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高中物理必修三单元复习检测
第十三章 电磁感应与电磁波初步单元复习检测
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)
1. 法拉第多次对“磁生电”进行实验研究,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,如图所示,线圈A连接电池与开关,线圈B通过较长的导线闭合,并在其中一段水平直导线下方放置小磁针,开始时磁针静止。他发现,当开关合上瞬间,磁针偏转了一下。对该实验下列说法正确的是( )
A.法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无
B.开关断开瞬间,小磁针不偏转
C.开关闭合后,小磁针保持偏转
D.开关闭合后,软铁环中磁场消失
2.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是( )
A.a、b、c的N极都向纸里转
B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转
D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转
3.如图所示的磁感线分布情况,以O点为坐标原点,沿Z轴正方向,磁感应强度B大小的变化最有可能为( )
4.在磁感应强度为B0、竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直纸面向里,如图所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中( )
A.c、d两点的磁感应强度大小相等
B.a、b两点的磁感应强度大小相等
C.c点的磁感应强度的值最小
D.b点的磁感应强度的值最大
5.(2020上海高二期末)如图所示,面积为S、匝数为N的闭合线圈abcd水平放置,与匀强磁场B夹角θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的绝对值为( )
A.0 B.BS
C.NBS D.NBS
6.如图所示,电流从a点分两路通过对称的环形分路汇合于b点,在环形分路的中心O处的磁感应强度( )
A.垂直环形分路所在平面,且指向“纸内”
B.垂直环形分路所在平面,且指向“纸外”
C.在环形分路所在平面内指向b
D.为0
7.在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直,导轨上有两条可沿导轨自由移动的导体棒ab、cd,导体棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2,如图所示,ab棒上有电流通过,则不可能有( )
A.v1>v2 B.v1C.v2=2v1 D.v1=v2
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.下列说法正确的是( )
A.微观粒子的能量变化是跳跃式的
B.能量子与电磁波的频率成正比
C.红光的能量子比绿光大
D.电磁波波长越长,其能量子越大
9.下列说法正确的是( )
A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值,即磁场中某点的磁感应强度
B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.磁感应强度B=只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D.磁场是客观存在的物质
10.如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外。则( )
A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(7分)绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接,判断在以下各情况中,线圈Ⅱ中是否有感应电流产生。
①闭合开关S的瞬间。
②保持开关S闭合时。
③断开开关S的瞬间。
④开关S闭合且将滑动变阻器R0的滑动端向左滑动时。(以上各空均选填“有”或“无”)
12.(9分)某同学用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。
(1)图中已经用导线将部分器材连接,请补充完成图中实物间的连线。
(2)若连接好实验电路并检查无误后,闭合开关的瞬间,观察到电流计指针发生偏转,说明线圈(选填“A”或“B”)中有了感应电流。开关闭合后,他还进行了其他两项操作,发现也产生了感应电流,请写出两项可能的操作:
① ;
② 。
13.(10分)一磁感应强度为B的匀强磁场,方向水平向右,在磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置,平面abcd与竖直方向成θ角,将abcd绕ad轴转180°角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量的绝对值是多少
14.(12分)如图所示,固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN所在的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化 请推导出这种情况下B与t的关系式。
15.(16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0.36 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。
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第十三章 电磁感应与电磁波初步单元复习检测
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)
1. 法拉第多次对“磁生电”进行实验研究,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,如图所示,线圈A连接电池与开关,线圈B通过较长的导线闭合,并在其中一段水平直导线下方放置小磁针,开始时磁针静止。他发现,当开关合上瞬间,磁针偏转了一下。对该实验下列说法正确的是( )
A.法拉第是利用“电生磁”现象来判断感应电流的有无
B.开关断开瞬间,小磁针不偏转
C.开关闭合后,小磁针保持偏转
D.开关闭合后,软铁环中磁场消失
答案A
解析法拉第利用小磁针是否转动判断有无感应电流,开关闭合或断开的瞬间,小磁针偏转,开关闭合后,软铁环上有不变的磁场,线圈B中无感应电流,小磁针不偏转,所以选A。
2.如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是( )
A.a、b、c的N极都向纸里转
B.b的N极向纸外转,而a、c的N极向纸里转
C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转
D.b的N极向纸里转,而a、c的N极向纸外转
答案B
解析由于圆环带负电荷,故当圆环沿顺时针方向转动时,等效电流的方向为逆时针,由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外,环外磁场方向垂直纸面向内,磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向,所以b的N极向纸外转,a、c的N极向纸里转。
3.如图所示的磁感线分布情况,以O点为坐标原点,沿Z轴正方向,磁感应强度B大小的变化最有可能为( )
答案C
【解析】根据磁感线的疏密表示磁感应强度的大小可知，以O点为坐标原点,沿Z轴正方向,磁感应强度B大小的变化最有可能为图C。
4.在磁感应强度为B0、竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直纸面向里,如图所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中( )
A.c、d两点的磁感应强度大小相等
B.a、b两点的磁感应强度大小相等
C.c点的磁感应强度的值最小
D.b点的磁感应强度的值最大
答案C
解析在c点电流产生的磁场方向与B0反向,故合磁感应强度最小;在a点两者同向,合磁感应强度最大;在b、d两点,两者互相垂直,合磁感应强度大小相等。只有C项正确。
5.(2020上海高二期末)如图所示,面积为S、匝数为N的闭合线圈abcd水平放置,与匀强磁场B夹角θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的绝对值为( )
A.0 B.BS
C.NBS D.NBS
答案B
解析两次情况下磁感线穿过线圈的面不同,设初位置时穿过线圈的磁通量为正,则初位置时Φ1=(Bsin θ)S=BS,末位置时Φ2=(-Bcos θ)S=-BS,则初、末位置磁通量的改变量的绝对值为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BS,故B正确,A、C、D错误。
6.如图所示,电流从a点分两路通过对称的环形分路汇合于b点,在环形分路的中心O处的磁感应强度( )
A.垂直环形分路所在平面,且指向“纸内”
B.垂直环形分路所在平面,且指向“纸外”
C.在环形分路所在平面内指向b
D.为0
答案D【解析】由安培定则和对称性可判断出在环形分路的中心O处的磁感应强度为零，D正确。
7.在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直,导轨上有两条可沿导轨自由移动的导体棒ab、cd,导体棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2,如图所示,ab棒上有电流通过,则不可能有( )
A.v1>v2 B.v1C.v2=2v1 D.v1=v2
答案D
解析对于匀强磁场来说,磁通量Φ=BS,根据题中条件,当穿过闭合电路中磁场的有效面积S发生变化时才有Φ的变化,因此应有v1≠v2,所以A、B、C都有可能,D不可能。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.下列说法正确的是( )
A.微观粒子的能量变化是跳跃式的
B.能量子与电磁波的频率成正比
C.红光的能量子比绿光大
D.电磁波波长越长,其能量子越大
答案AB
解析由于微观粒子能量是量子化的,微观粒子的能量变化是跳跃式的,故A正确;由能量子ε=hν可知,能量子与电磁波的频率成正比,故B正确;红光的频率比绿光小,由ε=hν可知,红光的能量子比绿光小,故C错误;电磁波波长越长,其频率越小,能量子越小,故D错误。
9.下列说法正确的是( )
A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值,即磁场中某点的磁感应强度
B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.磁感应强度B=只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D.磁场是客观存在的物质
答案CD
解析只有当通电导线与磁场方向垂直时才有B=,A错误;当通电导线与磁场平行时,不受磁场力,此时,磁感应强度不一定为零,B错误;B=是定义式,磁场强弱取决于场源及磁场中的位置,C正确;磁场与电场一样,都是客观存在的物质,D正确。
10.如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外。则( )
A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
答案AC
解析设L1在a、b点产生的磁感应强度分别为B1a、B1b,L2在a、b点产生的磁感应强度分别为B2a、B2b,根据安培定则可知,B1a=B1b,方向均垂直纸面向里;B2a=B2b,B2a方向垂直纸面向里,B2b方向垂直纸面向外;根据题意,对a点有,B1a+B2a-B0=-。对b点有,B1b-B2b-B0=-,联立以上方程解得B1a=B1b=,B2a=B2b=,选项A、C正确。
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(7分)绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接,判断在以下各情况中,线圈Ⅱ中是否有感应电流产生。
①闭合开关S的瞬间 。
②保持开关S闭合时 。
③断开开关S的瞬间 。
④开关S闭合且将滑动变阻器R0的滑动端向左滑动时 。(以上各空均选填“有”或“无”)
答案①有 ②无 ③有 ④有
解析①闭合开关S的瞬时,穿过线圈Ⅱ的磁通量变化,有感应电流产生;②保持开关S闭合时,穿过线圈Ⅱ的磁通量不变,没有感应电流产生;③断开开关S的瞬时,穿过线圈Ⅱ的磁通量发生变化,有感应电流产生;④开关S闭合且将滑动变阻器R0的滑动端向左滑动时,穿过线圈Ⅱ的磁通量发生变化,有感应电流产生。
12.(9分)某同学用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。
(1)图中已经用导线将部分器材连接,请补充完成图中实物间的连线。
(2)若连接好实验电路并检查无误后,闭合开关的瞬间,观察到电流计指针发生偏转,说明线圈 (选填“A”或“B”)中有了感应电流。开关闭合后,他还进行了其他两项操作,发现也产生了感应电流,请写出两项可能的操作:
① ;
② 。
答案(1)见解析 (2)B 见解析
解析(1)本实验中线圈A与电源相连,通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化,从而使线圈B产生电磁感应现象,故线圈B应与检流计相连,如图所示:
(2)闭合开关的瞬间,观察到电流计指针发生偏转,说明线圈B中有了感应电流;线圈B中产生感应电流的原因是其磁通量发生变化,则可能的操作:①将滑动变阻器的滑片快速滑动;②将线圈A快速抽出。
13.(10分)一磁感应强度为B的匀强磁场,方向水平向右,在磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置,平面abcd与竖直方向成θ角,将abcd绕ad轴转180°角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量的绝对值是多少
答案2BScos θ
14.(12分)如图所示,固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN所在的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化 请推导出这种情况下B与t的关系式。
答案B=
解析要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化,在t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量Φ1=B0S=B0l2
设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为Φ2=Bl(l+vt)
由Φ1=Φ2,得B=。
15.(16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0.36 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0.12 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,金属棒所受到的磁场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=0.12 T。
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