2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步綜合評(píng)估含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGEPAGE8第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步一、單項(xiàng)選擇題(本題共9小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確，每小題4分，共36分)1．關(guān)于磁感線與電場(chǎng)線的描述，下列說(shuō)法正確的是(B)A．電場(chǎng)線起始于電荷，磁感線起始于磁極B．靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線肯定不閉合；磁感線肯定是閉合的C．磁感線是小磁針在磁場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡D．沿磁感線方向磁場(chǎng)漸漸減弱解析：磁感線是假想的線，沒(méi)有起點(diǎn)也沒(méi)有終點(diǎn)，且是閉合的曲線，磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱．靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線不是閉合的曲線，始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn))，止于無(wú)窮遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)．2.如圖所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以導(dǎo)線為中心，R為半徑的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，已知c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，則下列說(shuō)法中正確的是(C)A．直導(dǎo)線中電流方向垂直紙面對(duì)里B．a(chǎn)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\r(2)T，方向向右C．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為eq\r(2)T，方向斜向下，與B成45°角D．d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0解析：由c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0可得電流產(chǎn)生的B′＝B＝1T，方向水平向左，再運(yùn)用安培定則推斷電流在a、b、d各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向分別為向右、向下、向上，且大小均為1T，故對(duì)于a點(diǎn)，Ba＝2T；對(duì)于b點(diǎn)，Bb＝eq\r(B2＋B\o\al(2,bi))＝eq\r(2)T，方向斜向下，與B的方向成45°角；對(duì)于d點(diǎn)，同理可得Bd＝eq\r(2)T，方向斜向上，與B的方向成45°角．3．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)L和導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是(A)A．在B＝0的地方，F(xiàn)肯定等于零B．在F＝0的地方，B肯定等于零C．若B＝1T，I＝1A，L＝1m，則F肯定等于1ND．若L＝1m，I＝1A，F(xiàn)＝1N，則B肯定等于1T解析：由F＝ILB，當(dāng)B＝0時(shí)，F(xiàn)肯定為零．但是用B＝eq\f(F,IL)推斷B時(shí)，B肯定要和通電導(dǎo)線垂直，沒(méi)有“垂直”這個(gè)條件，是無(wú)法推斷的．故只有A正確．4．關(guān)于對(duì)熱輻射的相識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(C)A．溫度高的物體向外輻射電磁波，溫度低的物體只汲取不輻射電磁波B．愛(ài)因斯坦為說(shuō)明黑體輻射的規(guī)律，提出了“能量子”C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布狀況只與溫度有關(guān)D．常溫下我們看到物體是因?yàn)槲矬w在不斷輻射電磁波解析：A錯(cuò)：溫度高的物體和溫度低的物體都向外輻射電磁波．B錯(cuò)：普朗克為說(shuō)明黑體輻射的規(guī)律，提出了“能量子”．C對(duì)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布狀況只與溫度有關(guān)．D錯(cuò)：常溫下我們看到物體是因?yàn)槲矬w在不斷反射可見(jiàn)光，不是物體輻射電磁波．5．兩根長(zhǎng)直通電導(dǎo)線相互平行，電流方向相同，它們的截面處于等邊△ABC的A和B處，如圖所示．兩通電導(dǎo)線在C處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都是B0.則C處磁場(chǎng)的總磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是(C)A．0B．B0C.eq\r(3)B0D．2B0解析：依據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線A在C處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于AC方向向右，導(dǎo)線B在C處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于BC方向向右，如圖，依據(jù)平行四邊形定則得到，C處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度為B總＝2B0cos30°＝eq\r(3)B0.故C正確，ABD錯(cuò)誤．故選C.6.如圖所示，線圈ABCO的面積為0.4m2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，方向?yàn)閤軸正方向．在線圈由圖示位置繞zA．3.46×10－2Wb B．2×10－2WbC．0 D．4×10－2Wb解析：在題圖實(shí)線位置時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，通過(guò)線圈的磁通量Φ1＝0；當(dāng)線圈由題圖所示位置繞z軸向下轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，磁通量為Φ2＝BSsin60°＝0.1×0.4×eq\f(\r(3),2)Wb≈3.46×10－2Wb，則通過(guò)線圈的磁通量變更量為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝3.46×10－2Wb，A正確．7．為了說(shuō)明地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(B)解析：地磁場(chǎng)磁感線是從地球的南極旁邊出來(lái)，進(jìn)入地球的北極旁邊，除兩極外地表上空的磁場(chǎng)都具有向北的磁場(chǎng)重量，由安培定則，環(huán)形電流外部磁場(chǎng)方向向北，可知，B正確．A圖地表上空磁場(chǎng)方向向南，A錯(cuò)誤．C、D在地表上空產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是東西方向，C、D錯(cuò)誤．故選B.8．如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤(pán)．A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片、質(zhì)量為m，給電磁鐵A通電，鐵片被吸引加速上升的過(guò)程中，懸掛C的輕繩的拉力的大小為(D)A．F＝MgB．Mg＜F＜(M＋m)gC．F＝(M＋m)gD．F＞(M＋m)g解析：整體法，因B有向上加速度，故F－(M＋m)g＝ma，則F＞(M＋m)g.9．兩束能量相同的單色光，都垂直地照耀到物體表面，第一束光在某段時(shí)間內(nèi)打在物體上的光子數(shù)與其次束光在相同時(shí)間內(nèi)打在物體表面上的光子數(shù)之比為45，則這兩束光的光子能量之比和波長(zhǎng)之比為(B)A．4545 B．5445C．5454 D．4554解析：由E＝hν和W＝nE＝nhν得：n1E1＝n2E2，則eq\f(E1,E2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(5,4)，又E＝eq\f(hc,λ)，則eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(E2,E1)＝eq\f(4,5).二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的有兩個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，選錯(cuò)的得0分，共20分)10．下列關(guān)于熱輻射和黑體輻射的說(shuō)法正確的是(ACD)A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的強(qiáng)度與溫度無(wú)關(guān)C．隨著溫度的上升，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D．黑體能夠完全汲取入射的各種波長(zhǎng)的電磁波解析：A對(duì)：一切物體都在輻射電磁波．B錯(cuò)：物體輻射電磁波的強(qiáng)度與溫度有關(guān)．C對(duì)：黑體輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度上升向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)．D對(duì)：能100%汲取入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體．11．下列說(shuō)法正確的是(AD)A．指南針指出的“北”不是真正的北，兩者有肯定的差別B．地球兩極與地磁兩極不重合，地磁南極在地球南極旁邊，地磁北極在地球北極旁邊C．在任何星球上都能利用指南針進(jìn)行方向推斷D．我國(guó)是最早在航海上運(yùn)用指南針的國(guó)家解析：因?yàn)榇牌堑拇嬖冢缘卮拍蠘O在地球北極旁邊，地磁北極在地球南極旁邊，故A正確，B錯(cuò)誤．火星不像地球那樣有一個(gè)全球性的磁場(chǎng)，因此指南針不能在火星上工作，故C錯(cuò)．據(jù)史書(shū)記載，我國(guó)是最早在航海上運(yùn)用指南針的國(guó)家，故D正確．12．如圖所示，正方形線圈處在電流恒定的長(zhǎng)直導(dǎo)線形成的磁場(chǎng)中：A向右平動(dòng)，B向下平動(dòng)，C繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊向外)，D向上平動(dòng)(D線圈有個(gè)缺口)．則線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(BC)解析：在通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，四個(gè)線圈所處位置的磁通量都是垂直于紙面對(duì)里的，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)就越弱．A向右平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有變更，故A線圈中沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流；B向下平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量削減，必產(chǎn)生感應(yīng)電流；C繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量不斷變更，必產(chǎn)生感應(yīng)電流；D向上平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，但由于線圈不閉合，因此無(wú)感應(yīng)電流．13.有兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b相互平行放置，右圖為垂直于導(dǎo)線的截面圖，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線旁邊的兩點(diǎn)，它們?cè)趦蓪?dǎo)線連線的中垂線上，且與O點(diǎn)的距離相等．若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中正確的是(BD)A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不行能為零D．線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零解析：依據(jù)安培定則和磁場(chǎng)的疊加原理，M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，故A錯(cuò)誤，B正確；在線段MN上只有在O點(diǎn)處，a、b兩電流形成的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，即只有O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，C錯(cuò)誤、D正確．14.如圖所示，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有相等的電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(ABC)A．L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為eq\r(3)eq\r(3)1C．如圖所示虛線三角形幾何中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D．如圖所示虛線三角形幾何中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與L1、L2所在平面平行解析：依據(jù)安培定則，結(jié)合矢量的合成法則，則L2、L3通電導(dǎo)線在L1處的磁場(chǎng)方向如圖所示，再依據(jù)左手定則，那么L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面平行，故A錯(cuò)誤；由A選項(xiàng)分析，可知，L1、L3通電導(dǎo)線在L2處的合磁場(chǎng)大小與L2、L3通電導(dǎo)線在L1處的合磁場(chǎng)相等，設(shè)各自通電導(dǎo)線在其他兩點(diǎn)的磁場(chǎng)大小為B，那么L1、L2和L3三處磁場(chǎng)之比為11eq\r(3)，則L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為11eq\r(3)，故B錯(cuò)誤；同理，依據(jù)安培定則，結(jié)合矢量的合成法則，若三根導(dǎo)線的電流均垂直向里，則三角形幾何中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，而L3中電流方向垂直向外，因此虛線三角形幾何中心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右，即與L1、L2所在平面平行，故C錯(cuò)誤，D正確．三、計(jì)算題(本題共4小題，共44分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最終答案的不能得分，有數(shù)值運(yùn)算的題，答案中必需明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)15．(8分)對(duì)應(yīng)于3.4×10－19J的能量子，其電磁輻射的頻率和波長(zhǎng)各是多少？答案：5.13×1014Hz5.85×10－7解析：依據(jù)公式ε＝hν和ν＝eq\f(c,λ)得ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(3.4×10－19,6.63×10－34)Hz≈5.13×1014Hz，λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(3.0×108,5.13×1014)m≈5.85×10－7m.16．(8分)已知山東地面處的地磁場(chǎng)水平重量約為3×10－5T，某校物理愛(ài)好小組做估測(cè)磁體旁邊磁感應(yīng)強(qiáng)度的試驗(yàn)．他們將一小羅盤(pán)磁針?lè)旁谝粋€(gè)水平放置的螺線管的軸線上，如圖所示．小磁針靜止時(shí)N極指向y軸正方向，當(dāng)接通電源后，發(fā)覺(jué)小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向．請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)明螺線管導(dǎo)線的繞向，并求出該通電螺線管在小磁針處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?保留一位有效數(shù)字)答案：圖見(jiàn)解析5×10－5T解析：接通電源后，小磁針N極指向是地磁場(chǎng)和螺線管的磁場(chǎng)的疊加磁場(chǎng)的方向，由此可判定螺線管的磁場(chǎng)在小磁針處方向水平向右，由安培定則判定螺線管導(dǎo)線繞向如圖2所示．由題意知地磁場(chǎng)水平重量By＝3×10－5T，設(shè)通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)為Bx.由圖1知eq\f(Bx,By)＝tan60°得Bx＝3×10－5×eq\r(3)T≈5×10－5T.17．(14分)三根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，分別垂直地通過(guò)一等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，如圖所示．現(xiàn)在使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則該處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小如何？方向如何？答案：見(jiàn)解析解析：依據(jù)安培定則，I1和I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同，大小均為B，合成大小為2B，I2在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與它們垂直，如圖所示．由大小均為B可知，O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0＝eq\r(2B2＋B2)＝eq\r(5)B.設(shè)B0與斜邊夾角為α，則：tanα＝eq\f(2B,B)＝2.所以B0的方向?yàn)榕c斜邊成夾角α＝arctan2，斜向右下方．18．(14分)如圖所示，ab、cd為兩根相距2m的平行金屬導(dǎo)軌，水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通以5A的電流時(shí)，質(zhì)量為3.6kg的金屬棒MN沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)棒中電流增大到8A時(shí)，棒能獲得2m/s2的加速度．已