人教版高中物理必修第三册同步讲义第十三章 电磁感应与电磁波初步 章末检测题（2份，原卷版+解析版）

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第十三章 电磁感应与电磁波初步 章末检测题一、单选题1．如图所示，三根相互平行的水平长直导线通有大小相等且方向相同的电流I，其中P、Q、R为导线上三个点，三点连成的平面与导线垂直，O为PQ连线的中点，且QR=PR。则下列判断正确的是（　　）A．R点的磁感应强度方向竖直向上B．P点的磁感应强度方向竖直向下C．R点与O点的磁感应强度相同D．在离Q、R两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置【答案】D【解析】根据右手螺旋定则和磁场的叠加原理，可以得到以下结论：A．因Q在R点产生的磁场垂直于QR斜向上；P在R点产生的磁场方向垂直PR斜向下，则R点的磁感应强度沿方向水平，故A错误；B．因Q在P点产生的磁场垂直于QP竖直向上；R在P点产生的磁场方向垂直PR斜向上，P点的磁感应强度方向斜向右上方，故B错误；C．因PQ两处的电流在O点的合磁场为零，则O点的磁感应强度方向向右，则R点与O点的磁感应强度方向不相同，大小也不一定相同，故C错误；D．通电直导线磁场的磁感线是一组以导线上各点为圆心的同心圆，根据矢量叠加原理，在离Q、R两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置，故D正确。故选D。2．如图所示，纸面内有两根平行放置的通有同向、等大电流的长直细导线、，是关于导线N对称的两点，且a点到导线M的距离大于其到导线N的距离。已知通电长直导线周围某点的磁感应强度大小与该点到长直导线的距离成反比。若空间中同时存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，且c点的磁感应强度为零，则关于a点的磁感应强度的大小和方向，下列说法正确的是（　　）A．大于B，方向垂直纸面向外B．小于B，方向垂直纸面向外C．大于B，方向垂直纸面向里D．小于B，方向垂直纸面向里【答案】A【解析】设导线M在c点产生的磁场的磁感应强度大小为，导线N在c点产生的磁场的磁感应强度大小为，由安培定则可知，两导线独立在c点产生的磁场的方向均垂直纸面向里，又因为c点的磁感应强度为零，故匀强磁场的方向为垂直纸面向外，大小为设导线M在a点产生的磁场的磁感应强度大小为，导线N在a点产生的磁场的磁感应强度大小为，由题给条件知，由安培定则可知，导线M在a点产生的磁场的方向垂直纸面向里，导线N在a点产生的磁场的方向垂直纸面向外，故两导线在a点产生的合磁场方向垂直纸面向外，大小为故a点的磁感应强度大小为方向垂直纸面向外。故选A。3．由磁感应强度的定义式可知，磁场中某处的磁感应强度的大小（　　）A．随通电导线中的电流I的减小而增大 B．随IL乘积的减小而增大C．随通电导线所受磁场力F的增大而增大 D．磁感应强度B的大小跟I、L、F都无关【答案】D【解析】磁感应强度是用比值定义法定义的，磁场中某处的磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与电流I、导线长度L、力F都无关。故选D。4．如图所示，两根通电直导线，平行放置于水平桌面上，一矩形线圈abcd从A位置运动到对称的B位置过程中，下列说法正确的是（　　）A．在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下B．在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下C．从A到B穿过线圈的磁通量一直减小D．从A到B穿过线圈的磁通量一直增大【答案】A【解析】A．根据安培定则，在A位置，左边电流在线圈处产生的磁感线方向向下，右边电流产生的磁感线方向向上，但合磁场方向向下，则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下，选项A正确；B．类似地，在B位置，合磁场方向向上，则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上，选项B错误；CD．根据Φ=BS，从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大，选项CD错误。故选A。5．法拉第在研究电磁感应时用过的线圈如图甲所示，其工作原理如图乙所示，开关S闭合瞬间（　　）A．线圈中磁通量减少，电流表指针偏转B．线圈中磁通量增加，电流表指针偏转C．线圈中磁通量增加，电流表指针不偏转D．线圈中磁通量减少，电流表指针不偏转【答案】B【解析】开关S闭合瞬间，线圈电流瞬间增大，则磁通量变大，产生感应电流，电流表指针偏转。故选B。6．如图所示，在纸面内放有一磁铁和一圆形导线圈，下列情况线圈中能产生感应电流的是（　　）A．将磁铁在纸面内向上平移B．将磁铁在纸面内向右平移C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内【答案】D【解析】A．磁铁处于题图所示的位置时，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故A错误；B．磁铁处于题图所示的位置时，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向右平移时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故B错误；C．将磁铁绕垂直于纸面且过线圈圆心的轴转动时，穿过线圈的磁通量仍为零，线圈中没有感应电流产生，故C错误；D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内时，会有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流，故D正确。故选D。7．用图示装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，实验时蹄形磁体保持静止，导体棒处在竖直向下的磁场中。下列操作中能使灵敏电流计的指针发生偏转的是（　　）A．导体棒保持静止 B．导体棒向左运动C．导体棒竖直向下运动 D．导体棒竖直向上运动【答案】B【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。导体棒静止和在竖直方向运动时均不切割磁感线，电路中不会产生感应电流；导体棒左右运动时会切割磁感线，电路中会产生感应电流，电路中灵敏电流计的指针会发生偏转；故选B。8．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（　　）A．电磁波是横波，声波是纵波B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度【答案】A【解析】A．电磁波的传播和振动垂直是横波，声波的振动和传播平行则是纵波，故A正确；B．电磁波的传播不依赖介质，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误；D．航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波的传播速度为340m/s，两者差距很大，故D错误；故选A。二、多选题9．两长直导线P、Q垂直于平面直角坐标系并固定在y轴和x轴上，并与坐标轴上M、N两点构成正方形，如图所示，坐标原点O位于正方形对角线交点。两长直导线通有图示方向的电流，且电流大小相等。已知通电长直导线在其周围形成的磁感应强度与电流成正比，与该点到导线的距离成反比，O点的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（　　）A．N点磁场方向沿y轴正方向B．O点磁场方向与x轴负方向夹角为45°C．导线P在M点的磁感应强度大小为D．导线P在N点的磁感应强度大小为【答案】BD【解析】A．设磁感应强度与电流、距离的关系式为式中k为比例系数，设正方形的边长为a，通过两根导线的电流大小为I，根据安培定则可得两根导线在N点产生的磁场方向，如图所示则P在N点产生的磁感应强度大小为Q在N点产生的磁感应强度大小为设与x轴方向的夹角为，根据几何知识可得联立解得解得故N点磁场方向沿x轴正方向，故A错误；B．根据安培定则可得两根导线在O点产生的磁场方向，如图所示则P在O点产生的磁感应强度大小为Q在O点产生的磁感应强度大小为则有根据几何关系，可知O点磁场方向与x轴负方向夹角为45°，且有解得故B正确；C．P在M点产生的磁感应强度大小为又根据解得故C错误；D．P在N点产生的磁感应强度大小为又根据解得故D正确。故选BD。10．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，则（　　）A．当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量为零B．当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向里C．在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量一直减少D．在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量先减少后增加【答案】AD【解析】AB．正方形闭合回路运动到关于对称的位置时，穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，故穿过回路的磁通量为零，选项A正确B错误；CD．正方形闭合回路在从边与重合的位置运动到完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加，选项C错误D正确。故选AD。11．如图所示，圆形线圈在匀强磁场中所做的各种运动中，不能产生感应电流的有（　　）A． B．C． D．【答案】ACD【解析】A．线圈向右匀速平动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，A错误，符合题意；B．线圈绕OO′转动时，磁通量不断变化，会产生感应电流，B正确，不符合题意；C．线圈绕O点转动时，磁通量不变，不会产生感应电流，C错误，符合题意；D．线圈绕OO′转动时，磁通量始终为零，不会产生感应电流，D错误，符合题意。故选ACD。12．如图，为生活中遇到的各种波，以下关于波的说法不正确的是（　　）A．声波可以发生多普勒效应B．wifi信号的传播需要介质C．丙图是泊松亮斑图样D．月全食时的红月亮是光的散射和衍射现象【答案】BC【解析】A．声波可以发生多普勒效应，A正确，不符合题意；B．wifi信号是电磁波，其传播不需要介质，B错误，符合题意；C．丙图是衍射图样，泊松亮斑是一个很小的亮点，C错误，符合题意；D．月全食时的红月亮是太阳光被大气层散射后照射到月球上，被月球反射后射向地面，由于红光的波长最长，衍射能力最强，传播最远，到达地面时红光最多，所以我们看到的是红月亮，是光的散射和衍射现象，D正确，不符合题意。故选BC。三、实验题13．“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：（1）该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流计的正接线柱，再将黑表笔 （选填“短暂”或“持续”）接灵敏电流计的负接线柱，电流由电流表的 （选填“正”或“负”）接线柱流入灵敏电流计，此时灵敏电流计的指针向左摆动。（2）如图所示，实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性。 【答案】 短暂 负 【解析】（1）[1][2]灵敏电流计量程太小，欧姆表内部电源电压相对偏大，电流超过电流计量程，长时间超量程通电会损坏电流计；欧姆表红表笔连接着电源的负极，黑表笔连接着电源的正极，电流从电流计的负极流入。（2）[3]电流计的指针向右偏转，说明电流从正接线柱进入电流计。感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律，原磁场方向向上，故磁铁下方是S极。14．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：（选填“向左偏”“向右偏”）①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将 ；②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针 ；（2）在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将 。A．因电路不闭合，无电磁感应现象B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C．不能用楞次定律判断感应电动势方向D．可以用楞次定律判断感应电动势方向（3）根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为 。【答案】 向右偏 向左偏 BD/DB 闭合回路的磁通量发生改变【解析】（1）[1]闭合电键磁通量增加，指针向右偏转。将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏转一下。[2]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下。（2）[3]如果副线圈B两端不接任何元件，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，没有感应电流存在。但是可根据楞次定律来确定感应电流的方向，从而可以判断出感应电动势的方向。故选BD。（3）[4]根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为闭合回路的磁通量发生改变。四、解答题15．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为的匀强磁场中，以导线为中心、R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，（1）直导线中电流方向？（2）a点的磁感应强度大小和方向？（3）b点的磁感应强度大小和方向？【答案】（1）垂直纸面向外；（2）2T，方向向右；（3）T，方向与B的方向成45°斜向右下【解析】（1）由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外；（2）根据右手螺旋定则可知通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向向右；（3）根据右手螺旋定则可知通电导线在处的磁感应强度竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为T，方向与B的方向成45°斜向右下。16．如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直。设图示情况下的磁通量为正值。则：（1）穿过线圈平面的磁通量为多少？若线圈为n匝，穿过线圈平面的磁通量为多少？（2）若使线圈绕轴转过角，则穿过线圈平面的磁通量为多少？（3）若从初始位置转过角，则穿过线圈平面的磁通量为多少？（4）若从初始位置转过角，则穿过线圈平面的磁通量变化了多少？【答案】（1）BS，BS；（2）；（3）0；（4）-2BS【解析】（1）在图示位置时，磁感线与线圈平面垂直，磁通量若线圈为n匝，穿过线圈平面的磁通量不变，即为（2）若使线圈绕轴转过角，穿过线圈平面的磁通量（3）从初始位置转过角，线圈平面与磁感线平行，穿过线圈平面的磁通量为0；（4）从初始位置转过角，磁感线仍然垂直穿过线圈平面，只不过穿过方向改变了17．经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm = 2.90×10 - 1mK，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h = 6.63×10 - 34J·s)【答案】36℃，2.12×10 - 22J【解析】人体表面的温度为T ==K ≈ 309K≈36℃人体辐射的能量子的值为ε = h= 6.63×10 - 34×J = 2.12×10 - 22J