2022—2023学年人教版（2019）物理必修第三册第13章 电磁感应与电磁波初步练习题（word版含答案）

2022—2023学年人教版（2019）物理必修第三册第13章 电磁感应与电磁波初步练习题附参考答案
人教2019必修第三册第13章 电磁感应与电磁波初步
一、选择题。
1、磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是(　　)
A．磁体的吸铁性 B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律 D．磁场对电流的作用原理
2、在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生的磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量为5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图所示．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为(　　)
A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 T
C．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T
3、如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则(　　)
A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流
B．当M左右平移时，环中有感应电流
C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流
D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流
4、关于电磁波，下列说法正确的是( )
A.电磁波谱按波长从长到短排序为射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
B.疫情期间我们使用的无接触体温探测枪的原理是利用紫外线具有热效应
C.验钞机利用的原理是紫外线能使某些物体发出荧光
D.根据麦克斯韦的假设可推测出均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
5、在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin。根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3 m·K。则老鼠发出最强的热辐射的波长为(　　)
A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m
C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m
6、如图所示，一线圈放在通电螺线管的正中间A处，现向右移动到B处，则在移动过程中通过线圈的磁通量如何变化(　　)
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定
7、如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流．在纸面上距a、b等远处有一点P，若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中的电流方向是(　　)
A．a中向纸里，b中向纸外 B．a中向纸外，b中向纸里
C．a、b中均向纸外 D．a、b中均向纸里
8、以下说法正确的是(　　)
A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时所受磁场力的方向
B．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是该处的磁感应强度的方向
C．磁场中某处磁感应强度B与该处所放的导线受到的磁场力成正比，与导线长度L和电流I的乘积成反比
D．在磁场中垂直于磁场放置的通电导线所受的磁场力F与导线长度L和电流I的乘积成正比
9、如图所示，一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是(　　)
A．将磁铁竖直向上平移
B．将磁铁水平向右平移
C．将磁铁在图示的平面内，N极向上、S极向下转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
10、雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方向发射电磁波脉冲，当电磁波脉冲遇到障碍物时会发生反射。雷达在发射和接收到反射回来的电磁波脉冲时，在监视屏上将对应呈现出一个尖形波。某防空雷达发射的电磁波频率，如果雷达监视屏上显示某次发射和接收的尖形波如图所示（相邻刻线间表示的时间间隔为），则被监视的目标到雷达的距离以及该雷达发出的电磁波的波长分别为( )
A.30 km，0.10 m B.15 km，1.0 cm
C.30 km，1.0 m D.15 km，10 m
11、两束能量相同的色光，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和波长之比为(　　)
A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5
C．5∶4　5∶4 D．4∶5　5∶4
12、某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为(　　)
A. B. C. D．λPhc
二、填空题。
13、(1)地理的南极相当于地磁场的________极，地理的北极相当于地磁场的________极。
(2)磁体之间的相互作用规律是：同名磁极相互________，异名磁极相互________。
(3)电流之间的相互作用规律是：同向电流相互________，异向电流相互________。
(4)丹麦物理学家________发现了电流的磁效应现象。
14、在“探究感应电流的产生”的实验中，小明的四次实验情况分别如图甲、乙、丙、丁所示。
(1)有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗？________，图________可支持你的结论。
(2)探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系。
A．根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论：
_______________________________________________________________。
B．根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论：
_________________________________________________________________。
方向有关B．当导体的运动方向不变时，感应电流的方向与磁场的方向有关
三、计算类题。
15、如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
16、（计算题）有一U形曲面，其尺寸如图所示，U形曲面开口竖直向上，现将U形曲面放入磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中。
(1)当磁场方向竖直向下时，穿过该曲面的磁通量是多少？
(2)当磁场方向水平向右时，穿过该曲面的磁通量是多少？
17、（计算类）在半径r＝10 m的球壳中心有一盏功率为P＝40 W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ＝0.59 μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3×108 m/s。试求每秒钟穿过S＝1 cm2球壳面积的光子数目。
2022—2023学年人教版（2019）物理必修第三册第13章 电磁感应与电磁波初步练习题附参考答案
人教2019必修第三册第13章 电磁感应与电磁波初步
一、选择题。
1、磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是(　　)
A．磁体的吸铁性 B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律 D．磁场对电流的作用原理
【答案】B
2、在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生的磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量为5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图所示．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为(　　)
A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 T
C．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T
【答案】C
3、如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L过M的圆心，且通以向上的电流I，则(　　)
A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流
B．当M左右平移时，环中有感应电流
C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流
D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流
【答案】D　
4、关于电磁波，下列说法正确的是( )
A.电磁波谱按波长从长到短排序为射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
B.疫情期间我们使用的无接触体温探测枪的原理是利用紫外线具有热效应
C.验钞机利用的原理是紫外线能使某些物体发出荧光
D.根据麦克斯韦的假设可推测出均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
【答案】C
5、在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin。根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3 m·K。则老鼠发出最强的热辐射的波长为(　　)
A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m
C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m
【答案】B　
6、如图所示，一线圈放在通电螺线管的正中间A处，现向右移动到B处，则在移动过程中通过线圈的磁通量如何变化(　　)
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定
【答案】B　
7、如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流．在纸面上距a、b等远处有一点P，若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中的电流方向是(　　)
A．a中向纸里，b中向纸外 B．a中向纸外，b中向纸里
C．a、b中均向纸外 D．a、b中均向纸里
【答案】A
8、以下说法正确的是(　　)
A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时所受磁场力的方向
B．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是该处的磁感应强度的方向
C．磁场中某处磁感应强度B与该处所放的导线受到的磁场力成正比，与导线长度L和电流I的乘积成反比
D．在磁场中垂直于磁场放置的通电导线所受的磁场力F与导线长度L和电流I的乘积成正比
【答案】D
9、如图所示，一金属圆线圈和一条形磁铁的中轴线在同一竖直平面内，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是(　　)
A．将磁铁竖直向上平移
B．将磁铁水平向右平移
C．将磁铁在图示的平面内，N极向上、S极向下转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
【答案】D　
10、雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方向发射电磁波脉冲，当电磁波脉冲遇到障碍物时会发生反射。雷达在发射和接收到反射回来的电磁波脉冲时，在监视屏上将对应呈现出一个尖形波。某防空雷达发射的电磁波频率，如果雷达监视屏上显示某次发射和接收的尖形波如图所示（相邻刻线间表示的时间间隔为），则被监视的目标到雷达的距离以及该雷达发出的电磁波的波长分别为( )
A.30 km，0.10 m B.15 km，1.0 cm
C.30 km，1.0 m D.15 km，10 m
【答案】B
11、两束能量相同的色光，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和波长之比为(　　)
A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5
C．5∶4　5∶4 D．4∶5　5∶4
【答案】B　
12、某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为(　　)
A. B. C. D．λPhc
【答案】A　
二、填空题。
13、(1)地理的南极相当于地磁场的________极，地理的北极相当于地磁场的________极。
(2)磁体之间的相互作用规律是：同名磁极相互________，异名磁极相互________。
(3)电流之间的相互作用规律是：同向电流相互________，异向电流相互________。
(4)丹麦物理学家________发现了电流的磁效应现象。
【答案】北 南 排斥 吸引 吸引 排斥 奥斯特
14、在“探究感应电流的产生”的实验中，小明的四次实验情况分别如图甲、乙、丙、丁所示。
(1)有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗？________，图________可支持你的结论。
(2)探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系。
A．根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论：
_______________________________________________________________。
B．根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论：
_________________________________________________________________。
【答案】(1)不对　丙　(2)A.当磁场方向不变时，感应电流的方向与导体的运动方向有关B．当导体的运动方向不变时，感应电流的方向与磁场的方向有关
【解析】(1)闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，磁通量不一定发生变化，因此不一定发生电磁感应现象，也就不一定产生感应电流，图丙中指针不偏转就说明这一结论。
(2)A.图甲和图乙是采用控制变量法的对比实验，即保持磁场方向不变的情况下，研究指针的偏转方向(感应电流的方向)与导体的运动方向间的关系。B.图乙和图丁也是采用控制变量法的对比实验，即保持导体运动方向不变的情况下，研究指针的偏转方向(感应电流的方向)与磁场方向间的关系。
三、计算类题。
15、如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
【答案】；
【解析】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积．当线圈以ab为轴从图中位置转过30°和60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积．
由图可知，开始时线圈有一半在磁场中，则转过30度和60度时，线圈在磁场中的有效面积不变，均为原线圈面积的一半，则说明穿过线圈的磁通量均为。
16、（计算题）有一U形曲面，其尺寸如图所示，U形曲面开口竖直向上，现将U形曲面放入磁感应强度大小为B＝2 T的匀强磁场中。
(1)当磁场方向竖直向下时，穿过该曲面的磁通量是多少？
(2)当磁场方向水平向右时，穿过该曲面的磁通量是多少？
【答案】(1)0.02 Wb　 (2)0
【解析】(1)当磁场方向竖直向下时，曲面在垂直磁场方向的投影面积为S1＝0.1×0.1 m2＝0.01 m2
此时穿过曲面的磁通量为
Φ1＝BS1＝2×0.01 Wb＝0.02 Wb。
(2)当磁场方向水平向右时，曲面在垂直磁场方向的投影面积为S2＝0.1×0.2 m2＝0.02 m2
若规定从外表面穿入而从内表面穿出的磁通量为正值，
则穿过曲面左半部分的磁通量为
Φ2′＝BS2＝2×0.02 Wb＝0.04 Wb
穿过曲面右半部分的磁通量为
Φ2″＝－BS2＝－0.04 Wb
穿过整个曲面的磁通量为Φ2＝Φ2′＋Φ2″＝0。
17、（计算类）在半径r＝10 m的球壳中心有一盏功率为P＝40 W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ＝0.59 μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3×108 m/s。试求每秒钟穿过S＝1 cm2球壳面积的光子数目。
【答案】9.4×1012个
【解析】钠黄光的频率
ν＝＝ Hz≈5.1×1014 Hz
则一个光子的能量
E0＝hν＝6.63×10－34×5.1×1014 J≈3.4×10－19 J
又钠光灯在t＝1 s内发出光能
E＝Pt＝40×1 J＝40 J
那么在t＝1 s内穿过S＝1 cm2球壳面积的光能量
E1＝＝ J≈3.2×10－6 J
则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数
n＝＝≈9.4×1012(个)。