高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试精练

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综合拔高练五年高考练考点1　安培定则的应用1.(2020北京,8)如图所示,在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转,小磁针发生偏转。下列说法正确的是(　　)A.偏转原因是圆盘周围存在电场B.偏转原因是圆盘周围产生了磁场C.仅改变圆盘的转动方向,偏转方向不变D.仅改变圆盘所带电荷的电性,偏转方向不变2.(2020浙江7月选考,9)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则(　　)A.b点处的磁感应强度大小为0B.d点处的磁感应强度大小为0C.a点处的磁感应强度方向竖直向下D.c点处的磁感应强度方向竖直向下考点2　磁感应强度的叠加3.(2021全国甲,16)两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O'Q在一条直线上,PO'与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)A.B、0　　　B.0、2B　　　C.2B、2B　　　D.B、B4.(2018课标Ⅱ,20)(多选)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B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0考点3　磁通量5.(2017江苏单科,1)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)A.1∶1　　　B.1∶2C.1∶4　　　D.4∶1考点4　电磁感应现象6.(2020课标Ⅱ,14)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(　　)A.库仑　　　B.霍尔　　　C.洛伦兹　　　D.法拉第考点5　电磁波、能量量子化7.(2020天津,3改编)新冠肺炎疫情突发,中华儿女风雨同舟、守望相助,筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪,通过人体辐射的红外线测量体温,防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒,为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较(　　)A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D.红外线的频率比紫外线的高8.(2020浙江7月选考,4)在抗击新冠病毒的过程中,广泛使用了红外体温计测量体温,如图所示。下列说法正确的是(　　)A.当体温超过37.3 ℃时人体才辐射红外线B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D.红外体温计是依据人体温度越高,辐射的红外线强度越大来测体温的9.[2019天津理综,9(1)]第26届国际计量大会决定,质量单位“千克”用普朗克常量h定义,“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的数值为6.63×10-34,根据能量子定义,h的单位是　　　,该单位用国际单位制中的力学基本单位表示,则为　　　。 10.[2019江苏单科,12(3)]在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s。计算结果保留一位有效数字)       三年模拟练应用实践1.(2021山东烟台一中期末)如图所示,固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒AB沿框架以速度v向右做匀速运动,且金属棒AB与金属架组成闭合回路。t=0时,磁感应强度为B0,为使电流计示数为零,从t=0开始,磁感应强度B随时间t变化的图像为(　　)2.(2022辽宁营口一中月考)研究发现通电长直导线周围的磁感应强度与电流成正比,与到导线的距离成反比。如图所示,两根互相垂直的长直导线a、b放置于同一水平面内,a通以向上的电流,b通以向左的电流,a中电流是b中电流的两倍,A、B是平面内的两点。A点到导线a的距离为2r,到导线b的距离为r;B点到导线a的距离为r,到导线b的距离为3r。若A点的磁感应强度大小为B1,则B点的磁感应强度为(　　)A.B1,方向垂直于纸面向里B.B1,方向垂直于纸面向外C.B1,方向垂直于纸面向外D.B1,方向垂直于纸面向里迁移创新3.(2021北京八中高三期中改编)在高中阶段,对“通量”的定义采用的是简单化处理方法并辅以形象化物理模型进行理解。(1)“磁通量”就是一种常见的“通量”。如图1所示,空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一个面积为S的矩形线圈与竖直面间的夹角为θ,试求穿过该矩形线圈的磁通量Φ。(2)“电通量”也是一种常见“通量”。在定义“电通量”时只需要把“磁通量”中的磁感应强度B替换为电场强度E即可。已知静电力常量为k,请同学们充分运用类比的方法解决以下问题:a.如图2所示,空间存在正点电荷Q,以点电荷为球心作半径为R的球面。试求通过该球面的电通量ΦE1。b.上述情况映射的是静电场中“高斯定理”,“高斯定理”可以从库仑定律出发得到严格证明。“高斯定理”可表述为:通过静电场中任一闭合曲面的电通量等于闭合曲面内所含电荷量Q与4πk的乘积,即ΦE=4πkQ;试根据“高斯定理”证明:一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,球外各点的电场强度也是E=k(r>R),式中r是球心到该点的距离,Q为整个球体所带的电荷量。
答案全解全析综合拔高练五年高考练1.B　带负电荷的橡胶圆盘转动起来后,可以视为产生了环形电流,进而在周围产生磁场,从而使小磁针发生偏转,故B正确,A错误。仅改变圆盘转动方向或仅改变圆盘所带电荷的电性,均可改变环形电流的方向,进而改变周围磁场的方向,小磁针受力偏转的方向也就随之改变,故C、D错误。2.C　把实际情境转化为如图所示的结构示意图。根据安培定则可知两通电导线在b点产生的磁场方向,根据电流在周围产生磁场的特点,可知B1>B2,A错误;根据安培定则及电流在周围产生磁场的特点,可画出d点处的磁感应强度为B1'和B2',如图所示,由平行四边形定则可知合磁感应强度不为0,B错误;同理,两通电导线在a点产生磁场的磁感应强度为B1″和B2″,如图所示,故a点的合磁感应强度方向竖直向下,C正确;两通电导线在c点产生磁场的磁感应强度为B1‴和B2‴,如图所示,故c点的合磁感应强度方向竖直向上,D错误。3.B　根据题意,利用右手螺旋定则判断可知,两条导线在M点产生磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,因此M点处的磁感应强度为0;两条导线在N点产生磁场的磁感应强度大小相等,方向相同,因此N点处的磁感应强度大小为2B,故选项B正确,A、C、D错误。4.AC　由安培定则判定,L1中的电流在a、b两点产生的磁场方向垂直纸面向里,L2中的电流在a、b两点产生的磁场方向分别垂直于纸面向里和向外;设L1和L2中的电流在a、b两点产生的磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2,由磁感应强度的矢量叠加原理可得,B0-B1-B2=B0,B0+B2-B1=B0,解得B1=B0,B2=B0,故A、C项正确。5.A　磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积。因为是同一磁场,B相同,且有效面积相同,Sa=Sb,故Φa=Φb。选项A正确。6.D　焊接过程中利用电磁感应产生的涡流将材料熔化,发现电磁感应规律的是法拉第,故D选项正确。7.B　红外线的频率比紫外线的低,根据ε=hν可知,红外线的光子能量比紫外线的光子能量小,A、D错误;红外线的频率比紫外线的低,由λ=知,在真空中红外线的波长比紫外线的波长长,B正确;光在真空中的传播速度都相同,C错误。8.D　人体在任何温度下都会辐射红外线,故A、B选项错误。人体温度越高,辐射红外线的强度越大,红外体温计正是根据这一特点来测体温的,而不是利用红外体温计发射红外线来测体温的,故C选项错误,D选项正确。9.答案　J·s　kg·m2/s解析　能量子ε=hν,则h=ε/ν,故h的单位为J·s。由W=Fs=mas可知,1 J=1 kg·(m/s2)·m,故1 J·s=1 kg·m2/s。10.答案　5×1016解析　光子能量ε=hν=,光子数目n=,代入数据得n=5×1016。三年模拟练1.C　t=0时,磁通量为Φ=B0S=B0Lx0,为使回路中不产生感应电流,则穿过回路的磁通量不变,则有B0Lx0=BL(x0+vt),解得B=,选项C正确。2.B　由题意可知B=k。由安培定则可知a、b两导线在A点的磁场方向均垂直纸面向里,则B1=k+k=。由安培定则可知a、b两导线在B点的磁场方向均垂直纸面向外,则BB=k+k==B1,方向垂直纸面向外,选项B正确。3.答案　(1)BS cos θ　(2)a.4πkQ　b.见解析解析　(1)当面积为S的矩形线圈与竖直面的夹角为θ时,线圈在垂直磁场方向的投影面积为S cos θ,则磁通量Φ=BS cos θ。(2)a.根据点电荷的场强公式,求得球面上各处的电场强度大小为E=k由于球面上各处电场强度方向都与球面垂直,故通过球面的电通量为ΦE1=ES=k·4πR2=4πkQb.证明:过距离球心r的点作一球面,根据对称性可知该球面上各点场强大小相等,方向处处与球面垂直。设各点的电场强度大小为E,通过该球面的电通量为ΦE,则有ΦE=ES=4πr2E由高斯定理知ΦE=4πkQ所以有4πr2E=4πkQ化简得E=k这就是球心处的点电荷Q在r处产生的场强。