第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷综合测试卷(word含答案)
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第十三章电磁感应与电磁波精选试卷综合测试卷(word含答案)一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优(难)1.如图甲,一电流强度为I的通电直导线在其中垂线上A点处的磁感应强度B∝,式中r是A点到直导线的距离.在图乙中是一电流强度为I的通电圆环,O是圆环的圆心,圆环的半径为R,B是圆环轴线上的一点,OB间的距离是r0,请你猜测B点处的磁感应强度是( )A.22R IBr∝B.()3222IBR r∝+C.()23222R IBR r∝+D.()23222r IBR r∝+【答案】C【解析】因一电流强度为I的通电直导线在其中垂线上A点处的磁感应强度B∝Ir,设比例系数为k,得:B=KIr,其中Ir的单位A/m;22R Ir的单位为A,当r0为零时,O点的磁场强度变为无穷大了,不符合实际,选项A错误.()3222IR r+的单位为A/m3,单位不相符,选项B错误,()23222R IR r+的单位为A/m,单位相符;当r0为零时,也符合实际,选项C正确.()23222r IR r+的单位为A/m,单位相符;但当r0为零时,O点的磁场强度变为零了,不符合实际,选项D错误;故选C.点睛:本题关键是结合量纲和特殊值进行判断,是解决物理问题的常见方法,同时要注意排除法的应用,有时能事半功倍.2.已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B的表达式:02IBrμπ=,其中r0是该点到通电直导线的距离,I为电流强度,μ0为比例系数(单位为N/A2).试推断,一个半径为R的圆环,当通过的电流为I时,其轴线上距圆心O点为r0处的磁感应强度应为()A.()232222r IR r+B.()32222IRR rμ+C.()232222IRR rμ+D.()20032222r IR rμ+【答案】C【解析】根据,02IBrμπ=,μ0单位为:T•m/A;A、等式右边单位:23m A=A/mm,左边单位为T,不同,故A错误;B、等式右边单位:3(T m/A)m A=T/mm⋅⋅,左边单位为T,不同,故B错误;C、等式右边单位:23(T m/A)m A=Tm⋅⋅,左边单位为T,相同,故C正确;D、等式右边单位23(T m/A)m A=Tm⋅⋅,左边单位为T,相同,但当r0=0时B=0,显然不合实际,故D错误;故选C.【点睛】本题要采用量纲和特殊值的方法进行判断,即先根据单位判断,再结合r0取最小值进行分析.结合量纲和特殊值进行判断是解决物理问题的常见方法.3.三根通电长直导线垂直纸面平行固定,其截面构成一正三角形,O为三角形的重心,通过三根直导线的电流分别用I1、I2、I3表示,方向如图。
现在O点垂直纸面固定一根通有电流为I0的直导线,当1230I I I I===时,O点处导线受到的安培力大小为F。
已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比,则()A .当102303I I I I I ===、时,O 点处导线受到的安培力大小为4FB .当102303I I I I I ===、时,O 点处导线受到的安培力大小为3FC .当201303I I I I I ===、时,O 点处导线受到的安培力大小为3FD .当301203I I I I I ===、时,O 点处导线受到的安培力大小为2F 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】根据安培定则画出123I I I 、、在O 点的磁感应强度123B B B 、、的示意图如图所示当1230I I I I ===时,三根导线在O 点产生的磁感应强度大小相等,设为0B ,根据磁场叠加原理可知,此时O 点的磁感应强度为02B B =此时O 点处对应的导线的安培力002F B I L =AB .由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比,当102303I I I I I ===、时,则有103B B =,230B B B ==根据磁场叠加原理可知,此时O 点的磁感应强度为04B B =此时O 点处对应的导线的安培力0042F B I L F '==故AB 错误;C .当201303I I I I I ===、时,有203B B =,130B B B ==如图所示根据磁场叠加原理可知023B B =此时O 点处对应的导线的安培力00233F B I L F '==故C 正确;D .当301203I I I I I ===、时,有303B B =,120B B B ==如图所示根据磁场叠加原理可知023B B =此时O 点处对应的导线的安培力00233F B I L F '==故D 错误。
故选C 。
4.降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱.某型号降噪耳机工作原理如图所示,降噪过程包括如下几个环节:首先,由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵能听到的环境中的中、低频噪声(比如 100Hz ~1000Hz );接下来,将噪声信号传至降噪电路,降噪电路对环境噪声进行实时分析、运算等处理工作;在降噪电路处理完成后,通过扬声器向外发出与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声;最后,我们的耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失了.对于该降噪耳机的下述说法中,正确的有A.该耳机正常使用时,降噪电路发出的声波与周围环境的噪声能够完全抵消B.该耳机正常使用时,该降噪耳机能够消除来自周围环境中所有频率的噪声C.如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变小,则该耳机降噪效果一定会更好D.如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢,则耳机使用者可能会听到更强的噪声【答案】D【解析】【分析】【详解】AB.因周围环境产生的噪声频率在100Hz~1000Hz范围之内,而降噪电路只能发出某一种与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声,所以降噪电路发出的声波与周围环境的噪声不能够完全抵消,即不能完全消除来自周围环境中所有频率的噪声,选项AB错误;C.如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变大,则该耳机降噪效果一定会更好,选项C错误;D.如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢,则在降噪电路处理完成后,通过扬声器可能会向外发出与噪声相位相同、振幅相同的声波来加强噪声,则耳机使用者可能会听到更强的噪声,选项D正确;故选D.5.如图所示,把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置,它们的圆心位于一个共同点O 上,当通以相同大小的电流时,O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比是()A.1∶1 B2∶1 C.12D.2∶1【答案】B【解析】根据安培定则可知,竖直方向的通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为B,水平方向的通电圆环在圆心O处产生的磁感应强度方向竖直向上,大小为B ,一个线圈单独产生的磁感B,两者相互垂直,圆心O处的磁感强度的大小是O应强度大小为B,则O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比,故B正确,A、C、D错误;故选B.【点睛】该题是关于磁场的叠加问题,首先运用安培定则每个圆环在圆心O处产生的磁感应强度的方向,利用平行四边形定则进行矢量合成,即求出O处的磁感应强度大小.6.2019年被称为5G元年,这一年全球很多国家开通了5G网络。
5G网络使用的无线电波通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段,比目前4G通信频率在0.3GHz~3.0GHz 间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。
下列说法正确的是()A.4G信号是横波,5G信号是纵波B.4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象C.5G信号比4G信号波长更长,相同时间传递的信息量更大D.5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物,所以5G通信需要搭建更密集的基站【答案】D【解析】【分析】【详解】A.4G和5G信号均为电磁波,电磁波传播过程中,电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直,故电磁波为横波,故A错误;B.4G和5G信号的频率不同,不能发生稳定的干涉现象,故B错误;C.5G信号比4G信号波长小,频率高,光子的能量大,故相同时间传递的信息量更大,故C错误;D.因5G信号的频率高,则波长小,4G信号的频率低,则波长长,则5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物,所以5G通信需要搭建更密集的基站,故D正确。
故选D。
7.丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流磁效应,下列说法正确的是( ) A.奥斯特在实验中观察到电流磁效应,揭示了电磁感应定律B.将直导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动C.将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动D.将直导线沿南北方向水平放置,把铜针(用铜制成的指针)放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,铜针一定会转动【解析】【分析】【详解】奥斯特在实验中观察到了电流的磁效应,而法拉第发现了电磁感应定律;故A错误;将直导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方时,小磁针所在位置的磁场方向可能与地磁场相同,故小磁针不一定会转动;故B错误;将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,由于磁场沿东西方向,则小磁针一定会转动;故C正确;铜不具有磁性,故将导线放在上方不会受力的作用,故不会偏转;故D错误;故选C.【点睛】本题考查电流的磁场的性质,要注意能明确电磁场方向的判断,并掌握小磁针受力方向为该点磁场的方向.8.如图所示为两条长直平行导线的横截面图,两导线中均通有垂直纸面向外、强度大小相等的电流,图中的水平虚线为两导线连线的垂直平分线,A、B两点关于交点O对称,已知A点与其中一根导线的连线与垂直平分线的夹角为θ=30°,且其中任意一根导线在A点所产生的磁场的磁感应强度大小为B。
则下列说法正确的是()A.根据对称性可知A、B两点的磁感应强度方向相同B.A、B两点磁感应强度大小均为3BC.A、B两点磁感应强度大小均为BD.在连线的中垂线上所有点的磁感应强度一定不为零【答案】B【解析】【分析】【详解】A.根据安培定则判断得知,两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向,由于对称,两根通电导线在A、B两点产生的磁感应强度大小相等,根据平行四边形进行合成得到,A、B两点的磁感应强度大小相等,A点磁场向下,B点磁场向上,方向相反,A错误;BC.两根导线在A点产生的磁感应强度的方向如图所示根据平行四边形定则进行合成,得到A点的磁感应强度大小为2cos303B B︒=同理,B点的磁感应强度大小也为2cos303B B︒=B正确、C错误;D.只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时,合磁感应强度才为零,则知O点的磁感应强度为零,D错误。
故选B。
9.已知在电流为I的长直导线产生的磁场中,距导线r处的磁感应强度大小为B=k Ir,其中k为常量。