【单元练】(必考题)高中物理必修3第十三章【电磁感应与电磁波初步】知识...

1．电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　）

A．电磁炉是利用电磁波来工作的

B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的

C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的

D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的A

解析：A

A．电磁炉是利电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意；

B．微波时电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B正确，不符合题意；

C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确，不符合题意；

D．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意。

故选A。

2．在磁感应强度为 B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流 的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，其中 c 点的磁感应强度为零，则下列说法正确的是（　　）

A．d 点的磁感应强度为 2B0

B．b、d 两点的磁感应强度相同

C．a 点的磁感应强度在四个点中最大

D．b 点的磁感应强度与竖直方向成 45° 斜向右上方C

解析：C

用右手螺旋定则判断通电直导线在abcd四个点上所产生的磁场方向，如图所示

c 点的磁感应强度为零，则通电直导线在圆周上任一点的磁场强度大小等于磁感应强度B0

A．d点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向是竖直方向成 45° 斜右上方，大小为 ，A错误；

D．b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，叠加后磁感应强度的方向是竖直方向成 45° 斜向左下方，大小为 ，D错误；

B．b、d 两点的磁感应强度相同，大小相同，方向不同，B错误；

C．a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加后最大，C正确。

故选C。

3．如图所示，空间存在一匀强磁场，现沿y轴方向放置一长为L的直导线，当导线中通以电流I时，受到沿z轴正方向、大小为F的安培力。则下列关于匀强磁场的判断中正确的是（　　）

A．一定沿x轴负方向，大小一定为

B．一定沿x轴正方向，大小一定为

C．一定与z轴垂直，且不大于

D．一定与z轴垂直，且不小于D

解析：D

AB．由左手定则可知，安培力F一定与磁场方向和通电导线垂直，而磁场方向与通电导线则未必垂直，所以磁场方向一定与z轴垂直，故选项AB错误；

CD．又因为仅适用于磁场方向与电流垂直的情况，即为垂直于导线方向的磁感应强度的分量大小，而平行于导线方向的磁感应强度的分量大小未知，故而合磁场的磁感应强度的大小应不小于，故选项D正确，C错误。

故选D。

4．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、0、b在M、N的连线上，O为的中点，c、d位于的中垂线上，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 、c两点处的磁感应强度的方向相同

C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反B

解析：B

A．由安培定则分别画出两直导线在a、b、c、d、O点的磁场方向，如下图所示

由平行四边形定则可得，O点的磁感应强度不为零，选项A错误；

B．a、c两点处磁感应强度的方向都竖直向下，选项B正确；

C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，选项C错误；

D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项D错误。

故选B。

5．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边的和处，如图所示。两通电导线在处产生磁场的磁感应强度大小都是，则C处磁场的总磁感应强度大小是（  ）

A．0    B．    C．    D．2C

解析：C

根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，如图，

根据平行四边形定则得到，C处的总磁感应强度为

；

故C正确，ABD错误；

故选C。

6．电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是：

A．电流方向从b到a    B．电流方向从a到b

C．电容器上极板带正电    D．电容器不带电A

解析：A

【分析】

本题考查楞次定律的应用

AB．在N极接近线圈上端的过程中，线圈中的磁通量不断增大，根据楞次定律，可知线圈中产生顺时针的电流，即电流方向应该从b到a，故A选项正确；

CD．电容器的上极板与a端相连，下极板与b端相连，因电路中的电流方向从b到a，则上极板电势低，下极板电势高，即下极板带正电，上极板带负电，故CD均错误。

7．关于磁感强度B，下列说法中正确的是

A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关

B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致

C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零

D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大D

解析：D

AB.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况及安培力大小无关，磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向垂直，不一致，故AB错误；

C.当通电导线与磁场平行放置时，没有安培力，但不能肯定此处没有磁感应强度，故C错误；

D.磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，故D正确；

故选：D；

8．四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于一个正方形的四个顶点上，导线中通有大小都相等的电流，电流的方向如图所示，O点是正方形对角线交点．每一根通电导线单独在O点产生的磁感应强度大小是B．则O点的磁感应强度大小是（　　）

A．2B

B．B

C．B

D．0A

解析：A

根据右手螺旋定则，各电流产生的磁场的方向如图：

1与3导线电流产生磁场都沿左下方，而2与4导线产生磁场都沿右下方，由于各电流产生的磁场的大小都是B，所以合磁场的方向沿角平分线的方向，大小等于；

A.与分析相符，故A正确；

B.与分析不符，故B错误；

C.与分析不符，故C错误；

D.与分析不符，故D错误．

9．下列关于电场线和磁感线说法错误的是（   ）

A．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大

B．即使在复杂电场中的电场线也是不相交的

C．磁场的方向就是小磁针N极在磁场中所指方向

D．电场的方向是带电粒子在该点所受电场力的方向D

解析：D

A.电场线越密的地方，电场强度越大，所以同一试探电荷所受的电场力越大。故A正确，不符合题意；

B.电场线的切线方向即为场强的方向，故任意两条电场线都不会相交；故B正确，不符合题意；

C.在磁场中，某点的磁场方向、该点磁感线方向和该点小磁针北极受磁力方向相同。故C正确，不符合题意；

D.电场的方向是正电荷在该点所受电场力的方向，与负电荷受力方向相反。故D错误，符合题意，选择D；

10．12根长直导线并排成长为l的直导线带ab，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，其位置如图所示，P1到导线带左端的距离等于P2到导线带右端的距离，所有长直导线中均通有大小相等、方向垂直纸面向外的恒定电流，ab上所有直导线产生的磁场在P1处的合磁感应强度大小为B1，在P2处的合磁感应强度大小为B2，若仅将右边6根直导线移走，则P2处的磁感应强度大小为(　　)

A．    B．B2－B1    C．B1－    D．B1＋B

解析：B

由磁场的叠加原理可知，P1处的磁感应强度B1等于右边6根直导线在P1处产生的磁感应强度；P2点的磁感应强度B2等于12根通电导线在P2处的磁感应强度，也等于右边6根直导线在P2处产生的磁感应强度与左边6根直导线在P2处产生的磁感应强度的和；因右边6根直导线在P2处产生的磁感应强度等于右边6根直导线在P1处产生的磁感应强度B1，则当仅将右边6根直导线移走时，P2处的磁感应强度大小为B2－B1；

A．，与结论不相符，选项A错误；

B．B2－B1，与结论相符，选项B正确；

C．B1－，与结论不相符，选项C错误；

D．B1＋，与结论不相符，选项D错误；

二、填空题

11．如图所示，矩形线圈的面积S=10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30o，穿过线圈的磁通量Φ=1.5×103Wb，由此可知，磁场的磁感应强度B=__________T；若线圈以bc边为轴从图示位置开始转过180o，则穿过线圈的磁通量的变化量为_________Wb；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°，则Φ=____________Wb。

解析：

[1]线圈的磁通量

所以

[2]若线圈以bc边为轴从图示位置开始转过180o，则穿过线圈的磁通量的变化量

[3]线圈平面和磁场方向之间的夹角变为0°，则

12．安倍的分子电流假设揭示了磁现象的本质。磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由__________________产生的，于是所有磁现象都归结为运动电荷之间通过___________发生相互作用。电流（或运动电荷）磁场

解析：电流（或运动电荷 ）    磁场    

[1][2]安倍的分子电流假设揭示了磁现象的本质。磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电流（或运动电荷 ）产生的，于是所有磁现象都归结为运动电荷之间通过磁场发生相互作用。

13．三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流。它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示。已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为______。

3B【分析】根据等距下电流所产生的B的大小与电流成正比得出各电流在d点所产生的B的大小关系由安培定则确定出方向再利用矢量合成法则求得B的合矢量的大小和方向

解析：3B

【分析】

根据等距下电流所产生的B的大小与电流成正比，得出各电流在d点所产生的B的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得B的合矢量的大小和方向。

假设正方形的边长为L，通电导线b在d处所产生磁场的磁感应强度大小为B，根据几何关系得

每根通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度大小与距该导线的距离成反比则a与c在d处产生的磁场的强度

方向如图

则d点的磁感应强度

14．小明根据“磁体对周围小磁针的力的作用，不需要接触，说明磁体周围存在磁场”类比得出：地球周围存在“重力”场。用假想的线描述重力场，如下图所示，最合理的是：_____；物体在月球上的重力大约是地球上的六分之一，说明月球附近的重力场比地球附近的重力场_____（选填“强”或“弱”）。

A弱【分析】考查场物质

解析：A    弱    

【分析】

考查场物质。

[1]．在磁场中，小磁针受力方向为磁感线的切线方向； 而重力的方向竖直向下，基本上指向地心的方向，类比可知，图A最有可能是“重力场”；

[2]．由题知，如果用同一物体受到重力的大小来表示“重力”场的强弱，即重力越大，重力场越强，因同一物体在月球上受到的重力大约是地球的六分之一，说明同一物体在地球上的重力较大，即月球附近的“重力”比地球附近的“重力”场场弱。

15．如图所示，A、B两通电直导线位于同一平面内，电流方向如图中箭头所示，则通电导线A在B处产生的磁场方向为     ，通电导线B的磁场对通电导线A的作用力方向是     ．

垂直纸面向里向左

解析：垂直纸面向里，向左

[1]．根据右手螺旋定则得：通电直导线A中在B处的磁场方向，垂直纸面向里．

[2]．根据左手定则可知，通电导线B的磁场对通电导线A的作用力方向是向左．

【点评】

右手螺旋定则在应用过程中容易出现错误，要加强练习，增加熟练程度，要注意与右手定则、左手定则的区别．

16．1831年，英国物理学家、化学家__________经过十年的努力，终于发现了在__________中能产生感应电流．法拉第闭合电路

解析：法拉第    闭合电路    

电磁感应现象是由英国物理家法拉第发现的，而感应电流产生条件是：1、闭合回路 2、磁通量发生变化．

17．穿过闭合电路的______发生变化，闭合电路中就有______产生，这种现象叫______现象。磁通量感应电流电磁感应

解析：磁通量    感应电流    电磁感应    

[1][2][3] 穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生，这种现象叫电磁感应现象。

18．磁体外部，磁感线由_______极发出而进入_______极；在磁体内部，磁感线由_______极通向_______极。（填“N” 或“S”）NSSN

解析：N    S    S    N    

[1][2]．磁体外部，磁感线由N极发出而进入S极；

[3][4]．在磁体内部，磁感线由S极通向N极。

19．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成．接通电源后，220V交流电经一变压器，一方面在次级（副线圈）产生3．4V交流电对磁控管加热，同时在次级产生2000V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极间，使磁控管产生频率为2450MHZ的微波．微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物分子高频地运动而使食物内外同时受热，因而加热速度快，效率高，并能最大限度的保存食物中的维生素．

（1）变压器产生高压的原、副线圈匝数之比为__________．

（2）导体能反射微波，绝缘体可使微波透射，而食物中通常含有的蛋白质、水、脂肪较易吸收微波而转换成热，故在使用微波炉时应_________填写字母代号）

A．用金属容器盛放食物放入炉中后加热    B．用陶瓷容器盛放食物放入炉内加热

C．将微波炉置于磁性材料周围            D．将微波炉远离磁性材料周围11:100BD

解析：11:100    B.D    

(1)[1]接通电源后，220V的交流电经过变压器后，在次级产生2000V高压交流电，根据电压与匝数成正比得

(2)[2]

A．微波加热食品的过程是食物中的蛋白质、水、脂肪等各种分子随微波引起的振荡电场的变化而加速地振动，使食物的内能增加，温度升高；微波炉中不能使用金属容器，如果使用金属容器，微波的不能穿透金属容器，能量不能被食品吸收，会越积越多，损害微波炉．故A错误；

B．用陶瓷容器将食物放入炉内加热时，微波能够穿透容器，被食品吸收．故B正确；

CD．若将微波炉放在磁性材料的附近，磁性材料会影响微波炉内部的材料的磁性，故C错误，D正确。

故选BD。

20．把一个面积为2.0×10﹣2m2的单匝线圈放在磁感应强度为3.0×10﹣2T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈平面的磁通量为_____Wb；当线圈绕0 0’轴转动至与磁场方向垂直时，穿过线圈平面的磁通量为_____Wb．在此转动过程中，穿过线圈平面的磁通量_____（填“变大”、“变小”或“不变”）．6×10﹣4变大

解析：6×10﹣4    变大    

解：当线圈平面与磁场方向平行时，线圈平面与磁场方向的夹角为0度，则Φ=0．

当线圈绕0 0’轴转动至与磁场方向垂直时，Φ=BS=2×10﹣2×3×10﹣2Wb=6×10﹣4Wb．根据Φ=BSsinθ知，在此转动过程中，穿过线圈平面的磁通量变大．

故答案为0，6×10﹣4，变大．

【点评】

解决本题的关键掌握磁通量的公式，知道当线圈平面与磁场平行时，磁通量为0，当线圈平面与磁场方向垂直时，磁通量最大．

三、解答题

21．在匀强磁场中，一根长的通电导线中的电流为，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为，求磁感应强度的大小。

解析：

根据导线与磁场方向垂直时

F=BIL

则

22．如图，垂直于纸面的匀强磁场局限在虚线框内，闭合线圈由位置1穿过虚线框运动到位置2。线圈在运动过程中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流？为什么？

解析：见解析

当线圈向右移动，进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量增大，故产生感应电流；当完全进入时，穿过线圈的磁通量不变，则不产生感应电流；当离开磁场时，磁通量减小，产生感应电流。

23．变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多少？

解析：不需要，

依据电磁波的产生原理可以知道，变化的电场和变化的磁场交替产生形成不可分割的统一体，称为电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播不需要介质，它传播的速度与光速相同即为。

24．经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm = 2.90×10 - 1m K，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h = 6.63×10 - 34J·s)

解析：36℃，2.12×10 - 22J

人体表面的温度为

T ==K ≈ 309K≈36℃

人体辐射的能量子的值为

ε = h= 6.63×10 - 34×J = 2.12×10 - 22J

25．一边长为L的正方形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。

(1)求穿过线圈的磁通量；

(2)若将这个线圈的形状由正方形变为圆形（周长不变），求此时穿过线圈的磁通量Φ2。

解析：(1)；(2)

(1)线圈为正方形时，穿过线圈的磁通量为

(2)线圈为圆形时，其半径为

此时穿过线圈的磁通量为

解得

26．将一面积为S的闭合弹性线圈放入一磁感应强度为B的磁场中，后将线圈面积拉大，同时，将磁感应强度增大。求磁通量的变化。

解析：

磁通量变化（）的产生有两种常见情况，

即磁场不变时改变回路面积，或回路面积不变时改变磁感应强度，相应的算式为

，

算式的依据是：变化量是由末状态量减去初状态量。那么当磁场和面积都变化时，题中

而

则

27．我们常处于电流产生的磁场中。通电长直导线所产生的磁场的磁感应强度可用计算，其中k=2×10-7T·m/A、I为电流、d为该点到平直导线的垂直距离。利用该公式可你说生活中所遇到的磁场的磁感应强度。

（1）家庭通电导线的电流很少超过10A。试比较距离导线0.5m处的磁场与地磁场的磁感应强度大小；

（2）765kV高压输电线中的电流常可达200A。假定这种输电线离地面高度20m，试估算输电线正下方地面处的磁感应强度并与家庭电路中的磁场的磁感应强度进行比较。

解析：（1）家庭通电导线的磁感应强度比地磁场的磁感应强度小得多；（2），输电线正下方的磁感应强度比家庭电路中的磁场的磁感应强度略小

（1）根据

解得距离导线0.5m处的磁场强度

地磁场的磁感应强度约为 ，所以比地磁场的磁感应强度小得多。

（2）输电线下的磁感应强度

比家庭电路中的磁场的磁感应强度略小。

28．如图所示，通电长直导线MN与闭合的矩形金属线圈abcd彼此绝缘，可视为在同一水平面内，直导线与线圈的对称轴线重合。当直导线MN中电流增大时，穿过线圈abcd的磁通量是否变化?线圈中是否有感应电流?请判断并说出理由。

解析：不，见解析

不变化，因为电流放在中间位移，则在线圈中左右两侧的磁通量相互抵消，磁通量为零，当只改变电流强度时，磁通量不变，不会产生感应电流。