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1、第十三章 电磁感应与电磁波初步 期末综合复习优选测评卷一、单项选择题.如下图,两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量、D.不能确定.关于电磁涉及电磁波谱，以下说法正确的选项是（）A.雷达是用X光来测定物体位置的设备B.医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的y射线照射C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D.变化的电场可以产生磁场1 .如下图，四根相互平行的通有电流均为的长直导线。、h. c、力 放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时，四边形中心。点的磁感应强度大小都是B,那么四根通电导线同时存在时。点的磁感 应强度
2、的大小和方向为（）0 bI / II Z I、,、 1I Z II、/I、 、/I、/IIIVO 、z 、IZ I|/VIz、* / !I / I/X I、I / IdQjjQcA. 2起方向向左B. 2亚B,方向向下C.亚B,方向向右D. B,方向向上4.在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如下图，地下有一根金属管线平行于水平 地面。有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流/,再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作，用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为4在A点附近 的地面上找到与A点磁感应强度相同的点从连接A3并测得间的距离为；在地面上过
3、A点做垂直于A5的线段AC并测得AC间的距离为A；用测量仪测得C点的磁场方向与地面夹角为45。，由此可确能量密度为W _ FM _ F _ B2解得应选B。7. B【解析】A.因为5G信号使用的电磁波频率比4G高，根据E = hv可知5G信号的光子能量更小，故A错误；B.由c-Xv可知频率越高的电磁波，信号的波长更短，故B正确；C.任何电磁波在真空中的传播速度都相同，在介质中要看折射率，故C错误；D.因5G信号的电磁波频率更高，波长更短，波动性比4G的差，故D错误。应选B。8. D【解析】以。、氏c、d四根导线围成的回路为研究对象，在两棒匀速运动时，回路磁通量没有变化，故 电流表A、电压表V中
4、没有电流，均无读数。应选DoBD【解析】AB.地磁场磁感应强度的水平分量%与氏的关系如下图：Bo=Bctana其中Bo-kl即线圈中电流强度/越大，。角越大，tana与电流/成正比，选项A错误，B正确；CD,地球上的不同地方地磁场的水平分量反不同，那么在地球上的不同地方测同样大小的电流，。角不同， 选项C错误，D正确。应选BDoBD【解析】法拉第电磁感应定律：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就一定会产生感应电流。A. 处于闭合状态，闭合S2瞬间，穿过副线圈的磁通量没有发生变化，因此副线圈没有感应电流，灵敏电流计G的指针不会发生偏转，A错误；B. S?处于闭合状态，闭合酬瞬间，穿过副
5、线圈的磁通量迅速增大，因此副线圈有感应电流产生，灵敏电 流计G的指针发生偏转，B正确；c. S1、S2均处于闭合状态，断开S?瞬间，穿过副线圈的磁通量没有发生变化，因此副线圈没有感应电流， 灵敏电流计G的指针不会发生偏转，C错误；D. S1、S?均处于闭合状态，断开M瞬间，穿过副线圈的磁通量突然消失，因此副线圈产生感应电流，灵 敏电流计G的指针会发生偏转，D正确。应选BDoABD【解析】AB.只要A3中电流发生变化，无论是大小变，还是方向变，还是大小和方向同时变，都可以使 线圈内的磁通量发生变化，从而产生感应电流，A、B正确；C,以A3为轴，线圈绕A3顺时针转90。的过程中，磁感应强度的大小和
6、线圈的有效面积都没变，磁通量 不变，不能产生感应电流，C错误；D.以O。，为轴逆时针转90。的过程中，线圈的有效面积发生了变化，磁通量变化，能产生感应电流，D正 确。应选ABDoAC【解析】AB.每个电荷在圆心。1处的场强大小均为E,由场强的叠加原那么可得处的场强大小为EOi = 2Esin45 + E = (72 +1) E故A正确，B错误；CD.每根导线在圆心。2处的磁感应强度大小均为3,可得。2处的磁感应强度大小为BO2 = 2Bsin 45 + B =（V2 +1） B故C正确，D错误。应选ACo(1) 0.12Wb； 0.36 Wb； (2) 0； 0【解析】(1)线圈在垂直磁场方向
7、上的投影面积S = S cos 600 = 0.4 x m2 = 0.2m212穿过线圈的磁通量 =%=。6 x 0.2 Wb = 0.12 Wb线圈以cd为轴顺时针方向转过120。角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原 来相反，故此时通过线圈的磁通量 2=0.6x0.4 Wb=0.24 Wb故磁通量的变化量A0=|02-01|=|-o 24-0.121 Wb=0.36 Wb(2)当。=90。时，线圈在垂直磁场方向上的投影面积S=0据知，此时穿过线圈的磁通量为零。当。=0时，线圈平面与磁场垂直，此时Sjl=S穿过线圈的磁通量最大。9. (1) BS； (2) 0； (3)
8、 2BS【解析】(1)当框架绕。0,轴转过60。，那么有(P=BSa_=BScgs(2)当框架绕00,轴转过90。时，由磁感线垂直穿过线框变为磁感线与磁场平行0=0(3)在初始位置时，磁感线与框架平面垂直有kBS框架转过180。时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过方向改变了，因而 2=-BS所以磁通量变化量为A 二 02-。t=-2BS即磁通量变化了 2BS(1) 4兀ZQ； (2) ?%【解析】(1)根据电通量的定义可得Q 7=& H = &与-4兀= 4nkQ(2)分别以点电荷+切和-夕2为中心，取一半径为的很小的球面，球面处的电场可近似视为点电荷电场。 穿出2a角所对的球冠面的电场线应
9、完全穿入2夕角所对的球冠面，两个球冠面上的电通量相等。球冠面积 可以分别表示为2rx r(l -cos a)2/rrx r(l cos /?)根据电通量相等可得k 普 2兀厂 r(l - cos a) = 2 冬-271r - r(l - cos 的rrq、_ 1- cos 3%1 - cos a由于因此夕1%。10. (l)BScos； (2)e=ES, Vm；4成。；(3)204K【解析】(1)穿过该平面的磁通量P = BS cos 0(2)电通量定义： 2ES,其中E为电场强度、S为垂直电场的面积，单位：V.m点电荷+。在半径为R处产生的电场强度大小为口 z QE=krR2半径为R的球面
10、面积为S=4t很 2穿过该球面的电通量为设太阳半径为R,火星半径为一太阳单位时间内向外辐射的电磁波能量为火星单位时间内吸收的太阳能量为火星单位时间内吸收的太阳能量为稣=47cH 2a设火星平均温度为八 火星单位时间向外辐射电磁波能量为温度稳定时有解得，火星平均温度为P=P5770#4x(400)2 V800= 204KBCD BD【解析根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场.故BCD都可以产生电场.周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故只有BD可以产生电磁波.11. 闭合磁通量 闭合 切割【解析】在电磁感应现象中，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流
11、。或者闭合 回路中局部导体做切割磁感线运动时，回路中就会产生感应电流；a b b a【解析】由题意可知，当磁铁N极向下运动时，即靠近螺线管，导致穿过的磁通量变大，且磁场方向向下， 因此根据楞次定律，感应电流的方向由，到伊在磁铁抽出螺线管的过程中，穿过螺线管的磁通量变小，且磁场方向向下，因此根据楞次定律，感应电流 的方向由b到aQ20.D B 左 rr【解析】（1）将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路, 电路图如下图。闭合电键，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，那么灵敏电流计的指针 将右偏转一下。原线圈插入副线圈后，将滑动
12、变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，那么电流减小，穿过副线圈的磁通量减 小，那么灵敏电流计指针向左偏转一下。如果副线圈B与灵敏电流计断开，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，不会没有感应电流 存在，但是可根据楞次定律来确定感应电流的方向，从而可以判断出感应电动势的方向。故BD正确；AC 错误。应选BDo水平地面金属管线() 一/ -)A.地下的金属管线平行于AS深度为bB.地下的金属管线平行于AS深度为。C.地下的金属管线平行于AC,深度为bD.地下的金属管线平行于AC,深度为。5 .指南针是我国古代四大创造之一、当指南针上方有一条水平放置的通电导线时，其N极指向变为如图实线小磁针所示。
13、那么对该导线电流的以下判断正确的选项是()北ni!A.可能东西放置，通有由东向西的电流B.可能东西放置，通有由西向东的电流C.可能南北放置，通有由北向南的电流D.可能南北放置，通有由南向北的电流r2.磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫作能量密度，其值为丁，式中B是磁感应强度，是 2磁导率，在空气中为一己知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度8, 一学生用一根 端面面积为S的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离4,并测出拉 力忆 如下图。因为尸所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度。以下结论正确的选项是AZAZA.磁感应强度B =
14、 JB.磁感应强度B =小哈C.磁感应强度D.磁感应强度B =、型 V FMV F.中国4G牌照发放是在2014年，比兴旺国家晚了整整三年；但在5G时代，中国已经赢在了起跑线。5G信号使用频率更高的电磁波，每秒传送的数据量是4G的50100倍，那么相比4G信号（）A. 5G信号的光子能量更小B. 5G信号的波长更短C. 5G信号的传播速度更大D. 5G信号的波动性更明显.在匀强磁场中，。、匕是两条平行金属导轨，而c、d为连接有电流表、电压表的两金属棒，如下图,两棒以相同的速度向右匀速运动，那么以下结论正确的选项是（）A.电压表有读数，电流表没有读数C.电压表无读数，电流表有读数B.电压表有读数
15、，电流表也有读数D.电压表无读数，电流表也无读数二、多项选择题线圈线圈8 .正切电流计是19世纪创造的一种仪器，它可以利用小磁针的偏转来测量电流。右图为其结构示意图， 在一个竖直放置、半径为八匝数为N的圆形线圈的圆心。处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小 磁针（带有刻度盘）。线圈未通电流时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致，调整线圈 方位，使其与静止的小磁针在同小磁针同一竖直平面内。给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了a角。已 知仪器所在处地磁场的磁感应强度水平分量大小为Be,环形线圈在环心处产生的磁场磁感应强度正比 于电流强度，关于这个电流计，以下判断正确的选项是（ ）小磁针
16、A.线圈中电流强度越大，a角越大，a角与电流/成正比B.线圈中电流强度越大，a角越大，tana与电流/成正比C.在地球上的不同地方测同样大小的电流，a角相同D.在地球上的不同地方测同样大小的电流，a角不同10 .如图为法拉第发现电磁感应现象的实验装置示意图，软铁环上绕有两个线圈，以下操作中可能观察到灵敏电流计G的指针发生偏转的是（）S1处于闭合状态，闭合S?瞬间S1处于闭合状态，闭合S?瞬间SZ处于闭合状态，闭合句瞬间c. S1、S2均处于闭合状态，断开S2瞬间 D. S1、S2均处于闭合状态，断开3瞬间11 .如下图，矩形闭合线圈外竖直放置，是它的对称轴，通电直导线A3与。平行。假设要在线
17、圈中产生感应电流，可行的做法是（）4B中电流/逐渐增大A. A3中电流/先增大后减小C.以A8为轴，线圈绕A8顺时针转90。（俯视）D.线圈绕0。轴逆时针转动90。（俯视）12.图（a）中，三个点电荷分别固定在圆环上A、C、。三点，每个电荷在圆心。处的场强大小均为E；图）中，三根通电长直导线（横截面积忽略不计）垂直于圆环平面分别固定在圆环上久。、。三点，每根导线在圆心。2处的磁感应强度大小均为以下判定正确的选项是（）/ 、 / 、/ : / ! / / ；135/K1350 ； J 135041350 j /。、/ !、/ 、/ 、/ 、/心、，,做 C&、，於 d 图(a)图(b)A.。1处
18、的场强大小为(加 + 1)石，方向从。l指向AB.B.。1处的场强大小为(3-1)石，方向从A指向。1C.D.三、填空题13.磁场的磁感应强度B随时间I变化的四种情况，如下图,其中能产生电场的有图示的磁场,能产生持续电磁波的有图示的磁场。A.0b. CT.OI14.在电磁感应现象中，当穿过回路的发生变化时，回路中就会产生感应电流.或者回路中局部导体做磁感线运动时，回路中就会产生感应电流.02处的磁感应强度大小为(万+1)8，方向垂直于。2向右。2处的磁感应强度大小为(&-1)8 ，方向垂直于。2向左.如下图，一根条形磁铁从闭合螺线管上端插入由下端抽出，那么在磁铁插入过程中通过灵敏电流计的电流方
19、向是从,在磁铁抽出螺线管的过程中通过灵敏电流计的电流方向是从15 .某同学使用如下图的器材研究“影响感应电流方向的因素工(1)在图中用实线代替导线将实验器材连成实验电路;(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将向 (填“左”或“右”)偏；线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向 (填“左”或右”)偏;(3)在上述操作中，如果线圈B与灵敏电流计断开，那么线圈B中 oA.因电路不闭合，无电磁感应现象B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C.假设线圈A和线圈B的绕向，不能用楞次
20、定律判定线圈B两接线柱的电势高低D.假设线圈A和线圈B的绕向，可以用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势高低四、解答题17 .如下图，线圈平面与水平方向夹角夕二60。，磁感线竖直向下，线圈平面面积S=0.4m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6T,贝1J：(1)穿过线圈的磁通量。为多少？把线圈以为轴顺时针转过120。角，那么通过线圈磁通量的变化量为多少？(2)假设。二90。，穿过线圈的磁通量为多少？当。为多大时，穿过线圈的磁通量最大？b18 .如下图，框架面积为S,框架所在平面与磁感应强度为5的匀强磁场方向垂直。（1）假设使框架绕0。轴从初始位置转过60。，那么穿过框架的磁通量为多少？（2）假设使框架
21、绕O。，轴从初始位置转过90。，那么穿过框架的磁通量为多少？（3）假设使框架绕0。，轴从初始位置转过180。，那么穿过框架的磁通量变化量为多少？19 .静电场可以用电场线和等势面来形象描述，静电力常量为k。类似于磁通量我们可以定义电场的 电通量：对于放置于电场中的任意曲面，我们都可以将其划分为无穷多足够小的面元AS,每个面元即可 视为平面，且穿过该面元的电场也可视为匀强电场，那么电场强度沿着垂直于面元的分量与AS的乘积 即为穿过AS的电通量，对整个曲面求和就得到了穿过该曲面的电通量，即=WEAS。对于电通量，我 们也可以将其形象化地理解为穿过某一曲面的电场线的条数，假设同一簇电场线先后穿过了两
22、个不同的曲面, 那么穿过这两个曲面的电通量相等。（1）利用电通量的定义计算（1）问中穿过等势面Si的电通量大小包；（2）两个不等量异种电荷所形成的电场并不完全对称，如下图曲线为从电荷量为+切的正点电荷出发、 终止于电荷量为切2的负点电荷的一条电场线，该电场线在正点电荷附近的切线方向与两电荷的连线夹角为 在负点电荷附近的切线方向与两电荷的连线夹角为夕。利用电通量的性质求Q与4之间的关系，并据此 判断/和会的大小关系。（如下图，半径为八高度为0的球冠面积公式为S=24）20. “通量”是物理学中的重要概念，在研究磁场时我们引入了“磁通量:定义磁通量=5S,其中3为磁 感应强度、S为垂直磁场的面积。
23、如下图，在磁感应强度为8的匀强磁场中，放置一个面积为S的平面，平面的法线（与平面垂直）方 向与磁场方向的夹角为夕。求穿过该平面的磁通量。与之类似，在静电场中，我们定义“垂直穿过某一平面的电场线条数为通过这一平面的电通量工写出电通量0E的定义式及单位；求出通过真空中以点电荷+ Q为球心，以R为半径的球面的电通量E，。（真空中静电力常量为匕 球的外表积公式5=4兀R2）（3）自然界中的物体都会不断向外辐射电磁波，这种辐射因为和温度有关而被称为热辐射。为了研究辐射规 律，人们建立一种被称为“黑体”的理想模型（对来自外界的电磁波只吸收不反射，但自身会发射电磁波）。 理论研究说明，单位时间内从黑体单位外
24、表积辐射的电磁波总能量与其绝对温度的4次方成正比，即 P =式中为常数。假设把太阳和火星都看成黑体，忽略其他天体及宇宙空间的其他辐射，已知太阳的外表温度7b=5770K,太阳和火星间距离约为太阳半径的400倍。试估算火星的平均温度。参考答案1. A【解析】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于 磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限 大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一局部，。的面积小，抵 消较小，那么磁通量较大，所以。应选AoD【解析】A.雷达是用微波测定物
25、体的位置的设备，故A错误；B.拍片实际上是让患者接受一定剂量的X射线照射，故B错误；C.使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，故c错误；D.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，故D正确。应选DoA【解析】根据安培定那么可知四根通电导线在0点产生的磁感应强度的方向：。导线中电流产生的磁感应强 度的方向为/加，大小为& c导线中电流产生的磁感应强度的方向为匕d,大小为B；同理，。导线中电流 产生的磁感应强度的方向为大小为 d导线中电流产生的磁感应强度的方向为cm大小为那么根 据平行四边形定那么进行合成可知，四根通电导线同时存在时的磁感应强度大小为2五以方向水平向左。 应选AoA【解析】根据通电直导线产生的磁场特点：距离电流越近，产生的磁场强度越大，那么A点距离管线最近, A3上的点均是距离管线最近的点，管线在的正下方，与AB平行；由几何关系可以确定A点到管线的 距离为山应选Ao2. C【解析】地磁场与电流的磁场的合磁场指向东北方向，因为地磁场由南指向北，所以电流的磁场由西指向 东，根据安培定那么，导线南北放置，通有由北向南的电流。应选C。3. B【解析】拉力做的功为W = FM