第13章 电磁感应与电磁波初步 练习（含解析）2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第三册

第13章 电磁感应与电磁波初步 练习2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题。
1、小磁针处在如图所示的磁场中，小磁针的运动情况是（　　）
A．顺时针转动，最后静止，N极指向右方
B．顺时针转动，最后静止，N极指向左方
C．逆时针转动，最后静止，N极指向右方
D．逆时针转动，最后静止，N极指向左方
2、如图所示在水平面内一根通有电流I的长直导线，正好处在一个半径为R的水平圆面的直径上，则下列说法正确的是(　　)
A．若直导线垂直圆面向里移动，则穿过该圆面的磁通量减少
B．若直导线绕圆心在水平面内转动一个小角度，则穿过该圆面的磁通量增加
C．若直导线沿圆面内垂直导线方向移动R，则穿过该圆面的磁通量增加
D．若直导线沿导线方向移动R，则穿过该圆面的磁通量增加
3、如图所示，在匀强磁场中的U形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说(　　)
A．断开和闭合都可以 B．应断开
C．断开和闭合都不行 D．应闭合
4、某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是(　　)
5、我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)
A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J
6、（双选）下列说法正确的是(　　)
A．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场
B．均匀变化的电场一定在其周围空间产生磁场
C．任何变化的电场一定在其周围空间产生变化的磁场
D．正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
7、如图所示，把一根通电的硬直导线，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由向 ，为导线中点正下方的点，闭合开关稳定后（　　）
A．通电螺线管在导线端所在位置产生的磁场方向垂直导线向下
B．点处的磁场方向向左偏向内
C．通电螺线管内部中点处磁场方向向左
D．导线端所受安培力的方向是垂直纸面向外
8、（双选）彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是(　　)
A　　　　 B　　　　 C　　　 　D
9、如图所示，面积为S的矩形线圈abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成θ角，当线圈以ab为轴顺时针转过90°时，穿过abcd面的磁通量的变化量的绝对值为(　　)
A．BScosθ B．BS(sinθ＋cosθ)
C．BSsinθ D．BS
10、（双选）关于电磁场理论的叙述正确的是(　　)
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
11、黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(　　)
A．温度　　B．材料 C．表面状况 D．以上都正确
12、电磁波与机械波具有的共同性质是(　　)
A．都是横波　　　　　 B．都能传输能量
C．都能在真空中传播 D．都具有恒定的波速
13、地球本身是一个巨大的磁体，地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。曾任沭阳县主簿的我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”将可以自由转动的小磁针平行于地表放在赤道上，下图为小磁针静止时的示意图，根据上述材料，请判断图中可能正确的是（黑色一端代表小磁针N极）（　　）
A． B．
C． D．
14、如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是(　　)
A．Φa＞Φb B．Φa＜Φb C．Φa＝Φb D．不能确定
15、如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若d>l，则线圈中不产生感应电流的时间应等于(　　)
A． B． C． D．
16、用麦克斯韦的电磁场理论判断，图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图像是(　　)
二、填空含实验题。
17、圆弧中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则图中a、b两点的磁感应强度的大小关系为Ba________Bb，a处磁感应强度的方向为________。
18、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：
_________________________________________________________________。
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、光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm。400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
21、科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生变化的同时也存在着副作用——电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体造成威胁。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1 W，试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？（已知球面面积）
22、一光源的功率P＝40 W，发光效率η＝6%，发出频率为ν＝6×1014 Hz的可见光．已知普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s.求：
(1)光源每秒发出的能量子数；
(2)若每秒有10个能量子进入瞳孔就能引起视觉，瞳孔的直径d＝5 mm，则能看到光源的最大距离是多少？
第13章 电磁感应与电磁波初步 练习2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题。
1、小磁针处在如图所示的磁场中，小磁针的运动情况是（　　）
A．顺时针转动，最后静止，N极指向右方
B．顺时针转动，最后静止，N极指向左方
C．逆时针转动，最后静止，N极指向右方
D．逆时针转动，最后静止，N极指向左方
【答案】A
2、如图所示在水平面内一根通有电流I的长直导线，正好处在一个半径为R的水平圆面的直径上，则下列说法正确的是(　　)
A．若直导线垂直圆面向里移动，则穿过该圆面的磁通量减少
B．若直导线绕圆心在水平面内转动一个小角度，则穿过该圆面的磁通量增加
C．若直导线沿圆面内垂直导线方向移动R，则穿过该圆面的磁通量增加
D．若直导线沿导线方向移动R，则穿过该圆面的磁通量增加
【答案】C　
3、如图所示，在匀强磁场中的U形导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说(　　)
A．断开和闭合都可以 B．应断开
C．断开和闭合都不行 D．应闭合
【答案】D
4、某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是(　　)
【答案】C　
5、我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)
A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J
【答案】B　
6、（双选）下列说法正确的是(　　)
A．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场
B．均匀变化的电场一定在其周围空间产生磁场
C．任何变化的电场一定在其周围空间产生变化的磁场
D．正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
【答案】BD
7、如图所示，把一根通电的硬直导线，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由向 ，为导线中点正下方的点，闭合开关稳定后（　　）
A．通电螺线管在导线端所在位置产生的磁场方向垂直导线向下
B．点处的磁场方向向左偏向内
C．通电螺线管内部中点处磁场方向向左
D．导线端所受安培力的方向是垂直纸面向外
【答案】B
8、（双选）彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是(　　)
A　　　　 B　　　　 C　　　 　D
【答案】AB　
9、如图所示，面积为S的矩形线圈abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成θ角，当线圈以ab为轴顺时针转过90°时，穿过abcd面的磁通量的变化量的绝对值为(　　)
A．BScosθ B．BS(sinθ＋cosθ)
C．BSsinθ D．BS
【答案】B
10、（双选）关于电磁场理论的叙述正确的是(　　)
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
【答案】AB
11、黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(　　)
A．温度　　B．材料 C．表面状况 D．以上都正确
【答案】A　
12、电磁波与机械波具有的共同性质是(　　)
A．都是横波　　　　　 B．都能传输能量
C．都能在真空中传播 D．都具有恒定的波速
【答案】B　
13、地球本身是一个巨大的磁体，地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。曾任沭阳县主簿的我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”将可以自由转动的小磁针平行于地表放在赤道上，下图为小磁针静止时的示意图，根据上述材料，请判断图中可能正确的是（黑色一端代表小磁针N极）（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
14、如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是(　　)
A．Φa＞Φb B．Φa＜Φb C．Φa＝Φb D．不能确定
【答案】A　
15、如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若d>l，则线圈中不产生感应电流的时间应等于(　　)
A． B． C． D．
【答案】C
16、用麦克斯韦的电磁场理论判断，图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图像是(　　)
【答案】C　
二、填空含实验题。
17、圆弧中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则图中a、b两点的磁感应强度的大小关系为Ba________Bb，a处磁感应强度的方向为________。
【答案】小于　 垂直纸面向外
18、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
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
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。
20、光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm。400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
【答案】4.97×10－19 J　2.84×10－19 J
【解析】根据公式ν＝和ε＝hν可知：
400 nm对应的能量子ε1＝h＝6.63×10－34× J≈4.97×10－19 J。
700 nm对应的能量子ε2＝h＝6.63×10－34× J≈2.84×10－19 J。
21、科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生变化的同时也存在着副作用——电磁污染。频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体造成威胁。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1 W，试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？（已知球面面积）
【答案】0.40 m
【解析】设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则
可得
22、一光源的功率P＝40 W，发光效率η＝6%，发出频率为ν＝6×1014 Hz的可见光．已知普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s.求：
(1)光源每秒发出的能量子数；
(2)若每秒有10个能量子进入瞳孔就能引起视觉，瞳孔的直径d＝5 mm，则能看到光源的最大距离是多少？
【答案】(1)6.04×1018个　 (2)9.7×105 m
【解析】(1)光源每秒发出光的能量E＝Pηt，由E＝Nε及ε＝hν得Pηt＝Nhν，
则N＝＝个≈6.04×1018个．
(2)设能看到光源的最大距离为R，光源向周围均匀辐射，每秒内通过距光源R处单位面积的光子数为，每秒内通过瞳孔的光子数n＝·d2＝，故
R＝＝ m≈9.7×105 m.