第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元培优卷-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元培优卷 高二上学期物理人教版必修第三册　第十三章 电磁感应与电磁波初步　·　解析版 知识点范围　1．磁现象与磁性材料　2．磁感线　3．地磁场　4．奥斯特实验与安培定则 5．电流的磁场与安培分子电流假说　6．磁感应强度　7．磁通量 8．电磁感应现象　9．电磁波　10．能量量子化 班级________　姓名________　学号________　得分________ 全卷共 15 题　单项选择 7 题　多项选择 3 题　实验探究 1 题　解答 4 题　满分 100 分　建议用时 90 分钟 一、单项选择题（28分） 本题组共7小题，每小题4分，共28分。 1．如图所示，空间中存在两根无限长直导线L1与L2，通有大小相等，方向相反的电流。导线周围存在M、O、N三点，M与O关于L1对称，O与N关于L2对称且OM=ON，初始时，M处的磁感应强度大小为B1，O点的磁感应强度大小为B2，现保持L1中电流不变，仅将L2撤去，N点的磁感应强度大小为（     ） A．B2-B1 B．B1-B2 C．B2-B1 D．B1-B2 【答案】A 【详解】设单根导线在距离处产生的磁感应强度大小为，在距离处产生的磁感应强度大小为。由题意，M与O关于L1对称，O与N关于L2对称，且，可知M、L1、O、L2、N等间距，设间距为。则O点到L1、L2距离均为，M点到L1距离为、到L2距离为，N点到L1距离为、到L2距离为。在O点，两导线产生的磁场方向相同，则 解得 在M点，两导线产生的磁场方向相反，则 解得 撤去L2后，N点仅受L1影响，距离为，磁感应强度大小为 故选A。 2．纸面内有一正方形abcd，过其中心有一垂直纸面放置的长直导线，导线内通有向外的恒定电流，如图所示，空间中还存在一方向从b指向d的匀强磁场。已知a点、d点的磁感应强度大小分别为2B、，则该匀强磁场的磁感应强度大小为（     ） A． B．B C． D．2B 【答案】B 【详解】根据安培定则，垂直纸面向外的电流在纸面内产生的磁场为逆时针同心圆。由于a、d到正方形中心（导线位置）的距离相等，因此长直导线在a、d两点产生的磁感应强度大小相等，设为。 匀强磁场方向沿，d点在导线的左下方，长直导线在d点产生的磁场方向与匀强磁场垂直，因此d点的合磁感应强度满足： a点在导线的左上方，长直导线在a点产生的磁场方向与匀强磁场完全相同，根据矢量合成法则，a点的合磁感应强度满足： 计算可得 故选B。 3．如图所示，矩形线圈放置在水平面内，磁场方向与水平方向夹角，已知，，矩形线圈面积为，磁感应强度大小为，现将线圈绕顺时针旋转，则通过线圈的磁通量变化量为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】线圈水平放置时的磁通量为 线圈竖直放置时的磁通量为 则磁通量变化量为 故选B。 4．如图所示，软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M与直流电源、电阻和开关相连，线圈N与电流表和开关相连。下列说法正确的是（     ） A．保持闭合，软铁环中的磁场为逆时针方向 B．保持闭合，在开关由断开到闭合的瞬间，电流表指针偏转 C．保持闭合，在开关由闭合到断开的瞬间，电流表指针不偏转 D．保持闭合，在开关由断开到闭合的瞬间，电流表指针偏转 【答案】D 【详解】A．由右手螺旋定则可以判断出，保持闭合，线圈中电流产生的磁场在软铁环内为顺时针方向，故A错误； B．保持闭合，软铁环中的磁场保持恒定，穿过线圈的磁通量不变，在开关由断开到闭合的瞬间，线圈中不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故B错误； C．保持闭合，在开关由闭合到断开的瞬间，线圈中的电流迅速减小至零，软铁环中的顺时针磁场减弱，穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，电流表指针偏转，故C错误； D．保持闭合，在开关由断开到闭合的瞬间，线圈中的电流从无到有增大，软铁环中的顺时针磁场增强，穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，电流表指针偏转，故D正确。 故选D。 5．现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 【答案】B 【详解】打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量，则该激光的光子能量为 解得 故选B。 6．把水平直导线放置在一小磁针的正上方：导线未通电时，导线和小磁针方向如图所示，当导线中通以由南向北方向的电流时，则小磁针静止时N极指向（　　） A．西偏北方向 B．东偏北方向 C．西偏南方向 D．东偏南方向 【答案】A 【详解】导线未通电时，小磁针静止时N极指向北，通以由南向北方向的电流时, 水平直导线放置在小磁针的正上方，则小磁针处电流磁场的方向由东向西，合成后向西偏北。 故选A。 7．物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　） A．电视机遥控器用紫外线遥控，无线电波频率比体检胸透用的电磁波频率高 B．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 C．微波炉的工作原理是微波能使食物中的水分子热运动加剧从而加热食物 D．红外线的热效应可以用来杀菌消毒，γ射线在各波段电磁波中衍射最明显 【答案】C 【详解】A．电视机遥控器用红外线遥控，无线电波频率比体检胸透用的电磁波频率低，故A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误； C．微波炉的工作原理是微波能使食物中的水分子热运动加剧从而加热食物，故C正确； D．紫外线可以用来杀菌消毒，无线电波在各波段电磁波中衍射最明显，故D错误。 故选C。 二、多项选择题（12分） 本题组共3小题，每小题4分，共12分，漏选不得分。 8．已知无限长的通电直导线周围磁场的磁感应强度的大小，其中k为常量，I为电流大小，d为空间某点到通电直导线的距离。两根无限长、通有反向等大电流I1的导线平行放置，两导线分别通过边长为l0的等边三角形的A、B两顶点，截面图如图所示。对于两导线产生的磁场在等边三角形另一顶点C处的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．方向平行于AB边向右 B．方向垂直于AB边向上 C．大小为 D．大小为 【答案】BD 【详解】由，A、B到C距离均为，因此它们在C点产生的磁感应强度大小相等，即 建立如图所示坐标系，由右手螺旋定则，A产生的磁场方向为逆时针，在C点磁场方向垂直于AC连线，沿逆时针切线方向为，磁感应强度；B产生的磁场方向为顺时针，在C点磁场方向垂直于BC连线，沿顺时针切线方向为，磁感应强度 故合磁场的x分量相互抵消，y分量叠加：， 因此，合磁场方向沿轴正方向，即垂直AB边向上，大小为 故选BD。 9．如图所示，A、B两回路中各有一开关，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的现象可能发生的是（     ） A．先闭合，稳定后再闭合的瞬间，电流计指针发生偏转 B．先闭合、，稳定后再断开的瞬间，电流计指针发生偏转 C．先闭合，稳定后再闭合的瞬间，电流计指针发生偏转 D．先闭合、，稳定后再断开的瞬间，电流计指针发生偏转 【答案】AD 【详解】A．先闭合S2，构成闭合电路，当后闭合S1的瞬间时，通过回路A的电流从无到有，导致穿过回路B的磁通量发生变化，从而产生感应电流，则指针发生偏转，故A正确； B．当S1、S2闭合后，稳定后回路B中磁通量没有变化，因而回路B中没有感应电流，在断开S2的瞬间，指针也不偏转，故B错误； C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，穿过回路B的磁通量没有变化，则不会产生感应电流，故C错误； D．当S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，导致穿过回路B的磁通量发生变化，因而出现感应电流，故D正确。 故选AD。 10．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 【答案】AB 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度即为光速，与电磁波的频率无关，故A正确； B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直，即电磁波是横波，故B正确； C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，且电磁波能通过电缆、光缆传输，故C错误； D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波不会消失，会继续传播，故D错误。 故选AB。 三、实验探究题（12分） 本题组共1小题，共12分。 11．某实验小组准备了如下图所示的实验装备组成实验电路，研究电磁感应现象． (1)接好电路，合上开关的瞬间，电流计指针发生偏转是（　　） A．甲图 B．乙图 C．甲图和乙图 D．都未发生偏转 (2)实验探究过程中，下列说法正确的是（　　）（多选，填正确答案前的标号） A．图甲，导体在磁场中分别垂直于磁感线与沿着磁感线运动时，电流计指针均会偏转 B．图乙，闭合开关，拔出线圈中的铁棒一瞬间时，电流计的指针发生偏转 C．图乙，当开关闭合，线圈电流稳定后，电流计的指针发生偏转 D．图乙，开关闭合时，移动滑动变阻器的滑片，电流计的指针偏转，线圈中出现感应电流． (3)图乙接通开关进行实验时，滑动变阻器滑片应该滑置在_____（填“”或“”）端。 【答案】(1)B (2)BD (3)C 【详解】（1）A．合上开关的瞬间，甲图的导体棒没有做切割磁感线运动，没有感应电流，电流表的指针不会发生偏转，A错误； B．合上开关的瞬间，线圈A中的磁通量发生改变，进而引起线圈B中的磁通量发生改变，从而产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，B正确； CD．根据上述分析可知，合上开关的瞬间，甲图中电流表的指针不发生偏转，乙图中电流表的指针发生偏转，CD均错误。 故选B。 （2）A．图甲，导体在磁场中垂直于磁感线运动时，电流计指针均会偏转，而沿着磁感线运动时，电流计指针不会偏转，A错误； B．图乙，闭合开关，拔出线圈中的铁棒一瞬间时，线圈A中的磁通量发生改变，线圈B中的磁通量随之发生改变，产生感应电流，电流计的指针发生偏转，B正确； C．图乙，当开关闭合，线圈电流稳定后，线圈中的磁通量没有发生改变，不能产生感应电流，电流计的指针不发生偏转，C错误； D．图乙，开关闭合时，移动滑动变阻器的滑片，线圈A中的电流大小发生改变，磁感应强度发生改变，通过线圈的磁通量发生改变，线圈B中的磁通量随之改变，从而产生感应电流，故电流计的指针发生偏转，线圈中出现感应电流，D正确。 故选BD。 （3）闭合开关前，滑动变阻器其的滑片应位移最大阻值处，即图示中的C端。 四、解答题（48分） 本题组共4小题，共48分，每小题12分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 12．一矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，线框可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与OO'垂直，初始时线框平面与磁场平行，如图所示。 (1)初始时穿过线框的磁通量为多少？ (2)当线框绕轴OO'沿图示方向转过30°时，穿过线框的磁通量为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为多少？ 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）磁通量可用计算，其中为线框在垂直磁场方向上的投影面积。初始时线框平面与磁场平行，投影面积为，所以 （2）线框面积为，当线框绕轴沿图示方向转过时，线框平面与磁场方向的夹角为，垂直磁场方向上的投影面积为 由磁通量公式得 由于，所以这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为 13．如图所示，金属框架MON与导体棒DE构成的闭合回路处在匀强磁场中，回路所在平面与磁场垂直。 (1)若B＝0.1T，DE从O点出发，向右以1m/s的速度匀速运动4s时，回路的磁通量的变化量是多少? (2)若回路面积，且保持不变，而B从0.1T变到0.8T，则通过回路的磁通量的变化量是多少? (3)若回路面积从变到，磁感应强度从B＝0.1T变到，则回路中的磁通量变化量是多少? 【答案】(1)0.8Wb (2)5.6Wb (3)13.6Wb 【详解】（1）导体棒向右以1m/s的速度匀速运动4s时，位移为x＝vt＝1×4m＝4m 此时回路的面积为 所以回路的磁通量的变化量为 （2）时的磁通量为 回路中的磁通量的变化量为 （3）回路面积，时的磁通量为 所以回路中的磁通量的变化量为 14．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10cm。在纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在O处，a线圈半径为10cm，b线圈半径为15cm，问： (1)在B减为0.4T的过程中，a和b中磁通量分别改变多少？ (2)磁感应强度B大小不变，方向转过45°，a线圈中磁通量改变多少？ (3)磁感应强度B大小、方向均不变，线圈a绕某直径转过180°，a线圈中磁通量改变多少？ 【答案】(1)， (2)减少了 (3) 【详解】（1）线圈面积正好与圆形磁场区域重合， 磁通量变化量 即磁通量减少了 线圈面积大于圆形磁场面积，即线圈的一部分面积在磁场区域外，有磁感线穿过的面积与线圈面积相同，故磁通量的变化量与线圈相同。 （2）磁场转过，线圈在垂直磁场方向的投影面积为 则 磁通量变化量 即磁通量减少了 （3）初始时磁感线从a线圈上平面穿入，线圈转过后，磁感线从上面穿出，故 即磁通量改变了 15．如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置，与磁感应强度为B的匀强磁场的夹角为。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，求： (1)线圈水平放置时通过线圈的磁通量； (2)整个过程中通过线圈的磁通量变化量的大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）线圈水平放置时的磁通量为 （2）线圈平面转到竖直方向时，磁通量为 整个过程中线圈的磁通量变化量为 故整个过程中通过线圈的磁通量变化量的大小为 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元培优卷 高二上学期物理人教版必修第三册　第十三章 电磁感应与电磁波初步　·　学生版 知识点范围　1．磁现象与磁性材料　2．磁感线　3．地磁场　4．奥斯特实验与安培定则 5．电流的磁场与安培分子电流假说　6．磁感应强度　7．磁通量 8．电磁感应现象　9．电磁波　10．能量量子化 班级________　姓名________　学号________　得分________ 全卷共 15 题　单项选择 7 题　多项选择 3 题　实验探究 1 题　解答 4 题　满分 100 分　建议用时 90 分钟 一、单项选择题（28分） 本题组共7小题，每小题4分，共28分。 1．如图所示，空间中存在两根无限长直导线L1与L2，通有大小相等，方向相反的电流。导线周围存在M、O、N三点，M与O关于L1对称，O与N关于L2对称且OM=ON，初始时，M处的磁感应强度大小为B1，O点的磁感应强度大小为B2，现保持L1中电流不变，仅将L2撤去，N点的磁感应强度大小为（     ） A．B2-B1 B．B1-B2 C．B2-B1 D．B1-B2 2．纸面内有一正方形abcd，过其中心有一垂直纸面放置的长直导线，导线内通有向外的恒定电流，如图所示，空间中还存在一方向从b指向d的匀强磁场。已知a点、d点的磁感应强度大小分别为2B、，则该匀强磁场的磁感应强度大小为（     ） A． B．B C． D．2B 3．如图所示，矩形线圈放置在水平面内，磁场方向与水平方向夹角，已知，，矩形线圈面积为，磁感应强度大小为，现将线圈绕顺时针旋转，则通过线圈的磁通量变化量为（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M与直流电源、电阻和开关相连，线圈N与电流表和开关相连。下列说法正确的是（     ） A．保持闭合，软铁环中的磁场为逆时针方向 B．保持闭合，在开关由断开到闭合的瞬间，电流表指针偏转 C．保持闭合，在开关由闭合到断开的瞬间，电流表指针不偏转 D．保持闭合，在开关由断开到闭合的瞬间，电流表指针偏转 5．现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 6．把水平直导线放置在一小磁针的正上方：导线未通电时，导线和小磁针方向如图所示，当导线中通以由南向北方向的电流时，则小磁针静止时N极指向（　　） A．西偏北方向 B．东偏北方向 C．西偏南方向 D．东偏南方向 7．物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　） A．电视机遥控器用紫外线遥控，无线电波频率比体检胸透用的电磁波频率高 B．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 C．微波炉的工作原理是微波能使食物中的水分子热运动加剧从而加热食物 D．红外线的热效应可以用来杀菌消毒，γ射线在各波段电磁波中衍射最明显 二、多项选择题（12分） 本题组共3小题，每小题4分，共12分，漏选不得分。 8．已知无限长的通电直导线周围磁场的磁感应强度的大小，其中k为常量，I为电流大小，d为空间某点到通电直导线的距离。两根无限长、通有反向等大电流I1的导线平行放置，两导线分别通过边长为l0的等边三角形的A、B两顶点，截面图如图所示。对于两导线产生的磁场在等边三角形另一顶点C处的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．方向平行于AB边向右 B．方向垂直于AB边向上 C．大小为 D．大小为 9．如图所示，A、B两回路中各有一开关，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的现象可能发生的是（     ） A．先闭合，稳定后再闭合的瞬间，电流计指针发生偏转 B．先闭合、，稳定后再断开的瞬间，电流计指针发生偏转 C．先闭合，稳定后再闭合的瞬间，电流计指针发生偏转 D．先闭合、，稳定后再断开的瞬间，电流计指针发生偏转 10．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 三、实验探究题（12分） 本题组共1小题，共12分。 11．某实验小组准备了如下图所示的实验装备组成实验电路，研究电磁感应现象． (1)接好电路，合上开关的瞬间，电流计指针发生偏转是（　　） A．甲图 B．乙图 C．甲图和乙图 D．都未发生偏转 (2)实验探究过程中，下列说法正确的是（　　）（多选，填正确答案前的标号） A．图甲，导体在磁场中分别垂直于磁感线与沿着磁感线运动时，电流计指针均会偏转 B．图乙，闭合开关，拔出线圈中的铁棒一瞬间时，电流计的指针发生偏转 C．图乙，当开关闭合，线圈电流稳定后，电流计的指针发生偏转 D．图乙，开关闭合时，移动滑动变阻器的滑片，电流计的指针偏转，线圈中出现感应电流． (3)图乙接通开关进行实验时，滑动变阻器滑片应该滑置在_____（填“”或“”）端。 四、解答题（48分） 本题组共4小题，共48分，每小题12分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 12．一矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，线框可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与OO'垂直，初始时线框平面与磁场平行，如图所示。 (1)初始时穿过线框的磁通量为多少？ (2)当线框绕轴OO'沿图示方向转过30°时，穿过线框的磁通量为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为多少？ 13．如图所示，金属框架MON与导体棒DE构成的闭合回路处在匀强磁场中，回路所在平面与磁场垂直。 (1)若B＝0.1T，DE从O点出发，向右以1m/s的速度匀速运动4s时，回路的磁通量的变化量是多少? (2)若回路面积，且保持不变，而B从0.1T变到0.8T，则通过回路的磁通量的变化量是多少? (3)若回路面积从变到，磁感应强度从B＝0.1T变到，则回路中的磁通量变化量是多少? 14．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10cm。在纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在O处，a线圈半径为10cm，b线圈半径为15cm，问： (1)在B减为0.4T的过程中，a和b中磁通量分别改变多少？ (2)磁感应强度B大小不变，方向转过45°，a线圈中磁通量改变多少？ (3)磁感应强度B大小、方向均不变，线圈a绕某直径转过180°，a线圈中磁通量改变多少？ 15．如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置，与磁感应强度为B的匀强磁场的夹角为。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，求： (1)线圈水平放置时通过线圈的磁通量； (2)整个过程中通过线圈的磁通量变化量的大小。 学科网（北京）股份有限公司 $