2021-2022学年高二年级上册学期物理人教版必修第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步 素养突破训练【含答案】

1、第十三章 电磁感应与电磁波初步 素养突破训练一、单项选择题(本大题共8小题，每小题只有一个选项符合题目要求)1下图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N极)，其中正确的是()2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()A11B12C14D413如图所示，若一束电子沿y轴正方向定向运动，则在z轴上某点A的磁场方向应为()A沿x轴正方向B沿z轴正方向C沿x轴负方向D沿z轴负方向4三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流

2、，方向如图所示。则三角形的中心O处的合磁场方向为()A平行于AB，由A指向BB平行于BC，由B指向CC平行于CA，由C指向AD由O指向C5我国某地的地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0105 T，竖直分量是4.0105 T，则该地磁感应强度的大小和方向是()A2.0105 T，与水平方向成53角向下B2.0105 T，与水平方向成53角向上C5.0105 T，与水平方向成53角向下D5.0105 T，与水平方向成53角向上6在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电源构成闭合电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内，a、b、c三个闭合金属圆环的位置如图所示当滑动变阻器的滑片滑动时，能产生

3、感应电流的圆环是()Aa、bBb、cCa、cDa、b、c7如图所示，两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小和方向分别为()A0B2B0，向外斜上方Ceq r(2)B0，向里斜下方DB0，向里斜上方819世纪20年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到，温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的则该假说中的电流方向是()A由西向东垂直于磁子午线(磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)

4、B由东向西垂直于磁子午线C由南向北沿磁子午线方向D由赤道向两极沿磁子午线方向二、多项选择题(本大题共4小题，每小题有多个选项符合题目要求)9关于电磁波，下列说法正确的是()A电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C电磁波能在真空中传播，也能在介质中传播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10根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是()A教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场C稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场D电磁波在同种均匀介质中传播时，速度越来

5、越慢11如图所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法中正确的是()A穿过ABCD平面的磁通量大小为B0L2B穿过BCFE平面的磁通量大小为eq f(r(2),2)B0L2C穿过ADFE平面的磁通量大小为零D穿过ABCD平面的磁通量大于穿过BCFE平面的磁通量12如图所示，一个电子沿逆时针方向做圆周运动，则由于电子的运动将()A不产生磁场B在圆周的内侧、外侧均产生磁场C产生磁场，圆心处的磁场方向垂直于纸面向里D产生磁场，圆心处的磁场方向垂直于纸面向外三、非选择题(本大题共6小题，计算题要有必要的文字说明和解题步

6、骤,有数值计算的要注明单位)13如图，这是“研究电磁感应现象”的实验装置。如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关稳定后可能出现的情况有：(1)将A线圈迅速拔出B线圈时，灵敏电流计指针将向_(选填“左”或“右”)偏转；(2)A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将向_(选填“左”或“右”)偏转；(3)断开开关时，灵敏电流计指针将向_(选填“左”或“右”)偏转。14具有NFC(近距离无线通信技术)功能的两部手机在间距小于10 cm时可以通过(填“声波”或“电磁波”)直接传输信息，其载波频率为1.4107 Hz，电磁波在空气中的传播速度为3.01

7、08 m/s，则该载波的波长为 m(保留2位有效数字)15氦氖激光器发射波长为632.8 nm的单色光，这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为20 mW，则每秒发射多少个光子？16如图所示，一半球面处于范围足够大、方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中已知球面半径为R，磁场方向与半球面的底面垂直，则：(1)穿过半球面的磁通量为多大？(2)若保持半球面不动，仅将磁场由竖直变为水平，穿过半球面的磁通量为多少？17已知某地地面处的地磁场水平分量约为3105 T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管附近的轴线上，如图所示小磁针静止时N

8、极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60角的方向请在图上标明螺线管导线的绕向和电流的方向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小(保留1位有效数字)18某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来某一时刻雷达发射出一个雷达脉冲波，经过2104 s后收到反射波；再隔0.8 s后再发出一个脉冲波，经过1.98104 s收到反射波，问：(已知光速c3.0108 m/s，普朗克常量h6.631034 Js)(1)若雷达波的频率为1.51010 Hz，此波的波长为多少？这种频率的光子的能量为多少？(2)飞机的飞行速度为多少？参考答案一、单项选择题(本大

9、题共8小题，每小题只有一个选项符合题目要求)1A解析：小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确，B错误磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项C、D错误2A解析：两个线圈的面积虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的面积一样，则穿过两线圈的磁通量相同，故选项A正确3A解析：首先由电流方向的规定可知，电子沿y轴正方向定向运动时，电流沿y轴负方向，再由安培定则可知A处的磁场方向沿x轴正方向，所以选项A正确4A解析：根据右手螺旋定则，电流A在O处产生的磁场平行于BC，且由C向B，电流B在O处产生的磁场平行于AC，且由A向C，电流C在O处产生的磁场平行于AB，且由A向B，由于三导线电流大小相同，

10、到O处的距离相同，根据平行四边形定则，则合电场强度的方向平行于AB，由A指向B。由前面分析可知合磁场方向平行于AB，由A指向B，故A正确；由前面分析可知合磁场平行于AB，由A指向B，故B、C、D错误。5C解析：根据平行四边形定则有Beq r(Boal(2,x)Boal(2,y)eq r(3105241052) T5105 T，我国处于北半球，故地磁场方向斜向下，与水平方向夹角为53，C正确6A解析：当滑动变阻器的滑片滑动时，电路中电流发生变化，从而引起闭合铁芯中的磁场变化，穿过a、b两圆环的磁通量随之变化，有感应电流产生，而c环中有两股铁芯同时穿过，穿入和穿出c环的磁通量始终相等，合磁通量为零

11、，所以c中不能产生感应电流，故A正确7C解析：由安培定则可知，图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是垂直纸面向里，B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是竖直向下根据平行四边形定则可知，圆心O处磁感应强度大小为eq r(Boal(2,0)Boal(2,0)eq r(2)B0，方向为向里斜下方，故C正确8B解析：地球内部磁场方向由地理北极指向地理南极，由安培定则可判定电流方向如图所示，则从上往下看，由安培定则可知电流方向为顺时针方向，即自东向西二、多项选择题(本大题共4小题，每小题有多个选项符合题目要求)9BC解析：电磁波在真空中的传播速度恒为光速，A错误；根据麦克斯韦电磁理论可得周期性变化的

12、电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，B正确；电磁波能在透明介质和真空中传播，C正确；电磁波可以在介质中传播，所以可以利用电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，D错误10AB解析：教室中亮着的日光灯、工作时的打点计时器用的交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故C错误；电磁波在同种均匀介质中传播的速度不变，D错误11BC解析：根据BS知，通过ABCD平面的磁通量B0L2sin 45eq f(r(2),2)B0L2，A错误；平面BCFEB0，而BCL，CFLsin 45eq f(r(2),2)L，所以平面BCFE的面积SBCCFeq f

13、(r(2),2)L2，因而B0Seq f(r(2),2)B0L2，B正确，D错误；平面ADFE在与B0的垂直方向上的投影面积为零，所以穿过该平面的磁通量为零，C正确12BC解析：电子沿逆时针方向做圆周运动，形成的电流方向为顺时针方向，根据安培定则可判断电子的运动将在圆周的内侧、外侧均产生磁场，且圆心处的磁场方向垂直于纸面向里，选项B、C正确三、非选择题(本大题共6小题，计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13(1)左(2)左(3)左解析：如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏，合上开关后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，

14、穿过线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，穿过线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏；断开开关时，穿过线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏。14电磁波21解析：英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场能产生电场，从而产生电磁波空气中电磁波的传播近似等于光速c，由波速公式cf得波长eq f(c,f)eq f(3108,1.4107) m21 m15141019 J6.371016 个解析：由c，知该光子频率为eq f(c,)hheq f(c,)6.631034eq f(3108,632.8109) J3.141019 J发光功率Peq

15、 f(n,t)，则neq f(Pt,)eq f(20 mW1 s,3.141019 J)6.371016 个16(1)BR2(2)0解析：(1)在磁场中，半球面的有效面积SR2则穿过半球面的磁通量为BSBR2.(2)磁场变为水平之后，穿入和穿出球面的磁感线条数相同，所以穿过球面的磁通量为0.17见解析图5105 T解析：接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判断螺线管导线绕向如图甲所示 甲乙由题意知地磁场水平分量By3105T，设通电螺线管产生的磁场为Bx由图乙知eq f(Bx,By)tan 60得Bx3105eq r(3) T5105 T18(1)0.02 m9.91024 J(2)375 m/s解析：(1)雷达波是电磁波，速度为c3.0108 m/s根据波长、波速、频率的关系可得eq f(c,)eq f(3