第十三章 电磁感应与电磁波初步单元测试卷（解析版）—高中物理

这是一份第十三章 电磁感应与电磁波初步单元测试卷（解析版）—高中物理，共10页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分等内容，欢迎下载使用。
班级 姓名 学号 分数
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共60分）
一、选择题（共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1．下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止
B．根据磁感强度定义式，磁场中某点的磁感强度B与电流强度I和导线长度L的乘积成反比
C．磁感线是磁场中客观存在的曲线，它可形象地描述磁场的强弱和方向，一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零
D．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质
【答案】D
【详解】A．磁感线是闭合曲线，磁体外部磁感线是从N极到S极，而其内部是从S极到N极，A错误；
B．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与电流强度和导线长度无关，B错误；
C．磁感线不是客观存在的曲线，是为了便于研究磁场而引入的，一小段通电直导线在某处不受磁场力作用，可能是导线与磁场方向平行，并不是指该处磁感应强度一定为零，C错误；
D．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质，D正确。
故选D。
2．根据麦克新书电磁场理论，下列说法中正确的是（ ）更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 A．变化的磁场一定产生变化的电场
B．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场
C．稳定的电场一定产生稳定的磁场
D．并不是只要空间有变化的电场或磁场，就一定能够产生电磁波
【答案】D
【详解】AB．变化的磁场一定产生电场，但均匀变化的磁场产生恒定的磁场，AB错误；
C．稳定的电场不能产生磁场，变化的电场产生磁场，C错误；
D．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围不会产生电场,不能产生电磁波，D正确。
故选D。
3．现代科学认为，在微观世界中能量是不连续的（即量子化的）。下列说法不正确的是（ ）
A．普朗克在研究黑体辐射时提出能量是不连续的
B．原子存在着能级，它的能量是量子化的
C．光在本质上是一种电磁波，它的能量是连续的
D．爱因斯坦认为电磁场本身就是不连续的，每一份即为光子
【答案】C
【详解】A ．1900年，普朗克在研究黑体辐射时，认为其辐射的能量是不连续的，而是一份一份的，故A正确，不符合题意；
B．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故B正确，不符合题意；
C．根据光的波粒二象性可知，光是一种电磁波，光的能量是一份一份的，故C错误，符合题意；
D． 1905年爱因斯坦提出了光子说，即光在传播过程中是不连续的，是由一份一份的“光子”组成的。故D正确，不符合题意。故选C。
4．1820年，丹麦哥本哈根大学教授奥斯特在一篇论文中公布了他的一个发现：在与伏打电池连接的线旁边放一个磁针，磁针马上就发生偏转。法国物理学家安德烈-玛丽-安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律，根据安培定律，下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中正确的是（ ）
A． B． C．D．
【答案】C
【详解】A．根据右手定则，磁感应强度B的方向应为逆时针方向，故A错误；
B．根据右手定则，从上往下看，磁感应强度B的方向应为逆时针方向，故B错误；
C．根据右手定则，可知两根通电导线之间的磁感应强度B的方向如图所示，故C正确；
D．根据右手定则，可知通电螺线管内部磁感应强度B的方向与图中所示方向相反，故D错误；故选C。
5．两个正方形线圈，放在桌面上，如图所示，一个正方形的边长为10cm，匝数为10匝；另一个正方形的边长为5cm，匝数为5匝。只有小正方形的内部充满匀强磁场，磁感应强度为B，则大小两线圈的磁通量之比为（ ）

A．B．C．D．
【答案】B
【详解】由图可知，穿过两线圈的磁感线的条数相同，则磁通量相同，即大小两线圈的磁通量之比为1:1。
故选B。
6．如图所示，长直导线MN中通有方向如图的电流i，其正下方有矩形导线框abcd，在下列哪种情况下，abcd中没有感应电流产生（ ）
A．直导线中电流变大B．导线框向下移动
C．线框以bc边为轴转动D．线框水平向右移动
【答案】D
【详解】A．直导线中电流变大，磁感应强度变大，所以磁通量变大，有感应电流，故A错误；
B．导线框向下移动，离导线变远，磁感应强度变小，故磁通量变化，所以可以产生感应电流，故B错误；
C．线框以bc边为轴转，磁通量发生变化，有感应电流，故C错误；
D．线框水平向右移动，磁感应强度不变，所以磁通量不变，不会产生感应电流，故D正确。故选D。
7．如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环以轴心沿如图方向顺时针转动时，则a、b、c、d四个小磁针的运动情况是（ ）
A．a、b、d不动，c的N极朝纸外
B．a、b、d的N极朝纸内，c的N极朝纸外
C．d不动，c的N极朝纸外，a、b的N极朝纸内
D．a、b、d的N极朝纸外，c的N极朝纸内
【答案】B
【详解】圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向，由安培定则可知，a、b、d所在处磁场垂直于纸面向里，c处磁场垂直于纸面向外，故a、b、d处的小磁针的N极朝纸内转动，c处小磁针的N极朝纸外转动，故B正确，ACD错误。故选B。
8．在地球赤道上，一长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方有一灵敏小磁针，现在导线中通以图甲所示方向的恒定电流，上下移动小磁针，测得小磁针静止时偏离南北方向的角度的正切值与小磁针距导线的距离的关系如图乙所示。已知该处地磁场磁感应强度大小为，则距导线处电流的磁场和合磁场的大小分别为（ ）

A． B． C． D．
【答案】D
【详解】小磁针距导线时，设电流在该处产生的磁场的磁感应强度大小为，则
可得由矢量的合成可知，小磁针距导线时，该处合磁场的磁感应强度大小为故选D。
9．电磁波在医院得到了广泛应用，关于电磁波的某些特性，下列说法错误的是（ ）
A．X射线具有穿透性，可以用来检测人体内部器官
B．γ射线能破坏生命物质，可用来治疗某些癌症
C．红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性
D．紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，可以灭菌消毒
【答案】C
【详解】A.X射线具有穿透性，可以用来检测人体内部器官，A正确；
B.γ射线能破坏生命物质，可用来治疗某些癌症，B正确；
C.红外线测温仪，是利用了红外线的热效应，C错误；
D.紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，可以灭菌消毒，D正确。本题选错误的，故选C。
10．如图所示，面积大小为S的矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕O1O2转动。下列说法中正确的是（ ）
A．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小
B．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小Ф＝0
C．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ＝0
D．当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔФ＝2BS
【答案】AB
【详解】A．当线圈从图示位置转过60°时，穿过线圈的磁通量大小故A正确；
B．当线圈绕转轴转过90°时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量Φ2=0，故B正确；
C．当线圈从图示位置转过180°，则穿过矩形线圈的磁通量是穿过线圈的磁通量的变化量大小
故C错误；
D．当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小ΔΦ=0，故D错误。故选AB。
11．如图所示，城市输电线路中，电线杆上三根相互平行的水平长直导线通有大小相等且方向相同的电流I，其中P、Q、R为导线上三个点，三点连成的平面与导线垂直，O为PQ连线的中点，且。迎着电流方向观察三角形QPR，则下列判断正确的是（ ）
A．P点的磁感应强度方向斜向右上方B．R点的磁感应强度方向水平向右
C．R点与O点的磁感应强度方向相反D．在QP的连线上存在磁感应强度为零的位置
【答案】AC
【详解】AB．如图所示，画出三根导线的截面图，由右手螺旋定则及矢量的叠加规律可知，P点的磁感应强度方向斜向右上方，R点的磁感应强度方向水平向左，故A正确，B错误；
C．P、Q处导线在O点的磁感应强度等大、反向，故O点的磁感应强度由R处导线产生，方向水平向右，即R点与О点的磁感应强度方向相反，故C正确；
D．P、Q处导线在QP的连线上的场强均在竖直方向（O点除外），而R处导线在QP的连线上的场强均不在竖直方向，故无法完全抵消，即在QP的连线上不存在磁感应强度为零的位置，故D错误。故选AC。
12．如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线M和N，通有大小相等方向相反的电流I，在纸面上有一点P，P与M、N构成等边三角形，此时P点磁感应强度大小为B。若将导线M中的电流反向（大小不变），则P点的磁感应强度（ ）
A．大小为BB．大小为C．方向平行MN向下D．方向平行MN向上
【答案】BC
【详解】MN在P点产生的磁感应强度大小相等，根据安培定则，电流M在P点的磁场向右上方，电流N在P点的磁场的方向向右下方，此时两磁感应强度的夹角为，由平行边形定则可知，P处的磁感应强度等于M、N分别在P处产生的磁感应强度，如图
当导线M中的电流反向（大小不变）时，M在P处产生的磁感应强度方向垂直PM向下，N在P处处产生的磁感应强度方向垂直PN向下，此时两磁感应强度的夹角为，所以合磁场应为，方向平行MN向下。故选BC。
第II卷（非选择题 共40分）
二、实验题（满分14分）
13．用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B通过开关连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。若处于闭合状态，在闭合瞬间，电流表的指针 （填“会偏转”或“不偏转”）；若处于闭合状态，在闭合瞬间，电流表的指针 （填“会偏转”或“不偏转”）；若两开关均处于闭合状态，电路稳定后移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针 （填“会偏转”或“不偏转”）。
【答案】 会偏转 不偏转 会偏转
【详解】[1]处于闭合状态，则线圈B与电流表构成回路。在闭合瞬间，线圈A中电流增大，A产生的磁场增强，则穿过线圈B的磁通量变大，所以B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转。
[2]处于闭合状态，线圈A中的电流不变，产生的磁场不变，穿过线圈B的磁通量不变，所以在闭合瞬间，线圈B中没有感应电流，电流表指针不偏转。
[3]两开关均处于闭合状态，电路稳定后移动滑动变阻器的滑片，则线圈A中电流变化，线圈A产生的磁场变化，则穿过线圈B的磁通量变化，所以B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转。
14．在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中
（1）在对螺线管通电 （选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零；
（2）如果实验操作正确，得到的B－x图线应如图中的( )
（3）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5 mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为( )
A．5 mT B．－5 mT C．3 mT D．－3 mT
（4）如果实验中原闭合的螺线管突然断路，此刻螺线管内部的磁感应强度( )
A．一定为零 B．可能为零 C．保持不变 D．先变大，后变小
【答案】 前 B D A
【详解】（1）[1]在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则会有误差。
（2）[2]通电螺线管的内部可认为是匀强磁场，所以在中间位置一定范围内磁场强度几乎不变，内部磁场比螺线管端口磁场强度大，螺线管的磁场关于中点对称，结合图像可知B正确。故选B。
（3）[3]减小通电螺线管的电流后，螺线管内的磁感应强度变小，由于从螺线管的另一端插入，方向相反，故磁传感器的读数可能为－3mT。故选D。
（4）[4]如果实验中原闭合的螺线管突然断路，螺线管中电流为零，螺线管内部没有磁场，磁感应强度为零。
故选A。
三、计算题（满分26分，其中15题8分，16题8分，17题10分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）
15．科学技术是一把双刃剑，电磁波的应用也是这样。电磁波在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过。如果小型无线通信装置的电磁辐射功率是，那么在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？已知球的表面积。
【答案】0.4m
【详解】设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则球的面积为
则在1秒内球面获得的能量为在球面上单位面积的电磁辐射能量
由题意可知联立解得R＝0.4m
16．如图所示，矩形线圈abcd与水平面间的夹角为，磁感线方向竖直向下，矩形线圈的面积为S=0.4m2，匀强磁场的磁感应强度为B=0.6T。
（1）求穿过线圈的磁通量大小；
（2）从平面向平面方向看，把线圈以cd为轴顺时针转过角，求通过线圈磁通量的变化量的绝对值；
（3）若，穿过线圈的磁通量为多少？当θ为多大时，穿过线圈的磁通量最大？
【答案】（1）0.12Wb；（2）0.36Wb；（3）0，0或180°
【详解】（1）当时，穿过线圈的磁通量大小为
（2）从平面向平面方向看，把线圈以cd为轴顺时针转过角，此时通过线圈的磁通量为
磁通量的变化量的绝对值为
（3）若，则此时线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为0。当线圈平面与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量最大，此时θ等于0或180°。
17．已知通电的长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示。现有通电的两根长直导线分别固定在正方体的两条边和上，彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，中电流是中电流大小的一半，中的电流在c点产生的磁感应强度为B。不计导线的粗细，求a、e两点的磁感应强度的大小分别是多少？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设正方体的边长为L，则，
中的电流在c点产生的磁感应为
中的电流在a点产生的磁感应为方向a指向b如图所示。
中的电流在a点产生的磁感应为方向垂直ha如图所示。
由图可知和垂直，a点的磁感应强度大小为
（2）中的电流在e点产生的磁感应为方向e指向f如图所示。
中的电流在e点产生的磁感应为方向e指向a如图所示。
由图可知和垂直，e点的磁感应强度大小为