2020-2021学年第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试单元测试同步达标检测题

第13章《电磁感应与电磁波初步》检测试题

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(共12小题,每小题4分,共48分.1～6小题为单项选择题,7～12小题为多项选择题,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错误的不得分)

1.关于磁感应强度,下列说法正确的是(　　)

A.若长为l、通过的电流为I的导体在某处受到的力为F,则该处的磁感应强度必为

B.由B=知,B与F成正比,与Il成反比

C.由B=知,一小段通电导体在某处不受力,说明该处一定无磁场

D.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受力的方向

2.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18 J,已知可见光的平均波长为0.6 μm,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,恰能引起人眼的感觉,进入人眼的光子数至少为(　　)

A.1个   B.3个    C.30个  D.300个

3.下列关于电磁波的叙述中,不正确的是(　　)

A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播

B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s

C.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短

D.电磁波具有波的一切特征

4.如图所示,通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由1平移到2,第二次将线框绕cd边翻转到2,设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则(　　)

A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1<ΔΦ2

C.ΔΦ1=ΔΦ2 D.无法确定

5.下列选项中能产生感应电流的是(　　)

解析:A项中线圈没有闭合,无感应电流产生,C项中穿过线圈的磁通量始终为零,不发生变化,D项中线圈在匀强磁场中平动,穿过线圈的磁通量不变化,故A,C,D错误;B项中闭合回路的面积增大,穿过回路的磁通量增大,有感应电流产生,故B正确.

6.如图所示,空间某一区域有方向水平向左、大小为B的匀强磁场,三根直导线置于磁场中竖直圆周上a,b,c三点,O为圆心,c在O的正上方,当它们通有大小相同、方向垂直于纸面向里的电流时,圆心O点的实际磁感应强度为2B,已知通电直导线在O点产生的磁场的磁感应强度B=,式中k为常数,r是电流到该点的距离.则撤出c点处的导线后,c点磁感应强度大小为(　　)

A.0  B.B   C.B   D.2B

7.关于磁通量的单位,下列说法正确的是(　　)

A.在国际单位制中,磁通量的单位为韦伯,简称为韦,符号为Wb

B.在国际单位制中,磁通量的单位为特斯拉,简称为特,符号为T

C.1 Wb=1 N·s

D.1 Wb=1 T·m2

8.下列说法正确的是(　　)

A.闭合金属线圈处在变化的磁场中,一定产生感应电流

B.闭合金属线圈在磁场中运动,一定产生感应电流

C.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电流产生

D.闭合线圈在磁场中转动,线圈中不一定产生感应电流

9.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确是(　　)

A.变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)一定是变化的

B.变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)一定是稳定的

C.周期性变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)一定是周期性变化的

D.周期性变化的电场(或磁场)一定可以产生电磁波

10.关于电磁波的应用,下列说法正确的是(　　)

A.无线电波广泛应用于通信和广播

B.红外线探测器能探测出物体的红外辐射

C.适量的紫外线照射,对人体健康有益

D.因为γ射线穿透能力不强,可用来检查金属内部伤痕

11.导线中分别通以图示方向的电流,小磁针静止时N极垂直纸面向里的是(　　)

12.我国已经制订了登月计划,假如航天员登月后想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流计和一个小线圈,则下列推断中正确的是(　　)

A.直接将电流计放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无

B.将电流计与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流计无示数,则判断月球表面无磁场

C.将电流计与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流计有示数,则判断月球表面有磁场

D.将电流计与线圈组成闭合回路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流计至少有一次示数不为零

二、非选择题(共6小题,共52分.要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤,只有结果不得分)

13.(8分)如图所示为研究电磁感应现象的实验装置,部分导线已

连接.

(1)请用笔画线代替导线将实验器材连接起来构成实验电路图,要求移动滑动变阻器滑片时灵敏电流计指针发生偏转.

(2)在实验过程中灵敏电流计指针发生偏转时,A,B两个线圈中　　　(选填“A”或“B”)线圈相当于电源. 

(3)正确连接电路后,在实验过程中发现,开关闭合瞬间灵敏电流计的指针向右偏,则下列说法正确的是　　　. 

A.闭合开关稳定后,将滑片向右移动,灵敏电流计的指针向右偏

B.闭合开关稳定后,将A线圈拔出来的过程中,灵敏电流计的指针向右偏

C.闭合开关稳定后俯视A,B两线圈,若A线圈中的电流为顺时针方向,则在断开开关瞬间B线圈中的感应电流为顺时针方向

D.闭合开关稳定后俯视A,B两线圈,若A线圈中的电流为顺时针方向,则在断开开关瞬间B线圈中的感应电流方向不能确定,因为电流的方向与A,B两线圈的绕向有关

14.(8分)匀强磁场中长2 cm的通电导线与磁场方向垂直,当通过导线的电流为2 A时,它受到的力的大小为4×10-3 N,求:

(1)该处的磁感应强度B是多大?

(2)若电流不变,导线长度减小到1 cm,则它所受的力F和该处的磁感应强度B各是多少?

(3)若导线长不变,电流增大为5 A,则它所受的力F和该处的磁感应强度B各是多少?

15.(8分)已知某地地面处的地磁场水平分量约为3×10-5 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,并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小.(结果保留一位有效数字)

16.(8分)40 W的白炽灯,有5%的能量转化为可见光.设所发射的可见光的平均波长为580 nm,那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少?

(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s)

17.(10分)如图所示,n匝矩形线圈abcd的面积为S,O1,O2分别为ab和cd的中点,左边有垂直线圈平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.

(1)线圈平面与磁感应强度B垂直时,穿过线圈平面的磁通量为

多少?

(2)若线圈从图示位置绕O1O2转过37°,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少?

(3)若线圈从图示位置绕O1O2转过180°,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少?

18.(10分)经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm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=2.90×10-1 m·K,由此估算人体表面的温度和最强辐射的能量子的值各是多少?(h=6.63×10-34 J·s)

参考答案

1.D   2.B  3.B   4.B    5.B   

6.A解析:根据磁场的叠加原理,可知a,b处电流产生的磁场在O点相互抵消了,因此O点的磁场可以认为是c处电流产生的磁场与匀强磁场的叠加,由安培定则可知c处电流在O处产生的磁场方向由O指向a.由题意可知,c处电流在圆心O点产生磁场的磁感应强度大小为B;a,b处电流在c处产生磁场的磁感应强度大小相同,方向如图所示,因B=,B1=B2=,联立解得B1=B2=B,B3=2B1cos 45°=B,方向水平向右,而匀强磁场方向水平向左、大小为B,所以c点合磁感应强度的大小为0.选项A正确.

7.AD    8.CD   9.CD  10.ABC

11.AB  解析:A图中,通电直导线中的电流从左向右,根据安培定则,电流在小磁针所处的位置产生的磁场方向垂直纸面向里,所以小磁针静止时N极垂直纸面向里,故A正确;B图中,根据安培定则,磁场的方向为逆时针方向(从上向下看),因此小磁针静止时N极垂直纸面向里,故B正确;C图中,根据环形导线的电流方向,由安培定则可知小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外,所以小磁针静止时N极垂直纸面向外,故C错误;D图中,根据安培定则,结合电流的方向,可知通电螺线管的内部磁场方向由右向左,则小磁针静止时N极指向左,故D错误.

12.CD  解析:直接将电流计放于月球表面,电流计的电路是断开的,不能产生感应电流,无法判断有无磁场,A错误;电流计有示数时可判断有磁场存在,沿某一方向运动而无示数不能确定月球表面是否存在磁场,B错误,C正确;D项中线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,若月球表面存在磁场,则至少有一次穿过线圈的磁通量是变化的,故至少有一次电流计示数不为零,D正确.

13.解析:(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分,要使A线圈产生磁场必须对其通电,故电源、开关、滑动变阻器、A线圈组成闭合电路,灵敏电流计与B线圈组成另一个闭合电路,如图所示.

(2)由以上分析可知,B线圈相当于电源.

(3)由题意可知,开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向右偏,则当磁通量增大时,指针右偏;若磁通量减小时,则左偏;闭合开关稳定后,将滑片向右移动,使得流过A线圈的电流增大,那么穿过线圈B的磁通量增大,因此灵敏电流计的指针向右偏,A正确;闭合开关稳定后,将A线圈拔出来的过程中,磁通量减小,因此灵敏电流计指针向左偏,B错误;闭合开关稳定后俯视A,B两线圈,若A线圈中的电流为顺时针方向,则在断开开关瞬间,B线圈中有感应电流,但由于A,B两线圈的绕向不知,因此无法判定B线圈中的感应电流方向,C错误,D正确.

答案:(1)图见解析(3分)　(2)B(2分)　(3)AD(3分)

14.解析:(1)根据磁感应强度的定义有B== T=0.1 T.(2分)

(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定,不因导线长度的改变而改变,因此B=0.1 T.                             (1分)

导线长度减小到1 cm,则它所受的力F′=BIl′=0.1×2×1×

10-2 N=2×10-3 N.                                       (2分)

(3)匀强磁场中该点的磁感应强度不因电流的改变而改变,因此B=

0.1 T.                                                (1分)

电流增大为5 A,则它所受的力F″=BI′l=0.1×5×2×10-2 N=1×

10-2 N.                                                (2分)

答案:(1)0.1 T　(2)2×10-3 N　0.1 T

(3)1×10-2 N　0.1 T

15.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所示.                       (4分)

由题意知地磁场水平分量By=3×10-5 T,设通电螺线管产生磁场为Bx.由图知=tan 60°得Bx=3×10-5× T=5×10-5 T.           (4分)

答案:图见解析　5×10-5 T

16.解析:波长为λ的光子能量为ε=hν=h,(2分)

设白炽灯每秒内发出的光子数为n,白炽灯电功率为P,则n=,(2分)

式中η=5%是白炽灯的发光效率.

联立两式得n=,                                      (2分)

代入数据解得n=5.8×1018个.                            (2分)

答案:5.8×1018个

17. 解析:(1)根据磁通量定义可知Φ1=B×0.5S=0.5BS.          (2分)

(2)线圈绕O1O2转过37°时,穿过线圈的磁通量为Φ2=B(0.5S×

cos 37°)=0.4BS,                                     (2分)

磁通量的变化量ΔΦ=Φ1-Φ2,解得ΔΦ=0.1BS.            (2分)

(3)线圈绕O1O2转过180°时,穿过线圈的磁通量为Φ3=-B×

0.5S=-0.5BS,                                         (2分)

磁通量的变化量ΔΦ′=Φ1-Φ3,解得ΔΦ′=BS.           (2分)

答案:(1)0.5BS　(2)0.1BS　(3)BS

解析:人体表面的温度为T== K=309 K=

36 ℃.                                                (5分)

人体最强辐射的能量子的值为ε=h=6.63×10-34× J=

2.12×10-22 J.                                          (5分)

答案:36 ℃　2.12×10-22 J