人教版高中物理精講精練-必修3第十三章《電磁感應(yīng)與電磁波初步》（解析版）

第十三章《電磁感應(yīng)與電磁波初步》單元基礎(chǔ)鞏固與培優(yōu)達標檢測卷一：單項選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1．下列說法中不是體現(xiàn)量子化的是（

）A．普朗克認為微觀粒子的能量是分立的B．教室里上課同學的人數(shù)C．任一帶電體的電量都是元電荷的整數(shù)倍D．一個宏觀的單擺，小球在擺動過程中，受到摩擦阻力作用，能量不斷減小的過程【答案】D【詳解】A．普朗克認為微觀粒子的能量是分立的，體現(xiàn)了量子化，故A錯誤；B．教室里上課同學的人數(shù)，人數(shù)體現(xiàn)了量子化，故B錯誤；C．任一帶電體的電量都是元電荷的整數(shù)倍，體現(xiàn)了量子化，故C錯誤；D．能量不斷減小的過程是連續(xù)的，不能體現(xiàn)量子化，故D正確。故選D。2．如圖所示，將一圓形導線環(huán)豎直放置，在圓環(huán)所在的空間加上一水平向右的勻強磁場，mn，pq為圓環(huán)上兩條互相垂直的直徑，mn沿水平方向，pq沿豎直方向。則下列選項中能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）

A．讓圓環(huán)繞過圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸轉(zhuǎn)動B．讓圓環(huán)在豎直面內(nèi)向右平動C．讓圓環(huán)以mn為軸轉(zhuǎn)動D．讓圓環(huán)以pq為軸轉(zhuǎn)動【答案】D【詳解】A．若讓圓環(huán)繞過圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸轉(zhuǎn)動時，圓環(huán)平面始終平行于磁場方向，穿過圓環(huán)的磁通量始終為0，即穿過磁通量的磁通量不變，可知圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤；B．若讓圓環(huán)在豎直面內(nèi)向右平動時，圓環(huán)平面始終平行于磁場方向，穿過圓環(huán)的磁通量始終為0，即穿過磁通量的磁通量不變，可知圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯誤；C．若讓圓環(huán)以mn為軸轉(zhuǎn)動時，圓環(huán)平面始終平行于磁場方向，穿過圓環(huán)的磁通量始終為0，即穿過磁通量的磁通量不變，可知圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯誤；D．若讓圓環(huán)以pq為軸轉(zhuǎn)動時，在轉(zhuǎn)動過程中，穿過磁通量的磁通量發(fā)生變化，可知圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D正確。故選D。3．奧斯特通過實驗證實了電流的周周存在著磁場。如圖所示，閉合開關(guān)S后，位于螺線管右側(cè)的小磁針和位于螺線管正上方的小磁針N極指向?qū)⒎謩e是（）

A．向右，向左 B．向左，向左 C．向左，向右 D．向右，向右【答案】A【詳解】將通電螺線管等效成一條形磁鐵，根據(jù)右手螺旋定則可知螺線管右側(cè)為N極，左側(cè)為S極，則位于螺線管右側(cè)的小磁針N極指向右，位于螺線管正上方的小磁針N極指向左。故選A。4．老師在講臺上給同學們做演示摩擦起電實驗：將玻璃棒周期性地反復(fù)在絲綢上摩擦，玻璃棒就帶上正電荷，絲綢上就帶上負電荷。在老師做這個實驗過程中，下面說法正確的是（）A．摩擦起電過程中只發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，不會在周圍產(chǎn)生磁場B．摩擦起電過程中既發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，又會在周圍產(chǎn)生磁場C．老師的手停止摩擦，靜止狀態(tài)下的帶電的玻璃棒仍會在周圍產(chǎn)生磁場D．老師的手停止摩擦，靜止狀態(tài)下的帶電的絲綢仍會在周圍產(chǎn)生磁場【答案】B【詳解】AB．摩擦起電過程帶電玻璃棒反復(fù)周期性運動，周期性變化的電場產(chǎn)生磁場，則B正確，A錯誤；CD．老師的手停止摩擦后，靜止的電荷不會產(chǎn)生磁場，則CD錯誤。故選B。5．三根相互平行長直導線a、b、c分別從等腰直角三角形三個頂點處垂直穿過紙面且固定，導線中通有大小和方向均相同的恒定電流，如圖所示．若b導線中的電流產(chǎn)生的磁場在a、c連線中點O處的磁感應(yīng)強度大小為B0，則O點處的磁感應(yīng)強度大小為（）A．B0 B．B0 C．3B0 D．B0【答案】D【詳解】由安培定則可知，導線a與導線c在O點產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和等于零，則O點的磁感應(yīng)強度大小等于導線b在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小，則O點處的磁感應(yīng)強度大小為B0，則D正確，ABC錯誤。故選D。6．下列選項中關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的說法正確的是（）A．圖（1）磁鐵靠近有缺口的鋁環(huán)時，鋁環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流B．圖（2）金屬線框ABCD平行于通有恒定電流的長直導線上下移動時，線框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．圖（3）兩平行金屬棒在金屬導軌上沿反方向運動時，整個回路會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．圖（4）閉合金屬框在勻強磁場中勻速運動時，金屬框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流【答案】C【詳解】A．磁鐵靠近有缺口的鋁環(huán)時，鋁環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但由于電路不閉合，所以不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤；B．金屬線框ABCD平行于通有恒定電流的長直導線上下移動時，線框中的磁通量不會發(fā)生變化，所以不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯誤；C．兩平行金屬棒在金屬導軌上沿反方向運動時，整個回路的面積不斷增大，通過回路的磁通量不斷增大，所以會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C正確；D．閉合金屬框在勻強磁場中勻速運動時，金屬框中的磁通量不發(fā)生變化，所以不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯誤。故選C。7．如圖為兩形狀完全相同的金屬環(huán)A、B平行豎直的固定在絕緣水平面上，且兩圓環(huán)的圓心Ol、O2的連線為一條水平線，其中M、N、P為該連線上的三點，相鄰兩點間的距離滿足MOl=O1N=NO2=O2P．當兩金屬環(huán)中通有從左向右看逆時針方向的大小相等的電流時，經(jīng)測量可得M點的磁感應(yīng)強度大小為B1、N點的磁感應(yīng)強度大小為B2，如果將右側(cè)的金屬環(huán)B取走，P點的磁感應(yīng)強度大小應(yīng)為A． B． C． D．【答案】B【詳解】對于圖中單個環(huán)形電流，根據(jù)安培定則，其在軸線上的磁場方向均是向左，故P點的磁場方向也是向左的.設(shè)，設(shè)單個環(huán)形電流在距離中點l位置的磁感應(yīng)強度為，在距離中點3l位置的磁感應(yīng)強度為，故M點磁感應(yīng)強度，N點磁感應(yīng)強度，當拿走金屬環(huán)B后，P點磁感應(yīng)強度，B正確；故選B.【點睛】本題研究矢量的疊加合成(力的合成，加速度，速度，位移，電場強度，磁感應(yīng)強度等)，滿足平行四邊形定則；掌握特殊的方法（對稱法、微元法、補償法等）．8．磁場的高斯定理指出通過磁場中任一閉合曲面的總磁通量恒等于零。如圖所示，為一金屬球殼的俯視圖，CD過球心O，AB不過球心，在球心O的右側(cè)放置一小磁針，以磁感線穿入球殼為正方向，則下列說法正確的是（）A．C、D兩點處的磁感應(yīng)強度方向相反 B．若磁針沿CD向右移動，球殼上的磁通量改變C．球殼上單位面積的磁通量處處大小相等 D．AB左右兩側(cè)球殼上的磁通量大小相等【答案】D【詳解】A．由圖小磁針的左側(cè)為N極，結(jié)合磁場方向的特點可知，C、D兩點的磁感應(yīng)強度方向都水平向左，故A錯誤；B．磁針沿CD運動，球殼上總的磁通量始終為0，故B錯誤。C．由于球殼上的各點到小磁針的距離不都相同，球殼上單位面積的磁通量不是處處大小相等，故C錯誤；D．根據(jù)題意可知，AB左右兩側(cè)球殼上的磁通量大小相等，故D正確。故選D。二：多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．如圖所示，一根無限長通電直導線固定在豎直面上，金屬環(huán)在該平面上如何運動可以產(chǎn)生感應(yīng)電流（）

A．勻速向右移動 B．勻速向上移動 C．加速向下移動 D．加速向右移動【答案】AD【詳解】BC．穿過金屬圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化，才會在圓環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬圓環(huán)上、下移動，沒有引起磁通量的變化，BC錯誤；AD．金屬圓環(huán)向右移動，磁通量減小，圓環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)電流，故AD正確。故選AD。10“傳統(tǒng)”光刻機利用光源發(fā)出的紫外線，將精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片．為提高光刻機投影精細圖的能力，“浸沒式”光刻在投影物鏡和光刻膠之間填充液體，以便提高分辨率，如圖所示．若浸沒液體的折射率為1.7，當不加液體時光刻膠的曝光波長為，則加上液體后（

）

A．紫外線光子能量增加B．紫外線進入液體后波長變?yōu)镃．傳播相等的距離，在液體中所需的時間變?yōu)樵瓉淼?.7D．“浸沒式”光刻能提高分辨率是因為紫外線在液體中比在空氣中更容易發(fā)生衍射【答案】BC【詳解】A．紫外線進入液體頻率不變，根據(jù)可知光子能量不變，故A錯誤；B．紫外線在液體中的波長故B正確；C．紫外線在真空中的傳播速度是在液體中速度的1.7倍，故C正確；D．紫外線在液體中波長變短，更不容易發(fā)生衍射，故D錯誤。故選BC。11．下列有關(guān)電磁波的敘述中正確的是（

）A．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲首次在實驗室中證明了電磁波的存在B．均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，不能形成電磁波，但非均勻變化的磁場可能形成電磁波C．一切物體都在輻射紫外線，紫外線具有熒光效應(yīng)，還可以消毒殺菌D．γ射線又叫倫琴射線，其穿透性很強，醫(yī)學上可以用于透視E．電磁波也可以傳播能量，且具有干涉、衍射等波動現(xiàn)象【答案】ABE【詳解】A．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一個用實驗證明了電磁波的存在，故A正確；B．均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，而恒定的電場不能產(chǎn)生變化的磁場，因此不能形成電磁波，但非均勻變化的磁場將產(chǎn)生變化的電場，而變化的電場有可能再次產(chǎn)生變化的磁場，因此可能形成電磁波，故B正確；C．一切物體都在輻射紅外線，不是紫外線，而紫外線具有熒光效應(yīng)，還可以消毒殺菌，故C錯誤；D．X射線又被稱為倫琴射線，它的穿透性很強，在醫(yī)學上可以用于透視，故D錯誤；E．電磁波也可以傳播能量，電磁波跟所有的波動現(xiàn)象一樣，能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象，故E正確。故選ABE。12．利用手機中的磁傳感器可測量埋在地下的水平高壓直流長直電纜的深度。在手機上建立了空間直角坐標系后保持手機方位不變，且始終豎直向上，如圖（a）所示。電纜上方的水平地面上有E、F、G、H四個點，如圖（b）所示。長均為且垂直平分。電纜通電前將各分量調(diào)零，通電后將手機貼近地面，測得四點的分量數(shù)據(jù)見表，其中。則（）位置E806F80G00H00A．電纜中電流沿方向B．電纜中電流沿方向C．電纜距離地面的深度為D．電纜距離地面的深度為【答案】AC【詳解】AB．由題中數(shù)據(jù)可知，E、F兩點水平x方向的磁感應(yīng)強度大小相等，方向均沿+x方向，豎直z方向的磁感應(yīng)強度大小相等，E點沿+z方向分量與F點沿-z方向分量相等，結(jié)合G、H兩點在y、z方向磁感應(yīng)強度均為零可知E、F點位置如圖所示：G、H在EF的中垂線上，故電纜中電流沿+y方向。選項A正確，B錯誤；CD．F點的磁感應(yīng)強度分解如圖所示：可得又EF長為L=18m由幾何關(guān)系可得解得距離地面的深度為h=1.2m選項C正確，D錯誤。故選AC。三：實驗題:本題共2小題，第一小題小題5分，第二小題7分，共12分。13．在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中：（1）為了能明顯地觀察到實驗現(xiàn)象，請在如圖所示的實驗器材中，選擇必要的器材，在圖中用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。()（2）從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，閉合電路的部分導體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是能轉(zhuǎn)化為電能；若閉合電路中的感應(yīng)電流是因磁感強度發(fā)生變化而產(chǎn)生的，則是能轉(zhuǎn)化為電能。（3）下面四幅圖中，“+”和“-”分別表示靈敏電流計的正、負接線柱。已知電流從正接線柱流入靈敏電流計時，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，電流從負接線柱流入時，指針向負接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)。圖中給出了條形磁鐵運動的方向。指針偏轉(zhuǎn)方向或螺線管的繞線方向，以下判斷正確的是()A．甲圖中電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向向右B．乙圖中螺線管內(nèi)部的磁場方向向下C．丙圖中條形磁鐵向下運動D．丁圖中螺線管的繞線方向從上往下看為順時針方向【答案】需要選擇的儀器有電源、滑動變阻器、開關(guān)、螺線管、螺線管、靈敏電流計，實物連接如圖所示機械能磁場能ABD/ADB/BAD/BDA/DAB/DBA【詳解】（1）[1]需要選擇的儀器有電源、滑動變阻器、開關(guān)、螺線管、螺線管、靈敏電流計，實物連接如圖所示（2）[2][3]從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，閉合電路的部分導體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是機械能轉(zhuǎn)化為電能；若閉合電路中的感應(yīng)電流是因磁感強度發(fā)生變化而產(chǎn)生的，則是磁場能轉(zhuǎn)化為電能。（3）[4]A．甲圖中N極插入螺線管時，向下的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流在螺線管中由上到下，則電流計的電流從正極流入，則指針偏轉(zhuǎn)方向向右，A正確；B．乙圖中感應(yīng)電流從負極流入電流表，則螺線管中電流從下往上，根據(jù)右手螺旋法則可知，螺線管內(nèi)部的磁場方向向下，B正確；C．丙圖中感應(yīng)電流從正極流入電流表，則螺線管中電流從上往下，根據(jù)右手螺旋法則可知，螺線管內(nèi)部的磁場方向向上，則圖中條形磁鐵向上運動，C錯誤；D．丁圖中感應(yīng)電流從正極流入電流表，則螺線管中電流從下往上，圖中條形磁鐵向上運動，則螺線管中感應(yīng)電流的磁場向下，則螺線管的繞線方向從上往下看為順時針方向，D正確。故選ABD。14某實驗小組使用如圖所示的器材探究“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”中影響感應(yīng)電流方向的因素。

（1）在圖中用實線代替導線完成實驗電路連接。（2）連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計G的指針向左偏了一下，保持開關(guān)閉合，依次進行以下操作：將鐵芯迅速插入線圈A時，靈敏電流計指針將向（填“左”或“右”）偏；然后將滑動變阻器連入電路中的阻值調(diào)大，靈敏電流計指針將向（填“左”或“右”）偏；將電源正負極調(diào)換，閉合開關(guān)瞬間，靈敏電流計指針將向（填“左”或“右”）偏?！敬鸢浮?/p>

左右右【詳解】（1）[1]實驗電路連接如圖

（2）[2][3][4]連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計G的指針向左偏了一下，說明當穿過線圈B的磁通量增加時電流計的指針左偏；保持開關(guān)閉合，依次進行以下操作：將鐵芯迅速插入線圈A時，穿過線圈B的磁通量增加，靈敏電流計指針將向左偏；然后將滑動變阻器連入電路中的阻值調(diào)大，則回路電流減小，則穿過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計指針將向右偏；將電源正負極調(diào)換，閉合開關(guān)瞬間，磁場方向發(fā)生變化，則感應(yīng)電流的方向也發(fā)生變化，則靈敏電流計指針將向右偏。四：解答題:本題共4小題,第一小題小題6分，第二小題8分，第三小題10分，第四小題12分，共36分。15．如圖所示，一兩鄰邊長度分別為a、b的矩形線圈，垂直放在水平方向大小為B的勻強磁場中，并繞oo、軸轉(zhuǎn)動。求在轉(zhuǎn)動的過程中，通過線圈磁通量什么位置出現(xiàn)最大值和最小值？最大、最小值分別為多少？

【答案】中性面位置最大，與中性面垂直位置最小，最大值為Bab,最小值為0【詳解】當線圈平面與磁場垂直時，即中性面位置時磁通量最大為當線圈平面與磁場平行時，即與中性面位置垂直時磁通量最小，最小值為0。16．某居住地A位于某山脈的一邊，山脈的另一邊P處建有一無線電波發(fā)射站，如圖所示。該發(fā)射站可發(fā)送頻率為的中波和頻率為的微波，已知無線電波在空氣中的傳播速度都為，求：（1）該中波和微波的波長各是多少；（2）發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達居住地A處；（3）若兩種波的接收效果不同，請說明哪一種波的接收效果更好？為什么？【答案】（1）750m，1m

（2）衍射（3）中波的接收效果更好，因為中波的波長較長，衍射現(xiàn)象明顯【詳解】（1）根據(jù)，解得：；（2）衍射是波繞過障礙物的現(xiàn)象。無線電波繞過山脈到達A處，發(fā)生了衍射現(xiàn)象；（3）頻率為400kHz的中波線接收效果更好，因為它的波長長，波長更接近山體的尺寸，衍射現(xiàn)象更明顯。17．一種紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道閃光稱為一個光脈沖，若這種激光器光脈沖的持續(xù)時間為1.0×10－11s，波長為694.3nm，發(fā)射功率為1.0×1010W。(1)每列光脈沖的長度是多少？(2)用紅寶石激光照射皮膚色斑，每1cm2吸收能量達到60J以后，色斑便逐漸消失，一顆色斑的面積是50mm2，則它需要吸收多少個紅寶石激光脈沖才能逐漸消失？【答案】(1)3.0×10－3m(2)300個【詳解】(1)光脈沖持續(xù)時間即為發(fā)射一個光脈沖所需要的時間，所以一個光脈沖的長度為?L=c?t=3.0×l08×l.0×10-11m=3.0×10-3m(2)一個光脈沖所具有的能量為?E=P?t=1.0×l010×l.0×10-11J消除面積為50mm2的色斑需要的光脈沖數(shù)是=300（個）18．一無限長載流導線彎成如圖所示的形狀，電流強度為I，四分之三圓弧的半徑為R。求圓心O點處的磁感應(yīng)強度B?！敬鸢浮俊驹斀狻扛鶕?jù)題意可知圓心O點處的磁感應(yīng)強度等于3段導線中電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的疊加，即其中導線1在O點處的磁感應(yīng)強度為導線2在O點處的磁感應(yīng)強度為導線3在O點處的磁感應(yīng)強度為則圓心O點處的磁感應(yīng)強度為19．磁場具有能量，磁場中單位體積內(nèi)所具有的磁場能量叫作磁場的能量密度，其表達式為，式中B為磁感應(yīng)強度，在空氣中μ為一常量。一個學生根據(jù)能量守恒的思想來測量一條形磁鐵N極端面附近的磁感應(yīng)強度B的大小，他用一塊面積與磁鐵端面面積相等的鐵片吸在磁鐵上，然后用力將鐵片與磁鐵緩慢拉開一