资源简介

阶段质量检测(五)　电磁感应与电磁波初步
(本试卷满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在物理学发展的过程中,有许多伟大的科学家做出了突出贡献,下列叙述符合事实的是 (　　)
A.奥斯特首先发现了电磁感应现象
B.麦克斯韦建立了电磁场理论,预言并通过实验证实了电磁波的存在
C.法拉第提出了分子电流假说,成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质
D.普朗克把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的观念
2.给如图所示直导线ab通电后,发现正下方小磁针的N极向纸内转动。下列说法正确的是 (　　)
A.导线下方产生了水平向右的磁场
B.导线下方产生了垂直纸面向外的磁场
C.导线中的电流方向从a到b
D.导线中的电流方向从b到a
3.我国是对磁现象认识最早的国家,公元前4世纪左右成书的《管子》中就有“上有慈石者其下有铜金”的记载,“慈石”是指磁铁矿,“铜金”是指黄铁矿或黄铜矿,常与磁铁矿共生,这是关于磁的最早记载。关于磁通量和电磁感应现象,下列说法正确的是 (　　)
A.磁感应强度越大,磁通量一定越大
B.发生电磁感应现象,则通过闭合导体回路的磁通量一定发生变化
C.电磁感应现象最先是由奥斯特通过实验发现的,此现象中机械能转化为电能
D.其他条件不变时,线圈面积S越大,则磁通量Φ也越大
4.下列说法正确的是 (　　)
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.电磁波按波长从长到短顺序排列依次是:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
C.X射线的穿透本领比γ射线更强
D.电磁波在真空中的传播速度等于光速
5.如图所示,在匀强磁场中的矩形金属导轨上,有等长的两根金属棒ab和cd,均与导轨接触良好,它们以相同的速度匀速运动,则 (　　)
A.断开开关S,ab中有感应电流
B.闭合开关S,ab中有感应电流
C.无论断开还是闭合开关S,ab中都有感应电流
D.无论断开还是闭合开关S,ab中都没有感应电流
6.如图是法拉第探究“磁生电”的实验,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,一个线圈A连接电池与开关,另一线圈B闭合并在其中一段直导线行放置小磁针。下列说法正确的是 (　　)
A.A线圈接通瞬间,小磁针偏转一下,随即复原
B.保持开关闭合,小磁针始终发生偏转
C.开关断开瞬间,小磁针不会发生偏转
D.A、B线圈没有直接连接,无论如何操作小磁针都不会发生偏转
7.如图所示,面积大小为S的矩形线圈abcd,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈可以绕O1O2转动。下列说法中正确的是 (　　)
A.当线圈从图示位置转过30°时,穿过线圈的磁通量大小Φ=BS
B.当线圈从图示位置转过90°时,穿过线圈的磁通量大小Ф=BS
C.当线圈从图示位置转过180°的过程中,穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ=0
D.当线圈从图示位置转过360°的过程中,穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ=2BS
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
8.矩形线圈ABCD位于通电直导线附近,线圈与导线在同一平面内,线圈的两条边AB、CD与导线平行。下列哪种情况下,线圈中产生感应电流 (　　)
A.导线中的电流I逐渐增大
B.线圈以速度v1沿导线方向运动
C.线圈以速度v2远离导线向右移动
D.线圈以AB边为轴由图示位置向纸内转过90°
9.如图所示,某实验把两个线圈绕在一个铁环上,甲线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路,乙线圈与开关S、电流表G组成另一个回路。下列关于该实验的说法正确的是 (　　)
A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有感应电流
B.闭合开关S的瞬间,电流表G中没有感应电流
C.闭合开关S,滑动变阻器的滑片向左滑的过程中,电流表G中有感应电流
D.闭合开关S,滑动变阻器的滑片静止不动,电流表G中有感应电流
10.如图所示是我国航天员在离地面高约为400 km 的中国空间站中出舱的画面,该画面是通过电磁波传输到地面接收站的。下列关于电磁波的说法正确的是 (　　)
A.电磁波波长越长,其能量子的能量越小
B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波
C.航天员出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s
D.赫兹通过实验捕捉到电磁波,并证实了麦克斯韦的电磁场理论
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(7分)逆向思维是一种重要的思想方法,在这种思想方法的引领下,许多重要的科学定律被发现。“电生磁,磁生电”这种逆向互生的关系,体现了物理学中的一种对称美。请思考:
(1)你还能再指出一个物理学中的其他对称性或对称实例吗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)1831年,物理学家法拉第用如图所示的实验,成功发现了磁生电现象。当开关始终处于闭合状态时,a线圈中　　　　(填“有”或“无”)感应电流产生;当开关闭合或断开瞬间,a线圈中　　　　(填“有”或“无”)感应电流产生。
12.(9分)探究产生感应电流条件的实验步骤如图所示。
(1)本实验中,我们通过观察　　　　　　　　　　　　　　　　来判断电路中是否有感应电流。
(2)通过比较图甲和图丙可知,产生感应电流的一个条件是电路要　　　　。通过比较图　　　　可知,产生感应电流的另一个条件是闭合导体回路的磁通量发生变化。
(3)若图甲中AB棒不动,磁体左右水平运动,电路中　　　　(选填“有”或“无”)感应电流。
13.(11分)边长L=10 cm的正方形线框有10匝,固定在匀强磁场中,磁场方向与线框平面间的夹角θ=30°,如图所示,磁感应强度随时间的变化规律为B=2+3t(T),求:
(1)2 s末穿过线框的磁通量;
(2)第3 s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ。
14.(12分)“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统,利用它可以获得能量为2 400 J、波长为λ=0.35 μm的紫外激光。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则该紫外激光所含光子数为多少 (结果保留3位有效数字)
15.(15分)如图1所示,金属框架AOC处于与框架垂直的磁感应强度为B=0.25 T的匀强磁场中,∠AOC=45°, 导体棒PQ与框架接触良好构成回路, 且PQ⊥OC。现使导体棒从O位置以v=0.2 m/s 的速度向右做匀减速运动,加速度大小a= 1 m/s2。求:
(1)导体棒停止运动时,导体棒PQ与框架围成的回路磁通量的大小;
(2)导体棒停止运动后就不再运动,以导体棒停止运动为计时零点,磁场的磁感应强度随时间变化的B-t图像如图2所示,t=1.5 s时,导体棒PQ与框架围成的回路磁通量的大小;
(3)在第(2)问的条件下,从t=1.5 s到t=3.5 s的过程中,回路中磁通量的变化量。
阶段质量检测(五)
1.选D　法拉第首先发现了电磁感应现象,A错误;麦克斯韦建立了电磁场理论,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,B错误;安培提出了分子电流假说,成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质,C错误;普朗克把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的观念,D正确。
2.选C　发现导线正下方小磁针的N极向纸内转动,可知导线下方产生了垂直纸面向里的磁场,根据右手螺旋定则可知,导线中的电流方向从a到b,故选C。
3.选B　当磁感线与闭合回路垂直时,磁感应强度越大,磁通量越大,当磁感线与闭合回路平行时,磁通量为零,可知磁感应强度越大,磁通量不一定越大,故A错误;发生电磁感应现象,则磁通量一定发生变化,故B正确;电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的,故C错误;在匀强磁场中,当磁感线与线圈成一定夹角时,线圈面积S越大,磁通量Φ越大,当磁感线与线圈平行时,磁通量Φ为零,可知线圈面积S越大,磁通量Φ不一定越大,故D错误。
4.选D　根据麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场产生稳定的磁场,A错误;电磁波按波长从短到长顺序排列依次是:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波,B错误;γ射线的穿透本领比X射线更强,C错误;电磁波在真空中的传播速度等于光速,D正确。
5.选B　两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动,若断开开关S,两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化,则ab中无感应电流,故A、C错误;若闭合开关S,两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化,则ab中有感应电流,故B正确,D错误。
6.选A　A线圈接通瞬间,在铁环中产生磁场,使得穿过线圈B的磁通量增加,在线圈B中产生感应电流,保持开关闭合,穿过线圈A、B的磁通量不再发生变化,所以线圈B中不再有感应电流,即小磁针偏转一下随即复原,故A正确,B错误;当开关断开,A线圈中的电流中断瞬间,使得穿过线圈B的磁通量减小,在线圈B中产生感应电流,小磁针会偏转,线圈A电流减为零后穿过线圈A、B的磁通量不再变化,所以线圈B中不再有感应电流,小磁针偏转一下后随即复原,故C、D错误。
7.选A　在题图所示位置,穿过线圈的磁通量大小为Φ0=BS,当线圈从题图示位置转过30°时,穿过线圈的磁通量大小Φ=BScos 30°=BS,故A正确;当线圈从题图示位置转过90°时,穿过线圈的磁通量大小为零,故B错误;当线圈从题图示位置转过180°时,穿过线圈的磁通量大小为Φ1=-BS,穿过线圈的磁通量的变化量大小为=2BS,故C错误;当线圈从题图示位置转过360°时,穿过线圈的磁通量大小为Φ2=BS,穿过线圈的磁通量的变化量大小为=0,故D错误。
8.选ACD　导线中的电流I逐渐增大,穿过线圈的磁通量改变,线圈中产生感应电流,故A符合题意;线圈以速度v1沿导线方向运动,穿过线圈的磁通量不变,线圈中不产生感应电流,故B不符合题意;线圈以速度v2远离导线向右移动,穿过线圈的磁通量改变,线圈中产生感应电流,故C符合题意;线圈以AB边为轴由题图示位置向纸内转过90°,穿过线圈的磁通量改变,线圈中产生感应电流,故D符合题意。
9.选BC　闭合开关S的瞬间,穿过线圈乙的磁通量不发生变化,电流表G中没有感应电流,故A错误,B正确;闭合开关S后,滑动变阻器的滑片向左滑,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电流减小,则穿过线圈乙的磁通量减小,电流表G中有感应电流,故C正确;闭合开关S,滑动变阻器的滑片静止不动,电流不变,穿过线圈乙的磁通量不发生变化,电流表G中无感应电流,故D错误。
10.选AD　电磁波的能量子为ε=hν=h,则电磁波波长越长,其能量子的能量越小,故A正确;根据麦克斯韦的电磁场理论可知,周期性变化的磁场或电场,其周围产生电磁波,故B错误;电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108 m/s,空间站到地球表面的距离s=4×105 m,电磁波从空间站传播到地面的时间为t== s≈0.001 3 s,故C错误;麦克斯韦提出了电磁场理论,1886年,赫兹通过实验捕捉到电磁波,从而证明了电磁波的存在,故D正确。
11.解析:(1)电荷的正与负、吸引与排斥、加速度相等的匀加速和匀减速运动、作用力与反作用力等。
(2)开关始终处于闭合状态时,因穿过a线圈的磁通量不变,所以无感应电流产生;开关闭合或断开瞬间,穿过a线圈的磁通量发生变化,所以有感应电流产生。
答案:(1)见解析　(2)无　有
12.解析:(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否产生感应电流。
(2)题图甲所示电路是闭合电路,灵敏电流计的指针发生偏转,说明电路中产生了感应电流;题图丙所示电路是断开的,灵敏电流计的指针没有偏转,说明电路中没有产生感应电流;由此可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合。要得出产生感应电流的另一个条件是闭合导体回路的磁通量发生变化,这就要求两次实验中一次使闭合导体回路的磁通量发生变化,另一次使闭合导体回路的磁通量不发生变化,由此可以确定要选用题图甲和乙。
(3)在题图甲中,电路是闭合的,若AB棒不动,磁体运动,利用运动和静止的相对性可以确定,导体回路的磁通量发生变化,具备了感应电流产生的两个条件,所以电路中有电流产生。
答案:(1)灵敏电流计的指针是否偏转　(2)闭合　甲和乙　(3)有
13.解析:(1)2 s末磁场的磁感应强度
B2=(2+3×2)T=8 T,
由Φ=BSsin θ知,
2 s末穿过线框的磁通量
Φ2=B2Ssin θ=8×(0.1)2× Wb=4×10-2 Wb。
(2)第3 s内磁感应强度的变化量ΔB=3 T,
所以ΔΦ=ΔBSsin θ=3×(0.1)2× Wb=1.5×10-2 Wb。
答案:(1)4×10-2 Wb　(2)1.5×10-2 Wb
14.解析:根据题意可知,该紫外激光每个光子的能量为E0=
则该紫外激光所含光子数n=
代入数据解得n≈4.22×1021个。
答案:4.22×1021个
15.解析:(1)导体棒从O位置以v=0.2 m/s的速度向右做匀减速运动,有2ax=v2
解得导体棒的位移为x==0.02 m
则导体棒停止运动时,导体棒PQ与框架围成的回路磁通量的大小Φ=BS=B×x2=5×10-5 Wb。
(2)根据题图2可知,在t=1.5 s时刻,磁场的磁感应强度为B1.5=1.0 T
则t=1.5 s时,导体棒PQ与框架围成的回路磁通量的大小Φ'=B1.5S=B1.5×x2=2×10-4 Wb。
(3)由题图2可知B随t的变化满足B=kt+B0
代入数据解得B=0.5t+0.25(T)
则t=3.5 s时刻的磁感应强度为B3.5=2 T
则t=3.5 s时,导体棒PQ与框架围成的回路磁通量的大小Φ″=B3.5S=B3.5×x2=4×10-4 Wb
所以从t=1.5 s到t=3.5 s的过程中,回路中磁通量的变化量ΔΦ=Φ″-Φ'=2×10-4 Wb。
答案:(1)5×10-5 Wb　(2)2×10-4 Wb　(3)2×10-4 Wb
1 / 5

展开更多......

收起↑