拉开的过程中（不考虑地磁偏角），下列说法正确的是(      ) A.穿过钢窗的地磁场的磁通量变大 B.穿过钢窗的地磁场的磁通量不变 C.从开窗人的角度看，钢窗中的感应电流方向是逆时针 D.从开窗人的角度看，钢窗中的感应电流方向是顺时针 4．如图所示，一通电圆线圈，圆心为O，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中（图中未画出）。在圆线圈的轴线上有A、C两点，它们到O点的距离相等。已知A点总的磁感应强度大小为零，则C点总的磁感应强度大小为(      ) A.3B B.2B C.B D.0 5．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角，“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”地球是一个巨大的磁体，其周围存在的磁场叫地磁场。如图为地磁场的磁感线分布图，A、B、C为磁场中的三点，磁感应强度最大的是(      ) A.A点 B.B点 C.C点 D.三点一样大 6．图甲是磁电式电表的内部构造，其截面如图乙，软铁内的磁场近乎均匀分布，线圈（软铁不动）从图示位置顺时针旋转过程中，线圈中的磁通量(      ) A.一直增大 B.保持不变 C.先增大后减小 D.先减小后不变 7．下列与电磁感应现象有关的四幅图像的说法正确的是(      ) A.甲图中，用一根电阻线对折后绕制（双线并绕法）成的线圈安装在线圈架上，让条形磁体下落穿过线圈，线圈会有感应电流产生 B.乙图中的法拉第圆盘发电机，把圆盘看成由无数根金属辐条组成，当转动时辐条与电流计构成的回路的磁通量发生变化，因此产生感应电流 C.丙图中，当电吉他的弦不是磁性材料制成时，拨动弦时也会产生感应电流 D.丁图中，法拉第做的第一次磁生电的实验，断开开关的瞬间，因为原线圈中没有电流，所以副线圈中也无电流 8．如图为氢原子能级图。赖曼系是指大量氢原子从激发态向基态跃迁时所产生的相应光谱。现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁，若用跃迁时产生的赖曼系谱线去照射金属钨（逸出功），则从钨表面逸出的光电子的最大初动能为(      ) A.5.66eV B.7.55eV C. D. 9．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有(      ) A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加 B.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C.黑体辐射的强度与波长无关 D.黑体辐射无任何实验规律 10．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以0.1W的功率均匀地向各个方向发射频率为的绿光，已知瞳孔在暗处的直径为，普朗克常量为，不计空气对光的吸收。下列说法正确的是(      ) A.射入瞳孔的光的能量是连续的 B.每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量约为 C.光源每秒发射的光子数约为个 D.若眼睛能看到这个光源，则眼睛距光源的最远距离约为210km 11．有关电磁波的说法正确的是(      ) A.如图所示，将开关S由b扳到a开始，在电流振荡了半个周期时，电路中电容器C里的电场强度最强；此装置能产生电磁波 B.可作为防伪标记的是红外线 C.麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 D.电磁波谱中，波长由长到短的顺序为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，r射线，X射线 12．如图甲为氢原子能级示意图，图乙为研究光电流与电压关系的电路。一群处于能级的氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是(      ) A.图丙中的值为-4.45V B.变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0 C.这群氢原子向低能级跃迁时可以发出4种不同频率的光 D.b光照射产生的光电子最大初动能大于a光 二、多选题 13．在下列图示中，金属线圈中能产生感应电流的是(      ) A.甲图中，圆环在无限宽的匀强磁场中向左加速平移 B.乙图中，轴与磁场平行，线圈绕轴转动 C.丙图中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移 D.丁图中，圆环向条形磁铁N极方向平移 14．如图甲所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡等组成，结构示意图如图乙所示，励磁线圈是一对彼此平行共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流时，两线圈之间将产生垂直线圈平面向外的匀强磁场，且磁感应强度的大小与励磁线圈中的电流大小成正比。电子在电子枪中经加速电压加速后形成高速电子束，垂直磁场方向射入，若电子束径迹在磁场中呈闭合圆形，下列说法正确的是(      ) A.励磁线圈中电流方向为顺时针方向 B.仅将励磁线圈中的电流加倍，电子在磁场中运动的轨迹半径一定减半 C.仅将励磁线圈中的电流减半，电子在磁场做圆周运动的周期一定减半 D.若励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍，则电子的运动轨迹不变 15．一群处于基态的氢原子受某种光照射后，跃迁到第4能级，发出的光谱中只含有两条可见光a和b。用光a、b照射同一光电效应装置，得到的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图。已知可见光光子的能量范围为。关于上述物理过程，下列说法正确的是(      ) A.照射氢原子的光子能量 B.用b光照射时，获得的光电子的初动能大 C.氢原子受激发后，可以发出6种不同频率的光 D.a光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光 16．如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是(      ) A.分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽 B.P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q C.氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D.对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 三、实验题 17．某同学用题图中的器材做“探究电磁感应产生条件”的实验。 (1)闭合电键的一瞬间，观察到电流表G指针向左偏转。则闭合电键后，将滑动变阻器的滑片向b端移动，则观察到电流表G的指针向______________________（填“左”或“右”）偏转。保持滑动变阻器滑片位置不变，将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将______________________（填“左”或“右”）偏转。 (2)闭合电键后，第一次将滑动变阻器的滑片快速地从a端移到b端，第二次将滑动变阻器的滑片慢慢移到b端，会发现电流表G的指针摆动的幅度第一次比第二次______________________（填“大”或“小”），原因是这两次通过线圈的磁通量______________________（填“变化量”或“变化率”）不同。 18．在“研究电磁感应现象”的实验中：先按图甲所示连线，不通电时，电流表指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏.然后按图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路. （1）图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是__________________ A.减小电源两端的电压，保护电源 B.增大电源两端的电压，保护开关 C.减小电路中的电流，保护灵敏电流计 D.减小电路中的电流，保护开关 （2）图乙中，S闭合后，在螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将__________________偏转（填“向左”、“向右”或“不”） （3）图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，电流表指针将__________________偏转（填“向左”、“向右”或“不”）. （4）图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，电流表指针将__________________偏转（填“向左”、“向右”或“不”）。 四、计算题 19．国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ，求该月壤层的厚度d。 20．为了得到某一匀强磁场的磁感应强度，某同学在该磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2A，导线长0.1m，它受到的磁场力为0.4N。如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在该匀强磁场中，磁场方向竖直向下，金属棒MN沿框架以速度向右做匀速运动。时，MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为0.1m的正方形。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)时，穿过MDEN的磁通量； (3)为使MN棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应随时间变化，求磁感应强度B与时间t的关系式。 21．如图所示，在水平面内有圆心为O、半径为a的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t变化的关系为（k为大于0的已知常数）.一个由同种材料、相同粗细金属制成的边长为a的等边三角形线框OAB置于磁场中，AB边电阻为R.求： （1）线框中的感应电动势E. （2）线框时间内产生的热量. 参考答案 1．答案：C 解析：A.甲图以相同的变化率增大，和的磁通量变化量是抵消的，线圈磁通量不变，A错误； B.乙图磁场平行于线圈平面，线圈磁通量始终为0，B错误； C.丙图旋转的过程磁通量变化，有感应电流，C正确； D.金属环向上平移过程中线圈磁通量不变，D错误。 故选C。 2．答案：B 解析：AB.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场，A错误，B正确； CD.均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波。CD错误。 故选B。 3．答案：C 解析：AB.根据 其中为把钢窗向内拉开过程中钢窗初、末位置的夹角，即增大，穿过钢窗的地磁场的磁通量变小，故AB错误； CD.因地球等效于条形磁铁，其南北极与地理的南北极相反，故地磁场方向是进来的，当增大，减小，根据楞次定律的增反减同，感应电流的磁场方向也是进来的，再据右手螺旋定则知从开窗人的角度看，钢窗中的感应电流方向是逆时针，故C正确，D错误。 故选C。 4．答案：D 解析：由右手螺旋定则及对称性可知，环形电流在C点产生的磁场与在A点产生的磁场等大同向。由于A点磁感应强度为零，可知匀强磁场与环形电流在A点产生的磁场等大反向，即匀强磁场与环形电流在C点产生的磁场等大反向，C点的磁感应强度为0。故选D。 5．答案：A 解析：在磁场中，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。磁感线越密集的地方，磁场越强，磁感应强度越大。从图中可以看出，A点的磁感线最密集，因此A点的磁感应强度最大。 故选A。 6．答案：A 解析：图示位置线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，线圈从图示位置顺时针旋转过程中，穿过线圈的磁通量逐渐增大，故选A。 7．答案：B 解析：A.甲图中，双线并绕的线圈相当于两个线圈一圈隔一圈地绕在同一个线圈架上，条形磁体通过线圈时，两个线圈中的感应电动势的方向正好相反，相当于磁通量没有发生变化，线圈没有感应电流产生，A错误； B.乙图中的法拉第圆盘发电机，把圆盘看成由无数根金属辐条组成，当转动圆盘时辐条与电流计构成的回路的磁通量发生变化，因此产生感应电流，B正确； C.丙图中，当电吉他的弦不是磁性材料制成时，拨动弦时没有磁场，磁通量不变，回路不会产生感应电流，C错误； D.丁图中，断开开关的瞬间，原线圈中的电流突然由有变成无，铁芯中的磁感线条数发生了变化，副线圈中有感应电流产生，D错误。 故选B。 8．答案：D 解析：处于激发态的氢原子向基态跃迁，产生的赖曼系谱线能量最高，根据玻尔理论可得 结合光电效应方程 代入数据解得从钨表面逸出的光电子的最大初动能为 故选D。 9．答案：A 解析：黑体辐射规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射的极大值随温度的升高向波长较短的方向移动（紫移）。 故选A。 10．答案：D 解析：A.根据光子说，光的能量是量子化的，每份（光子）能量为，不是连续值，故A错误； B.单个绿光光子能量 引起视觉最低需要6个光子，对应能量，故B错误； C.光源每秒发射总能量为，每秒发射光子数个，故C错误； D.设最大距离为，点光源在距离处的光强为 瞳孔面积 每秒进入瞳孔的光子数需满足 代入化简得，代入数值计算得，故D正确。 故选D。 11．答案：A 解析：A.如图所示，将开关S由b扳到a开始，在电流振荡了半个周期时，电路中电容器C里的电场强度最强；此装置能产生电磁波，所以A正确； B.可作为防伪标记的是紫外线，所以B错误； C.麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，所以C错误； D.电磁波谱中，波长由长到短的顺序为：无线电波，红外线，可见光，紫外线， X射线，r射线，所以D错误； 故选A。 12．答案：A 解析：B.变阻器的滑片移动到最左端时，所加的反向电压为零，电流表的示数不为0，故B错误； C.一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时可以发出种不同频率的光，故C错误； AD.根据辐射条件 可知能使金属发生光电效应的光为3能级到1能级的和2能级到1能级的两种光，根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 由丙图可知，a光对应遏止电压大于b光对应遏止电压，则a光照射出的光电子最大初动能大于b光照射出的光电子最大初动能，a光的光子能量大于b光的光子能量，b光的光子为2能级到1能级跃迁辐射出的，联立上述两式有 代入，可得，故A正确，D错误。 故选A。 13．答案：CD 解析：A.如图甲所示，在移动时通过圆环的磁通量是不变的，不会产生感应电流，故A错误； B.如图乙所示，线圈平面与磁感线平行，通过的磁通量为0，不会产生感应电流，故B错误； C.如图丙所示，圆环向右平移时，通过圆环的磁通量在减小，会产生感应电流，故C正确； D.如图丁所示，圆环向N极方向平移时，通过的磁通量会发生改变，会产生感应电流，故D正确。 故选CD。 14．答案：BD 解析：A.根据安培定则，励磁线圈中电流方向为逆时针方向，故A错误； B.仅将励磁线圈中的电流加倍，则磁感应强度加倍，，可得电子在磁场中运动的轨迹半径将减半，故B正确； C.仅将励磁线圈中的电流减半，则磁感应强度减半，由电子做圆周运动的周期将加倍，故C错误； D.根据，则励磁线圈中的电流加倍，且电子枪的加速电压变为原来的4倍时，电子的运动轨迹不变，故D正确。 故选BD。 15．答案：ABC 解析：A.氢原子从基态跃迁到的能级，则照射氢原子的光子能量 选项A正确； B.由图像可知，b光照射时的遏止电压较大，可知用光照射时，获得的光电子的初动能大，选项B正确； C.氢原子受激发后跃迁到第4能级，能够辐射的光子数为 故C正确。 D.从能级跃迁到能级时，发出的光子能量为2.55eV，从能级跃迁到能级时发出的光子能量为1.89eV，由图甲可知，在光电效应装置中，a光遏止电压低，根据 可知，a光的光子能量小，a光是从能级跃迁到能级时发出的光，故D错误。 故选ABC。 16．答案：BC 解析：A.根据 因Q的截止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误； B.同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据 可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确； C.因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据 可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确； D.对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。 故选BC。 17．答案：(1)左；右 (2)大；变化率 解析：（1）已知闭合电键瞬间，线圈B中磁通量增加，电流表指针左偏，可得规律，穿过线圈B的磁通量增加时指针左偏，磁通量减少时指针右偏。 当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，线圈A的电流增大，穿过线圈B的磁通量增加，因此电流表指针向左偏转，将线圈A中的铁芯快速抽出时，线圈B内磁场减弱，磁通量减少，因此感应电流方向改变，电流表指针向右偏转。 （2）两次移动滑片最终位置相同，因此线圈B中磁通量的总变化量相同；第一次快速移动时，过程用时更短，磁通量的变化率更大，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势更大，感应电流更大，因此电流表指针摆动幅度第一次更大，两次的差异来源于磁通量变化率不同。 18．答案：（1）C （2）向左 （3）向左 （4）向右 解析：（1）电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计，故C正确，A、B、D错误； （2）将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，线圈B的感应磁场向上，根据右手定则，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏转； （3）螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，将滑动变阻器的滑动触片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏转； （4）螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，突然切断开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转. 19．答案： 解析：电磁波的传播速度 根据题意 解得 20．答案：(1) (2) (3) 解析：（1）根据磁感应强度定义式 代入数据解得 （2）根据磁通量定义式 代入数据解得 （3）由产生感应电流的条件可知，为使MN棒中不产生感应电流，则穿过MDEN的磁通量应该不变。由上问可知时刻， t时刻的磁通量 代入数据整理解得 21．答案：（1） （2） 解析：（1）根据法拉第电磁感应定律可得 . （2）根据焦耳定律可得. 学科网（北京）股份有限公司 $