2024-2025學(xué)年高中物理人教版必修三單元測試：第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步

一、單選題1．利用如圖甲所示的實驗裝置觀測光電效應(yīng)，已知實驗中測得某種金屬的遏止電壓與入射頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為e，則()A.普朗克常量為B.該金屬的逸出功隨入射光頻率的增大而增大C.若用頻率是的光照射該金屬，則最大初動能為D.若要測該金屬的遏止電壓，則電源右端為負(fù)極2．圖示為幾種金屬的逸出功和氫原子能級圖。現(xiàn)有大量處于能級的氫原子向低能級躍遷，結(jié)合圖表信息可知()金屬鎢鈣鉀銣4.543.202.252.13A.銣的極限頻率大于鈣的極限頻率B.氫原子躍遷時對外輻射連續(xù)光譜C.氫原子輻射的光有3種頻率能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)D.氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動的電子動能減小3．在帶電量為的金屬球的電場中，為測量球附近某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E，現(xiàn)在該點(diǎn)放置一帶電量為的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷受力為F，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度()A. B. C. D.4．隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛蟆５?代移動通信技術(shù)（簡稱5G）意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會”。與4G相比，對于5G使用的頻率更高的電磁波，下列說法正確的是()A.不能發(fā)生干涉現(xiàn)象B.光子能量更大C.波長更大，更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D.傳播速度更大，相同時間傳遞的信息量更大5．下列說法不正確的是()A.圖甲中的探雷器是利用地磁場進(jìn)行探測的B.圖乙中扼流圈是利用電感器對交流的阻礙作用C.圖丙中磁電式儀表的線圈繞在鋁框骨架上，是為了增加電磁阻尼作用D.圖丁中火災(zāi)報警器利用煙霧對光的散射來工作，屬于光電式傳感器的應(yīng)用6．“北斗三號”采用星載氫原子鐘，其精度比“北斗二號”的星載銣原子鐘提高一個數(shù)量級。如圖所示為氫原子的部分能級圖，以下判斷正確的是()A.處于能級的氫原子可以輻射任意頻率的光子B.欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，可用的光子照射C.當(dāng)氫原子從的狀態(tài)躍遷到的狀態(tài)時，要吸收光子D.用能級躍遷到能級輻射出的光照射金屬鉑（逸出功為）時不能發(fā)生光電效應(yīng)7．隨著智能手機(jī)的發(fā)展電池低容量和手機(jī)高耗能之間的矛盾越來越突出手機(jī)無線充電技術(shù)間接解決了智能手機(jī)電池不耐用的問題。如圖所示，當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實現(xiàn)為手機(jī)電池充電。電磁感應(yīng)的首次發(fā)現(xiàn)者為()A.愛因斯坦 B.法拉第 C.洛倫茲 D.密立根8．無限長導(dǎo)線，均通以恒定電流I。直線部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是()A. B.C. D.二、多選題9．如圖甲所示，單匝矩形線圈的左半部分位于具有理想邊界（圖中虛線）的勻強(qiáng)磁場中，繞中軸線按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電，與磁場邊界重合。圖乙中a、b端接入的電壓和圖甲中線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同，理想變壓器原、副線圈接入電路的匝數(shù)可分別通過滑動觸頭調(diào)節(jié)。圖乙中L是小燈泡，均為滑動變阻器。下列說法正確的是()A.圖甲線圈中一半時間有電流，一半時間無電流B.將上移，同時將下移可使燈泡L的亮度減小C.僅將右移可使燈泡L的亮度減小D.僅將右移可使燈泡L的亮度增大10．法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗如圖所示。軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個線圈，下列判斷正確的是()A.開關(guān)斷開前，軟鐵環(huán)中的磁場為逆時針方向B.開關(guān)斷開前，軟鐵環(huán)中的磁場為順時針方向C.開關(guān)斷開的瞬間，電流表中電流的方向為D.開關(guān)斷開的瞬間，電流表中電流的方向為11．如圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)，要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動，可以采取的措施是()A.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BB.調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片向下滑動C.增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θD.將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變12．如圖甲所示是目前市面上流行的手搖手機(jī)充電器，它體型小，攜帶方便，可以在緊急狀態(tài)下給手機(jī)臨時充電，其示意圖如圖乙所示。若某人搖動手柄給手機(jī)充電時，其內(nèi)部線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是()A.線圈轉(zhuǎn)動的快慢程度會影響感應(yīng)電動勢的最大值B.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時，電流方向?qū)l(fā)生改變C.若從圖乙位置開始計時，線圈中的電流瞬時值表達(dá)式為D.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時，穿過線圈磁通量的變化率最大三、填空題13．如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中，將帶電荷量為的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)沿直線移至B點(diǎn)，電場力做功，已知A、B間的距離為0.05m直線AB與電場線的夾角θ為37°，，AB兩點(diǎn)間電勢差_______V，該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E=_______V/m14．泉州是雷電多發(fā)地區(qū)，安裝避雷針可以保護(hù)建筑物免遭雷擊。某次雷電過程中，有大小為I的電流豎直向上通過一長度為L的避雷針。已知泉州地區(qū)地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平向北方向的夾角為θ，斜向地面，則此時該避雷針受到地磁場的作用力大小為_________，方向水平向_________（選填“東”或“西”）。四、計算題15．如圖所示，空間有一xOy直角坐標(biāo)系，其第Ⅰ象限內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，第Ⅳ象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m、電荷量為的粒子從y軸上的P點(diǎn)以某一初速度垂直進(jìn)入磁場，方向與y軸正方向成角。粒子從x軸上進(jìn)入勻強(qiáng)電場時，速度方向與x軸負(fù)方向也成角，最后從y軸上的Q點(diǎn)垂直y軸飛出電場。已知P點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為d，不計帶電粒子的重力。求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的大小；（2）粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)所用的時間t。（3）粒子在電場中運(yùn)動的過程動量變化量的大小。16．如圖所示，空間存在范圍足夠大、沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場（圖中未畫出），一質(zhì)量為m、帶電荷量為的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以速度射出，帶電粒子恰好經(jīng)過點(diǎn)，不計粒子受到的重力及空氣阻力。（1）求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E；（2）若將勻強(qiáng)電場換為垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場，帶電粒子仍恰好經(jīng)過A點(diǎn)，求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B。17．如圖所示，匝數(shù)匝的矩形線圈，線圈總電阻，邊長為cm，cm。外電路電阻，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，線圈繞垂直于磁感線的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動。試求：（1）電路中感應(yīng)電動勢的最大值；（2）從此位置開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過電阻R的電荷量q；（3）在時間內(nèi)R上消耗的電能；（取）（4）從此位置開始計時，線圈ab邊所受安培力的瞬時值表達(dá)式（取垂直于紙面向里為安培力的正方向）。18．用如圖甲所示的電路研究光電管的特性，入射光頻率為ν，光電管A、K兩極的電勢差為.如圖乙所示，在坐標(biāo)系中，陰影部分表示能產(chǎn)生光電流的ν和的取值范圍.已知普朗克常量為h，電子電荷量為e及乙圖中的.（1）求光電管K極材料的逸出功；（2）求圖乙中B點(diǎn)對應(yīng)的光電子到達(dá)A極板時的最大動能；（3）圖甲中使用一激光發(fā)生器發(fā)射頻率為的入射光束，假設(shè)K極板吸收的光子數(shù)是入射總光子數(shù)的η倍，電流表示數(shù)最大值為，求該激光發(fā)生器的最小功率P；（4）若用與K極板相同的材料制成陰極射線管的陰極，求該陰極射線管的最小工作電壓.

參考答案1．答案：C解析：A.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程有在光電管中減速，根據(jù)動能定理有聯(lián)立解得知題圖乙圖線的斜率則普朗克常量該金屬的逸出功為故A錯誤；B.金屬的逸出功與入射光的頻率無關(guān)，故B錯誤；C.若用頻率是的光照射該金屬，則最大初動能為故C正確；D.要測該金屬的遏止電壓，應(yīng)加反向電壓，電源右端為正極，故D錯誤。故選C。2．答案：C解析：A.由表格數(shù)據(jù)可知銣的逸出功小于鈣的逸出功，故銣的極限頻率小于鈣的極限頻率，A錯誤；B.原子的發(fā)射光譜為線狀譜，故氫原子躍遷時對外輻射不連續(xù)的光譜，B錯誤；C.大量處于能級的氫原子向低能級躍遷時，對外輻射光子的能量分別有，，，，，，發(fā)生光電效應(yīng)的條件是，可知?dú)湓虞椛涞墓庥?種頻率能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；D.設(shè)電子繞氫原子核運(yùn)動的軌道半徑為r，質(zhì)子和電子的電荷量大小均為e，電子的質(zhì)量為m，由庫侖力提供向心力可得，解得電子的動能為，氫原子輻射光子后，電子從外軌道躍遷到內(nèi)軌道，軌道半徑變小了，故電子動能增大了，D錯誤；故選C。3．答案：B解析：試探電荷會引起金屬球上電荷的重新分布。同種電荷相互排斥，使得金屬球上的電荷遠(yuǎn)離放置的點(diǎn)電荷，導(dǎo)致此時的電場強(qiáng)度降低。此時的場強(qiáng)為，故原來該點(diǎn)的電場強(qiáng)度應(yīng)大于該值。B選項正確。4．答案：B解析：A.電磁波是橫波，具有波的特性，能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A錯誤；B.根據(jù)可知5G使用的電磁波的光子能量更大，故B正確；C.根據(jù)可知5G使用的電磁波的波長更小，更不易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C錯誤；D.與4G相比，對于5G使用的頻率更高的電磁波，在空氣中傳播速度相同，相同時間傳遞的信息量更大，故D錯誤。故選B。5．答案：A解析：A.圖甲中的探雷器是利用渦流的磁效應(yīng)工作的，故A錯誤，符合題意；B.圖乙中扼流圈是利用電感器對交流的阻礙作用，故B正確，不符合題意；C.圖丙中磁電式儀表的線圈繞在鋁框骨架上，是為了增加電磁阻尼作用，故C正確，不符合題意；D.圖丁中火災(zāi)報警器利用煙霧對光的散射來工作，屬于光電式傳感器的應(yīng)用，故D正確，不符合題意。故選A。6．答案：B解析：處于能級的大量氫原子只能輻射出等于能極差能量頻率的光子，所以能級的大量氫原子最多可以輻射3種頻率的光子，故A錯誤；1能級與2能級的能量之差為，所以可用的光子照射使處于基態(tài)的氫原子可以被激發(fā)，故B正確；當(dāng)氫原子從的狀態(tài)躍遷到的狀態(tài)時，從高能級往低能級躍遷要輻射光子，故C錯誤；用能級躍遷到能級輻射出的光的能量為，該光子的能量大于金屬鉑的逸出功，所以去照射金屬鉑（逸出功為）時能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。7．答案：B解析：電磁感應(yīng)的首次發(fā)現(xiàn)者是法拉第，故選B。8．答案：A解析：由題意可知，圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在O點(diǎn)的磁場大小2倍，方向垂直紙面向里；A.根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場大小是其中一段的在O點(diǎn)磁場的2倍，且方向垂直紙面向里，故A正確；B.同理，四段通電導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁場是其中一段在O點(diǎn)的磁場的4倍，方向是垂直向里，故B錯誤；C.由上分析可知，右上段與左下段產(chǎn)生磁場疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁場大小是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場的2倍，方向垂直紙面向外，故C錯誤；D.與C選項分析相同，四段在O點(diǎn)的磁場是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場的2倍，方向垂直紙面向外，故D錯誤；故選A。9．答案：BD解析：線圈繞軸轉(zhuǎn)動，始終有一半處于磁場中，線圈中一直有電流，A錯誤。將上移，同時將下移，會使變壓器輸出電壓變小，燈泡L亮度減小，B正確。僅將右移，副線圈電路總電阻變小，電流變大，L中電流變大，燈泡亮度增大，C錯誤。僅將右移，副線圈電路總電阻變大，電流變小，兩端的電壓變小，燈泡兩端的電壓變大，燈泡亮度增大，D正確。10．答案：BC解析：AB.開關(guān)斷開前，線圈M的電流由上端流向下端，根據(jù)右手定則可判斷出軟鐵環(huán)中的磁場方向為順時針方向，故A錯誤，B正確；CD.開關(guān)斷開的瞬間，鐵環(huán)中順時針方向的磁場突然減小，根據(jù)楞次定律，則線圈N中將感應(yīng)出由方向的感應(yīng)電流，故C正確，D錯誤。故選BC。11．答案：CD解析：A.金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)平衡條件可得增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，安培力增大，金屬棒將沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，A錯誤；B.調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片向下滑動，其接入阻值減小，電流增大，安培力增大，金屬棒將沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，B錯誤；C.增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ，導(dǎo)致金屬棒將沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動，C正確；D.將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變，安培力將沿導(dǎo)軌向下，金屬棒將沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動，D正確。故選CD。12．答案：AD解析：A.線圈轉(zhuǎn)動的越快，通過線圈的磁通量變化的越快，由電磁感應(yīng)定律可知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，由閉合電路歐姆定律可知，回路中的電流越大，反之越小，因此線圈轉(zhuǎn)動的快慢程度會影響回路中的電流大小，A正確；B.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到中性面，即線圈平面與磁感線垂直時，電流方向?qū)l(fā)生改變，B錯誤；C.若從圖乙位置開始計時，此時線圈中的電流最大，則有線圈中的電流瞬時值表達(dá)式為C錯誤；D.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時，線圈中的電流最大，穿過線圈磁通量的變化率最大，D正確。故選AD。13．答案：20；500解析：根據(jù)電勢差的定義公式有根據(jù)14．答案：；西解析：15．答案：（1）（2）（3）解析：（1）粒子在第Ⅰ象限做勻速圓周運(yùn)動，在第Ⅳ象限做類斜拋運(yùn)動，運(yùn)動軌跡如圖所示。在磁場中，由幾何關(guān)系得由牛頓第二定律，得聯(lián)立解得在電場中，有聯(lián)立解得（2）粒子在磁場中的運(yùn)動周期粒子在磁場中的運(yùn)動時間粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)所用的時間聯(lián)立解得（3）對粒子在電場中的運(yùn)動過程，由動量定理，得解得16．答案：（1）（2）解析：（1）由題意可知，帶電粒子做類平拋運(yùn)動經(jīng)過A點(diǎn)，粒子加速度為由類平拋知識可知聯(lián)立解得（2）根據(jù)洛倫茲力提供向心力，結(jié)合幾何關(guān)系有聯(lián)立解得17．答案：（1）（2）0.1C（3）67500J（4）解析：（1）感應(yīng)電動勢的最大值