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通用版带答案高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步微公式版知识汇总笔记

1

单选题
1、在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线1、2、3、4，如图所示，四根导线中的电流大小关系为I1<I2<I3＝I4，要使O点（四根导线围成的正方形的中心）的磁场增强，则应切断（  ）

A．导线1的电源B．导线2的电源
C．导线3的电源D．导线4的电源
答案：D
根据安培定则可以确定通电导线周围磁场的分布，导线1在O点产生的磁场的方向垂直于纸面向里，导线2在O点产生的磁场的方向垂直于纸面向里，导线3在O点产生的磁场的方向垂直于纸面向里，导线4在O点产生的磁场的方向垂直于纸面向外。由于I1<I2<I3＝I4，所以合磁场的方向垂直于纸面向里，根据磁场的叠加可知，要使O点的磁场增强，应切断导线4的电源。
故选D。
2、如图所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，图形abcd为以O点为同心圆的两段圆弧a和c与两个半径b和d构成的扇形，则以下说法中正确的是（  ）

A．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越强
B．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越弱
C．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越强
D．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越弱
答案：D
由安培定则可知，通电直导线周围磁场的磁感线是以通电导线为圆心的一系列同心圆，方向是图中a或c箭头所示，且离通电直导线越远，磁场越弱。
故选D。
3、如图所示，矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，此时线框的磁通量为Φ；若磁场方向改为与线框平面平行。则线框的磁通量（  ）

A．仍为Φ
B．变为0
C．变为原来的2倍
D．变为原来的一半
答案：B
当磁场方向平行于线框平面时，线框的磁通量为0。
故选B。
4、下列现象中，能表明电和磁有联系的是（　　）
A．摩擦起电
B．两块磁铁相互吸引或排斥
C．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流
D．小磁针靠近冰箱贴时偏转
答案：C
A．摩擦起电只是使物体带电的一种方式，不能表明电和磁有联系，A错误；
B．两块磁铁相互吸引或排斥，说明磁场有力的性质，不能表明电和磁有联系，B错误；
C．磁铁插入闭合线圈过程中，使得闭合线圈的磁通量发生变化，从而线圈中产生感应电流，表明了电和磁有联系，C正确；
D．小磁针靠近冰箱贴时偏转，说明磁场有力的性质，不能表明电和磁有联系，D错误。
故选C。
5、丹麦物理学家奥斯特在1820年4月发现了电流的磁效应，从而开启了人类对电与磁相互关联关系探索的序幕。已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=kIr，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比，与该点到导线的距离r成反比。如图为垂直于纸面放置在x轴上0和x0处的两根平行长直导线，分别通以大小不等、方向相同的电流，已知I1>I2。规定磁场方向垂直于x轴向上为正，在0~x0区间内磁感应强度B随x变化的图线可能是图中的（  ）

A．B．
C．D．
答案：A
由安培定则可知，左侧导线中的电流在该导线右侧产生的磁场的方向垂直于x轴向上，而右侧导线中的电流在该导线左侧产生的磁场的方向垂直于x轴向下，由于规定磁场方向垂直于x轴向上为正，故在0∼x0区间内磁场方向先为正后为负。根据通电长直导线周围某点磁感应强度
B=kIr
和
I1>I2
可知在x02的位置磁场方向为正方向，A正确；
故选A。
6、下列各图所描述的物理情境中，错误的是（  ）
A．开关S闭合稳定后线圈N中有感应电流
B．磁铁向铝环A靠近，铝环A中有感应电流
C．金属框从A向B运动，金属框中有感应电流
D．铜盘在磁场中按图示方向转动，电阻R中有感应电流
答案：A
A．开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A符合题意；
B．磁铁向铝环A靠近，穿过铝环A的磁通量在增大，铝环A中产生感应电流，故B不符合题意；
C．金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻变化，金属框中产生感应电流，故C不符合题意；
D．铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的无数辐条切割磁感线，与外电路构成闭合回路，产生感应电流，故D不符合题意。
故选A。
7、国际非电离辐射防护委员会规定，高铁产生的磁场辐射的安全标准为100μT以下。则用国际单位制基本单位表示该磁感应强度正确的是（  ）
A．1T=1kg⋅m2/AB．1T=1kg/(A⋅s)
C．1T=1N/(A⋅m)D．1T=1kg/A⋅s2
答案：D
根据
B=FIL
可得磁感应强度的单位是N/(A⋅m)，但N不是国际单位制基本单位，又由
F=ma
可得
1N=1kg⋅m/s2
联立可得
1T=1kg/A⋅s2
故ABC错误，D正确。
8、如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是（  ）

A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动（小于90°）
C．以ad边为轴转动（小于60°）
D．以bc边为轴转动（小于60°）
答案：D
A．将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流，故A不符合题意；
B．当线框以ab边为轴转动（小于90°）时，穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流，故B不符合题意；
C．当线框以ad边为轴转动（小于60°）时，穿过线框的磁通量减少，所以在这个过程中，线框中会产生感应电流，故C不符合题意；
D．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变，线框中不产生感应电流，故D符合题意。
故选D。
9、如图，水平桌面上平放一矩形导线框abcd，O为线框中心。匀强磁场竖直向上，下列操作可使线框中产生感应电流的是（  ）

A．线框水平向右平动
B．线框竖直向上平动
C．线框绕过O点的竖直轴转动
D．线框以ab为轴转动
答案：D
ABC.线框向右平动、竖直向上平动、绕过O点的竖直轴转动时，穿过线框的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故ABC错误；
D.线框以ab为轴转动时，穿过线框的磁通量发生变化，线框中产生感应电流，故D正确。
故选D。
10、如图所示，两根相互绝缘的通电长直导线平行且水平地放置于真空中，两导线间的距离为3a，两导线中电流为I1=I2=I0，电流方向垂直于纸面向里。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=kIr，其中k为常量，I为导线中的电流，r为磁场中某点到导线的垂直距离。空间中有一点C到两导线的距离都是a，则C点的磁感应强度为（  ）

A．kI0a，水平向左B．3kI0a，竖直向上
C．kI0a，水平向右D．3kI0a，竖直向下
答案：C
设导线1在C点产生的磁感应强度为B1，导线2在C点产生的磁感应强度为B2，合磁感应强度为B，如图所示，由几何关系可知
θ=60°
B1=B2=kI0a
由几何关系可得
B=2B1cosθ
解得
B=kI0a
方向水平向右，故C正确，ABD错误。
故选C。

11、如图所示，用一束太阳光去照射横截面为三角形的玻璃砖，在光屏上能观察到一条彩色光带。下列说法正确的是（　　）

A．玻璃对b光的折射率大
B．c光子比b光子的能量大
C．此现象是因为光在玻璃砖中发生全反射形成的
D．减小a光的入射角度，各种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是b光
答案：B
AB．由光路可知，c光的偏折程度较大，可知玻璃对c光的折射率大，则c光的频率较大，根据ε=hν可知，c光子比b光子的能量大，选项A错误，B正确；
C．此现象是因为光在玻璃砖中发生折射形成的，选项C错误；
D．因
sinC=1n
可知，c光的临界角较小，若减小a光的入射角度，各种色光在右侧面的入射角变大，c光的入射角最先达到临界角发生全反射，则最先消失的是c光，选项D错误。
故选B。
12、已知匝数为n的正方形线框，面积为S，垂直于磁场放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，则穿过该线框的磁通量为（  ）

A．Φ=nBSB．Φ=BSC．Φ=nBSD．Φ=BS
答案：B
穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，且当线圈平面与磁场垂直时，有
Φ=BS
故选B。
13、如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（　　）
A．B．
C．D．
答案：D
矩形线框的磁通量发生变化，才能产生感应电流。
故选D。
14、某实验装置如图所示，在铁芯P上绕有两个线圈A和B，如果线圈A中电流i与时间t的关系有四种情况，如选项图所示，则在t1～t2这段时间内，不能在线圈B中产生感应电流的是（  ）

A．B．
C．D．
答案：A
根据产生感应电流的条件，即穿过闭合线圈的磁通量发生变化。A图中电流不变，线圈A中电流产生磁场的磁感应强度不变，线圈B中不会产生感应电流；B、C、D图中电流发生改变，线圈A中电流产生磁场的磁感应强度发生变化，线圈B中产生感应电流。
故选A。
15、如图所示为一水平放置的条形磁铁，一闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐。当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，穿过线框的磁通量变化情况为 （  ）

A．不发生变化B．先减少后增加
C．先增加后减少D．不能确定
答案：B
条形磁铁的磁感线分布如图所示

由于条形磁铁两端磁感线分布密集，中央磁感线分布稀疏，故线框在位置Ⅱ时磁通量最小，所以从位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，磁通量先减少后增加。
故选B。
多选题
16、如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，下列判断正确的是（  ）

A．甲图能产生电场，不能产生电磁波
B．乙图能产生电场，不能产生电磁波
C．丙图能产生电场，不能产生电磁波
D．丁图能产生电场，也能产生电磁波
答案：BD
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场；均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波。
故选BD。
17、如图所示，当导体棒MN以速度v0开始向右沿导轨滑动的瞬间（导轨间有磁场，方向垂直纸面向里），下列说法正确的是（  ）

A．导体棒和导轨组成的闭合回路中有感应电流
B．导体棒和导轨组成的闭合回路中没有感应电流
C．圆形金属环B中有感应电流
D．圆形金属环B中没有感应电流
答案：AC
AB．当导体棒MN以速度v0开始向右沿导轨滑动的瞬间，切割磁感线产生感应电流，导体棒和导轨组成的闭合回路中有感应电流，故A正确，B错误；
CD．通过螺线圈管A的电流突然增大，螺线圈管A产生的磁场突然变强，穿过金属环B的磁通量突然增大，由楞次定律可知，B中产生感应电流，故C正确，D错误。
故选AC。
18、下列关于电磁波的叙述中正确的是（　　）
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处传播形成的
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质中传播时，波长将变短
D．电磁波只能在介质中传播
答案：AC
A．由电磁波的产生过程可知，电磁波是电磁场由发生区域向远处传播形成的，A正确；
BD．电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度，BD错误；
C．由波速公式v=λf得
λ=vf
电磁波在传播过程中，频率保持不变，由真空进入介质中传播时，速度减小，波长变短，C正确。
故选AC。
19、下列有关电磁波的特性和应用的说法正确的是（　　）
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
答案：CD
A．X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能用于透视人体，选项A错误；
B．过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；
C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，选项C正确；
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光，选项D正确。
故选CD。
20、关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（　　）
A．普朗克首次提出能量子的概念
B．焦耳测定了电子的电荷量
C．法拉第提出了场的概念以及发现了电磁感应现象
D．库仑揭示了电阻、电压与电流的关系
答案：AC
A．普朗克首次提出了能量子的概念，故A正确；
B．密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，故B错误；
C．法拉第提出了场的概念，并最早发现了电磁感应现象，故C正确；
D．欧姆揭示了电阻、电压和电流的关系，故D错误。
故选AC。
21、三根足够长的绝缘直导线a、b、c固定放置在同一纸面内，其交点M、N、P恰好构成正三角形，O点为该三角形的中心，O'点与O点关于导线c对称。现在a、b、c三根导线中分别通入方向如图所示的恒定电流I、3I、5I，已知长直导线电流在空间某点产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到直导线的距离成反比。若O点的磁感应强度大小为B0，则下列说法正确的是（  ）

A．O点的磁感应强度方向垂直纸面向里
B．O'点的磁感应强度大小为B09
C．O'点磁感应强度方向垂直纸面向里
D．若将b导线中电流反向，则O点的磁感应强度大小变为B03
答案：AD
A．根据右手螺旋定则判断，a、b、c直导线在O点的磁感应强度方向均垂直纸面向里，A正确；
B．设a导线在O点产生的磁感应强度大小为B，则b导线在O点产生的磁感应强度大小为3B，c导线在O点产生的磁感应强度大小为5B，则在O点产生的磁感应强度总和为
B+3B+5B=B0
所以
B=B09
又a导线在O点产生的磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面向里；b导线在O点产生的磁感应强度大小为3B2，方向垂直纸面向里；c导线在O点产生的磁感应强度大小为5B，方向垂直纸面向外，则O'点的磁感应强度大小为
B'=5B-B2-3B2=B03
B错误；
C．根据右手螺旋定则判断，a、b直导线在O'点磁感应强度方向垂直纸面向里、c导线在点O'产生的磁感应强度垂直纸面向外，且在O'点的磁感应强度大小为
B'=5B-B2-3B2=B03
所以点O'产生的磁感应强度垂直纸面向外，C错误。
D．若将b导线中电流反向，则O点的磁感应强度大小为
B-3B+5B=B03
D正确；
故选AD。
22、下列说法中正确的是（　　）
A．白光经三棱镜折射后可以在光屏上形成彩色条纹
B．检测工件表面的平整度利用了光的偏振现象
C．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波
D．利用红外摄影从高空拍摄地面的景物是因为红外线的波长比较长，绕过障碍物的能力较强
E．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长长，这说明该星系正在靠近我们
答案：ACD
A．太阳光为复合光，复合光中各单色光的折射率不同，所以经过三棱镜的两次折射后，会在光屏上形成彩色条纹，选项A正确；
B．用透明的标准样板和单色光检查工件表面的平整度是利用了光的干涉，选项B错误；
C．根据麦克斯韦电磁场理论，可知电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波，选项C正确；
D．利用红外摄影可以减少天气（阴雨、大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物发生衍射，选项D正确；
E．由多普勒效应可知，如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长长，这说明该星系正在远离我们，选项E错误。
故选ACD。
23、地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁场，该磁场可以使从太阳发出的高能带电粒子流射向地球时发生偏转，保护了生命。地磁场的示意图如图所示，下列说法正确的是（  ）

A．地球北极相当于条形磁铁的北极B．地球北极相当于条形磁铁的南极
C．两极比赤道的磁场弱D．赤道比两极的磁场弱
答案：BD
AB．地球相当于一个大磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，所以地球北极相当于条形磁铁的南极，故A错误，B正确；
CD．类比条形磁铁可知，地球赤道比两极的磁场弱，故C错误，D正确。
故选BD。
24、如图所示四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（    ）

A．图甲：爱因斯坦通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性
答案：BD
A．图甲为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，普朗克提出能量子概念，成为量子力学的奠基人之一，而爱因斯坦扩展了能量子的概念，将其应用到光电效应现象，提出了光子的概念，故A错误；
B．图乙为氢原子的能级图，玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；
C．图丙是α粒子散射实验，卢瑟福根据这一结果提出了原子的核式结构模型，但没有发现质子和中子，故C错误；
D．图丁是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子具有波动性，故D正确。
故选BD。
25、以下关于机械波与电磁波的说法中，错误的是（　　）
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．只有机械波中的声波才会发生多普勒效应
答案：AD
A．机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场或磁场产生，二者的本质不同，A错误；
B．机械波是能量波，传播需要介质，波速由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定，B正确；
C．机械波有横波也有纵波，而电磁波一定是横波，C正确；
D．只要是波就能发生多普勒效应，D错误；
故选AD。
填空题
26、雷达:
（1）雷达是利用______来测定物体位置的无线电设备。
（2）雷达既是电磁波的____端,又是电磁波的_____端。
（3）原理:雷达用直线性好的微波定位。无线电波的传播速度是c,测出从发射无线电波到接收反射波的时间t,就可以确定障碍物的距离L=ct2 。实际上,障碍物的距离等数据由电子电路自动计算并在荧光屏上显示。
答案：     无线电波     发射     接收
（1）[1]雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。
（2）[2][3]雷达既是电磁波的发射端,又是电磁波的接收端。
27、波速、波长、频率三者之间的关系：c=______，其中c=3×108 m/s。
答案：λf
[1]波速、波长、频率三者之间的关系：c=λf，其中c=3×108 m/s。
28、如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中___________（选填“有”或“无”）电流产生。

答案：有
如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，闭合回路中有磁通量的变化，故线路中有电流产生。
29、电磁波谱的概念及分类：
（1）概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫作电磁波谱。
（2）分类：按照波长从长到短依次排列为无线电波、______、可见光、______、______、γ射线。
答案：     红外线     紫外线     X射线
(2)[1][2][3]分类：按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、γ射线。
30、热辐射的原因∶物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的____会产生变化的______，从而产生电磁____。
答案：     振动     电磁场     辐射
[1] [2] [3] 根据原理可知，热辐射的原因为物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。

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