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2020-2021学年高中物理 第十三章 电磁感应与电磁波初 进阶突破新人教版必修3

2020-2021学年高中物理 第十三章 电磁感应与电磁波初 进阶突破新人教版必修3

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第十三章　进阶突破
1．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波能在真空中传播，也能在介质中传播
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
【答案】BC
【解析】电磁波在真空中的传播速度恒为光速，A错误；根据麦克斯韦电磁理论可得周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，B正确；电磁波能在透明介质和真空中传播，C正确；电磁波可以在介质中传播，所以可以利用电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，D错误．
2．如图所示，条形磁铁以速度v向螺线管靠近，下面几种说法中正确的是(　　)

A．螺线管中不会产生感应电流
B．螺线管中会产生感应电流
C．只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流
D．只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流
【答案】B
【解析】当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量增大，则螺线管中会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故B正确．
3．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2．当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为(　　)

A．B2－B1 B．B1－
C．B2－ D．
【答案】B
【解析】 由安培定则可知，甲、乙两个环形电流在a、b、c三点产生的磁感应强度方向相同，都是水平向左，大小为两个环形电流在各点产生磁感应强度的矢量和．因aO1＝ O1b＝bO2＝O2c，根据对称性，两个环形电流在a产生的磁感应强度与在c点产生的磁感应强度大小相等、方向相同，所以此时c点的磁感应强度大小为B1．环形电流甲与环形电流乙在b 点产生的磁感应强度大小相等、方向相同，设其中一个环形电流在b 点产生的磁感应强度为B，则有2B＝B2．根据对称性，乙环形电流在b 点产生的磁感应强度与在c点产生的磁感应强度大小相等、方向相同．当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小只有甲环形电流产生，所以Bc＝B1－B，即为Bc＝B1－，所以B正确．
4．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水．如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看(　　)

A．液体将顺时针旋转
B．液体将逆时针旋转
C．若仅调换N、S极位置，液体旋转方向不变
D．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变
【答案】B
【解析】根据电势的高低可知电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误，B正确；仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正、负极位置，安培力方向肯定改变，故C、D均错误．
5．将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看(　　)

A．圆环顺时针转动，靠近磁铁 B．圆环顺时针转动，远离磁铁
C．圆环逆时针转动，靠近磁铁 D．圆环逆时针转动，远离磁铁
【答案】C
【解析】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相斥、异极相吸，C正确．
6．我国某地的地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×10－5 T，竖直分量是4.0×10－5 T，则该地磁感应强度的大小和方向是(　　)
A．2.0×10－5 T，与水平方向成53°角向下
B．2.0×10－5 T，与水平方向成53°角向上
C．5.0×10－5 T，与水平方向成53°角向下
D．5.0×10－5 T，与水平方向成53°角向上
【答案】C
【解析】根据平行四边形定则有B＝＝ T＝5×10－5 T，我国处于北半球，故地磁场方向斜向下，与水平方向夹角为53°，C正确．
7．如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点O，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ．实验测得sin θ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0．下列说法正确的是(　　)

A．P的右端为S极
B．P的中轴线与地磁场方向平行
C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0
D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0
【答案】C
【解析】当x趋向无穷大时，小磁针所指的方向为地球的磁场方向，所以根据题图可知，x趋向无穷大时，sin θ趋向1，则θ趋向90°，即小磁针的方向与x方向垂直，所以x的方向为向东．当x非常小时，小磁针的N极沿x方向，向东．则图可知，开始时N背离O点，所以O点处的磁极是N极，A错误；P的中轴线与地磁场方向垂直，B错误；由图乙可知，x0处sin θ＝，则θ＝45°，设P在x0处产生的磁感应强度大小为B，则tan 45°＝，得B＝B0，所以C正确；x0处的合磁场的磁感应强度大小为B＝＝B0，D错误．
8．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm．现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,1匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝．问：

(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？
(2)当磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？
【答案】(1)1.256×10－4 Wb　1.256×10－4 Wb
(2)－8.4×10－6 Wb
【解析】(1)设圆形磁场区域的半径为R
对线圈A：Φ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb
对线圈B：ΔΦ′＝|Φ4－Φ3|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb．
(2)对线圈C，设C线圈的半径为r，有
Φ5＝B1πr2，Φ6＝B1πr2cos θ
磁通量的改变量ΔΦ″＝|Φ6－Φ5|＝B1πr2(cos 30°－1)≈－8.4×10－6 Wb．
9．可见光也是一种电磁波，某种可见光的波长为0.6 μm，则它的频率是多少？已知光从真空中进入水中频率不变，但波长变短，若这种可见光进入水的波长变为0.5 μm，那么此光在水中的传播速度将变为多少？这种光子的能量是多少？
【答案】5×1014 Hz　2.5×108 m/s　3.315×10－19 J
【解析】根据波长、波速和频率的关系可知c＝λf，所以
f＝＝＝5×1014 Hz
频率不变，波长变成0.5 μm；则波速
v＝λ′f＝0.5×10－6 m×5×1014 Hz ＝2.5×108 m/s
由ε＝hν，ν＝f＝5×1014 Hz，h＝6.63×10－34 J·s，可得这种光子的能量为
ε＝hν＝6.63×10－34 J·s×5×1014 Hz＝3.315×10－19 J．