第十三章 电磁感应与电磁波初步 综合复习题（含详解）-2022-2023学年高二物理上学期（人教版2019必修第三册）

必修第三册第十三章综合复习题一、单选题1．电场和磁场既有联系，又有区别。下列说法正确的是（）A．牛顿最早用电场线和磁感线来描述电场和磁场B．法拉第发现了电流的磁效应C．直导线电流、环形电流、通电螺线管的磁场均可用安培定则判断D．电场线、磁感线都闭合且都不相交2．如图所示，环形导线中通有逆时针方向的电流I，则该环形导线中心处的磁场方向为（）A．水平同右 B．水平向左C．垂直于纸面向里 D．垂直于纸面向外3．如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同4．如图所示，矩形线框放置在水平面内，磁场方向与水平方向成角，已知，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为（）A． B． C． D．5．如图所示，一矩形线圈abcd有一半处在磁感应强度垂直平面向里的匀强磁场中，虚线MN为磁场边界且与cd边平行，穿过线圈的磁通量为。当线圈以cd为轴从图中位置转过45°的瞬间，穿过线圈的磁通量为，则（）A．∶=∶1B．∶=1∶C．∶=∶1D．∶=∶16．关于磁场的有关概念，下列说法正确的是（）A．磁通量是描述穿过某一面积的磁感线条数，有方向性，是矢量B．磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向无关C．磁感应强度的方向跟放入磁场中的受磁场力作用的电流方向有关D．磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的强弱7．如图，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．将线框向上平移C．将线框向下平移 D．以bc边为轴转动（小于60°）8．下图中能产生感应电流的是（）A． B． C． D．9．关于电磁场和电磁波理论，下列说法不正确的是（）A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场B．麦克斯韦预言了电磁波的存在C．光是一种电磁波D．电磁波传播也需要介质10．第一位提出“光本身也是一种电磁波”的科学家是（）A．赫兹 B．法拉第 C．麦克斯韦 D．爱因斯坦11．关于电磁波与声波的比较，下列说法错误的是（）A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长D．电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与其他因素无关12．若在开放电路中感应线圈的电流产生的磁场的磁感应强度按如图所示的规律变化，则根据麦克斯韦的电磁场理论，此变化的磁场产生的电场随时间变化的规律是图中的（）A． B．C． D．13．电磁波在真空中的传播速度c=3×108m/s。湖南交通广播电台的频率f=91.8MHz，则该电台所发射电磁波的波长约为（）A．0.327m B．3.27m C．32.7m D．3.27×103m14．某病人拍摄CT胸片，病发区的密度与其他部位不同，片中显示为白色斑点。CT机可以诊断病情是因为利用了（）A．长波 B．紫外线 C．红外线 D．X射线15．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为，已知可见光的平均波长约为，普朗克常量为，则进人人眼的光子数至少为（）A．个 B．个 C．个 D．个16．下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（）A．一切物体都在辐射电磁波B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波C．黑体辐射强度的极大值跟温度无关D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关二、多选题17．如图所示，一束带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针的N极转向读者，那么这速带电粒子可能是（）A．向右飞的正离子B．向右飞的电子C．向左飞的负离子D．向左飞的质子18．图为通电螺线管，A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，B点在螺线管内，C点在螺线管外，B、D两点均在螺线管内部且位于螺线管的轴线上。下列说法正确的是（）A．在A处放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向左方B．在D处放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向右方C．B、C两点的磁感应强度相同D．B、D两点的磁感应强度相同19．如图所示，在条形磁铁产生的磁场中，垂直条形磁铁中心轴线放置3个相同的闭合线圈、和，三个线圈的中心均在条形磁铁的中心轴线上，穿过各个线圈的数通量分别为、和，则（）A．B．C．D．20．下列四幅图中，穿过线圈的磁通量减小的是（）A．B．C．D．21．如图所示，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。线圈M与电源、开关滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑片，恰好处在滑动变阻器的中间位置，开关S处于闭合状态。线圈N与电阻R相连。下列说法正确的是（）A．当P向右移动，电阻R中有电流通过B．当P向左移动，电阻R中有电流通过C．将线圈N从铁芯上向右拉使其离开铁芯，电阻R中有电流通过D．断开S的瞬间，电阻R中无电流通过22．如图所示，矩形闭合线圈竖直放置，是它的对称轴，通电直导线AB与平行。若要在线圈中产生感应电流，可行的做法是（）A．中电流逐渐增大B．中电流先增大后减小C．以为轴，线圈绕顺时针转（俯视）D．线圈绕轴逆时针转动（俯视）23．以下说法中正确的是（）A．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波并用实验证实了电磁波的存在B．根据麦克斯韦的电磁场理论，只要有变化的电场，就可以形成电磁波C．普朗克最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代D．量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位的整数倍三、实验题24．甲、乙、丙是探究感应电流产生条件的实验。（1）实验丙，开关闭合或断开瞬间，电流表中______电流通过；保持开关闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，电流表中______电流通过；保持开关闭合，将铁芯从中拨出时，电流表中______电流。（均选填“有”或“无”）（2）由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件________。25．如图所示，在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，M、N是通电螺线管轴线上的两点，且这两点到螺线管中心的距离相等。用部件A测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小，并将部件A顶端与M点的距离记作x。(1)实验中A部件是_______________；(2)如果实验操作正确，则图中正确的B-x图应为()A．B．C．D．(3)如图所示，甲、乙是在两个不同电流下得出的图像，比较甲、乙电流的大小，应有I甲_______I乙。A．＞B．＝C．＜26．(1)图1的实验装置,是用来研究__________的(选填“电流的磁效应”或“磁场对通电导线的作用”);开关闭合前将小磁针登于水平桌面，上,其上方附近的导线应与桌面平行且沿________方向放置(选填“东西”或“南北”),这是由于考虑到地磁场的影响;开关闭合后，小磁针偏转了一定角度，说明____________________________．(2)图2的实验装置,是用来研究_____________的(选填“电流的磁效应”或“磁场对通电导线的作用”);把金属棒AB放在磁场里,接通电源，让电流通过AB,发现AB在导轨上向右运动;把电源的正负极对调后接入电路,则AB向___________(选填“左”或“右”)运动．若保持AB中的电流方向如图2不变,但把蹄形磁铁上下磁极调换一下,则AB向______________(选填“左”或“右”)运动．这一实验表明,通电导线在磁场中的受力方向与____的方向和__________的方向有关．27．（1）如图所示的实验装置是用来研究________________（选填“电流的磁效应”或“磁场对通电导线的作用”）的。（2）实验前，开关断开，小磁针静止在水平桌面上，小磁针正上方的导线与小磁针的NS方向平行，此时，小磁针的N极指向地理_________（选填“北极”或“南极”）附近。（3）开始实验，闭合开关，从上往下看，小磁针将沿_________（填“顺时针"或“逆时针"）偏转一定角度。28．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中心轴线上，如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与x轴正方向成60°角的方向。已知该地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为3×10-5T。（1）请在图上标明螺线管导线的绕向；______（2）可得出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小为______（结果保留一位有效数字）。29．探究影响通电导线受力的因素：（1）导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力最_______;导线跟磁场平行时，磁场对电流作用力最_______。（2）当导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力跟电流大小和导线长度的关系。实验装置如图所示：三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度。①保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小，发现：电流越大，磁场对电流的作用力_______。②保持电流不变时，磁场中的导线越_______，磁场对电流的作用力越_______;磁场中的导线越短，磁场对电流的作用力越小③结论：磁场对电流的作用力跟_______成正比，跟导线_______成正比，引入比例系数B，写成等式为：F=_______。四、解答题30．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，磁场有明显的圆形边界，圆心为，半径为。在纸面内先后放上、两个圆形单匝线圈，圆心均在处，线圈半径为，线圈半径为，问：（1）在减为的过程中，和中磁通量分别改变多少；（2）磁感应强度大小不变，方向转过，线圈中磁通量改变多少；（3）磁感应强度大小、方向均不变，线圈绕某直径转过，线圈中磁通量改变多少。31．如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r，现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r，10匝；线圈B的半径为2r，1匝；线圈C的半径为，1匝。（1）在B减为的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？（2）在磁场转过角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过角呢？32．如图所示，面积为S的矩形线框垂直处于磁感应强度为B的匀强磁场中，可绕垂直于磁感线的轴OO′转动。（1）求线框处于图示位置时穿过线框的磁通量；（2）若线框从图示位置绕OO′转过90°角，求转动后穿过线框的磁通量；（3）若线框从图示位置绕OO′转过180°角，求转动后穿过线框的磁通量及此过程磁通量的变化量。33．匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，矩形线圈abcd的面积S=0.5m2，共10匝，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示（1）当线圈绕ab边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少？（2）当线圈绕dc边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量。参考答案：1．C【解析】【详解】A．法拉第最早用电场线和磁感线来描述电场和磁场，A错误；B．奥斯特发现了电流的磁效应，B错误；C．直导线电流、环形电流、通电螺线管的磁场均可用安培定则判断，C正确；D．电场线不闭合，磁感线都闭合，D错误。故选C。2．D【解析】【详解】根据右手螺旋定则可知该环形导线中心处的磁场方向为垂直于纸面向外，故D正确，ABC错误。故选D。3．C【解析】【详解】A．由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，A错误；B．由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，B错误；CD．根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，D错误C正确。故选C。4．B【解析】【详解】磁场方向与水平矩形线框平面成角，则磁感应强度在竖直方向的分量是经线框的磁通量是故选B。5．C【解析】【详解】设ab=l1，bd=2l2，则所以∶=∶1故选C。6．D【解析】【分析】本题考查对磁感应强度和磁感线的理解，关键抓住磁感应强度描述磁场本身的特性的物理量，与放入磁场的电流元无关。【详解】A．磁通量虽然有方向，但其计算不使用平行四边形定则，是标量，故A错误；B．根据安培定则可知，磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向有关，故B错误；C．磁感应强度的方向仅仅与磁场本身有关，与电流受到的磁场力方向、以及电流的方向无关，故C错误；D．磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向：磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小，故D正确。故选D。7．A【解析】【详解】A．将线框向左拉出磁场，通过线框的磁通量减小，所以能使线框中产生感应电流，A正确；B．将线框向上平移，磁感应强度不变，面积不变，则通过线框的磁通量保持不变，所以不能产生感应电流，则B错误；C．将线框向下平移，磁感应强度不变，面积不变，则通过线框的磁通量保持不变，所以不能产生感应电流，则C错误；D．以bc边为轴转动（小于60°），线框在磁场方向的有效面积保持不变，通过线框的磁通量总是保持不变，所以不能产生感应电流，则D错误；故选A。8．B【解析】【详解】A．图中没有闭合回路，所以不能形成感应电流，故A错误；B．磁感应强度不变，由于运动的两个导体棒围成的横截面积增大，由公式可知磁通量变化，两导体棒与导轨形成闭合回路，所以可以产生感应电流，故B正确；C．导线前，磁感应强度方向向下，导线后，磁感应强度方向向上，由对称性可知，整个线圈磁通量为零，磁通量不随电流的增大而变化，没有感应电流产生，故C错误；D．线圈向右移动，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，故D错误。故选B。9．D【解析】【详解】A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，选项A正确，不符合题意；B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项B正确，不符合题意；C．光是一种电磁波，选项C正确，不符合题意；D．电磁波传播不需要介质，在真空中也可以传播，选项D错误，符合题意；故选D。10．C【解析】【详解】建立完整电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而赫兹证实了电磁波的存在，对于法拉第首次提出场的概念，并发现电磁感应现象，爱因斯坦提出相对论；故C正确，ABD错误。故选C。11．D【解析】【详解】A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质，A正确，不符合题意；BC．由空气进入水中时，电磁波速度变小，频率不变，波长变短；声波速度变大，频率不变，波长变长，BC正确，不符合题意；D．电磁波在介质中的速度由介质和频率共同决定的，而声波的波速由介质的决定，D错误，符合题意。故选D。12．C【解析】【详解】周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，所以C正确；ABD错误；故选C。13．B【解析】【详解】根据光速、频率、波长之间关系有所以故B正确。14．D【解析】【详解】CT机可以诊断病情是因为利用了X射线穿透能力较强的性质。故选D。15．B【解析】【详解】每个光子的能量为能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为由得能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少个个ACD错误，B正确。故选B。16．C【解析】【详解】A．一切物体都在辐射电磁波，故A正确；B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，故B正确；C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C错误；D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关，故D正确。故选C。17．BD【解析】【详解】能使磁针的N极转向读者，说明磁场的方向垂直纸面向外，根据右手定则可知，此粒子可能是向左飞行的正离子束，即向左飞的质子；或者向右飞行的负离子束，即向右飞的电子。故AC错误，BD正确。故选BD。18．AD【解析】【详解】AB．根据安培定则，通电螺线管左端相当于磁体的N级，右端相当于磁体的S级，磁体外部磁感线从N级到S级，而内部是由S级到N级，因此在A、D处的小针静止后的N极都指向左方，A正确，B错误；CD．根据磁感线的疏密程度可知，螺线管B、D处的磁感线分布相同，也是最密的，C处磁感线分布最疏，C错误，D正确。故选AD。19．BC【解析】【详解】磁通量可以形象地用穿过截面内的磁感线条数来表示，条形磁铁外周围的磁感线从N极出发回到S极，三个环面都在轴线上，距离最近的穿过的磁通量最大，距离最远的穿过的磁通量最小，故有Φ1>Φ2>Φ3。故选BC。20．AC【解析】【详解】A．当线圈向右移动，远离通电导线，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故A正确；B．当线圈向上移动，穿过线圈的磁场不变，即穿过线圈的磁通量不变，故B错误；C．条形磁铁远离线圈，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故C正确；D．条形磁铁靠近线圈，穿过线圈的磁场增大，即穿过线圈的磁通量增大，故D错误。故选AC。21．ABC【解析】【详解】A．当P向右移动，滑动变阻器电阻的阻值减小，线圈M的电流增大，线圈N的磁通量增大，R中有电流通过，A正确；B．当P向左移动，滑动变阻器电阻的阻值增大，线圈M的电流减小，线圈N的磁通量减小，R中有电流通过，B正确；C．将线圈N从铁芯上向右拉使其离开铁芯，线圈N的磁通量减小，电阻R中有电流通过，C正确；D．断开S的瞬间，线圈N的磁通量减小，电阻R中有电流通过，D错误。故选ABC。22．ABD【解析】【详解】AB．只要中电流发生变化，无论是大小变，还是方向变，还是大小和方向同时变，都可以使线圈内的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故AB正确；C．以为轴，线圈绕顺时针转90°的过程中，磁感应强度的大小和线圈的有效面积都没变，磁通量不变，不能产生感应电流，故C错误；D．以为轴逆时针转90°的过程中，线圈的有效面积发生了变化，磁通量变化，能产生感应电流，故D正确。故选ABD。23．CD【解析】【详解】A．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；B．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场，不能形成电磁波，B错误；C．普朗克最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代，C正确；D．量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，D正确。故选CD。24．有无有穿过闭合回路的磁通量发生变化【解析】【详解】（1）[1]只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流。开关闭合或断开瞬间，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过；[2]保持开关闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，通过闭合螺线圈的磁通量没有变化，电流表中无电流通过；[3]保持开关闭合，将铁芯从中拨出时，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过。（2）[4]由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。25．磁传感器CA【解析】【详解】(1)[1]部件A是测量磁感应强度B的大小的元件，所以是磁传感器；(2)[2]通电螺线管内部的磁场为匀强磁场，螺线管管口向外，磁场减弱。由该性质可知，B沿x的变化是先增大，后不变，再减小。故选C。(3)[3]因为电流越大，产生的磁场越强，由图可知，I甲＞I乙。故选A。26．电流的磁效应南北电流周围存在磁场磁场对通电导线的作用左左磁场电流【解析】【详解】（1）图1的实验装置,是用来研究电流的磁效应的；由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的分量，而当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力，故在进行奥斯特实验时通电直导线可以水平南北方向放置，而不必非要在赤道上进行，但不能东西放置和竖直放置；小磁针偏转说明电流周围存在磁场．（2）图2的实验装置,是用来研究磁场对通电导线的作用的；把导线AB放在磁场里，接通电源，让电流通过导线AB，会观察到导线向右运动，由此说明磁场对通电导体的力的方向向右；如果把电源正、负极对调后接入电路，导体中电流的方向改变；磁场对电流的作用力的方向与磁场方向和电流方向有关，在磁场方向不变的情况下，电流方向改变，其受力方向也改变，即运动方向改变，所以会观察到导线AB向左运动．如果不对调电源正、负极，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，这种情况下，导体中电流方向不变，但磁场方向改变，所以其受力方向改变，导体的运动方向也发生改变，所以会观察到导线AB向左运动．这一实验表明,通电导线在磁场中的受力方向与磁场的方向和电流的方向有关．点睛：通电导体在磁场中受力的方向与两个因素：导体中电流方向；磁场方向有关，要改变其受力方向只能改变其中的一个，两个因素不能同时改变．27．电流的磁效应北极顺时针【解析】【详解】(1)[1]如图的实验装置，是用来研究电流的磁效应的；(2)[2]开关断开，导线中无电流，小磁针在地磁场作用下，小磁针的N极指向地理的北极附近；(3)[3]闭合开关，导线中有向左的电流，由右手螺旋定则可知，小磁针所在位移的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针的N极向外，S极向里，从上往下看，小磁针将沿顺时针方向转动一定角度。28．5×10-5T【解析】【详解】（1）[1]由小磁针静止时北极指向可知导线的绕向如图所示（2）[2]由题意，可知B=B地tan60°≈5×1