人教版（2019） 必修 第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步（含解析） 本章复习与测试

人教版必修3 第十三章电磁感应与电磁波初步
一、单选题
1.关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是( )
A. 磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁
B. 不管是磁体的磁场还是电流的磁场都来源于电荷的运动
C. 永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的
D. 根据安培分子电流假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，任何磁体都不会失去磁性
2.法国物理学家安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，下列各图中，已标出电流和磁感应强度的方向，其中正确的是( )
A. B. C. D.
3.下列说法正确的是( )
A. 爱因斯坦提出能量子的概念 B. 微观粒子的能量变化是连续的
C. 能量子与电磁波的频率成正比 D. 能量子与电磁波的速度成正比
4.如图所示，金属圆环放在水平面上，匀强磁场方向与水平面垂直，沿着水平面拉动圆环，圆环向右移动过程中的速度随时间变化的图像如图所示。匀强磁场范围足够大，圆环一直在磁场中运动，关于圆环中感应电流的有无，以下说法正确的是( )
A. 时间内圆环中有感应电流产生 B. 时间内圆环中有感应电流产生
C. 时间内圆环中有感应电流产生 D. 时间内圆环中均无感应电流产生
5.下列说法中正确的是( )
A. 穿过某一个面的磁通量为零，该处磁感应强度也为零
B. 穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大
C. 穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线条数等于磁感应强度
D. 当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必为零
6.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A. 赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦最先用实验证实了电磁波的存在
B. 均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场
C. 紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况
D. 无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线都是电磁波
7.人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为的绿光时，只要每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是 ( )
A. B. C. D.
8.如图所示，在条形磁铁外面套着一圆环，当圆环由磁铁极向下平移到磁铁极的过程中，圆环所在处的磁感应强度和穿过圆环的磁通量变化的情况是( )
A. 磁感应强度和磁通量都逐渐增大
B. 磁感应强度和磁通量都逐渐减小
C. 磁感应强度先减弱后增强，磁通量先增大后减小
D. 磁感应强度先增强后减弱，磁通量先减小后增大
9.奥斯特利用如图所示的实验装置研究电流的磁效应。将一个可在水平面内自由转动的小磁针放在沿南北方向水平放置的白金丝导线正下方，导线两端与一电池相连。接通电池前，小磁针在地磁场作用下处于稳定状态。接通电池后，小磁针偏转角后达到稳定状态。若导线中电流在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为，小磁针处地磁场磁感应强度的水平分量大小为，则( )
A. B. C. D.
10.电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法中正确的是
A. 根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B. 盒装牛奶内壁有铝箔，放入微波炉中不能被加热
C. 蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小
D. 某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
11.骑自行车有很多益处，可缓解交通压力，可节能减排骑自行车时，人做功要消耗体能，还可强身健体。成人在平路上骑自行车时所受阻力约为。近来多个城市推出共享单车，车锁内主要集成了芯片、定位模块和卡等，便于掌控自行车的具体位置和状态，其工作原理如图所示。使用共享单车，用户可以查看并找到单车的位置，扫描车身上的二维码，通过手机网络发送到云端请求解锁，云端收到后识别该车辆并发送解锁指令，共享单车执行解锁指令自动开锁，用户便可开始骑行。据此材料，以下推断错误的是( )

A. 共享单车车锁工作过程中需要用电，车内有供电系统
B. 共享单车车锁直接接收了手机的电磁辐射信号后自动开锁，不需要用电
C. 无线电信号非常弱时，共享单车的定位将受到影响
D. 成人在平路上骑自行车时，每秒钟平均消耗的体能约
12.从年到年，许多著名的科学家纷纷投身于探索磁与电的关系中，图为瑞士科学家科拉顿的实验场景，关于科拉顿实验的说法正确的是( )
A. 实验过程没有感应电流的产生
B. 观察到电流计指针没有偏转是因为墙壁把磁场隔离了
C. 观察到电流计指针没有偏转是因为线圈电阻太大
D. 将磁铁插入线圈后跑去隔离房间观察电流计，错过了感应电流产生的时机
二、多选题
13.下列有关热辐射的说法中，正确的是( )
A. 有些物体不会向外辐射电磁波
B. 物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波
C. 物体的温度升高时，热辐射中波长较长的成分越来越强
D. 黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波
14.已知某地地面处的地磁场水平分量的为，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附近的轴线上，如图所示。小磁针静止时极指向轴正方向，当接通电源后，发现小磁针极指向与轴正方向成角的方向，则下列说法正确的是( )
A. 从左往右看，螺线管中的电流是顺时针方向
B. 从左往右看，螺线管中的电流是逆时针方向
C. 通电螺线管在小磁针处产生的磁场大小约为
D. 通电螺线管在小磁针处产生的磁场大小约为
15.在能量子量子化研究的历程中，以下说法正确的是( )
A. 物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B. 黑体即不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
C. 能量子假说中的能量子的能量，为带电微粒的振动频率，为普朗克常量
D. 一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关
16.如图是公路上安装的一种测速“电子眼”的原理示意图，在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍，下列判断正确的是( )
A. 车辆经过线圈时有感应电流产生
B. “电子眼”测量的是车辆经过第二个线圈时的瞬时速率
C. 线圈中电流的变化是车辆经过线圈时发生电磁感应引起的
D. 如果某个线圈出现故障，没有电流通过，“电子眼”还可以正常工作
三、填空题
17.如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分构成一个等边三角形，为三角形的中心，、分别为关于导线、的对称点，当三根导线中通以大小相等、方向如图的电流时，点的磁感应强度的大小为，点磁感应强度的大小为，则点磁感应强度的大小为 ；若将导线中的电流撤去，而保持另两根导线中的电流不变，则点的磁感应强度的大小变为
．
18.已知北京地面处的地磁场水平分量约为。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。小磁针静止时极指向轴正方向，当接通电源后，发现小磁针极指向与轴正方向成角的方向。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为 。保留一位有效数字
19.某半导体激光器发射波长为、功率为的连续激光。已知可见光波长的数量级为，普朗克常量，真空中的光速，则光子能量约为________ ， 每秒发出的光子数约为________个
四、计算题
20.“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率激光系统，利用它可获得能量为、波长的紫外激光．已知普朗克常量，则该紫外激光所含光子数为多少？
21.如图所示，纸面内圆心为、半径为的圆，其外切正三角形的边与圆相切于点，三根平行长直导线的横截面分别在、、三点，导线垂直纸面固定放置，电流的大小均为，电流方向如图所示。已知通有电流的长直导线在距其处产生的磁感应强度大小为其中常量，则点的磁感应强度大小。
22.某小灯泡功率，设其发光向四周均匀辐射，平均波长，求在与小灯泡相距处，每秒落在垂直于光线方向且面积为的球面以小灯泡为球心上的光子数是多少？普朗克常量
23.如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁场有明显的圆形边界，圆心为，半径为，现于纸面内先后放上、两个圆形单匝线圈，圆心均在处，线圈半径为，线圈半径为问：
在减为的过程中，和中磁通量分别改变多少
磁感应强度大小不变，方向绕直径转过过程中，线圈中磁通量改变多少
磁感应强度大小、方向均不变，线圈绕直径转过过程中，线圈中磁通量改变了多少
24.如图所示，固定于水平面上的金属架处于与水平方向夹角为斜向上的匀强磁场中，，金属棒沿框架以速度向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时到达的位置使构成一个边长为的正方形。
求时穿过回路的磁通量；
为使棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应怎样随时间变化？请推导出这种情况下与的关系式。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都有一定的条件，运动的电荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，故A错误；
B.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动，故B正确；
C.永久磁铁的磁场也是由运动的电荷分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流产生的，故C错误；
D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，磁体内的分子电流的取向变得杂乱无章时，会失去磁性，故D错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】A.根据右手安培定则，磁场方向应为逆时针方向，故A错误；
B.根据右手安培定则，导体棒右侧应是垂直纸面向内，左侧磁场方向垂直于纸面向外，故B错误；
C.根据右手安培定则，磁场方向符合要求，故C正确；
D.对于通电螺线管，结合图中电流方向，磁场方向应该是向右，与图中标注的方向相反，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】A.普朗克提出能量子的概念，故A错误；
B.微观粒子的能量变化是跳跃的，不连续的，故B错误；
根据 ，能量子与电磁波的频率成正比，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】由于匀强磁场范围足够大，圆环一直在磁场中运动，可知 时间内穿过圆环的磁通量一直保持不变，则 时间内圆环中均无感应电流产生。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.在磁场中，当某个面与磁场方向平行时，则穿过它的磁通量为零，但该处磁感应强度不一定为零，故A错误；
B.磁通量的大小除与磁感应强度有关，还与线圈的面积、线圈与磁场的夹角有关，所以磁通量越大，该处的磁感应强度不一定越大，故B错误；
C.穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线条数等于磁感应强度，故C错误；
D.当平面跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过这个平面，所以穿过这个面的磁通量必为零，故D正确。
6.【答案】
【解析】A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B.均匀变化的电场能够产生恒定的磁场，故B错误；
C.紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况，故C错误；
D.无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线都是电磁波，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】因每秒有个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收到的最小功率，式中，，又，可解得 。
8.【答案】
【解析】条形磁铁的磁场两极最强中间最弱，当圆环由磁铁极向下平移到磁铁极的过程中，磁感应强度先减弱后增强；
条形磁铁的外部磁感线两极最密中间最疏，在磁铁两极时穿过圆环的磁感线的净条数最少内部磁感线条数减去外部磁感线条数，在磁铁中间位置时，穿过圆环的磁感线的净条数最多，所以当圆环由磁铁极向下平移到磁铁极的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小。
故选C。
9.【答案】
【解析】根据安培定则可知由南向北的电流在小磁针所在处形成的磁场由东向西指，地磁场水平分量由南向北，接通电源后，小磁针偏转角后达到稳定状态合磁场与南北方向夹角为，由叠加原理，所以故选A。
10.【答案】
【解析】A.根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故 A错误
B.盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，故 B正确
C.蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波速度，故 C错误
D.某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，故 D错误。
故选B．
11.【答案】
【解析】、根据题意可知，车辆收到解锁指令后自动开锁，可知开锁过程需要用电，故A正确；
B、解锁系统是车辆通过接收云端发送的解锁指令而实现的，并不是接收手机的电磁辐射信号，故B错误；
C、定位系统通过无线电来传输信号，无线电信号微弱时定位将受到影响，故C正确；
D、成人骑车行驶时，车速大约为，匀速时，人对车提供牵引力，，故人的做功功率大约为：，故D正确；
本题选错误的，故选：。
12.【答案】
【解析】A.实验过程有感应电流产生，只是时间较短，没有观察到，故A错误；
科拉顿用条形磁铁在线圈中进行插进和抽出的实验时，线圈中的磁通量发生了变化，电流表的回路中有感应电流产生，当他跑到另一个房间时，由于磁铁在线圈中不动，此时没有感应电流，所以他无法观察到，故BC错误，D正确。
故选D。
13.【答案】
【解析】A.一切物体都在向外辐射电磁波，故A错误；
B.物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故B正确；
C.物体的温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强，故C错误；
D.黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故D正确。
故选BD。
14.【答案】
【解析】、接通电源后，小磁针极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判断螺线管电流方向，从左往右看是顺时针方向，故A正确；B错误；
、由题意知地磁场水平分量，设通电螺线管产生的磁场为。由图知得：，故C正确，D错误。
故选：。
15.【答案】
【解析】普朗克在研究物体热辐射的规律时发现，电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份能量叫做一个能量子，能量子的能量 ， 为带电微粒的振动频率， 为普朗克常量，故AC正确；
B.黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故B错误；
D.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故D错误。
故选AC。
16.【答案】
【解析】A.车辆上有很多金属部件，当这些金属部件经过通电线圈时，使线圈中的磁场发生变化，故车辆经过线圈时有感应电流产生，故A正确；
B.因为系统是根据两次电流发生变化的时间以及线圈之间的距离判断车辆是否超速，故测量的是车辆在两个线圈之间的平均速度，故B错误；
C.车辆经过线圈上方会发生电磁感应现象，会引起线圈中的电流发生变化，故C正确；
D.如果某个线圈出现故障，没有电流通过，就会无计时起点或终点，无法测时间，“电子眼”不能正常工作，故D错误。
故选AC。
17.【答案】
【解析】无限长直导线、、，构成一个等边三角形，且三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流，为三角形的中心，且点磁感应强度大小为，因为直导线、关于点对称，所以这两导线在点的磁场为零，则磁感应强度大小是由直导线产生的，而直导线、关于点对称，所以这两根直导线的磁场为零，因此点的磁感应强度大小为．
因为点的磁感应强度为，又因为，与大小相等．当撤去导线，其余两根导线在点的磁感应强度大小为：。
18.【答案】 ；。
【解析】当不闭合开关时，因地磁场的作用，小磁针极指向轴的正方向，
当接触开关时，因通电螺线管产生磁场，使得小磁针处的合磁场方向与轴正方向成角，
因通电导线在小磁针方向的磁场沿着轴正方向，
根据安培定则，可知，螺线管导线的绕向如图所示；
小磁针受到的磁场叠加，如图所示；
根据三角关系，则有： 。
19.【答案】，
【解析】光子能量，每秒钟发出的光子数。
20.【答案】一个紫外激光光子的能量，则该紫外激光所含光子数个．
21. 【解析】由几何关系可知，、两点与点的距离均为，点与点的距离，
、两点的电流分别在点产生的磁感应强度大小均为，
由安培定则可知，、两点的电流分别在点产生的磁场均由点指向点，
、两点的电流在点的合磁感应强度的大小，
点的电流在点产生的磁感应强度的大小，
由安培定则可知，的方向与垂直，即与垂直，
则点的磁感应强度的大小，解得。
22. 【解析】每秒小灯泡发出能量，个光子的能量
小灯泡每秒辐射的光子个数为
与小灯泡相距的球面面积为
所以每秒射到的球面上的光子数为个。
23.【解析】线圈半径为，正好和圆形磁场区域的半径相等，而线圈半径为，大于圆形磁场区域的半径，但穿过、线圈有效面积相等，因此在求通过线圈中的磁通量时，面积只能取圆形磁场区域的面积，即、中的磁通量的变化量相等
设圆形磁场区域的半径为，对线圈，
磁通量的改变量：
同理，
原图中线圈平面与磁场方向垂直，若用公式求磁通量，此时
当磁场方向转过角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为
对线圈：设线圈的半径为，，
磁通量的改变量：
当线圈转过时，磁通量变化量为
24.【解析】磁通量：
解得：
为使棒中不产生感应电流，回路的磁通量不变，则应该随时间减小，则有
解得：
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