1、单元素养评价(五)(第十三章)(满分100分考试时间75分钟)一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。1.如图所示,小磁针正上方的直导线与小磁针平行,当导线中有电流时,小磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是()A.物理学家伽利略,小磁针的N极垂直转向纸内B.天文学家开普勒,小磁针的S极垂直转向纸内C.大物理学家牛顿,小磁针静止不动D.物理学家奥斯特,小磁针的N极垂直转向纸内【解析】选D。发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特,根据安培定则可知该导线下方磁场方向垂直纸面向里,因此小磁针的N极垂直转向纸内,故只有D选项正确。2.如图所示,
2、两根垂直纸面的导线a、b中通有大小相等的电流,两导线旁有一点P,P点到a、b的距离相等。要使P点的磁场方向水平向右,则a、b中电流方向为()A.都向外B.都向里C.a中电流向外,b中电流向里D.a中电流向里,b中电流向外【解析】选C。要使P点的磁场方向水平向右,则a、b两根通电导线分别在P点产生的磁场强弱和方向如图所示,根据安培定则可知,a中电流向外,b中电流向里,选项C正确。3.我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“天眼”,如图所示。“天眼” “眼眶”所围圆面积为S,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面平行、垂直的分量分别为B1、B2,则穿过“眼眶”的磁通量大小为()A
3、.0B.BSC.B1SD.B2S【解析】选D。在匀强磁场中,“眼眶”与磁场B1平行,穿过的磁通量=0,“眼眶”与磁场B2垂直,则穿过的磁通量=B2S,故A、B、C错误,D正确;故选D。【加固训练】在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,用一长为L的导线做成一闭合回路(导线两端相连),则穿过回路的磁通量最大值为()A.B.C.D.BL2【解析】选A。用一长为L的导线做成圆面积最大,由L=2R,S=R2,解得S=,穿过回路的磁通量最大值为=BS=,故A正确,B、C、D错误。故选A。4.如图所示,电流从A点分两路通过对称的环形分路汇合于B点,在环形分路的中心O处的磁感应强度为()A.垂直环形分路所在平面,
4、且指向“纸内”B.垂直环形分路所在平面,且指向“纸外”C.在环形分路所在平面内指向BD.零【解析】选D。将环形分路分成上下两半研究,根据安培定则,上半圆电流在O点产生的磁场方向向里,下半圆电流在O点产生的磁场方向向外,由于电流大小相等,产生的两个磁感应强度大小相等,则O点的合磁感应强度为零。5.在磁感应强度为B0、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,在这四点中()A.c、d两点的磁感应强度大小相等B.a、b两点的磁感应强度大小相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大【解析】选C。
5、在c点电流产生的磁场方向与B0反向,故合磁感应强度最小。在a点两者同向,合磁感应强度最大,在b、d两点,两者互相垂直,故合磁感应强度大小相等。因此只有C项正确。6.关于电磁波及电磁波谱,下列说法正确的是()A.雷达是用X光来测定物体位置的设备B.医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的射线照射C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D.变化的电场可以产生磁场【解析】选D。雷达是用微波测定物体的位置的设备,选项A错误;拍片实际上是让患者接受一定剂量的X射线照射,故B错误;使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线,选项C错误;根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场可以产生磁场,
6、选项D正确。故选D。7.磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如图所示,其中能产生电场的磁场和能产生持续电磁波的磁场分别为()A.、B.、C.、D.、【解析】选C。根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场产生电场。故都可以产生电场;周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,从而产生电磁波,故只有可以产生电磁波。故选C。8.以下宏观概念中,哪些是“量子化”的()A.物体的质量B.物体的动量C.导体中的电流D.东北虎的个数【解析】选D。物体的质量或动量的数值可以取小数或分数,甚至取无理数也可以,因而是连续的,非量子化的,故A、B错误;导体中的电流的数值也可以取小数或
7、分数,甚至取无理数也可以,因而是连续的,非量子化的,故C错误;东北虎的个数的数值只能取正整数,不能取分数或小数,因而是不连续的,是量子化的,故D正确。故选D。9.光在真空中传播,每份光子的能量取决于光的()A.振幅B.强弱C.频率D.速度【解析】选C。光在真空中传播,每份光子的能量取决于光的频率,频率越大,光子的能量越大;故选C。10.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置平移到位置,第二次将金属框绕cd边翻转到位置,设先后两次通过金属框的磁通量变化量分别为1和2,则()A.12B.1=1C.11,故选C。11.磁场的磁感应强度大小在100 T(1 T=10-6
8、T)之内,对人体是安全的。赤道上有一用于轻轨电车引电的载流长直导线,沿东西方向水平延伸,导线中通有大小为150 A、方向由东向西的电流。已知通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式为B=k,式中I为导线上的电流大小,r为某点距导线的距离,k1.310-6Tm/A,赤道表面附近的地磁场的磁感应强度约为5.010-5T。下列说法正确的是 ()A.在导线的正下方,电流产生的磁场方向自南向北B.在导线正下方1.5 m 处,电流产生的磁感应强度大小约为13 TC.若考虑地磁场的影响,在导线的正上方1.5 m处,磁场对人体是安全的D.若考虑地磁场的影响,在导线的正下方1.5 m处,磁场对人体是安全的【解
9、析】选D。根据右手螺旋定则可知,在导线的正下方,电流产生的磁场方向自北向南,故A错误;根据公式B=k,在导线正下方1.5 m处,电流产生的磁感应强度大小约为B=k=1.310-6 T=1.310-4 T=130 T,故B错误;若考虑地磁场的影响,在导线的正上方1.5 m 处,由于地磁场与导线产生的磁场方向相同,合磁感应强度大小为B上=50 T+130 T=180 T100 T,不安全,故C错误;若考虑地磁场的影响,在导线的正下方1.5 m 处,由于地磁场与导线产生的磁场方向相反,合磁感应强度大小为B下=130 T-50 T=80 T100 T,安全,故D正确。二、非选择题:共5题,共56分。要
10、有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。12.(15分)为探究磁场产生电流的条件,做了下面实验,实验装置如图所示:研究对象:线圈B和电流表构成的闭合回路磁场提供:通电线圈A请完成下面实验操作填写观察到的现象。偏转填A,不偏转填B。电路改变情况电流表的指针(偏转或不偏转)断开开关,移动变阻器滑片接通开关瞬间接通开关,移动变阻器滑片接通开关,变阻器滑片不移动断开开关瞬间表中五空分别为:;。【解析】根据电路图及表中信息可知:断开开关,移动变阻器滑片,穿过副线圈的磁通量不变,不产生感应电流,则电流表指针不偏转。接通开关瞬时、接通开关,移动变阻器滑片,原线圈中电流变化,则穿过副线圈的磁通量变
11、化,产生感应电流,电流表指针偏转。接通开关,变阻器滑片不移动,原线圈中的电流不变,穿过副线圈的磁通量不变,不产生感应电流,电流表指针不偏转。断开开关瞬间,穿过副线圈的磁通量减小,产生感应电流,电流表指针偏转。故表中五个空分别为:B;A;A;B;A。答案:BAABA13.(6分)一盏灯发光功率为100 W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长为6.010-7 m。求:在距电灯10 m远处,以电灯为球心的球面上,1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为多少?(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s)【解析】设离灯10 m远处每平方米面积上灯照射的能量为E0,
12、则有E0=;(1分)设穿过的光子数为n,则有:nh=E0;(2分)解得:n=,(1分)代入数据,得:n=2.41017个。(2分)答案:2.41017个14.(8分)边长l=10 cm的正方形线圈,固定在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,如图所示。磁感应强度随时间变化的规律为B=2+3t(T),则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量为多少?【解析】第3 s内就是从2 s末到3 s末,所以2 s末时磁感应强度为B1=(2+32) T=8 T(2分)3 s末时的磁感应强度为B2=(2+33) T=11 T(3分)所以=BS=(11-8)0.12 Wb=310-2 Wb。(3分)答案:310-2 W
13、b【加固训练】如图所示,正方形线圈abcO边长为0.8 m,匀强磁场沿x轴正向,B=0.2 T,线圈在图示位置绕Oz轴转过60的过程中,穿过线圈的磁通量变化了多少?【解析】由题意,初磁通量1=BSsin0=0末磁通量2=BSsin60=0.20.82 Wb=0.064 Wb0.11 Wb所以=2-1=0.11 Wb。答案:0.11 Wb15. (12分)如图所示,将一根长为L=0.5 m的直导线垂直于磁感线方向放入水平匀强磁场中,当导线通过2 A的电流时,导线受到的磁场力为1.010-4 N。(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小。(2)若该导线中通以3 A的电流,试求此时导线所受磁场力的大小。
14、【解析】(1)直导线垂直于磁感线方向放入水平匀强磁场中,由B=(3分)代入数据得:B=1.010-4 T(3分) 故磁场的磁感应强度为1.010-4 T(2)由B=可知在磁感应强度和导线长度一定时,磁场力与电流成正比,即=(3分)代入数据得:F2=1.510-4 N(3分)答案:(1)1.010-4 T(2) 1.510-4 N16.(15分)如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为多少?方向如何?【解析】导线P和Q中电流I均向里时,设其在a点产生的磁感应强度大小BP=BQ=B1,如图所示,则其夹角为60(2分)它们在a点的合磁场的磁感应强度平行于PQ向右、大小为B1(2分)又根据题意Ba=0,则B0=B1,且B0平行于PQ向左(2分)若P中电流反向,则BP反向、大小不变,BQ和BP大小不变,夹角为120,合磁场的磁感应强度大小为B1=B1(方向垂直PQ向上、与B0垂直)(3分)a点合磁场的磁感应强度B=B0(3分)设B与B0夹角为,如图所示:则满足tan=即=30,(2分)故B的方向为与B0成30角且斜向左上方。(1分)答案:B0方向与B0成30角且斜向左上方
