高中人教版 (2019)第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试单元测试课后复习题

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第十三章　电磁感应与电磁波初步 (时间：60分钟，分值：100分)一、单选题(共7小题，每小题4分，共28分)1．如图所示磁场的磁感线，磁场中a点的磁感应强度与b点的磁感应强度相同的是(　　)答案：D2．一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将(　　)A．向右移动    B．向左移动C．顺时针转动    D．逆时针转动答案：C3．如图所示，a、b、c三个闭合线圈，放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是(　　)A．Φa<Φb<Φc    B．Φa>Φb>ΦcC．Φa<Φc<Φb    D．Φa>Φc>Φb答案：B4．如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是(　　)A．磁通量增大，有感应电流产生B．磁通量增大，无感应电流产生C．磁通量减小，有感应电流产生D．磁通量减小，无感应电流产生答案：C解析：本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少，由于垂直纸面向外的和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，垂直纸面向里的磁感线条数增加，而垂直纸面向外的磁感线条数是不变，故穿过这个面的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生，故C正确，A、B、D错误．5．(2022天津静海月考)关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是(　　)A．磁感线从磁体的N极出发终止于S极B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场力的方向C．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D．同一通电导体在磁场强的地方受的磁场力可能比在磁场弱的地方受的磁场力小答案：D解析：磁感线是闭合曲线，A错误；磁场方向与通电导体受磁场力的方向不一致，B错误；磁感线疏密程度表示磁场强弱，沿着磁感线方向，磁感线不一定变疏，所以磁场不一定减弱，C错误；磁场力的大小除了与磁场强弱和电流大小有关以外，还与磁场与电流方向的夹角有关，D正确．6．(2022天津静海月考)如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、右侧和管内，当开关闭合时，且当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是(　　)A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左，b向右，c向右D．a向右，b向左，c向右答案：C解析：由通电螺线管电流的流向，根据右手螺旋定则可得，通电螺线管的左边为S极，右边为N极．所以小磁针a的N极指向左、小磁针b的N极指向右、小磁针c的N极指向右．C正确．7．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为(　　)A.  B.  C.  D.答案：C解析：每个激光光子的能量为ε＝h，则激光器的发射功率为P＝nε，其中n为激光器每秒钟发射的能量子数，所以n＝，故C选项正确．二、多选题(共4小题，每小题6分，共24分)8．有一个面积很小的圆环，设这个圆环所在位置的磁感应强度为B，穿过圆环的磁通量为Φ.则下列判断中正确的是(　　)A．如果Φ＝0，则B＝0  B．如果Φ≠0，则B≠0C．如果B＝0，则Φ＝0  D．如果B≠0，则Φ≠0答案：BC解析：穿过圆环的磁通量不仅与磁感应强度有关，也与圆环所放的位置有关．B≠0时，若圆环面与磁场平行，则Φ＝0；反之，Φ＝0时，B不一定为零．B＝0时，无论怎样放置圆环，其Φ必为零；Φ≠0时，肯定此处B不为零．9．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点的相同答案：AB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A项正确，同理知C项错误；另由平行四边形定则知B项正确，D项错误．10．如图所示，处于同一平面内的两根平行长直导线中通有方向相反、大小不同的电流，这两根导线把它们所在的平面分成a、b、c三个区域，则磁感应强度为零的区域(　　)A．可能出现在b区B．可能出现在a区C．可能同时出现在a、c区D．可能出现在c区答案：BD解析：根据安培定则判断得知：电流I1在a区域产生的磁场方向垂直纸面向外，在b、c区域产生的磁场方向垂直纸面向里；电流I2在a、b区域产生的磁场方向垂直纸面向里，在c区域产生的磁场方向垂直纸面向外，所以在a、c两区域磁场方向相反，又I1、I2大小不同，则产生的磁感应强度大小可能相等．故B、D正确，A、C错误．11．如图所示的匀强磁场中MN、PQ是两条平行的金属导轨，而AB、CD为串有电流表、电压表的两根金属棒，且与金属导轨接触良好．当两棒以相同速度向右运动时，正确的是(　　)A．电流表无示数，AB间有电势差，电压表无示数B．电流表有示数，AB间有电势差，电压表有示数C．电流表无示数，AC间无电势差，电压表无示数D．电流表无示数，AC间有电势差，电压表有示数答案：AC解析：因为两棒以相同速度运动，回路面积不变，所以感应电流为零，根据电流表、电压表的工作原理可知电流表、电压表都无示数．因为两棒都向右运动切割磁感线，所以两棒都产生相同的电动势，极性都为上正、下负，所以AB间有电势差，AC间无电势差，A、C正确．三、计算题(共4小题，共48分)12．(10分)如图所示，一个矩形线圈abcd的面积为S，放在直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与x、y轴的夹角分别为α＝30°、β＝60°，匀强磁场的磁感应强度为B.则当磁场方向分别沿x、y、z轴方向时，穿过线圈的磁通量各是多少？答案：BS　BS　0解析：当磁场方向沿x轴方向时，穿过线圈的磁通量Φ1＝BSsin α＝BS；当磁场方向沿y轴方向时，穿过线圈的磁通量Φ2＝BSsin β＝BS；当磁场方向沿z轴方向时，穿过线圈的磁通量Φ3＝BSsin 0°＝0.13．(12分)(2022山东潍坊期中)如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3垂直纸面放置，三根导线及坐标原点恰好位于边长为a的正方形的四个点上，L1与L2中的电流均为2I，方向均垂直于纸面向外，L3中的电流为I，方向垂直纸面向里．已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度B＝k(式中k为常量)．求原点O处的磁感应强度B的大小和方向．答案：　方向沿x轴负方向解析：根据安培定则， 画出三根导线分别在O点的磁场方向，如图所示，设L1在O点产生的磁感应强度大小为B1，则有B1＝k，方向沿x轴负方向．设L2在O点产生的磁感应强度大小为B2，则有B2＝k＝，方向与x轴负方向成45°角．设L3在O点产生的磁感应强度大小为B3.则有B3＝k，方向沿y轴正方向．先将B2正交分解，则其沿x轴负方向的分量的大小B2x＝＝，沿y轴负方向的分量的大小B2y ＝＝，故x轴方向的合磁感应强度大小Bx ＝B1＋B2x＝，方向沿x轴负方向，y轴方向的合磁感应强度大小By＝－B2y ＋B3＝0.故最终的合磁感应强度大小B＝Bx ＝，方向沿x轴负方向．14．(12分)随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重，据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上．在这种情况下，目前正在研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景．如图所示是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池板将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车．设太阳光照射到电池板上的辐射功率为 7 kW，在晴朗的天气里，电池板对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流，请你求出：(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，则在1 min内这辆车行驶了多少米？答案：(1)1 920 W　(2)480 m解析：(1)电动机消耗的电功率P＝UI＝160 V×12 A＝1 920 W.(2)由P＝得W电＝Pt＝1 920×60 J＝115 200 J由题意W机＝W电η＝115 200 J×75%＝86 400 J又由W＝Fs得汽车行驶的距离s＝＝ m＝480 m.15．(14分)如图所示为发电机的原理图．发电机转子为一边长为0.3 m的正方形线圈，处于B＝0.5 T的匀强磁场中，初始状态线圈平面与磁场方向夹角为45°.(1)初始状态时，穿过线圈的磁通量是多少？(2)在线圈以ab边为轴沿顺时针方向转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(3)在线圈以ab边为轴沿逆时针方向转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？答案：(1)3.2×10－2 Wb　(2)6.4×10－2 Wb　(3)0解析：(1)由Φ＝BS⊥得：Φ＝BSsin 45°＝BL2sin 45°＝×0.5×0.32 Wb≈3.2×10－2 Wb.(2)初状态时，Φ1＝BL2sin 45°＝0.5×0.32× Wb≈3.2×10－2 Wb末状态磁感线由反面穿入，正面穿出，如图所示，则：Φ2＝－BL2sin 45°≈－3.2×10－2 Wb则ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝(－3.2×10－2－3.2×10－2) Wb＝－6.4×10－2 Wb只考虑其大小，磁通量的变化量大小为6.4×10－2 Wb.(3)初状态与末状态时，穿出线圈的磁通量相同，都是从同一面穿入和穿出，如图所示，则：ΔΦ2＝0.