2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：综合评估 第十三章　电磁感应与电磁波初步 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：综合评估 第十三章　电磁感应与电磁波初步 Word版含解析

‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、单项选择题(本题共9小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题4分，共36分)‎ ‎1．关于磁感线与电场线的描述，下列说法正确的是(　B　)‎ A．电场线起始于电荷，磁感线起始于磁极 B．静电场的电场线一定不闭合；磁感线一定是闭合的 C．磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹 D．沿磁感线方向磁场逐渐减弱 解析：磁感线是假想的线，没有起点也没有终点，且是闭合的曲线，磁感线的疏密表示磁场强弱．静电场中的电场线不是闭合的曲线，始于正电荷(或无穷远)，止于无穷远(或负电荷)．‎ ‎2.如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，以导线为中心，R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是(　C　)‎ A．直导线中电流方向垂直纸面向里 ‎ B．a点的磁感应强度为 T，方向向右 C．b点的磁感应强度为 T，方向斜向下，与B成45°角 D．d点的磁感应强度为0‎ 解析：由c点磁感应强度为0可得电流产生的B′＝B＝1 T，方向水平向左，再运用安培定则判断电流在a、b、d各点的磁场方向分别为向右、向下、向上，且大小均为1 T，故对于a点，Ba＝2 T；对于b点，Bb＝＝ T，方向斜向下，与B的方向成45°角；对于d点，同理可得Bd＝ T，方向斜向上，与B的方向成45°角．‎ ‎3．关于磁感应强度B、电流I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法中正确的是(　A　)‎ A．在B＝0的地方，F一定等于零 B．在F＝0的地方，B一定等于零 C．若B＝1 T，I＝‎1 A，L＝‎1 m，则F一定等于1 N D．若L＝‎1 m，I＝‎1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T 解析：由F＝ILB，当B＝0时，F一定为零．但是用B＝判断B时，B一定要和通电导线垂直，没有“垂直”这个条件，是无法判断的．故只有A正确．‎ ‎4．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　C　)‎ A．温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收不辐射电磁波 B．爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”‎ C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关 D．常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波 解析：A错：温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波．B错：普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”．C对：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关．D错：常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光，不是物体辐射电磁波．‎ ‎5．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边△ABC的A和B处，如图所示．两通电导线在C 处产生磁场的磁感应强度大小都是B0.则C处磁场的总磁感应强度大小是(　C　)‎ A．0 B．B‎0 C.B0 D．2B0‎ 解析：根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，如图，根据平行四边形定则得到，C处的总磁感应强度为B总＝2B0cos30°＝B0.故C正确，ABD错误．故选C.‎ ‎6.如图所示，线圈ABCO的面积为‎0.4 m2‎，匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T，方向为x轴正方向．在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量改变量为(　A　)‎ A．3.46×10－2 Wb B．2×10－2 Wb C．0 D．4×10－2 Wb 解析：在题图实线位置时，线圈平面与磁场方向平行，通过线圈的磁通量Φ1＝0；当线圈由题图所示位置绕z轴向下转过60°时，磁通量为Φ2＝BSsin60°＝0.1×0.4× Wb≈3.46×10－2 Wb，则通过线圈的磁通量改变量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝3.46×10－2 Wb，A正确．‎ ‎7．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是(　B　) ‎ 解析：地磁场磁感线是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北，可知，B正确．A图地表上空磁场方向向南，A错误．C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C、D错误．故选B.‎ ‎8．如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘．A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片、质量为m，给电磁铁A通电，铁片被吸引加速上升的过程中，悬挂C的轻绳的拉力的大小为(　D　)‎ A．F＝Mg B．Mg＜F＜(M＋m)g C．F＝(M＋m)g D．F＞(M＋m)g 解析：整体法，因B有向上加速度，故F－(M＋m)g＝ma，则F＞(M＋m)g.‎ ‎9．两束能量相同的单色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为45，则这两束光的光子能量之比和波长之比为(　B　)‎ A．45　45 B．54　45‎ C．54　54 D．45　54‎ 解析：由E＝hν和W＝nE＝nhν得：n1E1＝n2E2，则＝＝，又E＝，则＝＝.‎ 二、多项选择题(本题共5小题．在每小题给出的四个选项中，有的有两个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错的得0分，共20分)‎ ‎10．下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是(　ACD　)‎ A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关 C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 解析：A对：一切物体都在辐射电磁波．B错：物体辐射电磁波的强度与温度有关．C对：黑体辐射强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动．D对：能100%吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．‎ ‎11．下列说法正确的是(　AD　)‎ A．指南针指出的“北”不是真正的北，两者有一定的差别 B．地球两极与地磁两极不重合，地磁南极在地球南极附近，地磁北极在地球北极附近 C．在任何星球上都能利用指南针进行方向判断 D．我国是最早在航海上使用指南针的国家 解析：因为磁偏角的存在，所以地磁南极在地球北极附近，地磁北极在地球南极附近，故A正确，B错误．火星不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作，故C错．据史书记载，我国是最早在航海上使用指南针的国家，故D正确．‎ ‎12．如图所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad 边向外)，D向上平动(D线圈有个缺口)．则线圈中能产生感应电流的是(　BC　)‎ 解析：在通电长直导线的磁场中，四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的，离导线越远，磁场就越弱．A向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故A线圈中没有产生感应电流；B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流；C绕轴转动，穿过线圈的磁通量不断变化，必产生感应电流；D向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈不闭合，因此无感应电流．‎ ‎13.有两根长直导线a、b互相平行放置，右图为垂直于导线的截面图，O点为两根导线连线的中点，M、N为两导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度，下列说法中正确的是(　BD　)‎ A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同 B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反 C．线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零 D．线段MN上只有一点的磁感应强度为零 解析：根据安培定则和磁场的叠加原理，M点和N 点的磁感应强度大小相等，方向相反，故A错误，B正确；在线段MN上只有在O点处，a、b两电流形成的磁场的磁感应强度等大反向，即只有O点处的磁感应强度为零，C错误、D正确．‎ ‎14.如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有相等的电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法错误的是(　ABC　)‎ A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1‎ C．如图所示虚线三角形几何中心点的磁感应强度为零 D．如图所示虚线三角形几何中心点的磁感应强度方向与L1、L2所在平面平行 解析：根据安培定则，结合矢量的合成法则，则L2、L3通电导线在L1处的磁场方向如图所示，再根据左手定则，那么L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面平行，故A错误；由A选项分析，可知，L1、L3通电导线在L2处的合磁场大小与L2、L3通电导线在L1处的合磁场相等，设各自通电导线在其他两点的磁场大小为B，那么L1、L2和L3三处磁场之比为11，则L1、L2和L3‎ 单位长度所受的磁场作用力大小之比为11，故B错误；同理，根据安培定则，结合矢量的合成法则，若三根导线的电流均垂直向里，则三角形几何中心点的磁感应强度为零，而L3中电流方向垂直向外，因此虚线三角形几何中心点的磁感应强度方向水平向右，即与L1、L2所在平面平行，故C错误，D正确．‎ 三、计算题(本题共4小题，共44分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎15．(8分)对应于3.4×10－19 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？‎ 答案：5.13×1014 Hz　5.85×10－‎‎7 m 解析：根据公式ε＝hν和ν＝得 ν＝＝ Hz≈5.13×1014 Hz，‎ λ＝＝ m≈5.85×10－‎7 m.‎ ‎16．(8分)已知山东地面处的地磁场水平分量约为3×10－5 T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验．他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示．小磁针静止时N极指向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60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小．(保留一位有效数字)‎ 答案：图见解析　5×10－5 T 解析：‎ 接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管的磁场的叠加磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判定螺线管导线绕向如图2所示．‎ 由题意知地磁场水平分量By＝3×10－5 T，设通电螺线管产生的磁场为Bx.‎ 由图1知＝tan60°得 Bx＝3×10－5× T≈5×10－5 T.‎ ‎17．(14分)三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图所示．现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处实际磁感应强度的大小如何？方向如何？‎ 答案：见解析 解析：根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度的方向相同，大小均为B，合成大小为2B，I2在O 点产生的磁感应强度与它们垂直，如图所示．由大小均为B可知，O点处实际磁感应强度的大小B0＝＝B.‎ 设B0与斜边夹角为α，则：tanα＝＝2.‎ 所以B0的方向为与斜边成夹角α＝arctan2，斜向右下方．‎ ‎18．(14分)如图所示，ab、cd为两根相距‎2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以‎5 A的电流时，质量为‎3.6 kg的金属棒MN沿导轨做匀速运动；当棒中电流增大到‎8 A时，棒能获得‎2 m/s2的加速度．已知金属棒受到的磁场力方向水平，求匀强磁场的磁感应强度的大小．‎ 答案：1.2 T 解析：设磁感应强度为B，金属棒与轨道间的动摩擦因数为μ，金属棒的质量为m，金属棒在磁场中的有效长度L＝‎2 m．当棒中的电流I1＝‎5 A时，金属棒所受到的安培力与轨道对棒的滑动摩擦力平衡，金属棒做匀速直线运动．由平衡条件可得 BI‎1L＝μmg　①‎ 当金属棒中的电流I2＝‎8 A时，棒做加速运动，加速度大小为a，根据牛顿第二定律得 BI‎2L－μmg＝ma　②‎ 将①代入②得B＝＝ T＝1.2 T.‎ ‎ ‎