人教版高中物理新教材同步讲义 必修第三册 第13章　章末检测卷(五)（含解析）

章末检测卷(五)

(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．(2021·深圳中学月考)现在车辆常安装GPS(全球定位系统)接收器，可用来接收卫星发射的信号，实现对车辆的精确定位和导航，卫星向GPS接收器传送信息通过的是(　　)

A．激光   B．电磁波

C．红外线   D．紫外线

答案　B

解析　GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位和导航，卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波，故选B.

2．(2021·浙江金华第一中学期中)把长度为l、电流为I的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则(　　)

A．A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度

B．A、B两点的磁感应强度可能相等

C．A、B两点的磁感应强度一定不相等

D．A点的磁感应强度一定小于B点的磁感应强度

答案　B

解析　由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较A、B两点的磁感应强度大小．故选B.

3．(2022·贺州市平桂高级中学高二阶段练习)关于感应电流，下列说法中正确的是(　　)

A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流

B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流

C．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流

D．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流

答案　C

解析　只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流，A错误；若闭合回路的磁通量不发生变化，则没有感应电流，B错误；当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流，C正确；若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，但磁场变化，穿过回路的磁通量就可能发生变化，从而产生感应电流，D错误．

4．(2021·北京四中月考)“风云二号”卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的(　　)

A．穿透性   B．热效应

C．可见性   D．化学效应

答案　B

解析　红外线是不可见光，人眼无法觉察到，所以C错误．红外线的波长长，频率低，穿透能力较弱，A错误．红外线的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到红外云图的，故B正确，D错误．

5．(2021·武汉市武钢三中期中)太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，对这七种色光的认识正确的是(　　)

A．紫光的波长最长

B．红光的能量子最强

C．七种色光的能量均相同

D．紫光的能量子最强

答案　D

解析　由电磁波谱可知，紫光的波长最短，A错误；由ε＝hν可知，光的频率越大光子的能量越强，因七种色光中，紫光的频率最大，则紫光的能量子最强，B、C错误，D正确．

6．(2021·衡阳市一中期末)如图所示，圆形线圈在匀强磁场中所做的各种运动中，能够产生感应电流的是(　　)

答案　B

解析　产生感应电流的条件是：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，A、C、D选项中，穿过线圈的磁通量均不变化，无感应电流产生，B选项中，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流．故选B.

7．(2021·武汉中学月考)科学研究表明，地球自西向东的自转正在变慢，假如地球的磁场是由地球表面带电引起的，则可以判定(　　)

A．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱

B．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强

C．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱

D．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强

答案　C

解析　将地球自转等效成环形电流，地球南极为地磁场N极，由安培定则可知地球带负电，地球自转变慢，环形电流减小，所以地磁场减弱，故选C.

8.(2021·岳阳市一中月考)在同一平面内有互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef围成一个等边三角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示．O点为等边三角形的中心，M、N两点分别为O点关于导线ab、cd的对称点．已知O点的磁感应强度大小为B1，M点的磁感应强度大小为B2，若撤去导线ef，保持导线ab、cd中的电流不变，则此时N点的磁感应强度大小为(　　)

A．B1＋   B．B1－

C.   D.

答案　D

解析　设每根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小为B0，cd、ef中的电流在M点产生的磁感应强度大小相等，设为B0′，则在O点有B1＝B0，在M点有B2＝2B0′＋B0，撤去导线ef后，在N点有BN＝B0＋B0′，联立各式可得BN＝，故选D.

二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)

9.如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是(　　)

A．向右飞行的正离子束   B．向左飞行的正离子束

C．向右飞行的负离子束   D．向左飞行的负离子束

答案　AD

解析　由小磁针N极向纸面内偏转知，粒子束下方磁感线垂直纸面向里，由安培定则可知，小磁针上方的直线电流方向向右，则带电粒子可能是向右飞行的正离子束，也可能是向左飞行的负离子束，故A、D正确．

10．(2021·浙江宁波中学月考)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)

A．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波

B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波

C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

答案　AB

解析　做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”形成电磁波，B正确；在真空中，所有电磁波的传播速度都是光速c，C错误；电磁波可以在介质中传播，所以可以通过光缆进行有线传输，也可以无线传输，D错误．

11．(2021·中山一中期中)如图所示，在一个足够大的磁体产生的磁场中，如果导体AB沿水平并垂直于AB方向运动的速度大小为v1，两磁极沿水平并垂直于AB方向运动的速度大小为v2，则(　　)

A．当v1＝v2且方向相同时，可以产生感应电流

B．当v1＝v2且方向相反时，可以产生感应电流

C．当v1≠v2时，方向相同或相反都可以产生感应电流

D．若v2＝0，v1的速度方向改为与磁感线的夹角为θ，且θ<90°，v1≠0，可以产生感应电流

答案　BCD

解析　当v1＝v2且方向相同时，导体与磁极相对静止，不切割磁感线，不产生感应电流，故A错误；当v1＝v2且方向相反时，导体做切割磁感线运动，可以产生感应电流，故B正确；当v1≠v2时，方向相同或相反时，导体都做切割磁感线运动，都可以产生感应电流，故C正确；若v2＝0，磁极静止，v1的速度方向改为与磁感线的夹角为θ，且θ<90°，导体做切割磁感线运动，可以产生感应电流，故D正确．

12.(2021·大同一中月考)如图所示，在方向水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中垂直于磁场和纸面放入一根电流方向垂直于纸面向外的通电直导线，在以导线为中心，半径为r的圆周上有对称的a、b、c、d四个点，则下列说法正确的是(　　)

A．a点的实际磁感应强度大于c点的实际磁感应强度

B．a点的实际磁感应强度小于c点的实际磁感应强度

C．b、d两点的实际磁感应强度方向相同

D．b、d两点的实际磁感应强度大小相等

答案　AD

解析　用安培定则判断通电直导线在a、b、c、d四个点处所产生的磁场方向，如图所示，电流在a点产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，实际磁感应强度是两者之和，电流在c点产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，实际磁感应强度是两者之差，所以a点的实际磁感应强度大于c点的实际磁感应强度，故A正确，B错误；b点有向右的匀强磁场，还有电流产生的向下的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右下，d点有向右的匀强磁场，还有电流产生的向上的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上，根据磁感应强度的叠加可知，b、d两点的实际磁感应强度大小相等，方向不同，故C错误，D正确．

三、非选择题(本题共5小题，共52分)

13．(8分)探究产生感应电流条件的实验步骤如图所示．

(1)本实验中，我们通过观察_____________________________来判断电路中是否有感应电流．

(2)通过比较图甲和图丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要__________________，通过比较图____________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动．

(3)若图甲中AB棒不动，磁体左右水平运动，电路中______(选填“有”或“无”)感应电流．

答案　(1)灵敏电流计的指针是否偏转　(2)闭合　甲和乙　(3)有(每空2分)

解析　(1)实验时，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流．

(2)题图甲所示电路是闭合电路，灵敏电流计的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流；题图丙所示电路是断开的，灵敏电流计的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流．由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合．要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这就要求两次实验中：一次使导体在磁场中做切割磁感线运动，另一次使导体在磁场中不做切割磁感线运动，由此可以确定要选用题图甲和乙．

(3)在题图甲中，电路是闭合的，若导体不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，导体也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生．

14．(8分)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为L的正方形．

(1)求t＝0时穿过MDEN回路的磁通量；

(2)为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．

答案　(1)B0L2　(2)见解析

解析　(1)根据磁通量计算公式可得：

Φ＝B0S＝B0L2；(3分)

(2)为使MN棒中不产生感应电流，则回路的磁通量不变，MN棒向右运动面积随时间增大，则B应该随时间减小；

则有：B0L2＝BL(L＋vt)，(3分)

解得：B＝.(2分)

15．(10分)人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个波长为λ的绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，现有一个光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，设瞳孔在暗处的直径为D，且不计空气对光的吸收，那么眼睛最远在多大距离处能够看到这个光源？(普朗克常量用h表示，真空中光速用c表示)

答案　见解析

解析　设瞳孔与光源相距为r，在t＝1 s内，以光源为球心、半径为r的球面上，单位面积上的能量为E0＝，(4分)

则瞳孔在1 s内接收到的能量为E＝E0·π，(2分)

若此时刚好可以看到光源，则有

E＝Nh，(2分)

联立可得，r＝.(2分)

16．(12分)(2021·株洲二中期末)如图所示，金属框架MON(∠MON＝45°)与导体棒DE构成回路，处在匀强磁场中且与磁场垂直．

(1)若B＝0.1 T，DE从O点出发，向右以1 m/s的速度匀速运动4 s，回路中的磁通量的变化量是多少？

(2)若回路面积从S0＝8 m2变到St＝18 m2，磁感应强度从B0＝0.1 T变到Bt＝0.8 T，则回路中的磁通量的变化量是多少？

答案　(1)0.8 Wb　(2)13.6 Wb

解析　(1)导体棒DE向右以1 m/s的速度匀速运动4 s，位移为x＝vt＝1×4 m＝4 m．(2分)

由于∠MON＝45°，此时回路的面积为

S＝x2＝×42 m2＝8 m2.(2分)

此时回路中的磁通量

Φ＝BS＝0.1×8 Wb＝0.8 Wb.(2分)

回路中磁通量的变化量为ΔΦ1＝Φ－0＝0.8 Wb.(1分)

(2)回路面积从S0＝8 m2变到St＝18 m2，

磁感应强度从B0＝0.1 T变到Bt＝0.8 T时的磁

通量为Φ2＝BtSt＝0.8×18 Wb＝14.4 Wb.(2分)

又Φ0＝B0S0＝0.1×8 Wb＝0.8 Wb.(1分)

故回路中的磁通量的变化量为

ΔΦ2＝Φ2－Φ0＝14.4 Wb－0.8 Wb＝13.6 Wb.(2分)

17.(14分)(2021·襄阳四中月考)如图所示，将半径分别为R甲＝10 cm、R乙＝15 cm的单匝圆形线圈甲、乙放在水平面上，且两线圈为同心圆，在线圈甲内加垂直线圈平面向下的磁感应强度为B1＝0.8 T的匀强磁场．则：(π取3.14，计算结果保留3位有效数字)

(1)若磁场的磁感应强度减小到B2＝0.4 T，则穿过两线圈的磁通量的变化量分别为多少？

(2)若保持匀强磁场的磁感应强度大小不变，方向转到与竖直方向成30°角，则穿过线圈甲的磁通量的变化量为多少？

(3)若保持匀强磁场不变，将线圈乙转过180°角，则穿过线圈乙的磁通量的变化量为多少？

答案　(1)1.26×10－2 Wb　1.26×10－2 Wb　(2)3.37×10－3 Wb　(3)5.02×10－2 Wb

解析　(1)线圈甲正好与圆形磁场区域重合，设圆形磁场区域半径为r，则

r＝R甲，Φ1＝B1πr2，Φ2＝B2πr2(3分)

ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B2－B1|πr2≈1.26×10－2 Wb(2分)

线圈乙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线圈甲相同，故磁通量的变化量与线圈甲相同．

(2)磁场转过30°，线圈甲在垂直磁场方向的投影面积为πr2cos 30°，则Φ3＝B1πr2cos 30°(2分)

ΔΦ1＝|Φ3－Φ1|＝B1πr2(1－cos 30°)≈3.37×10－3 Wb.(3分)

(3)初状态磁感线从正对读者的一面穿入，线圈转180°后，磁感线从正对读者的一面穿出，故

ΔΦ2＝|－B1S－B1S|＝2B1πr2≈5.02×10－2 Wb.(4分)