人教版高中物理必修第三冊(cè)第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步質(zhì)量評(píng)估練習(xí)含答案

第十三章質(zhì)量評(píng)估(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.1.關(guān)于磁場(chǎng)、磁感線和電場(chǎng)線,下列說(shuō)法正確的是()A.磁感線是閉合曲線,而電場(chǎng)線不是閉合曲線B.磁感線和電場(chǎng)線都是相互平行的C.地磁場(chǎng)的磁感線起于地理北極附近,終止于地理南極附近D.磁感線和電場(chǎng)線都是真實(shí)存在的答案:A2.如圖所示,匝數(shù)為n,面積為S的矩形線圈abcd,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)B的垂面存在夾角θ,則此時(shí)通過(guò)線圈的磁通量為()A.Φ=nBScosθB.Φ=nBSsinθC.Φ=BScosθ D.Φ=BSsinθ答案:C3.如圖所示的磁體的N、S兩極間的磁場(chǎng)分布足夠廣且可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),將一矩形閉合金屬線框垂直于磁場(chǎng)方向(豎直向下)放在該磁場(chǎng)中.下列情況中,線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.線框繞圖中豎直軸aa'旋轉(zhuǎn) B.線框繞圖中水平軸bb'旋轉(zhuǎn)C.線框豎直向上平移 D.線框豎直向下平移答案:B4.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與水平方向的夾角為30°,圖中實(shí)線位置有一面積為S的矩形線圈,并繞著它的一條邊從水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置(圖中虛線位置),則在此過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的變化量的大小為()A.3-12BS B.BS C.3+1答案:C5.如圖所示,兩個(gè)同樣的導(dǎo)線環(huán)同軸平行懸掛,相隔一小段距離.當(dāng)同時(shí)給兩個(gè)導(dǎo)線環(huán)通同方向的電流時(shí),兩導(dǎo)線環(huán)將()A.相互吸引 B.相互排斥C.保持靜止 D.邊吸引邊轉(zhuǎn)動(dòng)解析:兩環(huán)形電流類似于兩個(gè)小磁針,通過(guò)同向電流時(shí),根據(jù)安培定則可以判斷兩小磁針的N極與S極相對(duì),故兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引,選項(xiàng)A正確.答案:A6.關(guān)于電磁波與聲波的比較,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播需要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入水中時(shí),電磁波速度變小,聲波速度變大C.由空氣進(jìn)入水中時(shí),電磁波波長(zhǎng)變短,聲波波長(zhǎng)變長(zhǎng)D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度都是由介質(zhì)決定的,與其他因素?zé)o關(guān)解析:電磁波可以在真空中傳播,而聲波的傳播需要介質(zhì),聲波在真空中不能傳播,故選項(xiàng)A說(shuō)法正確.電磁波在空氣中的傳播速度大于在水中的傳播速度;一般情況下,聲波在氣體、液體、固體中的傳播速度依次增大,故選項(xiàng)B說(shuō)法正確.無(wú)論是電磁波還是聲波,從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率都不變,所以由波長(zhǎng)λ=vf答案:D7.硅光電池利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能.h為普朗克常量,c為真空中的光速,若有N個(gè)波長(zhǎng)為λ0的光子打在光電池極板上,這些光子的總能量為()A.hcλ0 B.Nhcλ0 C.Nhλ0解析:一個(gè)光子的能量ε=hν=hcλ0,則N個(gè)光子的總能量E=Nh答案:B二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分.8.如圖所示,一帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO'以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),若在環(huán)左側(cè)A處和環(huán)上方B處分別放一個(gè)小磁針,平衡后()A.A處的小磁針的北極指向左 B.A處的小磁針的北極指向右C.B處的小磁針的北極指向左 D.B處的小磁針的北極指向右解析:帶負(fù)電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí),形成了與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的環(huán)形電流,此環(huán)形電流在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左,在B處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右,故選項(xiàng)A、D正確.答案:AD9.類比磁通量的概念,在靜電場(chǎng)中同樣可以定義電通量的概念.若電場(chǎng)中有一個(gè)面積為S的區(qū)域,各處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E,且與該區(qū)域垂直,則穿過(guò)這個(gè)面積的電通量Φ=ES.空間中現(xiàn)有一個(gè)電荷量為Q的固定點(diǎn)電荷,以該點(diǎn)電荷所在位置為球心作兩個(gè)半徑不同的球面S1和S2,如圖所示.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.通過(guò)S1和S2的電通量與它們距球心的距離成正比B.通過(guò)S1和S2的電通量與它們距球心距離的二次方成正比C.通過(guò)S1和S2的電通量與它們距球心的距離成反比D.通過(guò)S1和S2的電通量是一個(gè)恒量,與它們距球心的距離無(wú)關(guān)解析:根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式,求得球面上各處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=kQr2,由于球面上各處電場(chǎng)強(qiáng)度方向都與球面垂直,故通過(guò)球面的電通量為Φ=ES=kQr2·4πr2=4πkQ.通過(guò)S答案:ABC10.我國(guó)特高壓技術(shù)一路領(lǐng)先全球.特高壓技術(shù)指交流1000kV電壓和直流±800kV電壓等級(jí)的輸電技術(shù),該技術(shù)最大的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)途高效輸電,被稱為“電力系統(tǒng)高速鐵路”.如圖甲所示的高壓輸電線上使用“abcd正方形間隔棒”支撐導(dǎo)線L1、L2、L3、L4,目的是將導(dǎo)線間距固定為l,防止導(dǎo)線相碰,其截面示意圖如圖乙所示,abcd的幾何中心為O.當(dāng)四根導(dǎo)線通有等大同向電流時(shí),不計(jì)地磁場(chǎng)的影響,則()甲乙A.穿過(guò)abcd的磁通量為0B.穿過(guò)abcd的磁通量不為0C.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0D.ad邊中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0解析:根據(jù)右手螺旋定則可知,四根通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與abcd所在平面平行,故穿過(guò)abcd的磁通量為0,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因四條導(dǎo)線中的電流大小相等,O點(diǎn)與四條導(dǎo)線的距離均相等,由安培定則和對(duì)稱性可知,L1在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與L3在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,L2在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與L4在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,故四條導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于0,故選項(xiàng)C正確;根據(jù)安培定則及對(duì)稱性,L1和L4在ad邊中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與L2和L3在ad邊中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,但大小不相等,所以ad邊中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0,故選項(xiàng)D正確.答案:ACD三、非選擇題:共54分.11.(6分)19世紀(jì)中葉,英國(guó)物理學(xué)家系統(tǒng)總結(jié)了人類對(duì)電磁規(guī)律的研究成果,提出了電磁場(chǎng)理論并預(yù)言了電磁波的存在.赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,電磁波在日常生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用.某衛(wèi)星傳送的電視信號(hào)的頻率為2.0×109Hz,它在真空中的波長(zhǎng)為m.(已知c=3×108m/s)

答案:麥克斯韋0.1512.(12分)兩個(gè)完全相同的條形磁體,放在平板AB上,磁體的N、S極如圖所示,開(kāi)始時(shí)平板和磁體均處于水平位置,且靜止不動(dòng).a.若將AB突然豎直向上平移(平板與磁體之間始終接觸),并使之停在A″B″處,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)條形磁體吸在了一起;b.若將AB從原來(lái)位置突然豎直向下平移,并使之停在位置A'B'處,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)條形磁體也吸在了一起.(1)開(kāi)始時(shí)兩磁體靜止不動(dòng)的原因是;左側(cè)的磁體受到的靜摩擦力的方向向(選填“左”或“右”).

(2)在a過(guò)程中,磁體開(kāi)始滑動(dòng)時(shí),平板在向上做(選填“加速”或“減速”)運(yùn)動(dòng).

(3)在b過(guò)程中,磁體開(kāi)始滑動(dòng)時(shí),平板在向下做(選填“加速”或“減速”)運(yùn)動(dòng).

(4)若平板AB突然向右加速,則左側(cè)的磁體將做什么運(yùn)動(dòng)?解析:(1)兩磁體間相互作用的磁力小于磁體與平板間的最大靜摩擦力,所以兩磁體都靜止不動(dòng),此時(shí)對(duì)左側(cè)的磁體來(lái)說(shuō),吸引力向右,故靜摩擦力的方向向左.(2)平板向上運(yùn)動(dòng)時(shí),兩磁體吸在了一起,說(shuō)明磁體受到的摩擦力減小,支持力減小,磁體處于失重狀態(tài),加速度方向向下,故平板向上做減速運(yùn)動(dòng).(3)平板向下運(yùn)動(dòng)時(shí),兩磁體也吸在了一起,說(shuō)明磁體仍處于失重狀態(tài),故平板向下做加速運(yùn)動(dòng).(4)若平板AB運(yùn)動(dòng)的加速度較小,左側(cè)磁體相對(duì)于平板AB靜止不動(dòng);若平板AB運(yùn)動(dòng)的加速度較大,左側(cè)磁體將會(huì)相對(duì)于平板AB向左滑動(dòng).答案:(1)兩磁體間相互作用的磁力小于磁體與平板間的最大靜摩擦力左(2)減速(3)加速(4)相對(duì)于平板AB靜止或相對(duì)于平板AB向左滑動(dòng).13.(10分)已知某地區(qū)地磁場(chǎng)在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為3×10-5T,該地區(qū)某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).他們將一小磁針?lè)旁谝粋€(gè)水平放置的螺線管的軸線上,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,斜向右上.請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)明螺線管導(dǎo)線的繞向,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.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析:接通電源后,小磁針N極的指向是地磁場(chǎng)在水平方向的分量和螺線管的磁場(chǎng)的疊加磁場(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,由安培定則判定螺線管導(dǎo)線繞向.由題意知地磁場(chǎng)在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為By=3×10-5T,設(shè)通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)在小磁針處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bx.由圖知BxBy=tan60°,解得Bx答案:如圖所示5×10-5T14.(12分)如圖所示,abcd是邊長(zhǎng)L=20cm的正方形金屬框,勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域左邊界到bc的距離也為L(zhǎng),右邊界MP與水平線MN間的夾角θ=45°,且M點(diǎn)為cd邊的中點(diǎn).磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01T,方向垂直于紙面向外.(1)求圖示位置金屬框的磁通量的大小;(2)若將金屬框以bc為軸,向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng)180°,求磁通量的變化量的大小.解析:(1)圖示位置金屬框的磁通量大小Φ=BS=18BL2=5×10-5(2)若將金屬框以bc為軸,向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng)180°,金屬框的磁通量為Φ'=-BS'=-78BL2=-3.5×10-4ΔΦ=|Φ'-Φ|=4×10-4Wb.答案:(1)5×10-5Wb(2)4×10-4Wb15.(14分)如圖所示,有一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T,磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為10cm.在紙面內(nèi)先后放上A、B兩個(gè)圓形單匝線圈,圓心均在O處,A線圈半徑為10cm,B線圈半徑為15cm.(1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度減為0.4T的過(guò)程中,穿過(guò)A和B的磁通量分別改變多少?(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,方向繞某條直徑轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中,穿過(guò)A線圈的磁通量改變多少?(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向均不變,線圈A繞某條直徑轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中,穿過(guò)A線圈的磁通量改變了多少?解析:(1)磁場(chǎng)的面積為S=πr2=0.01πm2,故A線圈和B線圈的有效面積均為0.01πm2;在磁感應(yīng)強(qiáng)度減小為0.4T的過(guò)程中,穿過(guò)A線圈和B線圈的磁通量改變量均為ΔΦ=|(B1-B)S|=4π×1