2023高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步質(zhì)量評估新人教版

第十三章質(zhì)量評估(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.1.關(guān)于磁場、磁感線和電場線,下列說法正確的是 ()A.磁感線是閉合曲線,而電場線不是閉合曲線B.磁感線和電場線都是相互平行的C.地磁場的磁感線起于地理北極附近,終止于地理南極附近D.磁感線和電場線都是真實(shí)存在的答案:A2.(2022·廣東東莞)如圖所示,匝數(shù)為n,面積為S的矩形線圈abcd,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面與磁場B的垂面存在夾角θ,則此時通過線圈的磁通量為 ()A.Φ=nBScosθB.Φ=nBSsinθC.Φ=BScosθ D.Φ=BSsinθ答案:C3.如圖所示的磁體的N、S兩極間的磁場分布足夠廣且可視為勻強(qiáng)磁場,將一矩形閉合金屬線框垂直于磁場方向(豎直向下)放在該磁場中.下列情況中,線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()A.線框繞圖中豎直軸aa'旋轉(zhuǎn) B.線框繞圖中水平軸bb'旋轉(zhuǎn)C.線框豎直向上平移 D.線框豎直向下平移答案:B4.如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與水平方向的夾角為30°,圖中實(shí)線位置有一面積為S的矩形線圈,并繞著它的一條邊從水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置(圖中虛線位置),則在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量的大小為()A.3-12BS B.BS C.3答案:C5.如圖所示,兩個同樣的導(dǎo)線環(huán)同軸平行懸掛,相隔一小段距離.當(dāng)同時給兩個導(dǎo)線環(huán)通同方向的電流時,兩導(dǎo)線環(huán)將 ()A.相互吸引 B.相互排斥C.保持靜止 D.邊吸引邊轉(zhuǎn)動解析:兩環(huán)形電流類似于兩個小磁針,通過同向電流時,根據(jù)安培定則可以判斷兩小磁針的N極與S極相對,故兩導(dǎo)線環(huán)相互吸引,選項(xiàng)A正確.答案:A6.關(guān)于電磁波與聲波的比較,下列說法錯誤的是 ()A.電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播需要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入水中時,電磁波速度變小,聲波速度變大C.由空氣進(jìn)入水中時,電磁波波長變短,聲波波長變長D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度都是由介質(zhì)決定的,與其他因素?zé)o關(guān)解析:電磁波可以在真空中傳播,而聲波的傳播需要介質(zhì),聲波在真空中不能傳播,故選項(xiàng)A說法正確.電磁波在空氣中的傳播速度大于在水中的傳播速度;一般情況下,聲波在氣體、液體、固體中的傳播速度依次增大,故選項(xiàng)B說法正確.無論是電磁波還是聲波,從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時頻率都不變,所以由波長λ=vf答案:D7.硅光電池利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能.h為普朗克常量,c為真空中的光速,若有N個波長為λ0的光子打在光電池極板上,這些光子的總能量為 ()A.hcλ0 B.Nhcλ0 C.Nhλ解析:一個光子的能量ε=hν=hcλ0,則N個光子的總能量E=Nh答案:B二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分.8.如圖所示,一帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO'以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),若在環(huán)左側(cè)A處和環(huán)上方B處分別放一個小磁針,平衡后 ()A.A處的小磁針的北極指向左 B.A處的小磁針的北極指向右C.B處的小磁針的北極指向左 D.B處的小磁針的北極指向右解析:帶負(fù)電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn)時,形成了與轉(zhuǎn)動方向相反的環(huán)形電流,此環(huán)形電流在A處產(chǎn)生的磁場方向向左,在B處產(chǎn)生的磁場方向向右,故選項(xiàng)A、D正確.答案:AD9.類比磁通量的概念,在靜電場中同樣可以定義電通量的概念.若電場中有一個面積為S的區(qū)域,各處的電場強(qiáng)度大小均為E,且與該區(qū)域垂直,則穿過這個面積的電通量Φ=ES.空間中現(xiàn)有一個電荷量為Q的固定點(diǎn)電荷,以該點(diǎn)電荷所在位置為球心作兩個半徑不同的球面S1和S2,如圖所示.下列說法錯誤的是 ()A.通過S1和S2的電通量與它們距球心的距離成正比B.通過S1和S2的電通量與它們距球心距離的二次方成正比C.通過S1和S2的電通量與它們距球心的距離成反比D.通過S1和S2的電通量是一個恒量,與它們距球心的距離無關(guān)解析:根據(jù)點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式,求得球面上各處的電場強(qiáng)度大小為E=kQr2,由于球面上各處電場強(qiáng)度方向都與球面垂直,故通過球面的電通量為Φ=ES=kQr2·4πr2=4πkQ.通過S答案:ABC10.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)磁場中,在以導(dǎo)線某截面的中心為圓心,r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點(diǎn).已知a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,則下列敘述正確的是 ()A.直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里B.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T,方向斜向右上,與B的夾角為45°C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0D.d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與b點(diǎn)的相同解析:a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,表明通電直導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1T.由安培定則可知電流方向垂直于紙面向里,選項(xiàng)A正確.通電直導(dǎo)線在b、c、d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為1T,在b點(diǎn)方向向上,在c點(diǎn)水平向右,在d點(diǎn)豎直向下.由磁場的疊加可知,b、d兩點(diǎn)合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T,b點(diǎn)合磁場方向斜向右上,d點(diǎn)合磁場方向斜向右下;c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T,方向水平向右.選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C、D錯誤.答案:AB三、非選擇題:共54分.11.(6分)19世紀(jì)中葉,英國物理學(xué)家系統(tǒng)總結(jié)了人類對電磁規(guī)律的研究成果,提出了電磁場理論并預(yù)言了電磁波的存在.赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,電磁波在日常生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用.某衛(wèi)星傳送的電視信號的頻率為2.0×109Hz,它在真空中的波長為m.(已知c=3×108m/s)

答案:麥克斯韋0.1512.(12分)兩個完全相同的條形磁體,放在平板AB上,磁體的N、S極如圖所示,開始時平板和磁體均處于水平位置,且靜止不動.a.若將AB突然豎直向上平移(平板與磁體之間始終接觸),并使之停在A″B″處,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個條形磁體吸在了一起;b.若將AB從原來位置突然豎直向下平移,并使之停在位置A'B'處,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個條形磁體也吸在了一起.(1)開始時兩磁體靜止不動的原因是;左側(cè)的磁體受到的靜摩擦力的方向向(選填“左”或“右”).

(2)在a過程中,磁體開始滑動時,平板在向上做(選填“加速”或“減速”)運(yùn)動.

(3)在b過程中,磁體開始滑動時,平板在向下做(選填“加速”或“減速”)運(yùn)動.

(4)若平板AB突然向右加速,則左側(cè)的磁體將做什么運(yùn)動?解析:(1)兩磁體間相互作用的磁力小于磁體與平板間的最大靜摩擦力,所以兩磁體都靜止不動,此時對左側(cè)的磁體來說,吸引力向右,故靜摩擦力的方向向左.(2)平板向上運(yùn)動時,兩磁體吸在了一起,說明磁體受到的摩擦力減小,支持力減小,磁體處于失重狀態(tài),加速度方向向下,故平板向上做減速運(yùn)動.(3)平板向下運(yùn)動時,兩磁體也吸在了一起,說明磁體仍處于失重狀態(tài),故平板向下做加速運(yùn)動.(4)若平板AB運(yùn)動的加速度較小,左側(cè)磁體相對于平板AB靜止不動;若平板AB運(yùn)動的加速度較大,左側(cè)磁體將會相對于平板AB向左滑動.答案:(1)兩磁體間相互作用的磁力小于磁體與平板間的最大靜摩擦力左(2)減速(3)加速(4)相對于平板AB靜止或相對于平板AB向左滑動.13.(10分)已知某地區(qū)地磁場在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為3×105T,該地區(qū)某物理興趣小組做估測磁體附近磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn).他們將一小磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上,如圖所示.小磁針靜止時N極指向y軸正方向,當(dāng)接通電源后,發(fā)現(xiàn)小磁針N極指向與y軸正方向成60°角,斜向右上.請?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)度大小.(保留一位有效數(shù)字)解析:接通電源后,小磁針N極的指向是地磁場在水平方向的分量和螺線管的磁場的疊加磁場的方向,由此可判定螺線管的磁場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.由題意知地磁場在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為By=3×105T,設(shè)通電螺線管產(chǎn)生的磁場在小磁針處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bx.由圖知BxBy=tan60°,解得Bx答案:如圖所示5×105T14.(12分)三根平行長直導(dǎo)線分別垂直通過一等腰直角三角形ACD的三個頂點(diǎn),如圖所示.現(xiàn)在使每條通電導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場在斜邊中點(diǎn)O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?解析:根據(jù)安培定則,I1和I3產(chǎn)生的磁場在O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同,大小均為B,合成后大小為2B,I2產(chǎn)生的磁場在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由A指向D,如圖所示.O點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0=(2B)設(shè)B0與斜邊夾角為α,則tanα=2B所以B0的方向?yàn)榕c斜邊AD所成夾角的正切值為2,指向右下方.答案:5B與斜邊AD所成夾角的正切值為2,指向右下方15.(14分)如圖所示,有一個垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T,磁場有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為10cm.在紙面內(nèi)先后放上A、B兩個圓形單匝線圈,圓心均在O處,A線圈半徑為10cm,B線圈半徑為15cm.(1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度減為0.4T的過程中,穿過A和B的磁通量分別改變多少?(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,方向繞某條直徑轉(zhuǎn)過60°的過程中,穿過A線圈的磁通量改變多少?(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向均不變,線圈A繞某條直徑轉(zhuǎn)過180°的過程中,穿過A線圈的磁通量改變了多少?解析:(1)磁場的面積為S=πr2=0.01πm2,故A線圈和B線圈的有效面積均為0.01πm2;在磁感應(yīng)強(qiáng)度減小為0.4T的過程中,穿過A線圈和B線圈的磁通量改變量均為ΔΦ=|(B1B)S|=4π×