2021学年第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试单元测试习题

这是一份2021学年第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试单元测试习题，共8页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
第十三章 电磁感应与电磁波初步 满分：100分   时间：60分钟一、选择题（本题共10小题，每小题6分，共60分）1.关于定义式（其中B表示磁感应强度，F表示通电导体棒受到的磁场力，I表示通过导体棒的电流，L表示导体棒的长度），下列说法正确的是(   )A.B与F成正比  B.I越大，则B越小C.F的方向就是B的方向 D.B的大小和方向与无关，由磁场本身决定2.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波(   )A.光子能量更大 B.辐射更大 C.传播速度更大 D.波长更长3.如图所示，是水平面上一个圆的直径，在过的竖直平面内有一根通电导线，已知。当竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆面积的磁通量将(   )
 A.逐渐増大 B.逐渐减小 C.始终为0 D.不为0但保持不变4.某同学在研究通电导线在磁场中受力时，先将同一个电流元（），垂直磁场放在三个位置；然后在B点，垂直磁场放入不同的电流元（分别为），观察所受安培力大小，如图所示。由此实验和数据，能得到的结论是(   )
 A.同一电流元在磁场的不同点，所受安培力大小不同，安培力与电流元的比值相同B.不同电流元在磁场的同一点，所受安培力大小不同，安培力与电流元的比值不同C.磁感应强度大小与安培力大小成正比，与电流元（）成反比D.安培力与电流元的比值是反映磁场自身性质的物理量，与电流元无关5.如图所示，线框的左侧放置一通有恒定电流的长直导线，线框从位置Ⅰ按照以下四种方式运动，磁通量变化的绝对值最大的是(   )
 A.平移到位置Ⅱ  B.以为转轴转到位置ⅡC.以为转轴转到位置Ⅲ D.平移到以为对称轴的位置Ⅲ6.如图所示，匀强磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度为，无限长直导线垂直于磁场方向处在该磁场中。两点位于纸面内且连线与直导线垂直，b点到直导线距离是a点到直导线距离的2倍。已知无限长通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小与电流大小成正比，与到直导线的距离成反比。当直导线中通有方向的电流I时，a点磁感应强度大小是，则此时b点的磁感应强度大小是(   )
 A. B. C. D.7.如图，是固定在水平面上的金属导轨，端连接电阻R，导轨间存在竖直向下、有理想边界的匀强磁场，金属棒紧贴导轨放置在磁场的右边界上。下列情况中，一定能够产生感应电流的是(   )
 A.金属棒向右运动的过程中B.金属棒向左运动的过程中C.金属棒向左运动，同时使磁场的磁感应强度均匀增加D.金属棒向右运动，同时使磁场的磁感应强度均匀减小8.普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是(   )A.J/s B.m C.J·m D.m/s9.如图，是水平放置的通电螺线管轴线上的两点，c是螺线管轴线中点，是通电螺线管中垂线上关于轴线对称的两点，则下列关于4个点的说法中正确的是(   )
 A.c点处的磁感应强度最大 B.两点处的磁感应强度相同
C.两点处的磁感应强度方向相同 D.c点处的磁感应强度方向水平向左10.如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是(   )
 A.磁铁插向左环，横杆发生转动 B.磁铁插向右环，横杆发生转动C.磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势 D.磁铁插向右环，右环中产生感应电流二、实验题（共18分）11.（7分）如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
 （1）将图中所缺导线补接完整。
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下。那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针向_________偏转；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针向________偏转。12.（11分）某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象中影响感应电流方向的因素”。（1）在图中用笔画线代替导线完成实验电路连接；（2）连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向左偏了一下。保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向_______（填“左”或“右”）偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，灵敏电流计指针将向_____（填“左”或“右”）偏；几分钟后断开开关，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏。（3）实验中如果将电池换成低压交流电源，线圈A插入线圈B中，滑动变阻器滑片位置
不变，闭合开关时灵敏电流计G________。A.指针始终处于刻度盘中央 B.指针不停地左右摇摆C.指针偏转到某一位置，并保持不动 D.在调节滑动变阻器的滑片位置时，示数无变化三、计算题（共22分）13.（10分）如图所示，三根相互平行的固定长直导线和垂直纸面放置，三根导线及坐标原点恰好位于边长为a的正方形的四个顶点上，与中的电流均为，方向均垂直于纸面向外，中的电流为I，方向垂直纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（式中k为常量）。求原点O处的磁感应强度B的大小和方向。
     14.（12分）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的水平匀强磁场中，以导线为圆心、半径为R的圆周上有四个点（线段为相互垂直的直径且方向水平），已知c点的实际磁感应强度为2 T，求
 （1）a点的磁感应强度的大小；（2）b点的磁感应强度。


答案以及解析1.答案：D解析：该公式为比值定义法，被定义的物理量与用来定义的物理量无因果关系。磁感应强度是描述磁场本身性质的物理量，与放入磁场中的通电导体棒及其受力无关。D正确。2.答案：A解析：因为5G使用的电磁波频率比4G的高，根据可知，5G使用的电磁波的光子能量比4G的大，故A正确；5G比4G传播信息速度更快，不是靠增强通信基站的信号发射功率，而是靠扩容传输带宽，5G基站半径相较4G更小，功率更低，辐射也更小，故B错误；光在真空中的传播速度都是相同的，光在介质中的传播速度为，5G的频率比4G的高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；因5G使用的电磁波频率更高，根据可知，波长更短，故D错误。故选A。3.答案：C解析：导线与直径在同一竖直平面内，根据安培定则判断可知，在外侧半圆中磁感线向下穿过圆面，在内侧半圆中磁感线向上穿过圆面，根据对称性可知，穿过整个圆面的磁感线净条数为零，磁通量为零，当竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量始终为零。4.答案：D解析：对比三点可知，同一电流元在磁场的不同点，所受安培力大小不同，所以安培力与电流元的比值不同，A错误；对比在B点放置不同的电流元的受力情况可知，不同电流元在磁场的同一点，所受安培力大小不一定相同，安培力与电流元的比值相同，说明安培力与电流元的比值（即磁感应强度）是反映磁场自身性质的物理量，与电流元无关，B、C错误，D正确。故选D。5.答案：D解析：由图可知，电流的方向向上，根据安培定则可知，电流右侧磁场的方向垂直纸面向里，左侧磁场的方向垂直纸面向外；通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越稀疏。
A.设线框的横截面积为S，位置Ⅰ处平均磁感应强度大小为，位置Ⅱ处平均磁感应强度大小为，将线框从位置Ⅰ平移到位置Ⅱ，磁通量的变化量大小；B.将线框从位置I以为转轴转到位置Ⅱ，磁通量的变化量大小；C.以为转轴转到位置Ⅲ时，线框和磁场均反向，磁通量的变化量为零；D.平移到以为对称轴的位置Ⅲ时，磁场方向反向，线框没有变化，故磁通量变化量大小为。由以上分析可知，磁通量变化的绝对值最大的是D，故选D。6.答案：A解析：用右手螺旋定则判断通电直导线在a点产生的磁场的方向垂直纸面向里，在b点产生的磁场方向垂直纸面向外；a点有垂直纸面向外的匀强磁场，还有电流产生的垂直纸面向里的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加后大小为，大于垂直纸面向外的磁场的磁感应强度，可知电流在a点产生的磁感应强度的大小为。由题意可知，在b点电流产生的垂直纸面向外的磁感应强度的大小为，磁感应强度叠加变大，大小为，故选A。7.答案：BD解析：由于金属棒紧贴导轨放置在磁场的右边界上，则金属棒向右运动的过程中没有磁通量的变化，所以不能产生感应电流，故A错误；金属棒向左运动的过程中磁通量减小，所以能产生感应电流，故B正确；金属棒向左运动，同时使磁场的磁感应强度均匀增加，可能会使穿过该回路的磁通量保持不变，所以不一定能产生感应电流，故C错误；金属棒向右运动，同时使磁场的磁感应强度均匀减小，则穿过回路的磁通量一定减小，所以一定会产生感应电流，故D正确。8.答案：B解析：单位为，故选B。9.答案：AB解析：a点在螺线管左端，c点在螺线管内部，两点在螺线管中部，此时c点处磁感线最密集，故c点处磁感应强度最大，关于轴线对称，磁感应强度大小相等，方向相同，故A、B正确；c点位于通电螺线管内部，此时磁感线方向由S极指向N极，故c点磁感应强度方向向右，b在通电螺线管外部，磁感线从N极出发回到S极，故b点磁感应强度方向向左，a点在S极附近，故a点的磁感应强度方向向右，故两点磁感应强度方向相同，两点磁感应强度方向相反，故C、D错误。故选A、B。10.答案：BD解析：左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，但不产生感应电流，环不受力，横杆不转动，故A、C错误；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，电流周围产生磁场，与磁铁发生相互作用，横杆转动。所以B、D正确。11.答案：（1）如图所示

（2）右；左解析：（1）探究电磁感应现象的实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如答案图所示。
（2）闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏；将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转；
原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将向左偏转。
12、（1）答案：如图所示解析：（2）答案：左；右；右解析：由题知闭合开关，B线圈中磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏；将铁芯迅速插入线圈A时，通过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针将向左偏；将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，回路中电流减小，线圈B中磁通量将减小，灵敏电流计的指针将向右偏；断开开关时线圈B中磁通量减小，灵敏电流计的指针将向右偏。（3）答案：B解析：如果将电池换成低压交流电源，线圈A插入线圈B中，滑动变阻器滑片位置不变，线圈中磁通量一会增大一会减小，交替发生变化，指针将不停地左右摇摆，故B正确。13.答案：；方向沿x轴负方向解析：根据安培定则，分别画出三根导线在O点的磁感应强度方向，如图所示，设在O点产生的磁感应强度大小为，则有，方向沿x轴负方向。

设在O点产生的磁感应强度大小为，则有，方向与x轴负方向成45°角。设在O点产生的磁感应强度大小为，则有，方向沿y轴正方向。先将正交分解，则沿x轴负方向的分量的大小，沿y轴负方向的分量的大小。故x轴方向的合磁感应强度大小，方向沿x轴负方向；y轴方向的合磁感应强度大小。故原点处的合磁感应强度大小，方向沿x轴负方向。14.答案：（1）0（2），方向与水平方向成45°斜向右上方解析：（1）c点的磁感应强度为2 T，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相同，即通电导线在c点产生的磁感应强度大小为1 T，方向水平向右
根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里
故在a点通电直导线产生的磁感应强度大小为1 T，方向水平向左
故a点的合磁感应强度为0
（2）由（1）知，通电直导线在b点产生的磁感应强度大小为1 T，方向竖直向上，与匀强磁场的磁感应强度互相垂直
根据平行四边形定则得b点的磁感应强度大小为，方向与水平方向成45°角斜向右上方