第13章 电磁感应与电磁波初步(B卷)-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修 第三册（人教版）

第十三章　电磁感应与电磁波初步(B卷) (时间：45分钟　满分：100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分) 1.奥斯特实验的重大意义在于它说明了(　　) A.磁场的存在 B.磁场具有方向性 C.磁体间有相互作用 D.通电导线周围存在磁场 解析　奥斯特将通电导线放于小磁针上方时发现小磁针发生了偏转，说明了通电导线周围存在着磁场，故A、B、C三项错误，D项正确。 答案　D 2.如图所示，实验装置中用于研究电磁感应现象的是(　　) 解析　选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验；选项B是研究电磁感应现象的实验，观察线框在磁场中做切割磁感线运动时电流计指针是否会偏转，来判断是否产生了感应电流；选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验；选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场。综上所述，B项正确。 答案　B 3.我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A.波长更长 B.能量子的能量更小 C.能量子的能量更大 D.传播速度更快 解析　由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为λ=，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A项错误；已知能量子的能量为ε=hν，由题知与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C项正确；电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中为c=3×108 m/s，D项错误。 答案　C 4.下列选项中通电直导线周围磁感线分布正确的是(　　) 解析　根据安培定则可知，通电直导线周围磁感线是以导线为圆心的同心圆，俯视看，当电流向上时，磁感线为逆时针方向，当电流向下时，磁感线为顺时针方向，A项正确。 答案　A 5.如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是(　　) A.线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动 B.线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动 C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动 解析　四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况移动线圈后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流；C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确。 答案　C 6.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，a、b、c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(　　) A.a、b B.b、c C.a、c D.a、b、c 解析　当滑动变阻器的滑片滑动时，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a、b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c环的磁通量始终相等，合磁通量为零，所以c中不能产生感应电流，A项正确。 答案　A 7.如图所示，面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以轴OO'匀速转动，角速度为Ω，若从图示位置开始计时，则穿过线圈的磁通量随时间变化的关系是(　　) A.Ф=BSsin Ωt B.Ф=BScos Ωt C.Ф=BS D. Ф=0 解析　从题中图示位置开始计时，则开始计时时磁通量为零，穿过线圈的磁通量随时间变化的规律为Φ=BSsin Ωt，故A项正确。 答案　A 8.太阳帆航天器是一种利用太阳光进行太空飞行的航天器。在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆并以原速率反射，使太阳帆获得的动量缓慢增加，从而产生加速度，太阳帆飞船无需燃料，只要有阳光，就会不断获得动力加速飞行。有人设想在探测器上安装有面积很大、反射功率极高的太阳帆，并让它正对太阳。已知太阳光照射太阳帆时每平方米面积上的辐射功率为P0，探测器和太阳帆及航天器的总质量为m，太阳帆的面积为S，此时探测器的加速度大小为(　　) A. B. C. D. 解析　每秒光照射到帆面上的能量E=P0S，光子的平均能量ε=hν，光子的频率ν=，每秒射到帆面上的光子数N=，联立解得N=，每个光子的动量p=，光射到帆面被反弹，由动量定理得Ft=2Np，对飞船，由牛顿第二定律得F=ma，联立解得a=，C项正确。 答案　C 二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分) 9.关于电场与磁场，以下说法正确的是(　　) A.磁场和电场一样，是同一种物质 B.磁体周围存在磁场 C.磁体与磁体之间通过磁场而相互作用 D.磁体与电流之间一定没有相互作用 解析　电流能产生磁场，在电流的周围有磁场存在，不论是磁体与磁体之间、电流与电流之间、还是磁体与电流之间，都有相互作用，磁场是一种特殊物质，它的基本性质是对放入磁场中的磁体、电流有力的作用。故正确选项为B、C。 答案　BC 10.如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，AB是绕在软铁芯上的线圈，电流表与线圈组成一闭合回路。下列说法正确的是(　　) A.当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流 B.当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流 C.当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流 D.当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流 解析　当磁铁S极离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，A、B两项正确；当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C项错误，D项正确。 答案　ABD 11.如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是(　　) A.直导线中的电流方向垂直纸面向外 B.b点的实际磁感应强度为 T，方向斜向上，与B的夹角为45° C.c点的实际磁感应强度也为零 D.d点的实际磁感应强度跟b点相同 解析　由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1 T，由安培定则知，直导线中的电流垂直纸面向外，A项正确；另由平行四边形定则知B项正确；c点的实际磁感应强度为2 T，C项错误；d点的实际磁感应强度与b点大小相同，方向不同，D项错误。 答案　AB 12.如图所示，一个矩形铁芯上绕制两个线圈A和B。在下列关于B线圈中是否有感应电流的判断中正确的是(　　) A.S闭合后，B线圈中一直有感应电流 B.S闭合一段时间后，B中感应电流消失，但移动变阻器滑片时，B中又有感应电流出现 C.在S断开和闭合的瞬间，B中都有感应电流 D.因为A、B两线圈是两个不同的回路，所以B中始终没有感应电流 解析　闭合开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量变化，有感应电流产生，保持开关S闭合时，穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，故A项错误；S闭合一段时间后，穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，若移动变阻器滑片时，电流发生变化，磁场也发生变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，所以线圈B中又有感应电流出现，故B项正确，D项错误；在S断开和闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，故C项正确。 答案　BC 三、非选择题(本题共3小题，其中13题12分，14题14分，15题18分) 13.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CD段导线长度为4×10-2 m，天平平衡时钩码重力为4×10-5 N，通过导线的电流为0.5 A。请你算出通电螺线管中的磁感应强度B。 解析　由题意知，I=0.5 A，G=4×10-5 N，L=4×10-2 m， 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F=G。 由磁感应强度的定义式B=得 B= T=2.0×10-3 T， 所以，通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10-3 T。 答案　2.0×10-3 T 14.矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO'垂直，如图所示，初位置时线框平面与B平行。 (1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少? (2)当线框绕轴OO'沿图示方向转过60°时，穿过线框的磁通量Φ为多少?这一过程中穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ为多少? 解析　(1)线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则Φ0=0。 (2)当线框绕轴OO'沿图示方向转过60°时，线框与B的夹角为60°，则 Φ=B·Ssin 60°=BS=Bl1l2， ΔΦ=Φ-Φ0=Bl1l2。 答案　(1)0　(2)Bl1l2　Bl1l2 15.小灯泡的功率P=1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ=10-6 m，求在距离d= 1.0×104 m处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1 cm2的球面上的光子数。(h=6.63×10-34 J·s，结果保留三位有效数字) 解析　每秒钟小灯泡发出的能量为 E=Pt=1 J， 1个光子的能量 ε=hν== J=1.989×10-19 J， 小灯泡每秒钟辐射的光子数 n==≈5×1018(个)， 距离小灯泡d的球面面积为 S=4πd2=4π×(1.0×104)2 m2=1.256×109 m2=1.256×1013 cm2， 每秒钟射到1 cm2的球面上的光子数为 N==≈3.98×105(个)。 答案　3.98×105个 学科网（北京）股份有限公司 $$