第13章 电磁感应与电磁波初步 练习2024-2025学年物理人教版（2019）必修第三册（含解析）

第13章 电磁感应与电磁波初步 练习2024-2025学年物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题。
1、M1与M2为两根未被磁化的铁棒，现将它们分别放置于如图所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后(　　)
A．M1的左端为N极，M2的右端为N极
B．M1和M2的右端均为N极
C．M1的右端为N极，M2的左端为N极
D．M1和M2的左端均为N极
2、（双选）有一段直导线长1 cm，通以5 A的电流，把它置于磁场中的某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B的值可能为(　　)
A．1 T B．0.5 T C．2 T D．2.5 T
3、如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(　　)
A．线圈不动，磁铁插入线圈时
B．线圈不动，磁铁拔出线圈时
C．磁铁插在线圈内不动
D．磁铁和线圈相对移动时
4、关于电磁场，下列说法中不正确的是(　　)
A．在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场
B．电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场
C．电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体
D．电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的
5、“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为(　　)
A．　　　B．　　　C．2he　　　D．
6、电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染．长期使用下列通信装置，会对人体健康产生影响的是(　　)
7、如图所示，圆环带有大量的负电荷，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极都向纸内转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转
C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转
8、关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　)
A．若长为l、通过的电流为I的导体在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为
B．由B＝知，B与F成正比，与Il成反比
C．由B＝知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场
D．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
9、如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流(　　)
A．线圈向左平移 B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴旋转 D．线圈不动
10、电磁场理论预言了什么(　　)
A．预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场
B．预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场
C．预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速
D．预言了电能够产生磁，磁能够产生电
11、（双选）某光源放出波长为500～600 nm的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)
A．2.0×1015 B．3.0×1015 C．2.6×1015 D．1.5×1015
12、利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路．公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈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．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
13、如果你看过象棋讲座的视频，就会发现棋子都是由磁性材料制成的。棋子不会掉下来是因为(　　)
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引力，另一方面还受到空气的浮力
14、（双选）一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
15、均匀带负电的塑料圆环绕垂直于圆环平面且过圆心的轴旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面，则(　　)
A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流
B．不管圆环怎样转动，小线圈内都没有感应电流
C．圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流
D．圆环在做匀速转动时，小线圈内有感应电流
16、关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
二、填空含实验题。
17、磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为已知常数．为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示．因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B＝ .
18、目前电能都是通过电网采用有线方式传输的．人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池．现在，一个科学研究小组在实验室中取得可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现．
(1)实现无线传输能量，涉及到能量的 、传播和接收．
(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波(　　)
A．在传输中很多能量被吸收 B．在传输中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量 D．传输能量易造成电磁污染
(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：
R(m) 1 2 4 5 x 10
P(W) 1 600 400 100 y 25 16
①上表中的x＝ ，y＝ .
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为 .
(4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如下图．实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%.
①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失的功率为 W.
②若把甲线接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A．这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为 W.
(5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验室阶段．为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题。
三、计算题。
19、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？
20、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。
21、波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？
22、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。
第13章 电磁感应与电磁波初步 练习2024-2025学年物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题。
1、M1与M2为两根未被磁化的铁棒，现将它们分别放置于如图所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后(　　)
A．M1的左端为N极，M2的右端为N极
B．M1和M2的右端均为N极
C．M1的右端为N极，M2的左端为N极
D．M1和M2的左端均为N极
【答案】A　
2、（双选）有一段直导线长1 cm，通以5 A的电流，把它置于磁场中的某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B的值可能为(　　)
A．1 T B．0.5 T C．2 T D．2.5 T
【答案】CD
3、如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(　　)
A．线圈不动，磁铁插入线圈时
B．线圈不动，磁铁拔出线圈时
C．磁铁插在线圈内不动
D．磁铁和线圈相对移动时
【答案】C　
4、关于电磁场，下列说法中不正确的是(　　)
A．在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场
B．电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场
C．电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体
D．电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的
【答案】A　
5、“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为(　　)
A．　　　B．　　　C．2he　　　D．
【答案】B
6、电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染．长期使用下列通信装置，会对人体健康产生影响的是(　　)
【答案】C
7、如图所示，圆环带有大量的负电荷，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极都向纸内转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转
C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转
【答案】B　
8、关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　)
A．若长为l、通过的电流为I的导体在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为
B．由B＝知，B与F成正比，与Il成反比
C．由B＝知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场
D．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
【答案】D　
9、如图所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流(　　)
A．线圈向左平移 B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴旋转 D．线圈不动
【答案】C　
10、电磁场理论预言了什么(　　)
A．预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场
B．预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场
C．预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速
D．预言了电能够产生磁，磁能够产生电
【答案】C　
11、（双选）某光源放出波长为500～600 nm的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)
A．2.0×1015 B．3.0×1015 C．2.6×1015 D．1.5×1015
【答案】BC
12、利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路．公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈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．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
【答案】B
13、如果你看过象棋讲座的视频，就会发现棋子都是由磁性材料制成的。棋子不会掉下来是因为(　　)
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引力，另一方面还受到空气的浮力
【答案】B　
14、（双选）一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
【答案】AC　
15、均匀带负电的塑料圆环绕垂直于圆环平面且过圆心的轴旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面，则(　　)
A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流
B．不管圆环怎样转动，小线圈内都没有感应电流
C．圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流
D．圆环在做匀速转动时，小线圈内有感应电流
【答案】C　
16、关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【答案】D　
二、填空含实验题。
17、磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为已知常数．为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示．因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B＝ .
【答案】
18、目前电能都是通过电网采用有线方式传输的．人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池．现在，一个科学研究小组在实验室中取得可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现．
(1)实现无线传输能量，涉及到能量的 、传播和接收．
(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波(　　)
A．在传输中很多能量被吸收 B．在传输中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量 D．传输能量易造成电磁污染
(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：
R(m) 1 2 4 5 x 10
P(W) 1 600 400 100 y 25 16
①上表中的x＝ ，y＝ .
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为 .
(4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如下图．实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%.
①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失的功率为 W.
②若把甲线接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A．这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为 W.
(5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验室阶段．为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题。
【答案】（1）发射 （2）C （3）x＝8，y＝64 ，PR2＝1 600
（4）18.6， 15 （5）仪器体积过大、对人体有伤害、传输距离太短等等
三、计算题。
19、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：
Φ′2＝BS2＝2×0.02 Wb＝0.04 Wb
穿过曲面右半部分的磁通量为：
Φ″2＝－BS2＝－0.04 Wb
穿过整个曲面的磁通量为Φ2＝Φ2′＋Φ2″＝0。
20、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)。
21、波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？
【答案】3.33×10－8 s　5×1014 Hz
【解析】由速度公式v＝可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式c＝λf可得频率，
其中t＝＝ s≈3.33×10－8 s
由c＝λf得f＝＝ Hz＝5×1014 Hz。
22、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)。