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鲁科版高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第6章能源与可持续发展检测含答案
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第5章 初识电磁场与电磁波 第6章 能源与可持续发展满分100分,限时75分钟一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.2022年3月8日,航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节”节日祝福通过电磁波传播到祖国各地,下列关于电磁波的说法正确的是 ( )A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在B.只要有电场就能产生电磁波C.电磁波传播需要介质,机械波传播不需要介质D.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且都与波的传播方向垂直2.在研究性学习的过程中,针对能源问题、大气污染问题,同学们提出了如下四个活动方案,从理论上讲可行的是 ( )A.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的全部内能转化为机械能是可能的B.制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下C.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题D.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝3.下列说法中正确的是 ( )A.第一类永动机不违反能量守恒定律B.当人类的科学技术发展到一定程度时永动机是可以制造出来的C.冰箱可以自发地使热量由温度较低的冰箱内向温度较高的冰箱外转移D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行4.如图所示,磁场中有A、B两点,下列说法正确的是 ( )①A点磁场比B点磁场强②B点磁场比A点磁场强③A、B两点磁场方向一致④A、B两点磁场方向不同A.①③ B.①④ C.②③ D.②④5.如图是一学生的校园一卡通,在校园内将一卡通靠近读卡器,读卡器向外发射某一特定频率的电磁波,一卡通内线圈产生感应电流,驱动卡内芯片进行数据处理和传输,读卡器感应电路中就会产生电流,从而识别卡内信息。图中具有同一原理的是 ( ) 6.如图所示,一个条形磁铁水平放置,在条形磁铁的N极右方有一个小圆环,圆环水平放置,圆环从位置a水平向下平移到位置b和c,a和c关于条形磁铁位置对称,b在a、c中间,圆环在a、b、c三个位置穿过其中的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3,则下列说法正确的是( )A.由位置a到c,穿过圆环磁通量的变化量为0B.Φ1、Φ2和Φ3中,Φ2最小C.Φ1=Φ3<Φ2D.以上说法均错误7.如图所示,M、N、P和Q是以MN为直径的半圆弧上的四点,O为半圆弧的圆心,∠MOQ=60°,∠NOP=60°,在N、Q处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的磁感应强度大小为B1,若将Q处长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小为B2,那么B1与B2之比为 ( )A.1∶1 B.1∶2 C.3∶2 D.3∶18.如图所示,圆上a、b、c、d、e、f六点将圆6等分,该空间有平行于圆面的匀强磁场,圆心处有一长直导线,电流方向垂直于圆面向里。若b点磁感应强度为零,则a、d两点磁感应强度大小的比值为 ( )A.BaBd=3 B.BaBd=33 C.BaBd=2 D.BaBd=12二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.关于能量守恒定律与能源,下面说法正确的是 ( )A.人骑自行车是将生物质能转化为机械能B.燃油汽车将汽油的化学能转化为机械能C.只要有能量转移和转化,就一定遵从能量守恒定律D.生物质能属于可再生能源,风能属于不可再生能源10.2021年7月4日,我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400 km的中国空间站,标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站,下列关于电磁波的说法正确的是 ( )A.电磁波波长越长,其能量子的能量越小B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波C.汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 sD.赫兹通过实验捕捉到电磁波,并证实了麦克斯韦的电磁场理论11.以下关于磁场、电磁感应现象的说法正确的是 ( ) A.图甲中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转B.图乙中电流方向如图所示,则铁环中心O点的磁场垂直纸面向外C.图丙中当电流从B流入时小磁体向下运动,则小磁体下端为N极D.图丁中水平圆环从M向L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小12.弹簧测力计下挂一条形磁铁,其N极一端位于一通电螺线管的正上方,如图所示,下列说法正确的是( )A.若a接电源正极,b接负极,弹簧测力计示数不变B.若a接电源正极,b接负极,弹簧测力计示数减小C.若b接电源正极,a接负极,弹簧测力计示数不变D.若b接电源正极,a接负极,弹簧测力计示数增大三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中。(1)磁传感器 (选填“需要”或“不需要”)调零。 (2)某同学实验操作正确,得到通电螺线管中心轴线上的磁感应强度B的分布如图所示,则通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是: 。 (3)若螺线管匝数为100匝,横截面积为5×10-3 m2,按照该同学的实验结果,穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为 Wb。 14.(16分)逆向思维是一种重要的思想方法,在这种思想方法的引领下,许多重要的科学定律被发现。“电生磁,磁生电”这种逆向互生的关系,体现了物理学中的一种对称美。请思考:(1)1831年,物理学家法拉第用如图所示的实验,成功发现了磁生电现象,当开关始终处于闭合状态时,a线圈中 (选填“有”或“无”)感应电流产生,当开关闭合或断开瞬间,a线圈中 (选填“有”或“无”)感应电流产生。 (2)如图是某兴趣小组研究磁生电现象所准备的器材。请你协助该小组完成如下工作,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方式:① ; ② ; ③ 。 15.(8分)有一真空中波长为6×10-7 m的单色光,普朗克常量为6.63×10-34 J·s。求:(1)单色光的频率;(2)单色光1个光子的能量。16.(10分)我国的探月卫星在进入地月转移轨道时,由于卫星姿态的改变,卫星中一边长为50 cm的正方形导线框由水平方向转至竖直方向,此处磁场磁感应强度B=4×10-5 T,方向如图所示。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)该过程中导线框磁通量的变化量的大小是多少?(2)该过程导线框中有无感应电流?写出判断理由。17.(10分)某同学用图示装置估测磁体附近的磁感应强度。他将一小磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如图甲所示(小磁针未画出)。小磁针静止时N极指向处于水平面内xOy坐标系中的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37°角的方向,其俯视图如图乙所示。已知该实验所在地面处地磁场的磁感应强度的水平分量为4×10-5 T。(1)请在图上标明螺线管导线的绕向;(2)求该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小。甲乙18.(10分)太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机来驱动汽车。如图是一辆太阳能实验车,车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S=8 m2,太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0=1 kW。在晴朗天气,电池对着太阳时产生的电压为U=120 V,并对车上的电动机提供10 A的电流。求:(1)该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%,则汽车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时,电动机提供的牵引力是多大?答案全解全析1.D 麦克斯韦预言了电磁波,赫兹证实了电磁波的存在,A错误;若只有电场,而电场是稳定的或电场均匀变化,则都不能产生电磁波,B错误;电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质,C错误;因电磁波是横波,所以电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且与波的传播方向垂直,D正确。故选D。2.C 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的全部内能转化为机械能是不可能的,因为内能不能够全部转化为其他形式的能,A错误;制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下是不可能的,B错误;将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题是可行的,C正确;汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,使它们自发地分离是不可能的,D错误。3.D 第一类永动机制造不成,是因为它违反能量守恒定律,A错误;由能量守恒定律和能量的转移和转化具有方向性,可知永动机不可能制成,B错误;冰箱通过电流做功使热量由温度较低的冰箱内向温度较高的冰箱外转移,不能自发进行,C错误;熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行,D正确。4.B 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,故A点的磁场比B点的磁场强,故①正确,②错误;磁感线的切线方向就是磁场的方向,则A、B两点的磁场方向不同,故③错误,④正确。故选B。5.C 由题意可知,刷一卡通时会产生感应电流,即由磁产生电,所以其工作原理为电磁感应现象。只有C属于电磁感应现象,故选C。6.B 圆环在位置b时,磁场方向与圆环面平行,穿过圆环的磁通量为0,在位置a时磁感线从圆环下表面向上穿过圆环,在位置c时磁感线从圆环上表面向下穿过圆环;磁通量虽为标量,但有正负之分,正负代表磁感线穿过圆环的方向,选项A、C、D错,B正确。7.D 设N处长直导线在O点产生的磁感应强度为B,则N、Q处长直导线在O点产生的磁感应强度大小为B1=2B cos 30°=3B,若将Q处长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小为B2=2B cos 60°=B,所以B1B2=31,故D正确,A、B、C错误。8.B b点磁感应强度为零,直导线在b点产生的磁场竖直向上,磁感应强度大小为B,则匀强磁场的方向竖直向下,磁感应强度大小为B,则a处合磁感应强度大小为Ba=B,d处合磁感应强度大小为Bd=3B,a、d两点磁感应强度大小的比值为Ba∶Bd=33,故选B。9.ABC 人骑自行车是将生物质能转化为机械能,故A正确;燃油汽车是将汽油的化学能转化为机械能,故B正确;能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律,只要有能量转移和转化,就一定遵从能量守恒定律,故C正确;生物质能和风能都属于可再生能源,故D错误。10.AD 电磁波的能量子为E=hν=hcλ,则电磁波波长越长,其能量子的能量越小,故A正确;根据麦克斯韦的电磁场理论可知,非均匀变化的磁场或电场,其周围产生电磁波,故B错误;电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108 m/s,空间站到地球表面的距离s=4×105 m,电磁波从空间站传播到地面的时间为t=sv=4×1053×108 s≈0.001 3 s,故C错误;麦克斯韦提出了电磁场理论,赫兹通过实验证明了电磁波的存在,故D正确。故选A、D。11.AD 图甲中闭合开关S瞬间,线圈P发生电磁感应,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转,A正确;图乙中电流方向如题图所示,根据安培定则,两侧线圈在O点产生的磁场向下,B错误;图丙中当电流从B流入时,根据安培定则,线圈中磁场向上,电磁铁上端为N极,由于磁场作用,小磁体向下运动,则其下端为S极,C错误;图丁中圆环穿过磁铁的过程中,通过圆环的磁铁内部磁通量大于外部磁通量,在中间的外部磁通量最小,净磁通量最大,则穿过圆环的磁通量先增大后减小,D正确。故选A、D。12.BD 当螺线管将a接电源正极,b接负极时,线圈中产生磁场,由安培定则判断知,螺线管内部磁场方向向上,上端相当于N极,对磁铁产生向上的斥力,所以弹簧测力计示数减小,故A错误,B正确;当螺线管将a接电源负极,b接正极时,线圈中产生磁场,由安培定则判断知,螺线管内部磁场方向向下,上端相当于S极,对磁铁产生向下的引力,所以弹簧测力计示数增大,故C错误,D正确。13.答案 (1)需要(2分) (2)见解析(2分)(3)2.0×10-5(2分)解析 (1)研究通电螺线管的磁感应强度,螺线管通电前,磁传感器需要调零。(2)根据题图可知通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是:中间部分的磁场可以视为匀强磁场,且中间磁场强,两端磁场弱,离中心越远,磁场越弱。(3)根据Φ=BS可得穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为Φ=4.0×10-3×5×10-3 Wb=2.0×10-5 Wb14.答案 (1)无(2分) 有(2分) (2)见解析(图3分,每空3分)解析 (1)因穿过a线圈的磁通量不变,所以无感应电流产生。闭合开关瞬间,穿过a线圈的磁通量突然增大,所以有感应电流产生。断开开关瞬间,穿过a线圈的磁通量突然减小,所以有感应电流产生。(2)实物连接如图所示。①将原线圈A插入副线圈B中,合上(或断开)开关瞬间;②合上开关后,将原线圈A插入副线圈B中或从副线圈B中抽出;③合上开关,将原线圈A插入副线圈B后,移动滑动变阻器的滑片。15.答案 (1)5×1014 Hz (2)3.315×10-19 J解析 (1)ν=cλ=3×1086×10−7 Hz=5×1014 Hz(4分)(2)1个光子的能量ε=hν=6.63×10-34×5×1014 J=3.315×10-19 J (4分)16.答案 (1)1.4×10-5 Wb (2)见解析解析 (1)线框在水平位置时穿过线框的磁通量为Φ1=BS sin 37°=4×10-5×0.5×0.5×0.6 Wb=6.0×10-6 Wb (2分)当线框转至竖直位置时,磁感线从线框另一面穿过,穿过线框的磁通量为Φ2=-4×10-5×0.5×0.5×0.8 Wb=-8.0×10-6 Wb(2分)该过程磁通量的改变量大小为ΔΦ=Φ1-Φ2=1.4×10-5 Wb(2分)(2)有感应电流,因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化。 (4分)17.答案 (1)如解析图所示 (2)3×10-5 T解析 (1)由题意可知螺线管右端为N极,根据安培定则以及电源正负极作出螺线管导线的绕向如图所示 (4分)(2)设该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度为Bx,由题意知地磁场在小磁针处产生的磁感应强度在y方向的分量为By=4×10-5 T,小磁针处合磁感应强度B与y轴正方向成37°角,如图所示,根据磁感应强度的叠加可得tan 37°=BxBy,解得Bx=3×10-5 T(6分)18.答案 (1)15% (2)160 N解析 (1)对于太阳能电池,有P有用=P电=IU=10×120 W=1 200 W(2分)P总=P0S=1 000×8 W=8 000 W(2分)故转化效率η1=P有用P总×100%=12008000×100%=15%。 (2分)(2)对于电动机有F=P电·η2v=1200×80%6 N=160 N。 (4分)
第5章 初识电磁场与电磁波 第6章 能源与可持续发展满分100分,限时75分钟一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.2022年3月8日,航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节”节日祝福通过电磁波传播到祖国各地,下列关于电磁波的说法正确的是 ( )A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在B.只要有电场就能产生电磁波C.电磁波传播需要介质,机械波传播不需要介质D.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且都与波的传播方向垂直2.在研究性学习的过程中,针对能源问题、大气污染问题,同学们提出了如下四个活动方案,从理论上讲可行的是 ( )A.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的全部内能转化为机械能是可能的B.制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下C.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题D.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝3.下列说法中正确的是 ( )A.第一类永动机不违反能量守恒定律B.当人类的科学技术发展到一定程度时永动机是可以制造出来的C.冰箱可以自发地使热量由温度较低的冰箱内向温度较高的冰箱外转移D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行4.如图所示,磁场中有A、B两点,下列说法正确的是 ( )①A点磁场比B点磁场强②B点磁场比A点磁场强③A、B两点磁场方向一致④A、B两点磁场方向不同A.①③ B.①④ C.②③ D.②④5.如图是一学生的校园一卡通,在校园内将一卡通靠近读卡器,读卡器向外发射某一特定频率的电磁波,一卡通内线圈产生感应电流,驱动卡内芯片进行数据处理和传输,读卡器感应电路中就会产生电流,从而识别卡内信息。图中具有同一原理的是 ( ) 6.如图所示,一个条形磁铁水平放置,在条形磁铁的N极右方有一个小圆环,圆环水平放置,圆环从位置a水平向下平移到位置b和c,a和c关于条形磁铁位置对称,b在a、c中间,圆环在a、b、c三个位置穿过其中的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3,则下列说法正确的是( )A.由位置a到c,穿过圆环磁通量的变化量为0B.Φ1、Φ2和Φ3中,Φ2最小C.Φ1=Φ3<Φ2D.以上说法均错误7.如图所示,M、N、P和Q是以MN为直径的半圆弧上的四点,O为半圆弧的圆心,∠MOQ=60°,∠NOP=60°,在N、Q处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的磁感应强度大小为B1,若将Q处长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小为B2,那么B1与B2之比为 ( )A.1∶1 B.1∶2 C.3∶2 D.3∶18.如图所示,圆上a、b、c、d、e、f六点将圆6等分,该空间有平行于圆面的匀强磁场,圆心处有一长直导线,电流方向垂直于圆面向里。若b点磁感应强度为零,则a、d两点磁感应强度大小的比值为 ( )A.BaBd=3 B.BaBd=33 C.BaBd=2 D.BaBd=12二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.关于能量守恒定律与能源,下面说法正确的是 ( )A.人骑自行车是将生物质能转化为机械能B.燃油汽车将汽油的化学能转化为机械能C.只要有能量转移和转化,就一定遵从能量守恒定律D.生物质能属于可再生能源,风能属于不可再生能源10.2021年7月4日,我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400 km的中国空间站,标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站,下列关于电磁波的说法正确的是 ( )A.电磁波波长越长,其能量子的能量越小B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波C.汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 sD.赫兹通过实验捕捉到电磁波,并证实了麦克斯韦的电磁场理论11.以下关于磁场、电磁感应现象的说法正确的是 ( ) A.图甲中闭合开关S瞬间,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转B.图乙中电流方向如图所示,则铁环中心O点的磁场垂直纸面向外C.图丙中当电流从B流入时小磁体向下运动,则小磁体下端为N极D.图丁中水平圆环从M向L运动的过程中,穿过圆环的磁通量先增大后减小12.弹簧测力计下挂一条形磁铁,其N极一端位于一通电螺线管的正上方,如图所示,下列说法正确的是( )A.若a接电源正极,b接负极,弹簧测力计示数不变B.若a接电源正极,b接负极,弹簧测力计示数减小C.若b接电源正极,a接负极,弹簧测力计示数不变D.若b接电源正极,a接负极,弹簧测力计示数增大三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中。(1)磁传感器 (选填“需要”或“不需要”)调零。 (2)某同学实验操作正确,得到通电螺线管中心轴线上的磁感应强度B的分布如图所示,则通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是: 。 (3)若螺线管匝数为100匝,横截面积为5×10-3 m2,按照该同学的实验结果,穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为 Wb。 14.(16分)逆向思维是一种重要的思想方法,在这种思想方法的引领下,许多重要的科学定律被发现。“电生磁,磁生电”这种逆向互生的关系,体现了物理学中的一种对称美。请思考:(1)1831年,物理学家法拉第用如图所示的实验,成功发现了磁生电现象,当开关始终处于闭合状态时,a线圈中 (选填“有”或“无”)感应电流产生,当开关闭合或断开瞬间,a线圈中 (选填“有”或“无”)感应电流产生。 (2)如图是某兴趣小组研究磁生电现象所准备的器材。请你协助该小组完成如下工作,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方式:① ; ② ; ③ 。 15.(8分)有一真空中波长为6×10-7 m的单色光,普朗克常量为6.63×10-34 J·s。求:(1)单色光的频率;(2)单色光1个光子的能量。16.(10分)我国的探月卫星在进入地月转移轨道时,由于卫星姿态的改变,卫星中一边长为50 cm的正方形导线框由水平方向转至竖直方向,此处磁场磁感应强度B=4×10-5 T,方向如图所示。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)该过程中导线框磁通量的变化量的大小是多少?(2)该过程导线框中有无感应电流?写出判断理由。17.(10分)某同学用图示装置估测磁体附近的磁感应强度。他将一小磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如图甲所示(小磁针未画出)。小磁针静止时N极指向处于水平面内xOy坐标系中的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37°角的方向,其俯视图如图乙所示。已知该实验所在地面处地磁场的磁感应强度的水平分量为4×10-5 T。(1)请在图上标明螺线管导线的绕向;(2)求该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小。甲乙18.(10分)太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机来驱动汽车。如图是一辆太阳能实验车,车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S=8 m2,太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0=1 kW。在晴朗天气,电池对着太阳时产生的电压为U=120 V,并对车上的电动机提供10 A的电流。求:(1)该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%,则汽车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时,电动机提供的牵引力是多大?答案全解全析1.D 麦克斯韦预言了电磁波,赫兹证实了电磁波的存在,A错误;若只有电场,而电场是稳定的或电场均匀变化,则都不能产生电磁波,B错误;电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质,C错误;因电磁波是横波,所以电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且与波的传播方向垂直,D正确。故选D。2.C 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的全部内能转化为机械能是不可能的,因为内能不能够全部转化为其他形式的能,A错误;制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下是不可能的,B错误;将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题是可行的,C正确;汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,使它们自发地分离是不可能的,D错误。3.D 第一类永动机制造不成,是因为它违反能量守恒定律,A错误;由能量守恒定律和能量的转移和转化具有方向性,可知永动机不可能制成,B错误;冰箱通过电流做功使热量由温度较低的冰箱内向温度较高的冰箱外转移,不能自发进行,C错误;熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行,D正确。4.B 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,故A点的磁场比B点的磁场强,故①正确,②错误;磁感线的切线方向就是磁场的方向,则A、B两点的磁场方向不同,故③错误,④正确。故选B。5.C 由题意可知,刷一卡通时会产生感应电流,即由磁产生电,所以其工作原理为电磁感应现象。只有C属于电磁感应现象,故选C。6.B 圆环在位置b时,磁场方向与圆环面平行,穿过圆环的磁通量为0,在位置a时磁感线从圆环下表面向上穿过圆环,在位置c时磁感线从圆环上表面向下穿过圆环;磁通量虽为标量,但有正负之分,正负代表磁感线穿过圆环的方向,选项A、C、D错,B正确。7.D 设N处长直导线在O点产生的磁感应强度为B,则N、Q处长直导线在O点产生的磁感应强度大小为B1=2B cos 30°=3B,若将Q处长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小为B2=2B cos 60°=B,所以B1B2=31,故D正确,A、B、C错误。8.B b点磁感应强度为零,直导线在b点产生的磁场竖直向上,磁感应强度大小为B,则匀强磁场的方向竖直向下,磁感应强度大小为B,则a处合磁感应强度大小为Ba=B,d处合磁感应强度大小为Bd=3B,a、d两点磁感应强度大小的比值为Ba∶Bd=33,故选B。9.ABC 人骑自行车是将生物质能转化为机械能,故A正确;燃油汽车是将汽油的化学能转化为机械能,故B正确;能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律,只要有能量转移和转化,就一定遵从能量守恒定律,故C正确;生物质能和风能都属于可再生能源,故D错误。10.AD 电磁波的能量子为E=hν=hcλ,则电磁波波长越长,其能量子的能量越小,故A正确;根据麦克斯韦的电磁场理论可知,非均匀变化的磁场或电场,其周围产生电磁波,故B错误;电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108 m/s,空间站到地球表面的距离s=4×105 m,电磁波从空间站传播到地面的时间为t=sv=4×1053×108 s≈0.001 3 s,故C错误;麦克斯韦提出了电磁场理论,赫兹通过实验证明了电磁波的存在,故D正确。故选A、D。11.AD 图甲中闭合开关S瞬间,线圈P发生电磁感应,与线圈P连接的电流计的指针发生偏转,A正确;图乙中电流方向如题图所示,根据安培定则,两侧线圈在O点产生的磁场向下,B错误;图丙中当电流从B流入时,根据安培定则,线圈中磁场向上,电磁铁上端为N极,由于磁场作用,小磁体向下运动,则其下端为S极,C错误;图丁中圆环穿过磁铁的过程中,通过圆环的磁铁内部磁通量大于外部磁通量,在中间的外部磁通量最小,净磁通量最大,则穿过圆环的磁通量先增大后减小,D正确。故选A、D。12.BD 当螺线管将a接电源正极,b接负极时,线圈中产生磁场,由安培定则判断知,螺线管内部磁场方向向上,上端相当于N极,对磁铁产生向上的斥力,所以弹簧测力计示数减小,故A错误,B正确;当螺线管将a接电源负极,b接正极时,线圈中产生磁场,由安培定则判断知,螺线管内部磁场方向向下,上端相当于S极,对磁铁产生向下的引力,所以弹簧测力计示数增大,故C错误,D正确。13.答案 (1)需要(2分) (2)见解析(2分)(3)2.0×10-5(2分)解析 (1)研究通电螺线管的磁感应强度,螺线管通电前,磁传感器需要调零。(2)根据题图可知通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是:中间部分的磁场可以视为匀强磁场,且中间磁场强,两端磁场弱,离中心越远,磁场越弱。(3)根据Φ=BS可得穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为Φ=4.0×10-3×5×10-3 Wb=2.0×10-5 Wb14.答案 (1)无(2分) 有(2分) (2)见解析(图3分,每空3分)解析 (1)因穿过a线圈的磁通量不变,所以无感应电流产生。闭合开关瞬间,穿过a线圈的磁通量突然增大,所以有感应电流产生。断开开关瞬间,穿过a线圈的磁通量突然减小,所以有感应电流产生。(2)实物连接如图所示。①将原线圈A插入副线圈B中,合上(或断开)开关瞬间;②合上开关后,将原线圈A插入副线圈B中或从副线圈B中抽出;③合上开关,将原线圈A插入副线圈B后,移动滑动变阻器的滑片。15.答案 (1)5×1014 Hz (2)3.315×10-19 J解析 (1)ν=cλ=3×1086×10−7 Hz=5×1014 Hz(4分)(2)1个光子的能量ε=hν=6.63×10-34×5×1014 J=3.315×10-19 J (4分)16.答案 (1)1.4×10-5 Wb (2)见解析解析 (1)线框在水平位置时穿过线框的磁通量为Φ1=BS sin 37°=4×10-5×0.5×0.5×0.6 Wb=6.0×10-6 Wb (2分)当线框转至竖直位置时,磁感线从线框另一面穿过,穿过线框的磁通量为Φ2=-4×10-5×0.5×0.5×0.8 Wb=-8.0×10-6 Wb(2分)该过程磁通量的改变量大小为ΔΦ=Φ1-Φ2=1.4×10-5 Wb(2分)(2)有感应电流,因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化。 (4分)17.答案 (1)如解析图所示 (2)3×10-5 T解析 (1)由题意可知螺线管右端为N极,根据安培定则以及电源正负极作出螺线管导线的绕向如图所示 (4分)(2)设该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度为Bx,由题意知地磁场在小磁针处产生的磁感应强度在y方向的分量为By=4×10-5 T,小磁针处合磁感应强度B与y轴正方向成37°角,如图所示,根据磁感应强度的叠加可得tan 37°=BxBy,解得Bx=3×10-5 T(6分)18.答案 (1)15% (2)160 N解析 (1)对于太阳能电池,有P有用=P电=IU=10×120 W=1 200 W(2分)P总=P0S=1 000×8 W=8 000 W(2分)故转化效率η1=P有用P总×100%=12008000×100%=15%。 (2分)(2)对于电动机有F=P电·η2v=1200×80%6 N=160 N。 (4分)
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