2020-2021学年高中物理-第十三章-电磁感应与电磁波初步-单元检测新人教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元检测新人教版必修3

2020-2021学年高中物理 第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元检测新人教版必修3

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单元素养检测(五)(第十三章)
(90分钟　100分)
【合格性考试】(60分钟　60分)
一、选择题(本题共11小题,每小题3分,共33分。)
1.下列说法中正确的是 (　　)
A.磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场产生的
B.电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的
C.磁场并不是真实存在的,而是人们假想出来的
D.只有磁铁的周围才存在有磁场
【解析】选A。磁极与磁极之间,磁极与电流之间,电流与电流之间的相互作用是通过磁场发生的,故A正确,B错误;磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质,故C错误;磁铁和电流周围均存在磁场,故D错误。
2.关于磁场,下列说法不正确的是 (　　)
A.磁场和电场一样,是同一种物质
B.磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用
C.磁体与通电导体之间的相互作用遵循牛顿第三定律
D.电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的
【解析】选A。电场是存在于电荷周围的一种特殊物质,磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质,二者虽然都是客观存在的,但有本质的区别,故A不正确;磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用,故B正确;磁体与磁体、磁体与电流,电流与电流间的相互作用的磁场力与其他性质的力一样,都遵循牛顿第三定律,故C正确;电流的周围产生磁场,所以电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的,故D正确。
3.对磁感应强度的理解,下列说法正确的是 (　　)
A.磁感应强度的方向就是磁场中通电导线所受磁场力的方向
B.由B=可知,磁感应强度与通电导线的电流和长度的乘积IL成反比
C.若磁场中某通电导线受磁场力为零,则该处的磁感应强度一定为零
D.磁感应强度由磁场本身决定,与通电导线所受磁场力无关
【解析】选D。磁感应强度的方向与该处通电导线受力的方向垂直。故A错误;磁感应强度反映磁场本身的性质,与放入磁场的电流元的F、IL无关,不能说B与F成正比,与IL成反比。故B错误;当通电导体平行放入磁场中时,不受磁场力,但有磁场。故C错误;磁感应强度反映磁场本身的性质,取决于磁场本身。故D正确。
4.如图所示为某磁场的磁感线分布图,图中M、P的磁场的强弱及方向的关系是
(　　)

A.方向相同,强弱不同
B.方向可能相同,强弱可能相同
C.强弱不同,方向也不同
D.强弱相同,方向相同
【解析】选C。磁感线的切线方向即为磁场的方向,由图可知M与P点的磁场的方向不同;磁感线的疏密代表磁场的强弱,磁感线越密的地方磁感应强度越强,故BM>BP。故C正确,A、B、D错误。
5.(多选)如图所示,一束带电粒子沿水平方向的虚线从小磁针上方飞过,并与小磁针方向平行,能使小磁针N极转向读者,那么这束带电粒子可能是(　　)

A.向右飞的正离子　　　　　 B.向左飞的负离子
C.向右飞的负离子 D.向左飞的正离子
【解析】选C、D。带电粒子沿水平方向的虚线从小磁针上方飞过,并与小磁针方向平行,能使小磁针N极转向读者,则知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面向外的,由安培定则可知,电流的方向水平向左。因此,如果这束带电粒子是正离子,则向左飞行;如果是负离子,则向右飞行。故选C、D。
6.如图所示,a、b、c为三根互相平行的通电直导线,电流大小相等,方向如图所示。P是ab连线的中点,cP⊥ab,则P处磁感应强度的方向是(　　)

A.P→a方向　　　　　 　 B.P→b方向
C.P→c方向 D.c→P方向
【解析】选B。根据安培定则,a处导线在P点产生的磁场方向竖直向下,b处导线在P点产生的磁场方向竖直向上,合成后磁感应强度等于0;同理,c处的导线在P点的磁场方向水平向右,即为P→b方向。故B正确,A、C、D错误。
7.如图,足够长的直线ab靠近通电螺线管,与螺线管平行。用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图像是 (　　)

【解析】选C。通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁,因此根据磁感线的分布,再由磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小变化。因为ab线段的长度大于通电螺线管的长度,由条形磁铁磁感线的分布可知,应该选C,如果ab线段的长度小于通电螺线管的长度,则应该选B。由于本题中是足够长的直线ab,故C选项正确,A、B、D错误。

8.关于磁感应强度的下列说法中,正确的是 (　　)
A.磁感应强度的方向就是小磁针N极的受力方向
B.磁感应强度是标量
C.垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D.磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小,导线长度、导线取向等均有关
【解析】选A。磁感应强度的方向就是小磁针N极的受力方向,故A正确;磁感应强度是矢量,故B错误;垂直磁场放置的通电导线的受力方向与磁感应强度方向相互垂直,故C错误;磁感应强度是磁场本身的性质,其大小、方向与放入磁场的导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关,故D错误。
9.下面各种说法中正确的是 (　　)
A.磁感强度越大,磁通量也越大
B.磁通量大,一定是磁感应强度大
C.磁感应强度很小,磁通量也可能很大
D.磁感应强度为零,磁通量也可能不为零
【解析】选C。根据磁通量的定义和公式Φ=BS可知,磁通量与磁场强度和垂直于磁场的有效面积有关,所以磁感应强度大,磁通量未必大;磁通量大,磁感应强度也不一定大;磁感应强度很小,磁通量也可能很大,故A、B错误,C正确。根据Φ=BS,磁感应强度为零,磁通量也为零,故D错误。
10.关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是 (　　)
A.温度高的物体向外辐射电磁波,温度低的物体只吸收不辐射电磁波
B.爱因斯坦为解释黑体辐射的规律,提出了“能量子”
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关
D.常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波
【解析】选C。温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波,故A错误;普朗克为解释黑体辐射的规律,提出了“能量子”,故B错误;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关,故C正确;常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光,不是物体辐射电磁波,故D错误。
11.以下宏观概念中,属于“量子化”的是 (　　)
A.物体的长度　　 B.物体所受的重力
C.物体的动能　　 D.人的个数
【解析】选D。人的个数的数量只能取正整数,不能取分数或小数,因而是不连续的,是量子化的。长度、力以及动能的数值都可以取小数或分数,甚至取无理数也可以,因而是连续的,非量子化的。故D正确,A、B、C错误。
二、非选择题(本题共3小题,共27分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
12.(9分)一根长为20 cm的通电导线放在匀强磁场中,导线中电流强度为0.05 A,导线与磁场方向垂直,若它受到的磁场力大小为4×10-3 N,求:
(1)磁感应强度的大小为多少。
(2)若将导线中电流强度增大为0.1 A,磁场的磁感应强度是否变化。说明理由。
【解析】(1)根据磁感应强度的定义式:B=,可得:B== T=0.4 T
(2)磁感应强度只与磁场本身有关,若导线中的电流强度增大为0.1 A,则磁场的磁感应强度不变,仍然是0.4 T。
答案:(1)0.4 T
(2)不会变化,磁感应强度只与磁场本身有关。
13.(9分)大致画出图中各电流的磁场磁感线的分布情况

【解析】根据安培定则,画出电流的磁场如图

(1)通电螺线管的电流从左侧流入,根据安培定则,通电螺线管的左侧是S极,磁体外的磁感线从右向左,如图(1);
(2)根据安培定则,向上的电流的磁场是以直导线为圆心的一簇圆,从上向下看是逆时针的方向,如图(2);
(3)根据安培定则逆时针方向的环形电流的磁场在环内的方向向里,如图(3);
(4)图示为环形电流的左右两个的截面,根据安培定则,磁场的方向向上,如图(4);
(5)负电荷向右运动,产生的电流的方向向左,根据安培定则电流的磁场从左向右看为逆时针,如图(5)。
答案:见解析图
14.(9分)如图所示,边长为L的正方形线圈一半处在有右边界的无限大的匀强磁场中,磁感应强度为B。线圈平面与磁场垂直。现使线圈以左边为轴转动,求分别转过60°、90°、180°、360°时磁通量的变化。

【解析】设原磁通量为正值,则有
Φ0=BS=BL2
当转过60°、90°、180°、360°时,磁通量分别为
Φ1=BL2
Φ2=0
Φ3=-BL2
Φ4=BL2
故ΔΦ1=Φ1-Φ0=0
ΔΦ2=Φ2-Φ0=-BL2
ΔΦ3=-BL2-BL2=-BL2
ΔΦ4=BL2-BL2=0。
答案:0　-BL2　-BL2　0
【等级性考试】(30分钟　40分)
15.(5分)(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法正确的是 (　　)
A.指南针可以仅具有一个磁极
B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场
C.仅受地磁场作用的指南针,指向南方的磁极是指南针的南极
D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转
【解析】选B、C。不存在单独的磁单极子,指南针也不例外,故A错误;指南针能够指向南北,说明地球具有磁场,地磁场是南北指向的,故B正确;磁体的南北极的规定是:磁体仅在地磁场作用下停止时,指向南方的磁极是南极,指北方的磁极是北极,故C正确;在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,根据安培定则,电流的磁场在指南针位置是东西方向的,故导线通电时指南针会发生偏转,故D错误。
16.(5分)(多选)一束粒子沿水平方向平行飞过小磁针上方,如图所示,此时小磁针S极向纸内偏转,这一束粒子可能是 (　　)

A.向右飞行的正离子束
B.向左飞行的正离子束
C.向右飞行的负离子束
D.向左飞行的负离子束
【解析】选B、C。向右飞行的正离子束形成的电流方向向右,根据安培定则可知,正离子在下方产生的磁场方向向里,则N极转向里,S极转向外,不符合题意,故A错误;向左飞行的正离子束形成的电流方向向左,根据安培定则可知,离子在下方产生的磁场方向向外,则N极转向外,S极转向里,符合题意,故B正确;向右飞行的负离子束形成的电流方向向左,根据安培定则可知,离子在下方产生的磁场方向向外,则N极转向外,S极转向里,符合题意,故C正确;向左飞行的负离子束形成的电流方向向右,根据安培定则可知,离子在下方产生的磁场方向向里,则N极转向里,S极转向外,不符合题意,故D错误。
17.(5分)(多选)根据磁感应强度的定义式B=,下列说法中正确的是(　　)
A.在磁场中某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积成反比
B.一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该处的B不一定为零
C.一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力F也一定为零
D.磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同
【解析】选B、C。磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向,是由磁场本身决定的,与放入磁场的导线所受的安培力F、导线的长度L和电流I无关,故A错误;通电导体中的电流方向与磁场方向平行时,放在磁场中该处的一小段通电直导线受到的磁场力F=0,但该处的B并不一定为零,故B正确;一小段通电直导线放在磁感应强度B为零的位置,那么它受到的磁场力F也一定为零,故C正确;磁场力F垂直于电流I和磁感应强度B所在的平面,所以磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直,故D错误。
18.(5分)(多选)在匀强磁场中某处P放一个长度为L=20 cm,通电电流I=1 A的直导线,测得它受到的安培力F=1.0 N,则P处磁感应强度可能为(　　)
A.7 T　　　　　 B.0.2 T
C.0.05 T D.5 T
【解析】选A、D。当通电导线垂直放入磁场中时,由安培力的公式:F=BIL得:B== T=5 T。
若电流的方向与磁场的方向不垂直,设夹角为θ,
则:F=BILsinθ
可知此时磁感应强度一定大于5 T。
故A、D正确,B、C错误。
19.(5分)(多选)下列情况能产生感应电流的是 (　　)

A.如图甲所示,导体AB顺着磁感线运动
B.如图乙所示,条形磁铁插入或拔出线圈时
C.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通时
D.如图丙所示,小螺线管A插入大螺线管B中不动,开关S一直接通,当改变滑动变阻器的阻值时
【解析】选B、D。题图甲中导体AB顺着磁感线运动,穿过闭合电路的磁通量没有发生变化,无感应电流,故选项A错误;题图乙中条形磁铁插入线圈时,线圈中的磁通量增加,拔出线圈时,线圈中的磁通量减少,都有感应电流产生,故选项B正确;题图丙中开关S一直接通时,回路中有恒定电流,螺线管A产生的磁场稳定,螺线管B中的磁通量无变化,不产生感应电流,故选项C错误;题图丙中开关S接通时,滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化,螺线管A产生的磁场变化,螺线管B中的磁通量变化,线圈中产生感应电流,故选项D正确。
20.(5分)(多选)关于如下现象的表述正确的是 (　　)

A.甲中是利用紫外线进行防伪
B.乙中是利用β射线照射人体进行透视的
C.丙中夜视系统是利用红外线
D.丁中蝙蝠和雷达均利用超声波定位
【解析】选A、C。甲中是利用紫外线进行防伪,故A正确;乙中CT是利用X射线照射人体的,不是利用辐射性强的β射线,故B错误;丙中夜视系统是利用不可见光中的红外线,故C正确;丁中蝙蝠是利用超声波定位,从而进行捕食的,而雷达是利用电磁波定位,故D错误。
21.(10分)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,问:该地磁感应强度的大小是多少?方向如何?
【解析】根据题意,依据合成法则,有:
B= T
=5×10-5 T,
与水平方向夹角的正切值为:
tanθ==;
方向与水平方向成53°角向下。
答案:5.0×10-5 T,与水平方向成53°角向下。