2023高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步质量评估新人教版

第十三章质量评估(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.关于磁场、磁感线和电场线,下列说法正确的是 ()A.磁感线是闭合曲线,而电场线不是闭合曲线B.磁感线和电场线都是相互平行的C.地磁场的磁感线起于地理北极附近,终止于地理南极附近D.磁感线和电场线都是真实存在的答案:A2.(2022·广东东莞)如图所示,匝数为n,面积为S的矩形线圈abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面与磁场B的垂面存在夹角θ,则此时通过线圈的磁通量为 ()A.Φ=nBScosθB.Φ=nBSsinθC.Φ=BScosθ D.Φ=BSsinθ答案:C3.如图所示的磁体的N、S两极间的磁场分布足够广且可视为匀强磁场,将一矩形闭合金属线框垂直于磁场方向(竖直向下)放在该磁场中.下列情况中,线框中能产生感应电流的是 ()A.线框绕图中竖直轴aa'旋转 B.线框绕图中水平轴bb'旋转C.线框竖直向上平移 D.线框竖直向下平移答案:B4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与水平方向的夹角为30°,图中实线位置有一面积为S的矩形线圈,并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置),则在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量的大小为()A.3-12BS B.BS C.3答案:C5.如图所示,两个同样的导线环同轴平行悬挂,相隔一小段距离.当同时给两个导线环通同方向的电流时,两导线环将 ()A.相互吸引 B.相互排斥C.保持静止 D.边吸引边转动解析:两环形电流类似于两个小磁针,通过同向电流时,根据安培定则可以判断两小磁针的N极与S极相对,故两导线环相互吸引,选项A正确.答案:A6.关于电磁波与声波的比较,下列说法错误的是 ()A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大C.由空气进入水中时,电磁波波长变短,声波波长变长D.电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的,与其他因素无关解析:电磁波可以在真空中传播,而声波的传播需要介质,声波在真空中不能传播,故选项A说法正确.电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度;一般情况下,声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大,故选项B说法正确.无论是电磁波还是声波,从一种介质进入另一种介质时频率都不变,所以由波长λ=vf答案:D7.硅光电池利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.h为普朗克常量,c为真空中的光速,若有N个波长为λ0的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为 ()A.hcλ0 B.Nhcλ0 C.Nhλ解析:一个光子的能量ε=hν=hcλ0,则N个光子的总能量E=Nh答案:B二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.如图所示,一带负电的金属环绕轴OO'以角速度ω匀速旋转,若在环左侧A处和环上方B处分别放一个小磁针,平衡后 ()A.A处的小磁针的北极指向左 B.A处的小磁针的北极指向右C.B处的小磁针的北极指向左 D.B处的小磁针的北极指向右解析:带负电的金属环旋转时,形成了与转动方向相反的环形电流,此环形电流在A处产生的磁场方向向左,在B处产生的磁场方向向右,故选项A、D正确.答案:AD9.类比磁通量的概念,在静电场中同样可以定义电通量的概念.若电场中有一个面积为S的区域,各处的电场强度大小均为E,且与该区域垂直,则穿过这个面积的电通量Φ=ES.空间中现有一个电荷量为Q的固定点电荷,以该点电荷所在位置为球心作两个半径不同的球面S1和S2,如图所示.下列说法错误的是 ()A.通过S1和S2的电通量与它们距球心的距离成正比B.通过S1和S2的电通量与它们距球心距离的二次方成正比C.通过S1和S2的电通量与它们距球心的距离成反比D.通过S1和S2的电通量是一个恒量,与它们距球心的距离无关解析:根据点电荷的电场强度公式,求得球面上各处的电场强度大小为E=kQr2,由于球面上各处电场强度方向都与球面垂直,故通过球面的电通量为Φ=ES=kQr2·4πr2=4πkQ.通过S答案:ABC10.如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中,在以导线某截面的中心为圆心,r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点.已知a点的磁感应强度为0,则下列叙述正确的是 ()A.直导线中的电流方向垂直纸面向里B.b点的磁感应强度为2T,方向斜向右上,与B的夹角为45°C.c点的磁感应强度为0D.d点的磁感应强度与b点的相同解析:a点磁感应强度为0,表明通电直导线在a点产生的磁场方向水平向左,磁感应强度大小为1T.由安培定则可知电流方向垂直于纸面向里,选项A正确.通电直导线在b、c、d点产生的磁场的磁感应强度的大小均为1T,在b点方向向上,在c点水平向右,在d点竖直向下.由磁场的叠加可知,b、d两点合磁场的磁感应强度大小为2T,b点合磁场方向斜向右上,d点合磁场方向斜向右下;c点的磁感应强度大小为2T,方向水平向右.选项B正确,选项C、D错误.答案:AB三、非选择题:共54分.11.(6分)19世纪中叶,英国物理学家系统总结了人类对电磁规律的研究成果,提出了电磁场理论并预言了电磁波的存在.赫兹用实验证实了电磁波的存在,电磁波在日常生产、生活中得到了广泛的应用.某卫星传送的电视信号的频率为2.0×109Hz,它在真空中的波长为m.(已知c=3×108m/s)

答案:麦克斯韦0.1512.(12分)两个完全相同的条形磁体,放在平板AB上,磁体的N、S极如图所示,开始时平板和磁体均处于水平位置,且静止不动.a.若将AB突然竖直向上平移(平板与磁体之间始终接触),并使之停在A″B″处,结果发现两个条形磁体吸在了一起;b.若将AB从原来位置突然竖直向下平移,并使之停在位置A'B'处,结果发现两个条形磁体也吸在了一起.(1)开始时两磁体静止不动的原因是;左侧的磁体受到的静摩擦力的方向向(选填“左”或“右”).

(2)在a过程中,磁体开始滑动时,平板在向上做(选填“加速”或“减速”)运动.

(3)在b过程中,磁体开始滑动时,平板在向下做(选填“加速”或“减速”)运动.

(4)若平板AB突然向右加速,则左侧的磁体将做什么运动?解析:(1)两磁体间相互作用的磁力小于磁体与平板间的最大静摩擦力,所以两磁体都静止不动,此时对左侧的磁体来说,吸引力向右,故静摩擦力的方向向左.(2)平板向上运动时,两磁体吸在了一起,说明磁体受到的摩擦力减小,支持力减小,磁体处于失重状态,加速度方向向下,故平板向上做减速运动.(3)平板向下运动时,两磁体也吸在了一起,说明磁体仍处于失重状态,故平板向下做加速运动.(4)若平板AB运动的加速度较小,左侧磁体相对于平板AB静止不动;若平板AB运动的加速度较大,左侧磁体将会相对于平板AB向左滑动.答案:(1)两磁体间相互作用的磁力小于磁体与平板间的最大静摩擦力左(2)减速(3)加速(4)相对于平板AB静止或相对于平板AB向左滑动.13.(10分)已知某地区地磁场在水平方向的磁感应强度约为3×105T,该地区某物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验.他们将一小磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如图所示.小磁针静止时N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,斜向右上.请在图上标明螺线管导线的绕向,并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小.(保留一位有效数字)解析:接通电源后,小磁针N极的指向是地磁场在水平方向的分量和螺线管的磁场的叠加磁场的方向,由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右,由安培定则判定螺线管导线绕向.由题意知地磁场在水平方向的磁感应强度为By=3×105T,设通电螺线管产生的磁场在小磁针处的磁感应强度大小为Bx.由图知BxBy=tan60°,解得Bx答案:如图所示5×105T14.(12分)三根平行长直导线分别垂直通过一等腰直角三角形ACD的三个顶点,如图所示.现在使每条通电导线所产生的磁场在斜边中点O的磁感应强度大小均为B,则该处实际磁感应强度的大小如何?方向如何?解析:根据安培定则,I1和I3产生的磁场在O点处的磁感应强度的方向相同,大小均为B,合成后大小为2B,I2产生的磁场在O点的磁感应强度方向由A指向D,如图所示.O点的实际磁感应强度的大小B0=(2B)设B0与斜边夹角为α,则tanα=2B所以B0的方向为与斜边AD所成夹角的正切值为2,指向右下方.答案:5B与斜边AD所成夹角的正切值为2,指向右下方15.(14分)如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.8T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为10cm.在纸面内先后放上A、B两个圆形单匝线圈,圆心均在O处,A线圈半径为10cm,B线圈半径为15cm.(1)在磁感应强度减为0.4T的过程中,穿过A和B的磁通量分别改变多少?(2)磁感应强度大小不变,方向绕某条直径转过60°的过程中,穿过A线圈的磁通量改变多少?(3)磁感应强度大小、方向均不变,线圈A绕某条直径转过180°的过程中,穿过A线圈的磁通量改变了多少?解析:(1)磁场的面积为S=πr2=0.01πm2,故A线圈和B线圈的有效面积均为0.01πm2;在磁感应强度减小为0.4T的过程中,穿过A线圈和B线圈的磁通量改变量均为ΔΦ=|(B1B)S|=4π×