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20xx年高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步(十七)

1

单选题
1、如图所示，竖直长直导线通以恒定电流I，闭合线圈abcd与直导线在同一平面内，导致圈内磁通量发生变化的线圈运动是（  ）

A．水平向右平移B．竖直向下平移
C．竖直向上平移D．以竖直长直导线为轴转动
答案：A
A．竖直长直导线通以恒定电流I，会以导线为中心形成环形磁场，离导线越远，磁感应强度越小，若水平向右平移，磁通量变小，故A正确；
BC．由上述分析可知，若线圈竖直向上或向下平移，磁感应强度不变，磁通量大小也不变，故BC错误；
D．由上述分析可知，若以竖直长直导线为轴转动，磁感应强度不变，磁通量大小也不变，故D错误。
故选A。
2、将线圈置于范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场B中，各线圈的运动方式如下列图所示，则能够在线圈中产生感应电动势的是（  ）
A．水平向左移动B．水平向右移动
C．绕虚线轴转动D．竖直向下移动
答案：C
ABD．由图可知，图中穿过线圈的磁通量始终为零，虽然线框相对于磁场有运动，但不产生感应电动势，故ABD错误；
C．由图，当C图中的线框在磁场中转动时，线框内的磁通量不断变化，能产生感应电动势，故C正确。
故选C。
3、如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有图示电流时，小磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是（　　）

A．麦克斯韦，小磁针的N极垂直纸面向里转动
B．开普勒，小磁针的S极垂直纸面向里转动
C．牛顿，小磁针静止不动
D．奥斯特，小磁针的N极垂直纸面向里转动
答案：D
图中是奥斯特发现电流的磁效应的实验装置，由右手螺旋定则可知导线在下方的磁场垂直纸面向里，小磁针的N极垂直纸面向里转动，故D正确，ABC错误。
故选D。
4、如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅱ平移到Ⅰ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅰ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（  ）

A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．不能判断
答案：C
通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些，当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为ΦI，当线框平移至Ⅱ位置时，穿过平面的磁通量为ΦII，则磁通量的变化量为
ΔΦI=|ΦII-ΦI|=ΦI-ΦII
当线框翻转到Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为-ΦII，则磁通量的变化量是
ΔΦ2=|-ΔΦII-ΔΦI|=ΦI+ΦII
所以
ΔΦ1＜ΔΦ2
故C正确，ABD错误。
故选C。
5、下列关于磁场的说法，正确的是（　　）
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁体与磁体之间是直接发生作用的
C．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场
答案：A
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质，选项A正确；
B．磁体与磁体之间是通过磁场发生作用的，选项B错误；
C．磁场是客观存在的物质，不是为了解释磁极间相互作用而人为规定的，选项C错误；
D．磁体和电流都能产生磁场，选项D错误。
故选A。
6、如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（  ）

A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B．IC卡是通过X射线工作的
C．读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内不会产生感应电流
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能
答案：D
A．读卡机发射的电磁波能在真空中传播，选项A错误；
B．IC卡工作肯定不是依靠X射线，X射线的辐射能量比较大，长时间接触对人体有害，选项B错误；
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内仍会产生感应电流，只不过不能产生电谐振，从而不能产生较大的感应电流，选项C错误；
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，选项D正确。
故选D。
7、关于图所示的磁场，下列说法中正确的是（　　）

A．磁场方向与小磁针静止时南极指向一致
B．若知道磁感应强度B与线圈的面积S，则可求出穿过这个面积的磁通量
C．a、b两点在同一磁感线上位置不同，但它们的强弱相同
D．磁感线不能相交
答案：D
A．磁场方向与小磁针静止时北极指向一致，故A错误；
B．根据
Φ=BSsinθ
可知，还需要知道磁感应强度与线圈平面的夹角，故B错误；
C．磁感线疏密表示磁感应强度大小，故两点磁感应强度大小不同，故C错误；
D．任意一点的磁感应强度方向都是唯一确定的，磁感线切线方向表示磁感应强度方向，因此磁感线不能相交，故D正确。
故选D。
8、如果要用国际单位制中的基本单位表示磁通量的单位，下列表示正确的是（    ）
A．T⋅m2B．V⋅sC．kg⋅m2⋅A-1⋅s-2D．N⋅m⋅A-1⋅s-1
答案：C
根据
Φ=BS
B=FIl
及
F=ma
由这两个公式可得
1kg⋅m⋅s-2⋅m2A⋅m=1kg⋅m2A⋅s2=1kg⋅m2⋅A-1⋅s-2
知磁通量的单位为kg⋅m2⋅A-1⋅s-2。
故选C。
9、在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未爆炸的炸药若残留在爆破孔内，则很容易发生人员伤亡事故.为此科学家制造了一种磁性炸药，即在炸药中掺入了10%的磁性材料——钡铁氧体，然后放入磁化机磁化.磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不爆炸的情况可使用磁性探测器测出未爆炸的炸药，从而降低事故发生的概率.已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400 ℃，炸药的爆炸温度为2240~3100 ℃，一般炸药引爆温度最高为140 ℃左右.以上材料表明（  ）
A．磁性材料在低温下容易被磁化，在高温下容易被消磁
B．磁性材料在高温下容易被磁化，在低温下容易被消磁
C．磁性材料在低温下容易被磁化，也容易被消磁
D．磁性材料在高温下容易被磁化，也容易被消磁
答案：A
由安培分子电流假说可知，低温情况下，分子运动不剧烈，在外磁场的作用下，分子环形电流的磁极趋向基本一致，因而易被磁化，而高温时，分子剧烈运动，导致分子环形电流的磁极趋向重新变得杂乱无章，进而达到消磁目的。
故选A。
10、某实验装置如图1所示，在铁芯P上绕着两个线圈A、B，现给线圈A分别接图2所示的电流，则在t1至t2时间内，与线圈B所接电流表没有示数的是（  ）

A．B．
C．D．
答案：A
A．在t1至t2时间内，线圈A中电流不变，形成的磁场恒定，穿过线圈B的磁通量不变，没有产生感应电流，所接电流表没有示数，A正确；
BCD．B、C、D选项中，在t1至t2时间内，线圈A中电流均发生变化，形成的磁场均发生变化，穿过线圈B的磁通量均发生变化，线圈B中均会产生感应电流，故所接电流表均有示数，BCD错误。
故选A。
多选题
11、下列说法正确的是（　　）
A．普朗克提出能量子的概念
B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播
D．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场
答案：ACD
A．普朗克为了解释黑体辐射，提出能量子的概念，故A正确；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了该预言，故B错误；
C．电磁波是一种特殊的物质，可以在真空中传播，故C正确；
D．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，故D正确。
故选ACD。
12、如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流大小分别为I和2I，a、b间的距离为r。在与a、b共面的平面内再放入通电长直导线c后，使a、b，c所受磁场力都为零，已知通电长直导线周围的磁感应强度大小与电流成正比，与该点到通电长直导线的距离成反比，下列说法正确的是（  ）

A．c应放在a的左侧
B．c应放在a、b的正中间
C．c的电流方向应与a相同
D．c的电流大小应为2I
答案：AD
AB．根据右手螺旋定则和磁场叠加原理，a、b导线产生的磁场叠加后，合场强为零的位置应该在导线a的左侧，设该位置距离导线a为x，根据
B=kIr
可知
k2Ix+r=kIx
解得
x=r
即将导线c放到a的左侧，距a距离为r的位置，A正确，B错误；
CD．放入导线c后，导线c与导线b在导线a位置产生的合场强也为零，根据右手螺旋定则和磁场叠加原理可知，导线c的电流方向应与导线b大小和方向相同，C错误，D正确。
故选AD。
13、关于磁感线，下列说法正确的是（　　）
A．磁感线可以表示磁场的方向和强弱B．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极
C．磁铁能产生磁场，电流不能产生磁场D．同一磁场的两条磁感线不可能相交
答案：AD
A．磁感线可以表示磁场的方向和强弱，磁感线上任意一点的切线方向表示磁场的方向，疏密表示强弱，故A正确；
B．在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，是闭合的曲线，故B错误；
C．电流和磁铁都能产生磁场，故C错误；
D．因为同一点的磁场方向是确定的，所以同一磁场的两条磁感线不可能相交，故D正确。
故选AD。
14、三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是（  ）

A．B1=B2=B3
B．B1>B2=B3
C．a、b、c处磁场方向均垂直于纸面向里
D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里
答案：BC
由题意可知，a点：离a点最近的两根导线产生的磁场方向相同，都垂直纸面向里，离a点最远的导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外，叠加后的磁场向里。b点：离b点最近的两根导线产生的磁场方向相反，所以b磁感应强度等于离b点最远的通电导线在此处产生的磁场，方向垂直纸面向里，而c点与b点有相同的情况，有两根相互抵消，则由第三根产生磁场，方向也垂直纸面向里，所以a点的磁场最强，b点和c点的磁场相等。
故选BC。
15、通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱（　　）
A．按光的频率顺序排列B．按光子的质量大小排列
C．按光的速度大小排列D．按光子的能量大小排列
答案：ACD
A.光谱是将光按波长展开排列的，而波长与频率相对应，故A正确；
BC.光子没有静止质量，各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同，故B错误，C正确；
D.由爱因斯坦的光子说可知光子能量与光子频率相对应，故D正确。
故选ACD。
16、对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是（　　）
A．以某一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收
B．辐射和吸收的能量是某一特定值的整数倍
C．吸收的能量可以是连续的
D．辐射和吸收的能量是量子化的
答案：ABD
根据普朗克能量量子化理论可知振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的，故AB正确，C错误。
故选ABD。
17、如图所示，闭合矩形金属线框abcd中轴线的右半部分置于与线框平面垂直的匀强磁场中。当线框以不同方式运动时，以下说法正确的是（  ）

A．线框绕中轴线转过90°的过程中，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流
B．线框绕中轴线转过180°的过程中，穿过线框的磁通量不变，线框中没有感应电流
C．线框向左平移且在bc边离开磁场前，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流
D．线框绕bc边转动90°的过程中，穿过线框的磁通量大小不变，线框中无感应电流
答案：AC
AB．线框绕中轴线转动时，磁通量持续在变化，线框中有感应电流，其中转过90°的过程中，磁通量减小为0。而转过180°的过程中，磁通量先减为0再变为-Φ0，磁通量发生了变化，故A正确，B错误；
C．线框向左平移时，在磁场中的面积减小，因此穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流，故C正确；
D．因为线框绕bc边从0°转动60°的过程中，线框在磁场中的有效面积不变，即穿过线框的磁通量大小不变，线框中无感应电流。但是从60°到90°的过程中，线框在磁场中的有效面积逐渐减小到零，则磁通量逐渐减小到0，此过程中有感应电流产生，故D错误。
故选AC。
18、如图表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大的是（  ）
A．B．C．D．
答案：AC
根据磁感线特点可知，磁感线越密集的地方磁感应强度越大，故AC正确，BD错误。
故选AC。
19、下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．微波炉加热食物说明电磁波具有能量
B．固定电话通过电磁波传递信息
C．电磁波的传播需要介质
D．移动电话（手机）既能接收电磁波，也能发射电磁波
答案：AD
A．微波炉加热食物过程中，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的，可见电磁波具有能量，故A正确；
B．固定电话是通过电流传递信息的，故B错误；
C．电磁波传播的不需要介质，故C错误；
D．移动电话（手机）既能接收电磁波，也能发射电磁波，故D正确。
故选AD。
20、下列说法正确的是（  ）
A．产生多普勒效应的原因一定是波源频率发生了变化
B．在温度相同的情况下，超声波、次声波在空气中的传播速度一样大
C．从水面上方拍摄水下景物时常常使用偏振镜，目的是减弱水面反射光的影响
D．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量无关
E．只有频率相同的电磁波在真空中的传播速度才相同
答案：BCD
A．产生多普勒效应的原因是观察者和波源间发生了相对运动，故A错误；
B．机械波的传播速度跟介质和温度有关，故在温度相同的情况下超声波、次声波在空气中的传播速度一样大，故B正确；
C．从水面上方拍摄水下景物时，利用偏振镜可以有效减弱反射光而获取清晰的水下景物照片，故C正确；
D．根据单摆做简谐运动的周期T＝2πlg可知，单摆做简谐运动的周期与重力加速度和摆长有关，与质量无关，故D正确；
E．不同频率的电磁波在真空中的传播速度都为光速c，故E错误。
故选BCD。
填空题
21、在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，半径为 R 的半球形球壳如图（a）放置，穿过它的磁通量为_______；面积为 S 的矩形线框在该磁场中的初始位置如图（b）中实线所示，线框绕 O 轴逆时针转动到与磁场垂直的虚线位置，这一过程中穿过线框的磁通量的变化量大小为______。

答案：     B⋅πR2     BScosθ+1
[1]根据磁通量的公式，可得穿过半球形球壳的磁通量为
Φ1=BS=B⋅πR2
[2]根据磁通量的公式，取此时磁感线穿过的面的磁通量为正，没有转动前，通过线框的磁通量为
Φ2=BS有效=BScosθ
由于转动后，磁感线从另一面穿过，则此时磁通量为负，即有
Φ3=-BS有效=-BS
这一过程中穿过线框的磁通量的变化量大小为
ΔΦ=Φ3-Φ2=BS(cosθ+1)
22、（1）2019年6月，工信部正式向中国移动、中国电信、中国联通和中国广电4家公司发放5G正式商用牌照，这标志着我国正式进入了5G商用元年。据悉此次中国电信和中国联通获得3500 MHz频段试验频率使用许可，该频段的波长约为________mm。
（2）在收音机接收中波段时其LC振荡电路的电感L是固定的，当可变电容器电容为C1＝270pF时可接收频率为535kHz的电磁波，当可变电容器的电容为C2时可接收频率为1605kHz的电磁波，则可变电容器的电容C2＝________ pF。
答案：     85.7     30
（1）[1]根据公式，可得该频段的波长为
λ=cf=3×1083500×106m＝0.0857m＝85.7mm
（2）[2]当收音机的LC振荡电路的频率等于电磁波的频率时，收音机就能接收该频率的电磁波。根据LC振荡电路频率公式
f=12πLC
电感L是固定的，故有
f1f2=C2C1
所以
C1C2=f22f12=1605kHz2535kHz2=91
由题意
C1＝270 pF
可解得
C2＝30 pF
23、目前，我国时速600公里高速磁悬浮列车研制已取得重大技术突破，标志着我国磁悬浮技术已达到世界领先水平。
（1）我国高速磁悬浮列车上装有电磁体，铁轨上装有线圈（相当于电磁铁），通电后，可使列车悬浮起来，悬浮后列车的惯性______（填“大于”“小于”或“等于”）悬浮前的惯性。由于磁悬浮列车与轨道不接触，磁悬浮列车行驶时的噪声比普通轮轨列车行驶时的噪声______（填“大”或“小”）；列车以600km/h的速度匀速行驶时，列车牵引系统的电功率为2.4×107W，不计能量损失，列车受到的阻力大小为______N。

（2）高速磁悬浮列车上电磁体始终通有直流电，铁轨上线圈通电后，电磁体和线圈会变成一节节带有N极和S极的电磁铁，列车所受磁力如图所示，图中列车在磁力作用下正在向______（填“左”或“右”）行驶；要保证列车一直向前行轨道驶，线圈的N极和S极就要不断变换，则铁轨上线圈中应通______（填“直流”或“交流”）电；为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈______（填“分区段”或“全线路”）供电。
答案：     等于     小     1.44×105N     右     交流     分区段
（1）[1][2][3]惯性大小跟物体的质量有关，因列车质量不变，所以惯性不变。声音是由于物体的振动产生的，由于磁悬浮列车与轨道不接触，所以磁悬浮列车行驶时的噪声比普通轮轨列车行驶时的噪声小。当列车匀速行使时，牵引力等于阻力，根据牵引力与列车输出功率的关系式
P=Fv
f=F
代入数据可得
F=1.44×105N
（2）[4][5][6]列车所受磁力如图所示，根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥，则可知列车受到的合力方向向右，所以图中列车在磁力作用下向右移动。要保证列车一直向前行使，线圈的N极和S极要不断变换，改变电流方向就可以改变磁极，故应通交流电。为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈分区段供电，充分利用列车的惯性滑行。
小提示：惯性是物体本身的故有属性，只与自身的质量有关。磁悬浮列车利用了同名磁极相斥的原理。
24、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，矩形线圈abcd的面积S=0.5m2，B与S垂直，线圈一半在磁场中，则当线圈从图示位置绕ad边绕过60°时，线圈中的磁通量为________Wb，在此过程中磁通量的改变量为___________Wb；

答案：     0.2     0
[1]当线圈从图示位置绕ad边绕过60°时，bc边恰好进入磁场，线圈中的磁通量为
Φ=BS2=0.8×0.52Wb=0.2Wb
[2] 在此过程中磁通量的改变量为
ΔΦ=0
25、法拉第心系“磁生电”∶
（1）1831年，英国物理学家_____发现了电磁感应现象。产生的电流叫作________。
（2）法拉第的概括
法拉第把引起感应电流的原因概括为五类∶
①变化的_____；
②变化的_____；
③____的恒定电流；
④____的磁铁；
⑤在磁场中运动的___。
（3）电磁感应与感应电流：法拉第把他发现的_____的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作______。
（4）发现电磁感应现象的意义
①使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了_____作为一门统一____的诞生。
②使人们找到了_____的条件，开辟了人类的电气化时代。
答案：     法拉第     感应电流     电流     磁场     运动     运动     导体     磁生电     感应电流     电磁学     学科     磁生电
略

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