2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初進(jìn)階突破含解析新人教版必修3

PAGEPAGE4第十三章進(jìn)階突破1．(多選)關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．周期性變更的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波能在真空中傳播，也能在介質(zhì)中傳播D．利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，但電磁波不能通過(guò)電纜、光纜傳輸【答案】BC【解析】電磁波在真空中的傳播速度恒為光速，A錯(cuò)誤；依據(jù)麥克斯韋電磁理論可得周期性變更的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波，B正確；電磁波能在透亮介質(zhì)和真空中傳播，C正確；電磁波可以在介質(zhì)中傳播，所以可以利用電纜、光纜進(jìn)行有線傳播，也可以不須要介質(zhì)進(jìn)行傳播，即無(wú)線傳播，D錯(cuò)誤．2．如圖所示，條形磁鐵以速度v向螺線管靠近，下面幾種說(shuō)法中正確的是()A．螺線管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．只有磁鐵速度足夠大時(shí)，螺線管中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流D．只有在磁鐵的磁性足夠強(qiáng)時(shí)，螺線管中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流【答案】B【解析】當(dāng)條形磁鐵以速度v向螺線管靠近，穿過(guò)螺線管的磁通量增大，則螺線管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，故B正確．3．如圖所示，完全相同的甲、乙兩個(gè)環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點(diǎn)，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時(shí)a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2．當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，cA．B2－B1 B．B1－eq\f(B2,2)C．B2－eq\f(B1,2) D．eq\f(B1,3)【答案】B【解析】由安培定則可知，甲、乙兩個(gè)環(huán)形電流在a、b、c三點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，都是水平向左，大小為兩個(gè)環(huán)形電流在各點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和．因aO1＝ O1b＝bO2＝O2c，依據(jù)對(duì)稱(chēng)性，兩個(gè)環(huán)形電流在a產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，所以此時(shí)c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1．環(huán)形電流甲與環(huán)形電流乙在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，設(shè)其中一個(gè)環(huán)形電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有2B＝B2．依據(jù)對(duì)稱(chēng)性，乙環(huán)形電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同．當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后，c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小只有甲環(huán)形電流產(chǎn)生，所以Bc＝B1－B，即為Bc＝B1－eq\f(B2,2)，所以B正確．4．在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，并把它們與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，例如鹽水．假如把玻璃皿放在磁場(chǎng)中，如圖所示，通過(guò)所學(xué)的學(xué)問(wèn)可知，當(dāng)接通電源后從上向下看()A．液體將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B．液體將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)C．若僅調(diào)換N、S極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變D．若僅調(diào)換電源正、負(fù)極位置，液體旋轉(zhuǎn)方向不變【答案】B【解析】依據(jù)電勢(shì)的凹凸可知電流由邊緣流向中心，器皿所在處的磁場(chǎng)豎直向上，由左手定則可知，導(dǎo)電液體受到的磁場(chǎng)力沿逆時(shí)針?lè)较?，因此液體沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；僅僅調(diào)換N、S極位置或僅僅調(diào)換電源的正、負(fù)極位置，安培力方向確定變更，故C、D均錯(cuò)誤．5．將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來(lái)，在其旁邊放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過(guò)圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，從上往下看()A．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 B．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 D．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵【答案】C【解析】該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，依據(jù)同極相斥、異極相吸，C正確．6．我國(guó)某地的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平重量是3.0×10－5T，豎直重量是4.0×10－5T，則該地磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是()A．2.0×10－5T，與水平方向成53°角向下B．2.0×10－5T，與水平方向成53°角向上C．5.0×10－5T，與水平方向成53°角向下D．5.0×10－5T，與水平方向成53°角向上【答案】C【解析】依據(jù)平行四邊形定則有B＝eq\r(B\o\al(2,x)＋B\o\al(2,y))＝eq\r(3×10－52＋4×10－52)T＝5×10－5T，我國(guó)處于北半球，故地磁場(chǎng)方向斜向下，與水平方向夾角為53°，C正確．7．如圖甲所示，一個(gè)條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點(diǎn)為原點(diǎn)O，中軸線為x軸建立一維坐標(biāo)系．一個(gè)靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設(shè)Q與x軸之間的夾角為θ．試驗(yàn)測(cè)得sinθ與x之間的關(guān)系如圖乙所示．已知該處地磁場(chǎng)方向水平，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0．下列說(shuō)法正確的是()A．P的右端為S極B．P的中軸線與地磁場(chǎng)方向平行C．P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0D．x0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0【答案】C【解析】當(dāng)x趨向無(wú)窮大時(shí)，小磁針?biāo)傅姆较驗(yàn)榈厍虻拇艌?chǎng)方向，所以依據(jù)題圖可知，x趨向無(wú)窮大時(shí)，sinθ趨向1，則θ趨向90°，即小磁針的方向與x方向垂直，所以x的方向?yàn)橄驏|．當(dāng)x特別小時(shí)，小磁針的N極沿x方向，向東．則圖可知，起先時(shí)N背離O點(diǎn)，所以O(shè)點(diǎn)處的磁極是N極，A錯(cuò)誤；P的中軸線與地磁場(chǎng)方向垂直，B錯(cuò)誤；由圖乙可知，x0處sinθ＝eq\f(\r(2),2)，則θ＝45°，設(shè)P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則tan45°＝eq\f(B0,B)，得B＝B0，所以C正確；x0處的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝eq\f(B0,sin45°)＝eq\r(2)B0，D錯(cuò)誤．8．如圖所示，有一個(gè)垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.8T，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm．現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1cm,1匝；B線圈半徑為2cm,1匝；C線圈半徑為0.5cm,1匝．問(wèn)：(1)在B減為0.4T的過(guò)程中，A和B中磁通量各變更多少？(2)當(dāng)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中，C中的磁通量變更多少？【答案】(1)1.256×10－4Wb1.256×10－4Wb(2)－8.4×10－6Wb【解析】(1)設(shè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為R對(duì)線圈A：Φ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb對(duì)線圈B：ΔΦ′＝|Φ4－Φ3|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb．(2)對(duì)線圈C，設(shè)C線圈的半徑為r，有Φ5＝B1πr2，Φ6＝B1πr2cosθ磁通量的變更量ΔΦ″＝|Φ6－Φ5|＝B1πr2(cos30°－1)≈－8.4×10－6Wb．9．可見(jiàn)光也是一種電磁波，某種可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為0.6μm，則它的頻率是多少？已知光從真空中進(jìn)入水中頻率不變，但波長(zhǎng)變短，若這種可見(jiàn)光進(jìn)入水的波長(zhǎng)變?yōu)?.5μm，那么此光在水中的傳播速度將變?yōu)槎嗌伲窟@種光子的能量是多少？【答案】5×1014Hz2.5×108m/s3.315×10【解析】依據(jù)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系可知c＝λf，所以f＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3.0×108,0.6×10－