PAGEPAGE8第十三章電磁感應與電磁波初步一、單項選擇題(本題共9小題，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確，每小題4分，共36分)1．關于磁感線與電場線的描述，下列說法正確的是(B)A．電場線起始于電荷，磁感線起始于磁極B．靜電場的電場線肯定不閉合；磁感線肯定是閉合的C．磁感線是小磁針在磁場力作用下的運動軌跡D．沿磁感線方向磁場漸漸減弱解析：磁感線是假想的線，沒有起點也沒有終點，且是閉合的曲線，磁感線的疏密表示磁場強弱．靜電場中的電場線不是閉合的曲線，始于正電荷(或無窮遠)，止于無窮遠(或負電荷)．2.如圖所示，一根通電直導線垂直放在磁感應強度為1T的勻強磁場中，以導線為中心，R為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點，已知c點的實際磁感應強度為0，則下列說法中正確的是(C)A．直導線中電流方向垂直紙面對里B．a點的磁感應強度為eq\r(2)T，方向向右C．b點的磁感應強度為eq\r(2)T，方向斜向下，與B成45°角D．d點的磁感應強度為0解析：由c點磁感應強度為0可得電流產生的B′＝B＝1T，方向水平向左，再運用安培定則推斷電流在a、b、d各點的磁場方向分別為向右、向下、向上，且大小均為1T，故對于a點，Ba＝2T；對于b點，Bb＝eq\r(B2＋B\o\al(2,bi))＝eq\r(2)T，方向斜向下，與B的方向成45°角；對于d點，同理可得Bd＝eq\r(2)T，方向斜向上，與B的方向成45°角．3．關于磁感應強度B、電流I、導線長L和導線所受磁場力F的關系，下列說法中正確的是(A)A．在B＝0的地方，F肯定等于零B．在F＝0的地方，B肯定等于零C．若B＝1T，I＝1A，L＝1m，則F肯定等于1ND．若L＝1m，I＝1A，F＝1N，則B肯定等于1T解析：由F＝ILB，當B＝0時，F肯定為零．但是用B＝eq\f(F,IL)推斷B時，B肯定要和通電導線垂直，沒有“垂直”這個條件，是無法推斷的．故只有A正確．4．關于對熱輻射的相識，下列說法中正確的是(C)A．溫度高的物體向外輻射電磁波，溫度低的物體只汲取不輻射電磁波B．愛因斯坦為說明黑體輻射的規律，提出了“能量子”C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布狀況只與溫度有關D．常溫下我們看到物體是因為物體在不斷輻射電磁波解析：A錯：溫度高的物體和溫度低的物體都向外輻射電磁波．B錯：普朗克為說明黑體輻射的規律，提出了“能量子”．C對：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布狀況只與溫度有關．D錯：常溫下我們看到物體是因為物體在不斷反射可見光，不是物體輻射電磁波．5．兩根長直通電導線相互平行，電流方向相同，它們的截面處于等邊△ABC的A和B處，如圖所示．兩通電導線在C處產生磁場的磁感應強度大小都是B0.則C處磁場的總磁感應強度大小是(C)A．0B．B0C.eq\r(3)B0D．2B0解析：依據安培定則可知，導線A在C處產生的磁場方向垂直于AC方向向右，導線B在C處產生的磁場方向垂直于BC方向向右，如圖，依據平行四邊形定則得到，C處的總磁感應強度為B總＝2B0cos30°＝eq\r(3)B0.故C正確，ABD錯誤．故選C.6.如圖所示，線圈ABCO的面積為0.4m2，勻強磁場的磁感應強度B＝0.1T，方向為x軸正方向．在線圈由圖示位置繞zA．3.46×10－2Wb B．2×10－2WbC．0 D．4×10－2Wb解析：在題圖實線位置時，線圈平面與磁場方向平行，通過線圈的磁通量Φ1＝0；當線圈由題圖所示位置繞z軸向下轉過60°時，磁通量為Φ2＝BSsin60°＝0.1×0.4×eq\f(\r(3),2)Wb≈3.46×10－2Wb，則通過線圈的磁通量變更量為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝3.46×10－2Wb，A正確．7．為了說明地球的磁性，19世紀安培假設：地球的磁場是由繞過地心的軸的環形電流I引起的．在下列四個圖中，正確表示安培假設中環形電流方向的是(B)解析：地磁場磁感線是從地球的南極旁邊出來，進入地球的北極旁邊，除兩極外地表上空的磁場都具有向北的磁場重量，由安培定則，環形電流外部磁場方向向北，可知，B正確．A圖地表上空磁場方向向南，A錯誤．C、D在地表上空產生的磁場方向是東西方向，C、D錯誤．故選B.8．如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤．A和C(包括支架)的總質量為M，B為鐵片、質量為m，給電磁鐵A通電，鐵片被吸引加速上升的過程中，懸掛C的輕繩的拉力的大小為(D)A．F＝MgB．Mg＜F＜(M＋m)gC．F＝(M＋m)gD．F＞(M＋m)g解析：整體法，因B有向上加速度，故F－(M＋m)g＝ma，則F＞(M＋m)g.9．兩束能量相同的單色光，都垂直地照耀到物體表面，第一束光在某段時間內打在物體上的光子數與其次束光在相同時間內打在物體表面上的光子數之比為45，則這兩束光的光子能量之比和波長之比為(B)A．4545 B．5445C．5454 D．4554解析：由E＝hν和W＝nE＝nhν得：n1E1＝n2E2，則eq\f(E1,E2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(5,4)，又E＝eq\f(hc,λ)，則eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(E2,E1)＝eq\f(4,5).二、多項選擇題(本題共5小題．在每小題給出的四個選項中，有的有兩個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，選錯的得0分，共20分)10．下列關于熱輻射和黑體輻射的說法正確的是(ACD)A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的強度與溫度無關C．隨著溫度的上升，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D．黑體能夠完全汲取入射的各種波長的電磁波解析：A對：一切物體都在輻射電磁波．B錯：物體輻射電磁波的強度與溫度有關．C對：黑體輻射強度的極大值隨溫度上升向波長較短的方向移動．D對：能100%汲取入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體．11．下列說法正確的是(AD)A．指南針指出的“北”不是真正的北，兩者有肯定的差別B．地球兩極與地磁兩極不重合，地磁南極在地球南極旁邊，地磁北極在地球北極旁邊C．在任何星球上都能利用指南針進行方向推斷D．我國是最早在航海上運用指南針的國家解析：因為磁偏角的存在，所以地磁南極在地球北極旁邊，地磁北極在地球南極旁邊，故A正確，B錯誤．火星不像地球那樣有一個全球性的磁場，因此指南針不能在火星上工作，故C錯．據史書記載，我國是最早在航海上運用指南針的國家，故D正確．12．如圖所示，正方形線圈處在電流恒定的長直導線形成的磁場中：A向右平動，B向下平動，C繞軸轉動(ad邊向外)，D向上平動(D線圈有個缺口)．則線圈中能產生感應電流的是(BC)解析：在通電長直導線的磁場中，四個線圈所處位置的磁通量都是垂直于紙面對里的，離導線越遠，磁場就越弱．A向右平動，穿過線圈的磁通量沒有變更，故A線圈中沒有產生感應電流；B向下平動，穿過線圈的磁通量削減，必產生感應電流；C繞軸轉動，穿過線圈的磁通量不斷變更，必產生感應電流；D向上平動，穿過線圈的磁通量增加，但由于線圈不閉合，因此無感應電流．13.有兩根長直導線a、b相互平行放置，右圖為垂直于導線的截面圖，O點為兩根導線連線的中點，M、N為兩導線旁邊的兩點，它們在兩導線連線的中垂線上，且與O點的距離相等．若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關于線段MN上各點的磁感應強度，下列說法中正確的是(BD)A．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相同B．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反C．線段MN上各點的磁感應強度都不行能為零D．線段MN上只有一點的磁感應強度為零解析：依據安培定則和磁場的疊加原理，M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反，故A錯誤，B正確；在線段MN上只有在O點處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應強度等大反向，即只有O點處的磁感應強度為零，C錯誤、D正確．14.如圖所示，三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距，均通有相等的電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反，下列說法錯誤的是(ABC)A．L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為eq\r(3)eq\r(3)1C．如圖所示虛線三角形幾何中心點的磁感應強度為零D．如圖所示虛線三角形幾何中心點的磁感應強度方向與L1、L2所在平面平行解析：依據安培定則，結合矢量的合成法則，則L2、L3通電導線在L1處的磁場方向如圖所示，再依據左手定則，那么L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面平行，故A錯誤；由A選項分析，可知，L1、L3通電導線在L2處的合磁場大小與L2、L3通電導線在L1處的合磁場相等，設各自通電導線在其他兩點的磁場大小為B，那么L1、L2和L3三處磁場之比為11eq\r(3)，則L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11eq\r(3)，故B錯誤；同理，依據安培定則，結合矢量的合成法則，若三根導線的電流均垂直向里，則三角形幾何中心點的磁感應強度為零，而L3中電流方向垂直向外，因此虛線三角形幾何中心點的磁感應強度方向水平向右，即與L1、L2所在平面平行，故C錯誤，D正確．三、計算題(本題共4小題，共44分．解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案的不能得分，有數值運算的題，答案中必需明確寫出數值和單位)15．(8分)對應于3.4×10－19J的能量子，其電磁輻射的頻率和波長各是多少？答案：5.13×1014Hz5.85×10－7解析：依據公式ε＝hν和ν＝eq\f(c,λ)得ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(3.4×10－19,6.63×10－34)Hz≈5.13×1014Hz，λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(3.0×108,5.13×1014)m≈5.85×10－7m.16．(8分)已知山東地面處的地磁場水平重量約為3×10－5T，某校物理愛好小組做估測磁體旁邊磁感應強度的試驗．他們將一小羅盤磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上，如圖所示．小磁針靜止時N極指向y軸正方向，當接通電源后，發覺小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向．請在圖上標明螺線管導線的繞向，并求出該通電螺線管在小磁針處產生的磁感應強度大小．(保留一位有效數字)答案：圖見解析5×10－5T解析：接通電源后，小磁針N極指向是地磁場和螺線管的磁場的疊加磁場的方向，由此可判定螺線管的磁場在小磁針處方向水平向右，由安培定則判定螺線管導線繞向如圖2所示．由題意知地磁場水平重量By＝3×10－5T，設通電螺線管產生的磁場為Bx.由圖1知eq\f(Bx,By)＝tan60°得Bx＝3×10－5×eq\r(3)T≈5×10－5T.17．(14分)三根平行長直導線，分別垂直地通過一等腰直角三角形的三個頂點，如圖所示．現在使每條通電導線在斜邊中點處所產生的磁感應強度大小均為B，則該處實際磁感應強度的大小如何？方向如何？答案：見解析解析：依據安培定則，I1和I3在O點處產生的磁感應強度的方向相同，大小均為B，合成大小為2B，I2在O點產生的磁感應強度與它們垂直，如圖所示．由大小均為B可知，O點處實際磁感應強度的大小B0＝eq\r(2B2＋B2)＝eq\r(5)B.設B0與斜邊夾角為α，則：tanα＝eq\f(2B,B)＝2.所以B0的方向為與斜邊成夾角α＝arctan2，斜向右下方．18．(14分)如圖所示，ab、cd為兩根相距2m的平行金屬導軌，水平放置在豎直向下的勻強磁場中，通以5A的電流時，質量為3.6kg的金屬棒MN沿導軌做勻速運動；當棒中電流增大到8A時，棒能獲得2m/s2的加速度．已