高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步基础知识手册(带答案)

高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步基础知识手册

单选题1、某实验装置如图所示，在铁芯P上绕有两个线圈A和B，如果线圈A中电流i与时间t的关系有四种情况，如选项图所示，则在t1～t2这段时间内，不能在线圈B中产生感应电流的是（

）A．B．C．D．答案：A根据产生感应电流的条件，即穿过闭合线圈的磁通量发生变化。A图中电流不变，线圈A中电流产生磁场的磁感应强度不变，线圈B中不会产生感应电流；B、C、D图中电流发生改变，线圈A中电流产生磁场的磁感应强度发生变化，线圈B中产生感应电流。故选A。2、关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是（）A．磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B．永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的C．不管是磁体产生的磁场还是电流产生的磁场都起源于电荷的运动D．根据安培分子电流假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性答案：CA．磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都有一定的条件，运动的电荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，故A错误；B．永久磁铁的磁场也是由运动的电荷（分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流）产生的，故B错误；C．一切磁现象都来源于电流或运动电荷，不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动，故C正确；D．根据安培分子电流假说可知，磁体内分子电流总是存在的。磁体有磁性的原因是由于磁体内分子电流取向一致造成的，因此磁体内分子电流是存在，但当磁体受到外力击打、加热等条件下将会失去磁性，故D错误。故选C。3、唱卡拉OK用的话筒有一种是动圈式的，它的工作原理是:在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是（

）A．动圈式话筒是利用电流的磁效应工作的B．动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流答案：BAB．动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的，故A错误，B正确；CD．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量发生变化，在金属线圈中会产生感应电流，故CD错误。故选B。4、如图所示为一水平放置的条形磁铁，一闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐。当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，穿过线框的磁通量变化情况为

（

）A．不发生变化B．先减少后增加C．先增加后减少D．不能确定答案：B条形磁铁的磁感线分布如图所示由于条形磁铁两端磁感线分布密集，中央磁感线分布稀疏，故线框在位置Ⅱ时磁通量最小，所以从位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，磁通量先减少后增加。故选B。5、光子的发射和吸收过程是（）A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B．原子不能从低能级向高能级跃迁C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值答案：CAB．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差。故AB错误；C．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子。故C正确；D．不管是吸收光子还是辐射光子，光子的能量总等于两能级之差。故D错误。故选C。6、关于电磁场理论，下列说法中正确的是（）A．在电场的周围空间一定产生磁场B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C．均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D．周期性变化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场答案：DA．只有变化的电场才能产生磁场，同样，只有变化的磁场才能产生电场，故A错误；B．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场周围只能产生稳定的磁场，故B错误；C．变化的电场周围不一定产生变化的磁场，例如均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，故C错误；D．根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场周围一定产生同频率的周期性变化的磁场，故D正确。故选D。7、如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（

）A．ab向左运动，同时增大磁感应强度BB．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C．ab向右运动，同时使θ减小D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角（0°<θ<90°）答案：CA．ab向左运动，会使闭合回路面积变小，同时增大磁感应强度B，根据可能使闭合回路的磁通量保持不变，则可能不会产生感应电流，选项A错误；B．因闭合回路的磁通量若使磁感应强度B减小，θ角同时也减小，则磁通量可能不变，则可能不会产生感应电流，选项B错误；C．ab向右运动，会使闭合回路面积变大，同时使θ减小，根据一定能使闭合回路的磁通量变大，则一定能有感应电流，选项C正确；D．ab向右运动会使闭合回路面积变大，根据同时增大磁感应强度B和θ角（0°<θ<90°），则磁通量可能不变，则可能不会产生感应电流，选项D错误；故选C。8、如图所示，两半径相同的通电圆环导线互相垂直地竖直放置，圆心都在O点，通过的电流方向如图，电流大小都为I，其中直径AB恰好沿东西方向，则关于圆心O点的磁感应强度B的方向说法正确的是（

）A．水平面内朝东偏北45°方向B．水平面内朝东偏南45°方向C．与正东成45°斜向下方向D．与正南成45°斜向下方向答案：B根据安培定则可知，平面内通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外，即水平向南，大小为B0，垂直平面内的通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向水平向东，大小为B0，两者相互垂直，根据平行四边形定则进行合成得知，O处的磁感应强度大小为方向即为，水平面内朝东偏南45°方向。故选B。多选题9、普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，不具有“量子化”特征的是（

）A．人的个数B．物体所受的重力C．物体的动能D．物体的长度答案：BCD“量子化”的特征是不连续：人的个数是不连续的，符合；而物体所受的重力、物体的动能、物体的长度都是连续的，不具有“量子化”特征。故选BCD。10、中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了：“方家（术士）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．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近B．结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的C．地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行D．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显答案：BDA．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近；故A错误；B．地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故B正确；C．磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故C错误；D．根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故D正确。故选BD。11、关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（

）A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的B．认为能量值是连续的C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的D．认为微观粒子的能量是分立的答案：AD普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的。故选AD。12、地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁场，该磁场可以使从太阳发出的高能带电粒子流射向地球时发生偏转，保护了生命。地磁场的示意图如图所示，下列说法正确的是（

）A．地球北极相当于条形磁铁的北极B．地球北极相当于条形磁铁的南极C．两极比赤道的磁场弱D．赤道比两极的磁场弱答案：BDAB．地球相当于一个大磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，所以地球北极相当于条形磁铁的南极，故A错误，B正确；CD．类比条形磁铁可知，地球赤道比两极的磁场弱，故C错误，D正确。故选BD。13、下列各图所描述的物理情境中，能产生感应电流的是（）A．开关S闭合稳定后，线圈N中B．磁铁向铝环A靠近，铝环A中C．金属框从A向B运动，金属框中D．铜盘在磁场中按图示方向转动，电阻R中答案：BCDA．由闭合电路中产生感应电流的条件可知，开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，A错误；B．磁铁向闭合的铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，B正确；C．金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，C正确；D．铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，与电阻R构成的闭合回路中就产生感应电流，D正确。故选BCD。填空题14、如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的电流从正极流入时指针向右偏转，装置已完整连接且能正常工作。（1）磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针_____（填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管中_____（填“有电流”或“无电流”）产生；（2）如图，N极向上抽出线圈的过程，电流表指针将_____（填“向右偏转”或“向左偏转”），感应电流在线圈中心产生的磁场方向为_____（填“向上”或“向下”），表明感应电流的磁场对原磁通的作用是_________。答案：

偏转

有电流

向左偏转

向上

阻碍磁通量的减小（1）[1][2]产生感应电流的条件是，闭合导体回路的磁通量发生变化。磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，引起螺线管线圈的磁通量变化。故可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针偏转，表明螺线管中有电流产生。（2）[3][4][5]N极向上抽出线圈的过程，螺线管磁通量减小，根据楞次定律可知，此时感应电流产生的感应磁场应阻碍螺线管线圈磁通量的减小。所以感应电流在线圈中心产生的磁场方向向上。再根据右手螺旋定则可以判断出螺线管产生的感应电流由电流表的负极流入正极流出，故此时电流表指针将向左偏转。15、黑体：能够完全吸收入射的各种波长的______而不发生反射。答案：电磁波略16、下图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：(1)当电流从电磁铁的接线柱流入时，发现吸引小磁体向下运动，则电磁铁的上端为______极，小磁体的下端为______极；(2)电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作______？答案：

S

N

软磁性材料（1）[1]

当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。[2]

由异性相吸可知下端为N极。（2）[3]

根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此种铁芯最好用软磁性材料制作。解答题17、场是看不见、摸不着的，但我们却可以根据它表现出来的性质去认识它、研究它；我们也常采用类比的方法去研究和认识不同的场。（1）真空中静止的点电荷，电荷量为Q，在与其相距为的位置产生的场强为E，请用电场强度的定义和库仑定律推导；（2）1821年，安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了电流元在空间可以形成磁场。根据电流元周围存在磁场，小鑫同学大胆猜想：两电流元之间存在相互作用的磁场力F，可能与两点电荷间的静电力类似。如图甲所示，通有电流I1、I2的两根导线平行放置且电流均向上，设和分别表示导线上A、B两点处的电流元，A、B两点相距为r。（说明：若需常量可用Km表示）a．请你根据小鑫同学的猜想，写出两电流元间相互作用的磁场力大小F；b．请类比电场强度的定义方法写出在距电流元为r处B点的磁感应强度的大小，并由安培定则判断B点磁感应强度的方向；C．如图乙所示，环形电流可以视为是由许多段的电流元组成，假设半径为r的圆环形导线通有电流为I，试求在圆心O处产生的磁感应强度B。答案：（1）见解析；（2）a.

；b.

，垂直纸面向里；c.

（1）电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处放一试探电荷q,根据库仑定律，该试探电荷受到的电场力为由电场强度得电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处电场强度为（2）a.

通过类比可以猜想两电流元间相互作用的磁场力大小F可以写为

①b.

通过类比电场强度的定义可写出在距电流元I1l1为r处的磁感应强度B的表达式为：

②将磁场力F表达式代入②式子得

③由安培定则判断B的方向：垂直纸