人教版（2019）高二物理必修第三册第十三章《电磁感应与电磁波初步》达标检测（带解析）

1、新人教版必修第三册 第十三章 达标检测(满分:100分;时间:60分钟)一、单项选择题(本题共7小题,每小题3分,共21分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念,并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场,为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是() A.电荷和电荷、通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过电场发生的B.磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的C.电场线不可能相交,磁感线可能相交D.通过实验可以发现电场线和磁感线是客观存在的2.下列不属于电磁波的是()A.消毒用的紫外线B.透视用的X射

2、线C.教室里的读书声D.遥控器发出的红外线3.下列关于电磁波的说法,不正确的是()A.电磁波在真空中的速度为c=3×108 m/sB.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线均属于电磁波C.手机既可接收电磁波,又可发射电磁波D.电磁波不能传播能量4.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动,线圈中有感应电流的是()5.如图所示,一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处,当导线中通以图示方向的电流时,小磁针将()A.沿顺时针方向转动B.沿逆时针方向转动C.N极转向纸内,S极转向纸外D.N极转向纸外,S极转向纸内6.如图所示,圆环和长直导线MN均处于纸面内,P、Q是关于导线对称

3、的两点,当导线MN中通以从NM的电流时,下列说法正确的是()A.P、Q两点的磁感应强度大小相同,方向相反B.P点处磁感应强度方向垂直于纸面向里C.圆环向右运动直到远离通电导线,环内磁通量一直减小D.圆环向右运动直到远离通电导线,环内磁通量先增大后减小7.如图所示,一重为G1的通电圆环置于水平桌面上,圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看),在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为N极,下端为S极,磁铁自身的重力为G2。则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F'的大小,下列关系中正确的是()A.F>G1,F'>G2B.F<

4、G1,F'>G2C.F<G1,F'<G2D.F>G1,F'<G2二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)8.如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴建立一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()A.线圈a中无感应电流B.线圈b中有感应电流C.线圈

5、c中有感应电流D.线圈d中无感应电流9.我国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料,下列说法正确的是()A.地球的地理两极与地磁两极不重合B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.在赤道上小磁针的N极在静止时指向地理北极附近10.正三角形ABC的三个顶点处分别固定有水平放置的长直导线,并通以图示方向的恒定电流,导线中的电流大小相等,三角形中心O点的磁感应强度大小为B0,已知通电直导线在某点产生的磁感应强度与通电直导线

6、的电流大小成正比,则下列说法正确的是()A.O点处的磁感应强度方向竖直向下B.B、C处两导线中的电流在O点产生的合磁感应强度方向水平向左C.B处导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小为12B0D.将A处导线中的电流大小减半,则O点的磁感应强度大小为34B0三、非选择题(本题共6小题,共67分)11.(8分)如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。(1)将图中所缺导线补充完整。(2)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,将原线圈迅速插入副线圈时,电流计指针向偏转;原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,电流计指针向偏转。 12.(8分)我们通过

7、实验可以探究感应电流的产生条件,在如图的实验中,线圈A通过滑动变阻器和开关接到电源上,线圈B的两端连接到电流表上,把线圈A放置于线圈B里面。通过实验,判断线圈B中是否有电流产生。(1)开关闭合的瞬间(选填“有”或“无”)感应电流产生。 (2)开关总是闭合的,缓慢移动滑动变阻器的滑片时,(选填“有”或“无”)感应电流产生。 (3)归纳以上实验结果,产生感应电流的条件是。 13.(10分)如图所示,放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab处于水平,当通有自b到a的电流时,导体棒受到方向向右、大小F=1 N的磁场力的作用,已知导体棒在马蹄形磁铁内部的长度L=5 cm,通过导体

8、棒的电流大小I=10 A,求:(1)导体棒中的电流在其正右侧位置所形成的磁场的方向;(2)马蹄形磁铁中导体棒所在位置的磁感应强度B的大小。14.(10分)磁场中放一与磁场方向垂直的电流元,通入的电流是2.5 A,导线长1 cm,它受到的磁场力为5×10-2 N。问:(1)这个位置的磁感应强度是多大?(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A,这一点的磁感应强度是多大?(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,是否可以确定这里没有磁场?15.(15分)如图所示,金属框架MON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

9、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S=8 m2变到St=18 m2,磁感应强度从B=0.1 T变到Bt=0.8 T,则回路中的磁通量变化量是多少?16.(16分)太阳帆飞船是利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器,由于太阳光具有连续不断、方向固定等特点,所以这种航天器无须携带任何燃料。在太阳光光子的撞击下,航天器的飞行速度会不断增加,并最终飞抵距地球非常遥远的天体。现有一艘质量为m的太阳帆飞船在太空中运行,其帆面与太阳光垂直。设帆能90%地反射太阳光,帆的面积为S,且单位面积上每秒接收到的太阳辐射能量为E0,已知太阳辐射的光子的波长绝大多数集中在2×10-7

10、 m1×10-5 m波段,计算时可取其平均波长为0,且不计太阳光反射时频率的变化。已知普朗克常量为h。(1)每秒射到帆面的光子数为多少?(2)由于光子作用,飞船得到的加速度为多少?答案全解全析本章达标检测一、单项选择题1.B电荷和电荷之间的相互作用是通过电场发生的,通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的,A错误;磁体和磁体、磁体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的,B正确;电场线和磁感线都不能相交,否则在交点处的电场或磁场的方向有两个,与事实不符,C错误;电场线和磁感线都是为了形象地描述场而引入的假想曲线,实际不存在,D错误。2.C教室里的读书声是声波,声波是机械波,不

11、属于电磁波,故选C。3.D根据电磁场理论以及目前的测量可知,电磁波在真空中的速度为c=3×108 m/s,选项A正确;根据电磁波谱的知识可知,无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线均属于电磁波,选项B正确;手机既可接收电磁波,又可发射电磁波,选项C正确;电磁波不但能传播信息,还能传播能量,选项D错误。4.A选项A中,图示时刻穿过线圈的磁通量为零,当线圈转动时,磁通量增加,将产生感应电流,A正确;选项B中,线圈转动过程中,线圈平面始终与磁场方向平行,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,没有感应电流产生,B错误;选项C中,线圈运动过程中,线圈平面与磁场方向平行,穿过线圈的磁通量始

12、终为零,保持不变,没有感应电流产生,C错误;选项D中,线圈在匀强磁场中运动,根据=BS知,磁通量保持不变,没有感应电流产生,D错误。5.C由安培定则知,环形电流内部磁场方向垂直于纸面向里,故小磁针N极转向纸内,选项C正确。6.A由安培定则判断可知,P、Q两点的磁感应强度大小相同,方向相反,即P点处磁感应强度方向垂直于纸面向外,Q点处磁感应强度方向垂直于纸面向里,选项A正确,B错误;圆环向右运动直到远离通电导线,环内磁通量先增大再减小,然后再增大,再减小,选项C、D错误。7.D环形电流可等效为小磁针,由安培定则可知,通电圆环下侧等效为小磁针N极,上侧等效为小磁针S极,由于同名磁极相互排斥,则通电

13、圆环会对磁铁产生向上的排斥力,因此磁铁对轻绳的拉力F'<G2;由力的作用是相互的,可知磁铁也会对圆环产生向下的排斥力,因此圆环对桌面的压力F>G1,选项D正确。二、多项选择题8.CD根据安培定则可判断出电流产生的磁场的方向,线圈a中的磁场方向垂直于纸面向里,线圈c中的磁场方向垂直于纸面向外,线圈b、d中的合磁通量始终为零,故增大两直导线中的电流时,线圈a、c中的磁通量发生变化,有感应电流产生,而线圈b、d中无感应电流产生,选项C、D正确,A、B错误。9.ABD地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近,地球的地磁两极与地理两极并不完全重合,有地磁偏角;磁感线是闭合曲线,

14、地球内部也存在磁场,A、B正确。在南半球,地磁场有向上的分量,在北半球,地磁场有向下的分量,C错误。小磁针静止时N极指向与磁场方向相同,D正确。10.BCD根据安培定则可知,A处导线中的电流在O点产生的磁感应强度BA、B处导线中的电流在O点产生的磁感应强度BB和C处导线中的电流在O点产生的磁感应强度BC方向如图所示,由于各导线中的电流大小相等,它们在O点处产生的磁感应强度的大小相等,设为B1,根据平行四边形定则以及几何关系可知,O点处的合磁感应强度的大小B0=B1+2B1 cos 60°=2B1,方向水平向左,解得B处导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小为B1=12B0,选项A错误

15、,C正确;根据平行四边形定则可知,B、C处两导线中的电流在O点产生的合磁感应强度方向水平向左,选项B正确;将A处导线中的电流大小减半,根据通电直导线在某点产生的磁感应强度与通电直导线的电流大小成正比可知,A处导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小变为14B0,根据平行四边形定则可知,O点的磁感应强度大小变为34B0,选项D正确。三、非选择题11.答案(1)图见解析(2分)(2)右(3分)左(3分)解析(1)探究电磁感应现象的实验电路分为两部分,要使原线圈产生磁场必须对其通电,故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路,灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路,如图所示:(2)闭合开关,穿过副线圈

16、的磁通量增大,灵敏电流计的指针向右偏;将原线圈迅速插入副线圈时,磁场方向不变,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流计指针将向右偏转;原线圈插入副线圈后,由电路图可知,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,原线圈电流变小,磁场方向不变,穿过副线圈的磁通量变小,灵敏电流计指针将向左偏转。12.答案(1)有(2分)(2)有(3分)(3)穿过闭合回路的磁通量发生变化(3分)解析(1)开关闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量发生变化,则线圈B中有感应电流产生。(2)开关总是闭合的,缓慢移动滑动变阻器的滑片时,线圈A中电流发生变化,穿过线圈B的磁通量发生变化,有感应电流产生。(3)归纳以上实

17、验结果,可知产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。13.答案(1)竖直向上(2)2 T解析(1)由安培定则可知,导体棒中的电流在其正右侧所形成的磁场方向竖直向上。(3分)(2)导体棒所在位置的磁感应强度B=FIL(4分)解得:B=2 T(3分)14.答案(1)2 T(2)2 T(3)不能确定解析(1)由磁感应强度的定义式得B=FIL=5×10-22.5×1×10-2 T=2 T。(3分)(2)磁感应强度B是由磁场和空间位置决定的,和导线的长度L、电流I的大小无关,所以该点的磁感应强度为2 T。(3分)(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力,则有两种可能:该处没有磁场;该处有磁场,但通电导线与磁场平行。(4分)15.答案(1)0.8 Wb(2)13.6 Wb解析(1)导体棒向右以1 m/s的速度匀速运动4 s,位移为:x=vt=1×4 m=4 m(3分)由于MON=45°,此时回路的面积为:S=12x2=12×42 m2=8 m2(3分)此时回路中的磁通量=BS=0.1×8 Wb=0.8 Wb回路中磁通量的变化量为:1=-0=0.8 Wb(3分)(2)回路面积从S=8 m2变到St=18 m2,磁感应强度从B=0.1 T变到Bt=0.8 T时的磁通量为:2=BtSt=0.8×18 W