2024-2025年新教材高中物理第56章初識電磁場與電磁波能源與可持續(xù)發(fā)展單元檢測含解析魯科版必修第三冊

PAGE12-單元素養(yǎng)檢測(五)(第5、6章)(90分鐘100分)【合格性考試】(60分鐘60分)一、選擇題(本題共11小題，每小題3分，共33分)1.有關(guān)光的本性的說法正確的是 ()A.關(guān)于光的本性，牛頓提出了“微粒說”，惠更斯提出了“波動說”，愛因斯坦提出了“光子說”，它們都圓滿地說明白光的本性B.光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C.光電效應現(xiàn)象和康普頓效應說明白光的粒子性D.愛因斯坦的“光子說”否定了光的“電磁說”【解析】選C。牛頓主見的“微粒說”中的微粒與實物粒子一樣，惠更斯主見的“波動說”中的波動與宏觀機械波等同，這兩種觀點是相互對立的，都不能說明光的本性，所以A、B錯誤，C正確；光既有粒子性，又有波動性，它體現(xiàn)出的規(guī)律不再是宏觀粒子和機械波所表現(xiàn)出的規(guī)律，而是自身體現(xiàn)的一種微觀世界特有的規(guī)律，“光子說”和“電磁說”各自說明光特有的現(xiàn)象，兩者構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，而“微粒說”和“波動說”是相互對立的，D錯誤。2.關(guān)于各磁體間的作用，下列說法正確的是 ()A.在奧斯特試驗中，通電直導線對小磁針產(chǎn)生磁場力作用，但此時小磁針對通電直導線肯定不產(chǎn)生磁場力作用B.在通電直導線對小磁針產(chǎn)生作用力的同時，小磁針對通電直導線可能會產(chǎn)生作用力C.大磁鐵的磁性較強，但小磁針對大磁鐵的磁場力較小D.任何兩個磁體之間產(chǎn)生的磁場力總是大小相等、方向相反【解析】選D。磁體之間的作用是相互的，甲磁體產(chǎn)生的磁場對乙磁體產(chǎn)生作用力的同時，乙磁體產(chǎn)生的磁場必定對甲磁體產(chǎn)生力的作用。因此，磁體之間的相互作用遵循牛頓第三定律，選項D正確，選項A、B、C錯誤。3.物理學中，通過引入檢驗電流來了解磁場力的特性，對檢驗電流的要求是 ()A.將檢驗電流放入磁場，測量其所受的磁場力F，導線長度L，通電電流I，應用公式B=，即可測得磁感應強度BB.一小段通電導線放在磁場中A處時受磁場力比放在B處大，則A處磁感應強度比B處的磁感應強度大C.檢驗電流和公式B=只能應用于勻強磁場D.只要滿意長度L很短，電流很小，將其垂直放入磁場的條件，公式B=對任何磁場都適用【解析】選D。一小段通電導線放入磁場時，不知道電流方向與磁場方向的關(guān)系時，無法依據(jù)磁場力的大小推斷磁感應強度的大小，A、B錯誤；用檢驗電流來了解磁場，要求檢驗電流對原來磁場的影響很小，可以忽視，所以導體長度L應很短，電流應很小，當垂直放置時，定義式B=適用于全部磁場，選項C錯誤、選項D正確。【補償訓練】由磁感應強度的定義式B=可知 ()A.若某處的磁感應強度為零，則通電導線放在該處所受磁場力肯定為零B.通電導線放在磁場中某處不受磁場力的作用時，則該處的磁感應強度肯定為零C.同一條通電導線放在磁場中某處所受的磁場力是肯定的D.磁場中某點的磁感應強度與該點是否放通電導線有關(guān)【解析】選A。磁感應強度的定義式B=是在導線與磁場方向垂直時得出的，假如B=0，則磁場力F=0，但假如F=0，則B不肯定等于零，磁場力的大小與導體的放置方向有關(guān)，則A正確，B、C均錯誤；磁場肯定時，磁感應強度是定值，與放不放導體無關(guān)，D錯誤。4.關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是 ()A.磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向B.兩條磁感線的空隙處不存在磁場C.同一磁場形成的磁感線可以相交D.磁感線是磁場中客觀存在的、肉眼看不見的曲線【解析】選A。磁感線在某點的切線方向表示該點的磁場方向，A正確；兩條磁感線的空隙間磁感應強度不為零，B錯誤；磁感線不會相交，C錯誤；磁感線是假想線，D錯誤。5.如圖所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最終平衡時的位置是 ()A.N極豎直向上 B.N極豎直向下C.N極沿軸線向左 D.N極沿軸線向右【解析】選C。負電荷勻速轉(zhuǎn)動，會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向反向的環(huán)形電流，由安培定則知，在磁針處磁場的方向沿軸OO′向左。由于磁針N極指向為磁場方向，可知選項C正確?！狙a償訓練】如圖所示，當開關(guān)S閉合后，小磁針處在通電電流的磁場中的位置正確的是 ()【解析】選D。依據(jù)安培定則，推斷出電流的磁場方向；再依據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向，判知D正確。6.關(guān)于電磁波，下列說法正確的是 ()A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B.電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直C.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸D.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消逝【解析】選B。電磁波在真空中的傳播速度是不變的，與電磁波的頻率無關(guān)，故A錯誤；電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直，故B正確；電磁波可以通過電纜、光纜進行有線傳輸，也可以實現(xiàn)無線傳輸，故C錯誤；電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波接著傳播，不會隨即消逝，故D錯誤。【總結(jié)提升】電磁波的特點(1)電磁波在真空的傳播速度均相等；(2)電磁波是橫波；(3)電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，也可以進行有線通信；(4)若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波不會隨即消逝。7.下列關(guān)于磁通量的說法中，正確的是 ()A.穿過一個面的磁通量肯定等于磁感應強度與該面面積的乘積B.在磁場中所取的面積越大，該面上磁通量肯定越大C.穿過一個面的磁通量就是穿過該面單位面積的磁感線的條數(shù)D.穿過一個面的磁通量就是穿過該面的磁感線的條數(shù)【解析】選D。只有在勻強磁場中，當平面與磁場垂直時，穿過一個面的磁通量才等于磁感強度和該面面積的乘積，若該平面與磁場不垂直時，穿過一個面的磁通量小于磁感強度和該面面積的乘積，故A、B錯誤；依據(jù)磁通量的概念可知穿過一個面的磁通量等于穿過該面的磁感線條數(shù)，故C錯誤，D正確。8.下列說法正確的是 ()A.閉合金屬線圈處在改變的磁場中，肯定產(chǎn)生感應電流B.閉合金屬線圈在磁場中運動，肯定產(chǎn)生感應電流C.只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變，電路中就有感應電流產(chǎn)生D.只要閉合線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，線圈中肯定產(chǎn)生感應電流【解析】選C。閉合金屬線圈處在改變的磁場中，如線圈平面與磁場的方向平行，磁通量沒有改變，沒有感應電流，故A錯誤；完全的閉合電路在磁場中做切割磁感線運動時，閉合電路中磁通量沒有改變，沒有感應電流，故B錯誤；依據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件可知，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變，電路中就有感應電流產(chǎn)生，故C正確；閉合金屬線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，若線圈平面與磁場的方向平行，則磁通量沒有改變，不會產(chǎn)生感應電流，故D錯誤。9.關(guān)于永動機不行能制成的下列說法中正確的是 ()A.第一類永動機違反了能量守恒定律B.其次類永動機違反了能量守恒定律C.第一類永動機不能制成說明白自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性D.其次類永動機不能制成說明白自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，且滿意能量是不守恒的【解析】選A。第一類永動機違反了能量守恒定律，其次類永動機違反了能量轉(zhuǎn)化的方向性，因此，正確選項為A。10.我國居民有在房前種樹的習慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們攔住炎炎烈日，冬天樹葉又會全部掉光，使暖和的陽光進入屋內(nèi)，可以起到冬暖夏涼的作用，被人們稱為自然空調(diào)。燥熱的夏天，我們在經(jīng)過有樹的地方時，也會感到很明顯的涼意，關(guān)于樹木四周比較涼快的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低B.樹木汲取太陽能，使自己溫度上升，四周溫度降低C.樹木汲取太陽能，將太陽光的能量轉(zhuǎn)化為化學能，使環(huán)境溫度降低D.白天樹木將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感到?jīng)隹於砩细械綗帷窘馕觥窟xC。樹木進行光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化成樹木生長所需的化學能，因此能使環(huán)境溫度降低，并不是將能量反射或使自己溫度上升，故C正確，A、B、D錯誤?！狙a償訓練】下列說法中正確的是 ()A.電動機是把電能全部轉(zhuǎn)化為機械能的裝置B.隨著技術(shù)不斷發(fā)展，可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C.雖然不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，但不行能將已轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的能量全部收集起來加以完全利用D.電冰箱的工作過程表明，熱量可以自發(fā)地從低溫物體向高溫物體傳遞【解析】選C。由于電阻的存在，電流通過電動機時肯定發(fā)熱，電能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，A錯誤；依據(jù)熱力學其次定律知，熱機不行能將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，B錯誤；由于能量耗散，能源的可利用率降低，C正確；在電流做功的狀況下，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，故D錯誤。11.硅光電池是利用光電效應將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。若有N個頻率為ν的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h為普朗克常量) ()A.hνB.NhνC.NhνD.2Nhν【解析】選C。由愛因斯坦的光子說，每一個光子能量為E=hν，則N個光子的總能量為Nhν，所以選項C正確。二、計算題(本題共3小題，共27分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)12.(8分)如圖所示，赫茲試驗所用的感應圈是一種利用電磁感應產(chǎn)生數(shù)千伏高電壓的試驗裝置，當電火花在感應圈兩個金屬球間跳動時，旁邊導線環(huán)兩個小球間也有電火花跳動，請你說明這種現(xiàn)象。【解題指南】解答此題應留意以下兩點(1)解題的關(guān)鍵要理解麥克斯韋理論，知道電磁波的條件和電磁波的接收方法。(2)當電火花在感應圈兩個金屬球間跳動時，能產(chǎn)生電磁波，導線環(huán)會產(chǎn)生電磁感應，接收到電磁波?！窘馕觥慨旊娀鸹ㄔ诟袘蓚€金屬球間跳動時，必定建立一個快速改變的電磁場，這種改變的電磁場以電磁波的形式在空間快速傳播，當電磁波經(jīng)過導線環(huán)時，快速改變的電磁場在導線環(huán)中激發(fā)出感應電動勢，使得導線環(huán)的兩個小球間也產(chǎn)生了電火花，在赫茲試驗中，感應圈成了電磁波放射器，導線環(huán)成了電磁波的檢測器。答案：見解析13.(8分)如圖所示，將一根長為L=0.5m的直導線垂直于磁感線方向放入水平勻強磁場中，當導線通過以2A的電流時，導線受到的磁場力為1.0×10-4N。(1)求勻強磁場的磁感應強度B的大小。(2)若該導線中通以3A的電流，試求此時導線所受磁場力的大小?！窘馕觥?1)直導線垂直于磁感線方向放入水平勻強磁場中，由B=可得 (2分)代入數(shù)據(jù)得：B===1.0×10-4T (2分)故磁場的磁感應強度為1.0×10-4T(2)由B=可知在磁感應強度和導線長度肯定時，磁場力與電流成正比，即= (2分)代入數(shù)據(jù)得：F2=1.5×10-4N (2分)答案：(1)1.0×10-4T(2)1.5×10-4N14.(11分)如圖所示，在粗螺線管中心軸線上垂直放置一根轉(zhuǎn)軸，截面積為S的單匝閉合線圈可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，螺線管與電源和滑動變阻器相連，開關(guān)始終處于閉合狀態(tài)，螺線管中形成勻強磁場，電流越大，磁場越強，初始時刻線圈與水平面的夾角為30°，磁場的磁感應強度大小為B。(1)求螺線管中磁場的方向。(2)求初始時刻穿過線圈的磁通量。(3)當滑動變阻器的滑片向左滑動時，磁感應強度隨時間改變規(guī)律為B=(2+3t)T，S=10cm2，則第3s內(nèi)穿過線圈的磁通量的改變量ΔΦ為多少？【解析】(1)依據(jù)右手螺旋定則，結(jié)合題圖中電流逆時針方向(從右側(cè)看)，可知，螺線管中內(nèi)部磁場的方向從左向右，外部磁場方向從右向左。 (3分)(2)初始時刻線圈與水平面的夾角為30°，磁場的磁感應強度大小為B，依據(jù)磁通量公式Φ=BSsinθ得Φ=BSsin30°=BS (3分)(3)當滑動變阻器的滑片向左滑動時，流過線圈的電流增加，導致穿過單匝閉合線圈的磁通量增加，磁感應強度隨時間的改變規(guī)律為：B=(2+3t)T則在第3s內(nèi)磁感應強度改變?yōu)椋害=3×1T=3T(2分)故在第3s內(nèi)穿過線圈的磁通量改變量大小為：ΔΦ=ΔBSsinθ=3×10×10-4×Wb=1.5×10-3Wb (3分)答案：(1)螺線管中內(nèi)部磁場的方向從左向右，外部磁場方向從右向左(2)BS(3)1.5×10-3Wb【補償訓練】我國對外外語廣播的波長為30m，電磁波在空氣中傳播速度3×108m/s。求：電磁波的頻率?！窘馕觥恳罁?jù)c=λf得，f==Hz=107Hz答案：107Hz【等級性考試】(30分鐘40分)15.(5分)(多選)能源可分為一次能源和二次能源，自然界以現(xiàn)成形式供應的能源稱為一次能源；須要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源，氫氣就是一種高效而沒有污染的二次能源，它可以由自然界中大量存在的水來制取，下列敘述正確的是 ()A.電能是二次能源 B.水能是二次能源C.自然氣是一次能源 D.焦爐氣是一次能源【解析】選A、C。電能和焦爐氣是二次能源，水能和自然氣是一次能源。16.(5分)(多選)一段電流元放在同一勻強磁場中的四個位置，如圖所示，已知電流元的電流I、長度L和受力F，則可以用表示磁感應強度B的是()【解析】選A、C。只有當通電導線電流方向垂直于磁場方向時，才可用表示磁感應強度B，A、C中電流方向與磁場方向垂直，B、D中電流方向與磁場方向不垂直，故A、C正確，B、D錯誤。17.(5分)歐姆在探究導體的導電規(guī)律的時候，沒有電流表，他利用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電流，詳細的做法是：在地磁場的作用下，處于水安靜止的小磁針上方，平行于小磁針水平放置始終導線，當該導線中通有電流的時候，小磁針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當通過該導線的電流為I時，發(fā)覺小磁針偏轉(zhuǎn)了30°，由于直導線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導線的電流成正比，當他發(fā)覺小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時，通過該導線的電流為 ()A.3I B.2I C.I D.I【解析】選A。如圖所示，設地磁場的磁感應強度為B0，電流為I的導線產(chǎn)生的磁場的磁感應強度為B1，因為小磁針偏轉(zhuǎn)了30°，則有tan30°=；設電流為I′的直導線產(chǎn)生的磁場的磁感應強度為B2，小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時，則有tan60°=；聯(lián)立解得B2=3B1；由直導線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導線的電流成正比可得，I′=3I，選項A正確。18.(5分)如圖所示，三根通電導線Q、P、R相互平行且通過正三角形的三個頂點，三根導線中電流的大小相等，方向垂直紙面對里，則導線R處的磁場方向是()A.指向y軸負方向 B.指向y軸正方向C.指向x軸正方向 D.指向x軸負方向【解析】選C。由安培定則可知，P在R處產(chǎn)生的磁場方向斜向右下且與水平方向成30°角；Q在R處產(chǎn)生的磁場方向斜向右上且與水平方向成30°角，由于電流的大小相等，與R的距離相等，因此兩磁場的磁感應強度的大小相等，由平行四邊形定則可知，合磁場的方向水平向右，即指向x軸正方向，故選C。19.(5分)三個圓環(huán)1、2、3，其半徑關(guān)系為r1=2r2=2r3，一條形磁鐵水平放置，將三個圓環(huán)套在條形磁鐵上，如圖所示，其中圓環(huán)3在條形磁鐵的正中心。穿過三個圓環(huán)的磁通量分別用Φ1、Φ2、Φ3表示，則下列關(guān)系正確的是()A.Φ1>Φ2>Φ3 B.Φ1>Φ2=Φ3C.Φ1<Φ2<Φ3 D.Φ1<Φ2=Φ3【解析】選C。圓環(huán)中的磁通量是以磁鐵內(nèi)部的磁感線為主的，外部磁感線只有一部分，內(nèi)、外方向相反，每個圓環(huán)的合磁通量Φ合=Φ內(nèi)-Φ外，中間外部磁感線最稀疏，所以Φ外最小，1、2所在位置面積小的Φ外較小，又由于三個圓環(huán)的Φ內(nèi)相同，因此Φ1最小，Φ3最大，C正確。20.(5分)(多選)某半導體激光器放射波長為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W的連續(xù)激光。已知可見光波長的數(shù)量級為10-7m，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，該激光器發(fā)出的 ()A.是紫外線B.是紅外線C.光子能量約為1.3×10-18JD.光子數(shù)約為每秒3.8×1016個【解析】選B、D。由于該激光器發(fā)出的光波波長比可見光長，所以發(fā)出的是紅外線，A錯誤，B正確。光子能量ε=hν=h≈1.3×10-19J，C錯誤。每秒放射的光子數(shù)n=≈3.8×1016個，D正確。21.(10分)納米技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用到社會生產(chǎn)、生活的各個方面。將激光束的寬度聚光到納米級范圍內(nèi)，可以精確地修復人體損壞的器官。糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導致成年人失明的一個重要緣由，利用聚光到納米級的激光束進行治療，90%的患者都可以避開失明的嚴峻后果，一臺功率為10W的氬激光器能發(fā)出波長λ=500nm的激光，用它“點焊”視網(wǎng)膜，每次“點焊”須要2×10-3J的能量，則(1)每次“點焊”視網(wǎng)膜的時間是多少？(2)在這段時間內(nèi)發(fā)