2020版高中物理 第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步測(cè)評(píng)（含解析）新人教版必修第三冊(cè)

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1、第十三章測(cè)評(píng) (時(shí)間:60分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共12個(gè)小題,每題4分,共48分。1~6是單選題,7~12是多選題,多選、錯(cuò)選均不得分,漏選得2分) 1.人眼對(duì)綠光較為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530 nm的綠光時(shí),只要每秒鐘有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10-34 J·s,光速為3×108 m/s,則人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率約是(　　) A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W C.7.0×10-10 W D.1.2×10-18 W 解析因只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺。所以察覺到綠光

2、所接收的最小功率P=Et,式中E=6ε,又ε=hν=hcλ, 可解得P=6×6.63×10-34×3×108530×10-9 W≈2.3×10-18 W。 答案A 2.如圖所示,圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷,當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),以下說法正確的是(　　) A.a、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn) B.b的N極向紙外轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn) C.b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn),而a的N極向紙外轉(zhuǎn) D.b的N極向紙里轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn) 解析由于圓環(huán)帶負(fù)電荷,故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,環(huán)外

3、磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi),磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向,所以b的N極向紙外轉(zhuǎn),a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)。 答案B 3.π指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時(shí),其N極指向如圖中虛線(南北向)所示,若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向如圖實(shí)線(N極指向北偏東)所示。則以下判斷正確的是(　　) A.可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置,通有由東向西的電流 B.可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置,通有由西向東的電流 C.可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置,通有由北向南的電流 D.可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置,通有由南向北的電流 解析若指南針靜止時(shí)N極指向北偏東

4、方向,則有一指向東的磁場(chǎng),由安培定則知,可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置,通有由北向南的電流,故C正確。 答案C 4.如圖所示,兩個(gè)同心圓形線圈a、b在同一平面內(nèi),其半徑大小關(guān)系為ra>rb,條形磁鐵穿過圓心并與圓面垂直,則穿過兩線圈的磁通量Φa、Φb間的大小關(guān)系為(　　) A.Φa>Φb B.Φa=Φb C.Φa<Φb D.條件不足,無法判斷 解析條形磁鐵內(nèi)部的磁感線全部穿過a、b兩個(gè)線圈,而外部磁感線穿過線圈a的比穿過線圈b的要多,穿過線圈a磁通量的代數(shù)和要小,故選項(xiàng)C正確。 答案C 5.磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量,如圖所示,通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框

5、共面,第一次將線框由位置1平移到位置2,第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2,設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為ΔΦ1和ΔΦ2,則(　　) A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2 C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.無法確定 解析設(shè)閉合線框在位置1時(shí)的磁通量為Φ1,在位置2時(shí)的磁通量為Φ2,直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在位置1處比在位置2處要強(qiáng),故Φ1>Φ2。將閉合線框從位置1平移到位置2,磁感線是從閉合線框的同一面穿過的,所以ΔΦ1=|Φ2-Φ1|=Φ1-Φ2;將閉合線框從位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2,磁感線分別從閉合線框的正反兩面穿過,所以ΔΦ2=|(-Φ2)-Φ1|=Φ1+Φ2(以原來穿過的方向?yàn)檎较?/p>

6、,則后來從另一面穿過的方向?yàn)樨?fù)方向)。故正確選項(xiàng)為C。 答案C 6.如圖所示,矩形閉合線圈abcd豎直放置,OO'是它的對(duì)稱軸,通電直導(dǎo)線AB與OO'平行,且AB、OO'所在平面與線圈平面垂直,如要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,可行的做法是(　　) A.AB中電流I逐漸增大 B.AB中電流I先增大后減小 C.AB正對(duì)OO',逐漸靠近線圈 D.線圈繞OO'軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視) 解析由于通電直導(dǎo)線AB與OO'平行,且AB、OO'所在平面與線圈平面垂直。AB中無論電流如何變化,或AB正對(duì)OO'靠近線圈或遠(yuǎn)離線圈,線圈中磁通量均為零,不能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò);線圈繞O

7、O'軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視),穿過閉合線圈的磁通量變化,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)D正確。 答案D 7.在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)電流的是(　　) A.將線圈與電流表組成一閉合回路,讓磁鐵穿過線圈觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化 解析產(chǎn)生感應(yīng)電流必須滿足的條件:①電路閉合;②穿過閉合電路的磁通量要發(fā)

8、生變化。選項(xiàng)B電路閉合,但磁通量不變,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項(xiàng)B不能觀察到電流表的變化,A能觀察到電流表的變化;選項(xiàng)C滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,也能產(chǎn)生感應(yīng)電流,但是等我們從一個(gè)房間到另一個(gè)房間后,電流表中已沒有電流,故選項(xiàng)C也不能觀察到電流表的變化;選項(xiàng)D滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,能產(chǎn)生感應(yīng)電流,可以觀察到電流表的變化,所以選AD。 答案AD 8.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng)的導(dǎo)體棒ab、cd,導(dǎo)體棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度分別為v1、v2,如圖所示,ab棒上有電流通過,則可能有(　　) A.v1>v2 B.v1

9、2v1 D.v1=v2 解析對(duì)于勻強(qiáng)磁場(chǎng)來說,磁通量Φ=BS,根據(jù)題中條件,當(dāng)穿過閉合電路中磁場(chǎng)的有效面積S發(fā)生變化時(shí)才有Φ的變化。因此應(yīng)有v1≠v2,這時(shí)存在著v1>v2與v1

10、無關(guān) D.磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì) 解析A選項(xiàng)考查的是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,只有當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)才有B=FIL,A錯(cuò)誤;B選項(xiàng)中,當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí),不受磁場(chǎng)力,此時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零,B錯(cuò)誤;C選項(xiàng)中,B=FIL是定義式,磁場(chǎng)強(qiáng)弱取決于場(chǎng)源及磁場(chǎng)中的位置,C正確;磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣,都是客觀存在的物質(zhì),D正確。 答案CD 10.下列說法中正確的是(　　) A.電荷在某處不受靜電力的作用,則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C.把一個(gè)試探電荷放在電場(chǎng)中的某點(diǎn),它受到的靜電力與試探電荷電荷量的比值表示該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱 D.

11、把一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處,它所受的磁場(chǎng)力與該小段通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流乘積的比值表示該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 解析把電荷放入某處,如果電荷沒有受到靜電力的作用,則該處不存在電場(chǎng)或該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故A正確;把通電直導(dǎo)線放入某處,如果放置的方向不合適,即使有磁場(chǎng)存在,通電直導(dǎo)線也可能不受磁場(chǎng)力的作用,故B錯(cuò)誤;由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=Fq知,電場(chǎng)強(qiáng)度等于試探電荷受到的靜電力F與所帶電荷量q的比值,故C正確;磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B=FIL的成立是有條件的,即通電直導(dǎo)線要與磁場(chǎng)方向垂直,否則不成立,故D錯(cuò)誤。 答案AC 11.(2018·全國卷Ⅱ)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L

12、1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點(diǎn),它們相對(duì)于L2對(duì)稱。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為13B0和12B0,方向也垂直于紙面向外。則(　　) A.流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為712B0 B.流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為112B0 C.流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為112B0 D.流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為712B0 解析設(shè)L1在a、b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1a、B1b,L2在a、b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B2a

13、、B2b,根據(jù)安培定則可知,B1a=B1b,方向均垂直紙面向里;B2a=B2b,B2a方向垂直紙面向里,B2b方向垂直紙面向外;根據(jù)題意,對(duì)a點(diǎn)有,B1a+B2a-B0=-B03。對(duì)b點(diǎn)有,B1b-B2b-B0=-B02,聯(lián)立以上方程解得B1a=B1b=7B012,B2a=B2b=B012,選項(xiàng)A、C正確。 答案AC 12.(2017·全國卷Ⅰ)如圖,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反,下列說法正確的是(　　) A.L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所

14、在平面垂直 C.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶3 D.L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為3∶3∶1 解析利用同向電流相互吸引,異向電流相互排斥,受力分析如下 設(shè)任意兩導(dǎo)線間作用力大小為F,則 L1受合力F1=2Fcos 60°=F,方向與L2、L3所在平面平行; L2受合力F2=2Fcos 60°=F,方向與L1、L3所在平面平行; L3所受合力F3=2Fcos 30°=3F,方向與L1、L2所在平面垂直;故選B、C。 答案BC 二、實(shí)驗(yàn)題(12分) 13.(1)(4分)1831年,物理學(xué)家法拉第用如圖所示的實(shí)驗(yàn),成功發(fā)現(xiàn)了磁

15、生電現(xiàn)象,開關(guān)始終處于閉合狀態(tài)時(shí),a線圈中　　　　　(選填“有”或“無”)感應(yīng)電流產(chǎn)生,開關(guān)閉合或斷開瞬間,a線圈中　　　　　(選填“有”或“無”)感應(yīng)電流產(chǎn)生。? (2)(8分)下圖是某興趣小組研究磁生電現(xiàn)象所需的器材。 請(qǐng)你協(xié)助該小組完成如下工作。用實(shí)線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路,將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路,并列舉出在實(shí)驗(yàn)中改變副線圈回路磁通量,使副線圈回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式: ①　;? ②　;? ③　。? 解析(1)開關(guān)始終閉合時(shí),因穿過a線圈的磁通量不變,所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生。開關(guān)閉合瞬間穿過a線圈的磁通量突然增大,所以

16、有感應(yīng)電流產(chǎn)生。開關(guān)斷開瞬間,穿過a線圈的磁通量突然減小,所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 (2)實(shí)物連接如圖所示。①原線圈A插入副線圈B后,合上(或斷開)開關(guān)瞬間;②合上開關(guān)后,將原線圈A插入副線圈B或從副線圈B中抽出;③合上開關(guān),將原線圈A插入副線圈B后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。 答案(1)無　有　(2)見解析。 三、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題,共40分) 14. (8分)一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向水平向右,一面積為S的矩形線圈abcd如圖所示放置,平面abcd與豎直方向成θ角,將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)180°角,則穿過線圈平面的磁通量的變化量是多少? 解析開始時(shí)穿過線圈平面的磁通量為

17、Φ1=BScos θ。 后來穿過線圈平面的磁通量為Φ2=-BScos θ 則磁通量的變化量為ΔΦ=|Φ2-Φ1|=2BScos θ。 答案2BScos θ 15.(10分)磁場(chǎng)中放一與磁場(chǎng)方向垂直的電流元,通入的電流是2.5 A,導(dǎo)線長(zhǎng)10 cm,它受到的磁場(chǎng)力為5×10-2 N。問: (1)這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大? (2)如果把通電導(dǎo)線中的電流增大到5 A時(shí),這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大? (3)如果通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處不受磁場(chǎng)力,是否可以肯定這里沒有磁場(chǎng)。 解析(1)由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式得 B=FIL=5×10-2 N2.5A×1×10-1 m=0.2 T (2)磁感應(yīng)

18、強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)和空間位置(點(diǎn))決定的,和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L、電流I的大小無關(guān),所以該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度還是0.2 T。 (3)不可以。如果通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處不受磁場(chǎng)力,則有兩種可能:①該處沒有磁場(chǎng);②該處有磁場(chǎng),但通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行。 答案(1)0.2 T　(2)0.2 T　(3)不可以 16.(10分)已知山東某地地面處的地磁場(chǎng)水平分量約為3×10-5 T,山東某校物理興趣小組做估測(cè)磁體附近磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)。他們將一小羅盤磁針放在一個(gè)水平放置的螺線管附近的軸線上,如圖所示。小磁針靜止時(shí)N極指向y軸正方向,當(dāng)接通電源后,發(fā)現(xiàn)小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向。請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)明螺線管導(dǎo)線的

19、繞向,并求出該通電螺線管在小磁針處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。(保留一位有效數(shù)字) 解析接通電源后,小磁針N極指向是地磁場(chǎng)和螺線管磁場(chǎng)的合磁場(chǎng)的方向,由此可判定螺線管的磁場(chǎng)在小磁針處方向水平向右,由安培定則判斷螺線管導(dǎo)線繞向如答案圖所示。 由題意知地磁場(chǎng)水平分量By=3×10-5 T,設(shè)通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)為Bx。由圖知BxBy=tan 60°得Bx=3×10-5×3 T≈5×10-5 T。 答案　5×10-5 T 17.(12分)如圖所示,ab、cd為兩根相距2 m的平行金屬導(dǎo)軌,水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通以5 A的電流時(shí),質(zhì)量為0.36 kg的金屬棒MN沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng);

20、當(dāng)棒中電流增大到8 A時(shí),棒能獲得2 m/s2的加速度。已知金屬棒受到的磁場(chǎng)力方向水平,求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 解析設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,金屬棒與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,金屬棒的質(zhì)量為m,金屬棒在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度L=2 m。當(dāng)棒中的電流I1=5 A時(shí),金屬棒所受到的磁場(chǎng)力與軌道對(duì)棒的滑動(dòng)摩擦力平衡,金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由平衡條件可得 BI1L=μmg① 當(dāng)金屬棒中的電流I2=8 A時(shí),棒做加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為a,根據(jù)牛頓第二定律得 BI2L-μmg=ma② 將①代入②得B=ma(I2-I1)L=0.36×23×2 T=0.12 T。 答案0.12 T - 8 -