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1、第十三章电磁感应与电磁波初步章末检测一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符 合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)1 .太阳表面温度约为6 000 K,主要发出可见光；人体温度约为310 K,主要发出红外线；宇宙间的 温度约为3 K,所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热, 若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段()A.无线电波B.紫外线C. X射线D. )射线【答案】A【解析】电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、y 射线，由题意知：物体温度
2、越高，其发出的电磁波的波长越短，宇宙间的温度约为3 K,则其发出 的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确2 .中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微 偏东，不全南也.”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图2.结合上述材料，下列说法 不正确的是()A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用答案C解析 地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，两极并不重合，故A、 B正确；且地球内
3、部也存在磁场，只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行，故C错误；射向地 球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行，一定受到地磁场力的作用，故D正 确.3 .在匀强磁场中尸处放一个长度为L=20 cm、通电电流/=1 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F=1.0N,现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为()A. 0B. 0.2TC. 0.05 TD. 5T答案Dp| 0解析 通电导线放入磁场中所受安培力最大，则导线与磁场方向垂直，则由F=BIL得:B=/=号IL1T=5 T；磁感应强度是由磁场本身决定的，与是否有电流无关，故将该通电导线从磁场中撤走，P 处磁感应强度保持不变
4、仍为5 T,故D正确.4,能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为ICT* j,已知可见光的平均波长为0.6 pm,普朗克常量 =6.63*1034j*恰能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为0A.1个B. 3个C.30 个D. 300 个【答案】B【解析】 每个光子的能量为瓦=稔，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为l()r8j,由片=及 A得能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为=会=管=6 63x1034x3x108个=3个.故选B.5 .磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A.a、人两处的磁感应强度的大小不等，BJBbB.q、匕两处的磁感应强度的大小不等，BaBb， 所以A正确，B错误；安
5、培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、/、L和导线放置的方向与磁感应 强度的方向的夹角有关，故C、D错误.6 .如图所示，带负电的金属环绕轴。0,以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后静止时 0A. N极竖直向上B. N极竖直向下C. N极沿轴线向左D. N极沿轴线向右答案C解析 金属环带负电，按题图所示的方向旋转，则金属环的电流方向与旋转方向相反.由右手螺旋 定则可知磁极的方向：左端N极，右端S极.因此小磁针最后静止时N极沿轴线向左.故C正确, A、B、D错误.7.如图所示，M、N和P是以为直径的半圆弧上的三点，。为半圆弧的圆心，ZMOP=609在 M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，
6、导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时。 点的磁感应强度大小为Bi.若将M处长直导线移至P处，则。点的磁感应强度大小为生,那么B2 与之比为0A 币：1B.小：2C.l ： 1D.1 ： 2答案B解析 如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则可知，二者在圆心。处产 生的磁感应强度的大小都为今；当将M处长直导线移到P处时，两直导线在圆心。处产生的磁感应 丝强度的大小也为守.作平行四边形，由图中的几何关系可得cos 30。=高=引=坐 故选项B正确， Z迫 1 Z选项A、C、D错误.8根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是0A.在变化的电场周围空间内一定存在和它相联系
7、的磁场B.在恒定电流周围的空间内一定存在和它相联系的磁场C.在变化的磁场周围空间内一定存在和它相联系的变化电场D.电磁场中感应电场与感应磁场相互垂直分布【答案】D【解析】变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的 物质，故A错误，D正确；静止的电荷周围不能激发磁场，故B错误；稳定的磁场不能产生电场, C错误9.如图4所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒，有一磁感应强度为8的 匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为夕在下列各过程中，一定能在轨道回路里产 生感应电流的是（）A.必向右运动，同时使。减小B.使磁感应强度3减小，。角同时也
8、减小CM向左运动，同时增大磁感应强度8D.ab向右运动，同时增大磁感应强度5和。角（0。90。）答案A解析 设此时回路面积为S,据题意，磁通量G=55cos仇对A选项，S增大,。减小，cos。增大， 则增大,A正确.对B选项，8减小，。减小，cos。增大，。可能不变，B错误.对C选项，S减小， B增大,。可能不变，C错10 .在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电源构成闭合电路，假定线圈产生的磁感线全 部集中在铁芯内，。、仄。三个闭合金属圆环的位置如图所示.当滑动变阻器的滑片滑动时，能产 生感应电流的圆环是0A. a、 bB. by cC. a、cD. a、b、c答案：A解析：当滑动变
9、阻器的滑片滑动时，电路中电流发生变化，从而引起闭合铁芯中的磁场变化, 穿过4、两圆环的磁通量随之变化，有感应电流产生，而C环中有两股铁芯同时穿过，穿入和穿出 。环的磁通量始终相等，合磁通量为零，所以。中不能产生感应电流，选项A正确.二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分.每小题列出的四个备选项中至少有一个是 符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得。分）11 .如图所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是0A.图甲中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B.图乙中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的C.图丙中电流
10、间的相互作用是通过电流的磁场发生的D.图丙中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的答案BC解析 题图甲中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中，磁体对通电导线力 的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生 的.综上所述，选项B、C正确.12 .下列情况能产生感应电流的是0A.如图甲所示，导体A3顺着磁感线运动B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管8中不动，开关S一直接通时D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管8中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的 阻值时答案BD解析 A中导体棒顺着磁感线运
11、动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流，故A错； B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B 正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管8中的磁通量 无变化，线圈中不产生感应电流，故C错；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中 的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管3中磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D正确.13.一等腰直角三棱柱如图所示，其中底面Med为正方形,边长为L,它们按图示位置放置于竖直向下的 匀强磁场中,磁感应强度为民下面说法正确的是0A.通过仍平面的磁通量大小为L2.BB.通过defe
12、平面的磁通量大小为子乙2.5C通过abfe平面的磁通量大小为零D.通过整个三棱柱的磁通量为零解析bed平面在垂直于B方向的投影所以二做尸争力,选项a错误;在方平面与B垂 直,S4t2,所以勿=当2反选项B正确;4帆 平面与B平行,Sj.=O=O,选项C正确;整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等，抵消为零,所以=0,选项D正确。故正确选项为B、C、Do答案|BCD14.如图所示，线圈I与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈H与电流计G相连，线圈I与线圈 n绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中有示数的是()A.开关闭合瞬间B.开关闭合一段时间后C.开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端
13、D.开关断开瞬间答案ACD解析 a中开关闭合前，线圈I、n中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈I中电流从无到有形成 磁场，穿过线圈n的磁通量从无到有，线圈n中产生感应电流，电流计g有示数.故a正确.b中 开关闭合一段时间后，线圈I中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈n虽有磁通量但磁通量 稳定不变，线圈n中无感应电流产生，电流计g中无示数.故b错误.c中开关闭合一段时间后, 来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈I中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过 线圈n的磁通量也发生变化，线圈n中有感应电流产生，电流计g中有示数.故c正确.d中开关 断开瞬间，线圈I中电流从有到无，电流的磁场也从有到
14、无，穿过线圈n的磁通量也从有到无发生 变化，线圈n中有感应电流产生，电流计g中有示数.故d正确.15. 如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L、Lz, L1中的电流方向向左，乙2中的电流方向向 上；心的正上方有心6两点，它们相对于无对称.整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应 强度大小为国,方向垂直于纸面向外.已知、匕两点的磁感应强度大小分别为方。和;氏,方向也 垂直于纸面向外.则()7A.流经心的电流在8点产生的磁感应强度大小为方国 JL LB.流经心的电流在a点产生的磁感应强度大小为JL乙C.流经办的电流在匕点产生的磁感应强度大小为七&7D.流经乙2的电流在点产生的磁感应强度大小为方
15、以1答案AC解析 原磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知在 b 点：B）=B（）B1+B2在。点：;&）=&-囱一历由上述两式解得31=看8（）, 52=e8（）, A、C项正确.16. 如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时0A.。点电势比。点低B.电容器两极板间场强正在减小C.电路中电场能正在增大D.线圈中感应电动势正在增大【答案】AB【解析】：结合图中的磁场的方向，根据安培定则，线圈中的电流从b到此时电流正在增强，表 明电容器正在放电，所以下板带正电，上板带负电.。点电势比8点低，电容器两极板间场强正在 减小，电场能在减小，电流放电变慢，线圈中感应
16、电动势变小。故AB正确，CD错误。三、非选择题（本题共4小题，共36分）17. （6分）如图所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置.（1）将图中所缺导线补充完整.（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，将原线圈迅速插 入副线圈中，电流计指针将.（3）原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将.答案（1）如图所示（2）向右偏（3）向左偏18. （8分）如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平，某同学在实验室里，用 电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示,CD段导线长度：4X1CT2 m；天平平衡时钩码重力：4
17、x105 n；通过导线的电流：0.5A.请算出通电螺线管中磁感应强度的大小.答案 2.0x103T解析 由题意知，/=0.5A, G=4xlO-5N, L=4xl0-2m.电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即尸=6由磁感应强度的定义式得：1 jLzT=2.0xl03T,F4.0x10 55=/L=-2所以通电螺线管中磁感应强度的大小为2.0x10-3 T.19. (10分)太阳光垂直射到地面上，地面上1 n?接收的太阳光的功率为1.4 kW,其中可见光部分 约占45%.假如认为可见光的波长(%=*约为0.55 |im,日地间距离7?=1.5xlOn m.普朗克常量/i=6.6
18、xl0-34 Js,估算太阳每秒辐射出的可见光光子数.(2)若已知地球的半径为6.4x106m,估算地球接收的太阳光的总功率.【解析】(1)设地面上垂直太阳光每平方米面积上每秒接收的可见光光子数为小则有：Px45%解得n=0.45ZP。-6x1.4x103 6.6x10 - 34x3x108个= 1/75x1021 个,则所求可见光光子数 N=4兀/?2=i.75xl02ix4x3.14x(1.5xl0U)2个H4.9X1044个.(2)地球接收太阳光的总功率产地=Ptc/=1.4x3.14x(6.4x1()6)2 kW1.8xlO14 kW.【答案】(D4.9X1044个(2)1.8x101
19、4 kw20. (12分)如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度3=0.81磁场有明显的圆形边界, 圆心为。，半径为10 cm。现于纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在。处,线圈半径为10 cm力线圈半径为15 cm，问：(1)在B减为0.4 T的过程中,“和b中磁通量分别改变多少？(2)磁感应强度B大小不变，方向绕直径转过30。过程中线圈中磁通量改变多少?磁感应强度3大小、方向均不变，线圈。绕直径转过180。过程中m线圈中磁通量改变多少?解析(1)。线圈面积正好与圆形磁场区域重合,A0=|02-0i|=|(Bi-B)7r| = 1.256xlO-2 Wbb线圈面积大于圆形磁场面积，即线圈的一部分面积在磁场区域外，有磁感线穿过的面积与Q线圈 相同,故磁通量的变化量与a线圈相同。(2)磁场转过30。,线圈面积在垂直磁场方向的投影为兀/cos 30。,则P=BMcos30A0=| 办科 | =8兀/(1 cos 30。户3.4x 1 O-3 Wb。(3)以线圈a正对读者的一面为观察对象，初状态磁感线从该面穿入，线圈转180。后,磁感线从该面 穿出，故 A=5S-(-BS)=2BS=5.0xl0-2 Wb。客细见解析