（新高中）物理人教版必修第三册课后练习：第十三章　电磁感应与电磁波初步 测评 Word版含解析.docx

1、 - 1 - 第十三章测评第十三章测评 (时间:60 分钟 满分:100 分) 一、选择题(本题共 12 个小题,每题 4 分,共 48 分。16 是单选题,712 是多选题,多 选、错选均不得分,漏选得 2 分) 1.人眼对绿光较为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时,只要每秒钟有6个绿光的 光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常量为 6.6310-34 J s,光速为 3108 m/s,则人眼能察觉到 绿光时所接收到的最小功率约是( ) A.2.310-18 W B.3.810-19 W C.7.010-10 W D.1.210-18 W 解析因只要每秒有 6 个绿光的光子射入

2、瞳孔,眼睛就能察觉。所以察觉到绿光所接收的最小功 率 P= ,式中 E=6,又 =h=h , 可解得 P= - - W2.310-18 W。 答案 A 2.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c 三枚小磁针都要发 生转动,以下说法正确的是( ) A.a、b、c 的 N 极都向纸里转 B.b 的 N 极向纸外转,而 a、c 的 N 极向纸里转 C.b、c 的 N 极都向纸里转,而 a 的 N 极向纸外转 D.b 的 N 极向纸里转,而 a、c 的 N 极向纸外转 解析由于圆环带负电荷,故当圆环沿顺时针方向转动时,等效电流的方向为逆时针,由安培定则 可判断环内磁场方

3、向垂直纸面向外,环外磁场方向垂直纸面向内,磁场中某点的磁场方向即是 放在该点的小磁针静止时 N 极的指向,所以 b 的 N 极向纸外转,a、c 的 N 极向纸里转。 答案 B 3. 指南针是我国古代的四大发明之一。 当指南针静止时,其 N 极指向如图中虚线(南北向)所示, 若某一条件下该指南针静止时 N 极指向如图实线(N 极指向北偏东)所示。 则以下判断正确的是 ( ) A.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由东向西的电流 B.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由西向东的电流 C.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流 D.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由南向北

4、的电流 - 2 - 解析若指南针静止时 N 极指向北偏东方向,则有一指向东的磁场,由安培定则知,可能在指南针 上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流,故 C 正确。 答案 C 4.如图所示,两个同心圆形线圈 a、b 在同一平面内,其半径大小关系为 rarb,条形磁铁穿过圆心 并与圆面垂直,则穿过两线圈的磁通量a、b间的大小关系为( ) A.ab B.a=b C.a2 B 1=2 C 12。 将闭合线框从位置 1 平移到位置 2,磁感线是从闭合线 框的同一面穿过的,所以 1=|2-1|=1-2;将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2,磁 感线分别从闭合线框的正反两面穿过,所以 2=|

5、(-2)-1|=1+2(以原来穿过的方向为正 方向,则后来从另一面穿过的方向为负方向)。故正确选项为 C。 答案 C 6.如图所示,矩形闭合线圈 abcd 竖直放置,OO是它的对称轴,通电直导线 AB 与 OO平行,且 AB、 OO所在平面与线圈平面垂直,如要在线圈中产生感应电流,可行的做法是( ) A.AB 中电流 I 逐渐增大 - 3 - B.AB 中电流 I 先增大后减小 C.AB 正对 OO,逐渐靠近线圈 D.线圈绕 OO轴逆时针转动 90(俯视) 解析由于通电直导线 AB 与 OO平行,且 AB、OO所在平面与线圈平面垂直。AB 中无论电流如 何变化,或AB正对OO靠近线圈或远离线圈

6、,线圈中磁通量均为零,不能在线圈中产生感应电流, 选项 A、B、C 错;线圈绕 OO轴逆时针转动 90(俯视),穿过闭合线圈的磁通量变化,线圈中产 生感应电流,选项 D 正确。 答案 D 7.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( ) A.将线圈与电流表组成一闭合回路,让磁铁穿过线圈观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化 C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去 观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表 的

7、变化 解析产生感应电流必须满足的条件:电路闭合;穿过闭合电路的磁通量要发生变化。选项 B 电路闭合,但磁通量不变,不能产生感应电流,故选项 B 不能观察到电流表的变化,A 能观察到电 流表的变化;选项 C 满足产生感应电流的条件,也能产生感应电流,但是等我们从一个房间到另 一个房间后,电流表中已没有电流,故选项 C 也不能观察到电流表的变化;选项 D 满足产生感应 电流的条件,能产生感应电流,可以观察到电流表的变化,所以选 AD。 答案 AD 8.在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直,导轨上有两条可沿导轨自由 移动的导体棒 ab、cd,导体棒 ab、cd 的运动速度分别为

8、v1、v2,如图所示,ab 棒上有电流通过, 则可能有( ) A.v1v2 B.v1v2与 v1v2,所以 A、B、C 都有可能。 答案 ABC 9.下列说法正确的是( ) A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该 导线的长度 L、通过的电流 I 的乘积的比值 B= ,即磁场中某点的磁感应强度 B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零 C.磁感应强度 B= 只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与 F、I、L 以及通电导线 在磁场中的方向无关 D.磁场是客观存在的物质 - 4 - 解析 A 选项考查的是磁感应强度的定义

9、,只有当通电导线与磁场方向垂直时才有 B= ,A 错 误;B 选项中,当通电导线与磁场平行时,不受磁场力,此时,磁感应强度不一定为零,B 错误;C 选项 中,B= 是定义式,磁场强弱取决于场源及磁场中的位置,C 正确;磁场与电场一样,都是客观存在 的物质,D 正确。 答案 CD 10.下列说法中正确的是( ) A.电荷在某处不受静电力的作用,则该处的电场强度为零 B.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处磁感应强度一定为零 C.把一个试探电荷放在电场中的某点,它受到的静电力与试探电荷电荷量的比值表示该点电场 的强弱 D.把一小段通电导线放在磁场中某处,它所受的磁场力与该小段通电导线的长度

10、和电流乘积的 比值表示该处磁场的强弱 解析把电荷放入某处,如果电荷没有受到静电力的作用,则该处不存在电场或该处的电场强度 为零,故 A 正确;把通电直导线放入某处,如果放置的方向不合适,即使有磁场存在,通电直导线也 可能不受磁场力的作用,故 B 错误;由电场强度的定义式 E= 知,电场强度等于试探电荷受到的 静电力 F 与所带电荷量 q 的比值,故 C 正确;磁感应强度的定义式 B= 的成立是有条件的,即通 电直导线要与磁场方向垂直,否则不成立,故 D 错误。 答案 AC 11.(2018 全国卷)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 L1、 L2,L1中的电流方向向左,L2 中的电流方向

11、向上;L1的正上方有 a、b 两点,它们相对于 L2对称。整个系统处于匀强外磁场中, 外磁场的磁感应强度大小为 B0,方向垂直于纸面向外。 已知 a、 b 两点的磁感应强度大小分别为 B0和 B0,方向也垂直于纸面向外。则( ) A.流经 L1的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 B0 B.流经 L1的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 B0 C.流经 L2的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 B0 D.流经 L2的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 B0 解析设 L1在 a、b 点产生的磁感应强度分别为 B1a、B1b,L2在 a、b 点产生的磁感应强度分别为 B2a、B2b,根据安

12、培定则可知,B1a=B1b,方向均垂直纸面向里;B2a=B2b,B2a方向垂直纸面向里,B2b方 - 5 - 向垂直纸面向外;根据题意,对 a 点有,B1a+B2a-B0=- 。 对 b 点有,B1b-B2b-B0=- ,联立以上方程解 得 B1a=B1b= ,B2a=B2b= ,选项 A、C 正确。 答案 AC 12.(2017 全国卷)如图,三根相互平行的固定长直导线 L1、L2和 L3两两等距,均通有电流 I,L1 中电流方向与 L2中的相同,与 L3中的相反,下列说法正确的是( ) A.L1所受磁场作用力的方向与 L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁场作用力的方向与 L1、L2所在平

13、面垂直 C.L1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 11 D.L1、L2和 L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1 解析利用同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,受力分析如下 设任意两导线间作用力大小为 F,则 L1受合力 F1=2Fcos 60=F,方向与 L2、L3所在平面平行; L2受合力 F2=2Fcos 60=F,方向与 L1、L3所在平面平行; L3所受合力 F3=2Fcos 30= F,方向与 L1、L2所在平面垂直;故选 B、C。 答案 BC 二、实验题(12 分) 13.(1)(4 分)1831 年,物理学家法拉第用如图所示的实验,成功发现了磁生电现象,开关始

14、终处于 闭合状态时,a线圈中 (选填“有”或“无”)感应电流产生,开关闭合或断开瞬间,a线圈中 (选填“有”或“无”)感应电流产生。 (2)(8 分)下图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材。 - 6 - 请你协助该小组完成如下工作。用实线将带有铁芯的线圈 A、电源、滑动变阻器和开关连接成 原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中改变副线圈回路磁 通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方式: ; ; 。 解析(1)开关始终闭合时,因穿过 a 线圈的磁通量不变,所以无感应电流产生。 开关闭合瞬间穿过 a 线圈的磁通量突然增大,所以有感应电流产生。开关断开瞬间,穿过 a

15、线圈的磁通量突然减小, 所以有感应电流产生。 (2)实物连接如图所示。原线圈 A 插入副线圈 B 后,合上(或断开)开关瞬间;合上开关后, 将原线圈 A 插入副线圈 B 或从副线圈 B 中抽出;合上开关,将原线圈 A 插入副线圈 B 后,移动 滑动变阻器的滑片。 答案(1)无 有 (2)见解析。 三、计算题(本题共 4 个小题,共 40 分) 14. (8 分)一磁感应强度为 B 的匀强磁场,方向水平向右,一面积为 S 的矩形线圈 abcd 如图所示放置, 平面 abcd 与竖直方向成 角,将 abcd 绕 ad 轴转 180角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量是 多少? 解析开始时穿过线圈平面

16、的磁通量为1=BScos 。 后来穿过线圈平面的磁通量为2=-BScos 则磁通量的变化量为 =|2-1|=2BScos 。 答案 2BScos 15.(10 分)磁场中放一与磁场方向垂直的电流元,通入的电流是 2.5 A,导线长 10 cm,它受到的磁 场力为 510-2 N。问: (1)这个位置的磁感应强度是多大? (2)如果把通电导线中的电流增大到 5 A 时,这一点的磁感应强度是多大? (3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否可以肯定这里没有磁场。 - 7 - 解析(1)由磁感应强度的定义式得 B= - - =0.2 T (2)磁感应强度 B 是由磁场和空间位置(点)决定的,和导

17、线的长度 L、电流 I 的大小无关,所 以该点的磁感应强度还是 0.2 T。 (3)不可以。 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,则有两种可能:该处没有磁场;该处 有磁场,但通电导线与磁场方向平行。 答案(1)0.2 T (2)0.2 T (3)不可以 16.(10 分)已知山东某地地面处的地磁场水平分量约为 310-5 T,山东某校物理兴趣小组做估测 磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管附近的轴线上, 如图所示。 小磁针静止时 N 极指向 y 轴正方向,当接通电源后,发现小磁针 N 极指向与 y 轴正方 向成 60角的方向。请在图上标明螺线管导线的绕向,并求出

18、该通电螺线管在小磁针处产生的 磁感应强度大小。(保留一位有效数字) 解析接通电源后,小磁针 N 极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向,由此可判定螺线管 的磁场在小磁针处方向水平向右,由安培定则判断螺线管导线绕向如答案图所示。 由题意知地磁场水平分量 By=310-5 T,设通电螺线管产生的磁场为 Bx。由图知 =tan 60得 Bx=310-5 T510-5 T。 答案 510-5 T 17.(12 分)如图所示,ab、 cd 为两根相距 2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中, 通以 5 A 的电流时,质量为 0.36 kg 的金属棒 MN 沿导轨做匀速运动;当棒中电流增大到 8 A 时, 棒能获得 2 m/s2的加速度。已知金属棒受到的磁场力方向水平,求匀强磁场的磁感应强度的大 小。 解析设磁感应强度为 B,金属棒与轨道间的动摩擦因数为 ,金属棒的质量为 m,金属棒在磁场中 的有效长度 L=2 m。当棒中的电流 I1=5 A 时,金属棒所受到的磁场力与轨道对棒的滑动摩擦力 平衡,金属棒做匀速直线运动。由平衡条件可得 BI1L=mg 当金属棒中的电流 I2=8 A 时,棒做加速运动,加速度大小为 a,根据牛顿第二定律得 - 8 - BI2L-mg=ma 将代入得 B= - T=0.12 T。 答案 0.12 T