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20xx年高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步(十一)

1

单选题
1、下列说法正确的是（　　）
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
C．原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子，且吸收光子的能量等于前后两个能级之差
D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光谱只有一些分立的亮线
答案：D
原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子，光子的能量
hν=E初-E末
由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的。
故选D。
2、下列现象中，能表明电和磁有联系的是（　　）
A．摩擦起电
B．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流
C．带电体静止不动
D．两块磁铁相互吸引或排斥
答案：B
A．摩擦起电是电荷的转移，与磁无关，A错误；
B．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流，说明磁能生电，B正确；
C．带电体静止不动，条件不足无法说明电和磁存在联系，C错误；
D．两块磁铁相互吸引或排斥，是磁体通过磁场相互作用，与电无关，D错误。
故选B。
3、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。
4、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。
5、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。
6、如图，电池给螺线管供电，不计地磁场影响，则（　　）

A．通电前，螺线管就有磁性
B．断电后，螺线管周围依然有磁场
C．通电后，螺线管上端为N极
D．通电后，螺线管下端为N极
答案：C
A．通电前，螺线管导线中无电流，没有磁性，故A错误；
B．断电后，螺线管部分导线不构成闭合回路，无电流，没有磁性，故B错误；
CD．由安培定则可知，通电后，螺线管上端为N极，故C正确，D错误。
故选C。
7、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。
8、如图所示，线圈与灵敏电流计构成闭合电路，当磁铁向下插入线圈的过程中，发现电流计指针偏转，则当磁铁（　　）

A．从线圈中向上拔出时，电流计指针偏转
B．放在线圈中不动时，电流计指针向左偏转
C．按图示位置在线圈外面上下移动时，电流计指针不会偏转
D．按图示位置在线圈外面左右移动时，电流计指针不会偏转
答案：A
A．磁铁从线圈中拔出时，线圈中磁通量减小，会产生感应电流，电流计偏转，故A正确；
B．磁铁放在线圈中不动时，线圈中磁通量不发生变化，电流计指针不偏转，故B错误；
C．当磁铁按图示位置在线圈外面上下移动时，穿过线圈的磁通量会发生变化，电流计会偏转，故C错误；
D．当磁铁按图示位置在线圈外面左右移动时，穿过线圈的磁通量会发生变化，电流计会偏转，故D错误。
故选A。
9、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。
10、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。
多选题
11、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：ABC
产生该应电流的条件：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路产生感应电流。
A．将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc边做切割磁感线运动，穿过线框的磁通量减少，所以线框中产生感应电流，A正确；
B．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边右半段在做切割磁感线运动，穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流，B正确；
C．当线框以ab边为轴转动（小于60°），穿过线框的磁通量减少，所以在转动过程中产生感应电流，C正确；
D．当线框以bc边为轴转动时，如果转动角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变（其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积），D错误。
故选ABC。
12、比值定义法是物理学中定义物理量的一种常用方法，如电场强度E、导体的电阻R、电容C、磁感应强度B、电流强度I、电势φ、电势差UAB都是用比值法定义的物理量，下列几组公式均属于定义式的是（  ）
A．E=Fq；C=εrS4πkd；B=FILB．E=Fq；B=FIL；UAB=WABq
C．R=UI；I=qt；C=QUD．R=ρLS；E=kQr2；φ=Epq
答案：BC
AB．电场强度E的定义是检验电荷在电场中某点受到的静电力与其所带电荷量的比值，定义式是
E=Fq
电容C的定义是电容器极板电荷量与两板间电压的比值，定义式是
C=QU
磁感应强度B的定义是通电导线所受的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值，定义式是
B=FIL
电势差UAB的定义是将电荷从一点移到另一点静电力所做的功与所移电荷量的比值，定义式是
UAB=WABq
故A错误，B正确；
CD．导体电阻R的定义是导体两端的电压与通过导体电流的比值，定义式是
R=UI
电流强度I 定义是通过导体某一横截面的电荷量与所用时间的比值，定义式是
I=qt
电势φ的定义是检验电荷在电场中某点的电势能与其所带电荷量的比值，定义式是
φ=Epq
故C正确，D错误。
故选BC。
13、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。
14、图甲中一半径为R的圆形面内沿竖直直径放置一通电直导线，图乙中平行放置三根通电直导线，间距均为a，图丙中在边长为a的正方形的四个顶点分别放置垂直纸面的通电直导线，导线间距离及导线中电流的大小和方向已在图中标出。已知电流为I的通电直导线在距离直导线r处产生的磁场的磁感应强度大小为B=kIr。下列说法正确的是（  ）

A．图甲中圆形区域的磁通量为零
B．图乙中通有电流I0的直导线所受安培力为零
C．图丙中O点的磁感应强度大小为2kIa
D．图乙中调节I0大小，三根直导线所受安培力可能都为零
答案：ABD
A．根据对称性可知，两个半圆内的磁通量大小相等方向相反，则图甲中圆形区域的磁通量为零，A正确；
B．根据同向电流相吸异向电流相斥及对称性可知，图乙中通有电流I0的直导线所受安培力等大反向，合力为0，所以B正确：
C．图丙中O点有四个磁场，其中对角的两个异向电流产生的磁感应强度方向相同，相互叠加后为
B=kIa2/2×2=22kIa
所以C错误；
D．根据
B=kIr
知当I0=I2时，三根通电导线受到的安培力的合力均为零，D正确。
故选ABD。
15、如图，线圈A通过滑动变阻器和开关S接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。下列情形中，线圈B中会产生感应电流的是（  ）

A．开关S闭合的瞬间
B．开关S断开的瞬间
C．开关S保持闭合，滑动变阻器的滑片不动
D．开关S保持闭合，移动滑动变阻器的滑片
答案：ABD
A．开关S闭合的瞬间，A中电流从无到有，B中磁通量增加，线圈B中会产生感应电流，故A正确；
B．开关S断开的瞬间，A中电流从有到无，B中磁通量减小，线圈B中会产生感应电流，故B正确；
C．开关S保持闭合，滑动变阻器的滑片不动，A中的电流不变，B中磁通量不变，线圈B中不会产生感应电流，故C错误；
D．开关S保持闭合，移动滑动变阻器的滑片，A中的电流变化，则A中磁场变化，B中磁通量变化，线圈B中会产生感应电流，故D正确。
故选ABD。
16、用如图所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是（　　）

A．当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转
B．当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转
C．保持磁铁在线圈中相对静止时，电流表指针不发生偏转
D．若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转
答案：AC
A．由题图可知，磁铁N极插入线圈时，原磁场方向向下，原磁通量增大，感应电流磁场向上，感应电流由负接线柱流入电流表，指针发生偏转，A正确；
B．当把磁铁S极从线圈中拔出时，原磁场方向向上，原磁通量减小，则感应电流磁场向上，感应电流由负接线柱流入电流表，指针发生偏转，B错误；
C．同理，保持磁铁在线圈中相对静止时，那么穿过线圈的磁通量不变，则电流表指针不发生偏转，C正确；
D．若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动时，那么穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针不偏转，D错误。
故选AC。
17、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。
18、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。
19、如图，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨足够长，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向里。金属杆ab垂直导轨放置，与导轨始终良好接触，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，将开关S断开，让金属杆ab由静止开始自由下落，经过一段时间，再将开关S闭合，从闭合开关S开始计时，取竖直向下为正方向，则金属杆运动的速度v、加速度a、所受到的安培力F及电流表的示数i随时间t变化的图像可能正确的是（  ）

A．B．C．D．
答案：BC
闭合开关时，金属杆受到向下的重力以及向上的安培力，若重力与安培力大小相等，设此时的速度为v0，则
mg=Bil=B2l2v0R
则金属杆做匀速直线运动，速度不变，则安培力为
F0=B2l2v0R
感应电流为
i0=Blv0R
都不变，加速度为零，各项中的图像均不符合此情况。
闭合开关时，若
v<v0
此时安培力小于重力，加速度向下，根据牛顿第二定律
mg-B2l2vR=ma
金属杆做加速运动，随着速度的增加，安培力逐渐增大，加速度逐渐减小，速度增加的越来越缓慢，最终匀速运动，该过程中，在v­t图像中，速度逐渐增加到v0，斜率逐渐减小最终趋近于零；a­t图像中，加速度逐渐减小到零，斜率的绝对值逐渐减小最终趋近于零；F­t图像中，安培力为负值，大小逐渐增大到F0，斜率逐渐减小最终趋近于零；i­t图像中，电流从某个值（非零）逐渐增大到i0，斜率逐渐减小最终趋近于零。只有B符合要求；
闭合开关时，若
v>v0
此时安培力大于重力，加速度向上，
B2l2vR-mg=ma
金属杆做减速运动，随着速度的减小，安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，速度减小的越来越缓慢，最终匀速运动，该过程中，在v­t图像中，速度逐渐减小最终趋近于v0，斜率逐渐减小最终趋近于零；a­t图像中，加速度向上逐渐减小到零，斜率的绝对值逐渐减小最终趋近于零；F­t图像中，安培力为负值，大小逐渐减小F0，斜率逐渐减小最终趋近于零；i­t图像中，电流从某个值逐渐减小i0，斜率逐渐减小最终趋近于零。只有C符合要求。
故选BC。
20、中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了：“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（  ）

A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近
B．结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的
C．地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行
D．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显
答案：BD
A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近；故A错误；
B．地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故B正确；
C．磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故C错误；
D．根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故D正确。
故选BD。
填空题
21、英国物理学家___________发现了“磁生电”现象，他把这种现象命名为___________，产生的电流叫做感应电流。
答案：     法拉第     电磁感应
[1][2]英国物理学家法拉第发现了“磁生电”现象，他把这种现象命名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
22、如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的电流从正极流入时指针向右偏转，装置已完整连接且能正常工作。

（1）磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针_____（填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管中_____（填“有电流”或“无电流”）产生；
（2）如图，N极向上抽出线圈的过程，电流表指针将_____（填“向右偏转”或“向左偏转”），感应电流在线圈中心产生的磁场方向为_____（填“向上”或“向下”），表明感应电流的磁场对原磁通的作用是_________。
答案：     偏转     有电流     向左偏转     向上     阻碍磁通量的减小
（1）[1][2]产生感应电流的条件是，闭合导体回路的磁通量发生变化。磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，引起螺线管线圈的磁通量变化。故可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针偏转，表明螺线管中有电流产生。
（2）[3][4][5]N极向上抽出线圈的过程，螺线管磁通量减小，根据楞次定律可知，此时感应电流产生的感应磁场应阻碍螺线管线圈磁通量的减小。所以感应电流在线圈中心产生的磁场方向向上。再根据右手螺旋定则可以判断出螺线管产生的感应电流由电流表的负极流入正极流出，故此时电流表指针将向左偏转。
23、黑体：能够完全吸收入射的各种波长的______而不发生反射。
答案：电磁波
略
24、如图所示，面积为S的矩形闭合金属线框abcd 置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直线框平面向里。ab边与磁场右边界MN重合，此时穿过线框的磁通量为__________；若将线框从磁场中水平向右移出磁场，则此过程线框中__________（选填“有”或“无”）感应电流产生；若将线框以ad边为轴在磁场中翻转90°，则此过程线框中___________（选填“有”或“无”）感应电流产生。

答案：     BS     有     有
[1]磁场与线圈平面垂直，所以穿过线框的磁通量为
Φ=BS
[2]线框从磁场水平向右移出，磁通量发生变化，有感应电流产生；
[3]线框以ad边为轴翻转，磁通量发生变化，有感应电流产生。
25、下图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。请回答以下问题：

(1)当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，则电磁铁的上端为______极，小磁体的下端为______极；
(2)电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯应该用哪种材料制作______？
答案：     S     N     软磁性材料
（1）[1] 当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。
[2] 由异性相吸可知下端为N极。
（2）[3] 根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此种铁芯最好用软磁性材料制作。

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