人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试单元测试课后复习题

第十三章 电磁感应与电磁波初步

满分：100分   时间：60分钟

一、选择题（本题共10小题，每小题6分，共60分）

1.下列各图中，线圈中能产生感应电流的是(   )

A. B. C. D.

2.下列物理量中，属于矢量的是(   )

A.电势 B.磁感应强度 C.磁通量 D.电势能

3.新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探测仪通过非接触的方法感应人体的温度以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探测仪利用了哪种电磁波的特性(   )
 

A.红外线 B.紫外线 C.X射线 D.γ射线

4.下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是(   )

A.只有一部分物体辐射电磁波 B.一般物体辐射电磁波的强度与温度无关

C.黑体不可以向外辐射电磁波 D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

5.我国利用“墨子号”量子通信卫星在国际上率先实现了高速星的量子通信，初步构成量子通信网格。关于量子理论，下列说法正确的是(   )

A.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论

B.普朗克把能量子假设进行了推广，提出了光量子理论

C.光子能量由光的强度决定

D.大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，能发射出各种频率的光子

6.磁场中某区域的磁感线如图所示，则(   )
 

A.两处的磁感应强度的大小不等，

B.两处的磁感应强度的大小不等，

C.同一通电导线放在a处受到的安培力比放在b处小

D.a处没有磁感线，所以a处磁感应强度为零

7.关于电磁波，下列说法正确的是(   )

A.可见光的波长比紫外线的短 B.卫星是用X射线来传输信号的

C.在电磁波谱中，频率最高的是γ射线 D.医用消毒灯利用的是紫光具有消毒作用的特性

8.两根通电的长直导线平行放置，电流分别为和，且，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有四点，其中在导线横截面连线的延长线上，在导线横截面连线的垂直平分线上，则导线中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是(   )
 

A.a点 B.b点 C.c点 D.d点

9.下列说法正确的是(   )

A.普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的

B.赫兹预言了电磁波的存在

C.奥斯特发现了电流的磁效应

D.法拉第发现了电磁感应现象

10.如图所示，线圈在足够大的磁场区域中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生(   )
 

A.把线圈变成圆形（周长不变） B.使线圈在磁场中加速平移

C.使磁场增强或减弱  D.使线圈以过的直线为轴旋转

二、实验题（共14分）

11.（6分）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的中心轴线上，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。已知该地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为。
 

（1）请在图上标明螺线管导线的绕向；
（2）可得出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小为_______（结果保留一位有效数字）。

12.（8分）如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。
 

（1）在实验中，电流计指针偏转的原因是__________。

（2）第一个实验（如图a）中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和缓慢插入有什么量是相同的？__________。什么量是不同的？__________。

（3）从三个演示实验可归纳出的结论是：__________。

三、计算题（共26分）

13.（10分）一盏灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，的面积上每秒通过的光子（能量子）数约为多少？（普朗克常量，光速取3.14）

14.（16分）如图甲所示，三块相同的蹄形磁铁并列放在水平桌面上，可以认为磁极间的磁场是匀强磁场。将一根直导体棒水平悬挂在磁铁的两磁极之间，导体棒与磁感应强度的方向垂直。导体棒的重力为G，导体棒在匀强磁场中的有效长度为L。当导体棒中通过的电流为I时，导体棒向外侧偏转（但仍在磁极之间），静止时悬线与竖直方向的夹角为θ，此时的导体棒在其横截面上的受力图如图乙所示，其中安培力F水平向右。求：
 

（1）导体棒所受的安培力F的大小；

（2）该匀强磁场的磁感应强度B的大小。

答案以及解析

1.答案：C

解析：产生感应电流的条件有两个，一是闭合回路，二是穿过闭合回路的磁通量发生变化。A、B选项中闭合线圈中的磁通量未改变，所以不会产生感应电流，故A、B错误；C选项中闭合线圈中磁通量发生改变，可以产生感应电流，故C正确；D选项中线圈不闭合，不可以产生感应电流，故D错误。故选C。

2.答案：B

解析：磁感应强度是矢量，B正确；电势、磁通量、电势能是标量，A、C、D错误。

3.答案：A

解析：人的体温越高，发出红外辐射的能力越强，故体温探测仪利用的是红外线的特性，故A正确，B、C、D错误。

4.答案：D

解析：一切物体都在辐射电磁波，A错误；实际物体辐射电磁波的情况与温度、表面情况、材料都有关，黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，是理想化模型，B错误；黑体可以向外辐射电磁波，故C错误；能100%吸收入射到其表面的各种波长的电磁波，这样的物体称为黑体，D正确。

5.答案：A

解析：普朗克为了对当时经典物理无法解释的“紫外灾难”进行解释，第一次提出了能量量子化理论，故A正确；普朗克提出了量子论，爱因斯坦提出了光子说，故B错误；根据知，光子能量与光子频率有关，与光的强度无关，故C错误；大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光的频率大小由能级差决定，即只能发射某些特定频率的光子，故D错误。

6.答案：A

解析：磁感线可以描述磁场的强弱和方向，a处的磁感线比b处的密，则a点磁感应强度比b点的大，故A正确，B错误。当将通电导线放入磁场时，受到的安培力大小与放置角度有关，当通电导线垂直磁场时，受到的安培力最大，平行放置时，安培力为零，故同一通电导线放在a处受到的安培力不一定比放在b处小，故C错误。a处没有磁感线，但a处位于磁感线的分布区域，所以a处磁感应强度不为零，故D错误。

7.答案：C

解析：可见光中紫光的频率最高而波长最短，而紫外线的频率比紫光更高，波长比紫光更短，故A错误；卫星是利用微波来传输信号的，故B错误；在电磁波谱中，频率最高的是γ射线，故C正确；紫外线可以消毒，常应用于消毒灯，能起到杀菌、净化空气的作用，医用消毒灯利用的是紫外线，故D错误。故选C。

8.答案：B

解析：由安培定则判断两电流在四个点产生的磁场方向可知，两点磁感应强度一定不为0，再由知，a点磁感应强度不为0，b点磁感应强度可能为0，B对。

9.答案：ACD

解析：普朗克提出量子说，麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了麦克斯韦的电磁场理论；奥斯特发现电生磁，法拉第发现磁生电。所以A、C、D正确。

10.答案：ACD

解析：把线圈变成圆形（周长不变），线圈面积变大，穿过线圈的磁通量增大，产生感应电流，故A正确；使线圈在磁场中加速平移，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B错误；使磁场增强或减弱，线圈中磁通量增大或减小，产生感应电流，故C正确；使线圈以过的直线为轴旋转，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。

11.答案：（1）

（2）

解析：（2）由题意，可知。

12.答案：（1）穿过闭合线圈的磁通量发生变化

（2）磁通量的变化量；磁通量的变化率

（3）只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生

解析：（1）当穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电流，电流计指针发生偏转。

（2）第一个实验（题图a）中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入过程中，磁通量的变化量相同，磁通量的变化率不同。

（3）由图示实验可知，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。

13.答案：

解析：设离灯10 m远的球面上每平方米每秒灯照射的能量为，穿过的光子数为n，则有；解得，代入数据，得：。

14.答案：（1）

（2）

解析：（1）由几何关系得导体棒所受的安培力：

（2）匀强磁场的磁感应强度大小