物理第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试同步测试题

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第十三章电磁感应与电磁波初步章节测试卷（B卷）——知识点第十三章电磁感应与电磁波初步章节测试卷（B卷）（解析版）考试时间 ：2021年X月X日 命题人： 审题人：本试题卷分选择题和非选择题两部分，共7页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1. 答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2. 答题时，请按照答题纸上 “注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3. 非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4. 可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。第I卷（选择题部分）一、单选题（本题共18小题，每小题3分，共54分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.下列关于磁场的说法，正确的是A. 指南针静止时S极所指方向就是此位置的磁场方向B. 通电导线所受安培力方向可用右手定则来判断C. 电磁铁通电后有很强的磁性，所以我们要用硬磁性材料制作D. 安培定则(右手螺旋定则)能够反映通电导线电流和电流产生磁场方向之间的关系【答案】D【解析】本题考查磁场的知识，难度较小，关键是理解磁场概念、左右手定则和安培定则的适用、电磁铁的制作原理。在物理学中，指南针静止时N极所指的方向定为该点的磁场方向；通电导线所受安培力方向用左手定则来判断；电磁铁通电后有很强的磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材料制作；安培定则(右手螺旋定则)能够反映通电导线电流和电流产生磁场方向之间的关系。【解答】A.在物理学中，指南针静止时N极所指的方向定为该点的磁场方向，A错误；B.通电导线所受安培力方向用左手定则来判断，B错误；C.电磁铁通电后有很强的磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材料制作，C错误；D.安培定则(右手螺旋定则)能够反映通电导线电流和电流产生磁场方向之间的关系，D正确。故选D。  2.下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是(    )A. 电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B. 磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C. 电流与电流之间的相互作用一定是通过磁场来发生的D. 电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方，同一试探电荷所受的磁场力也越大【答案】C【解析】电场线是从正电荷或者无穷远发出，到负电荷或无穷远处为止，沿电场线的方向，电势降低，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小；磁感线是在磁场中的用来描述磁感应强度的闭合的曲线，它的特点和电场线类似，但是磁感线是闭合的曲线，电场线不是闭合的，有起点和终点。本题就是考查学生对电场线和磁感线的理解，它们之间的最大的区别是磁感线是闭合的曲线，但电场线不是闭合的，有起点和终点。【解答】A.电场线和磁感线都是为了形象的描述电场和磁场而引入的曲线，是假想的，不是实际存在的线，所以A错误；B.电场线和磁感线都是不会相交的，否则的话在该点就会出现两个不同的方向，这是不可能的，所以B错误；C.电流与电流之间的相互作用一定是通过磁场来发生的，所以C正确；D.电场线越密的地方，电场的强度大，同一试探电荷所受的电场力越大，但是在磁场中，静止的电荷是不受磁场力作用的，所以D错误；故选C。  3.把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示，导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a指向b。虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，磁场源都放在导线正下方且呈中间对称，则下列图中的磁场源不可能是(    )A. 蹄形磁铁 B. 通电螺线管C. 条形磁铁 D. 环形电流【答案】D【解析】解：AC、在磁铁外部，磁感线是从磁场的N极出发回到S极，故AC可能；B、通电螺线管相当于条形磁铁，由右手定则可知左边为N极，故B可能；D、由右手定则判断如图环形电流形成的磁场垂直纸面方向，不能形成图示中磁场，故D不可能。本题选不可能的，故选：D。由右手定则判断磁场方向，在磁铁外部，磁感线是从磁场的N极出发回到S极。本题考查右手定则判断磁场方向，在磁铁外部，磁感线是从磁场的N极出发回到S极，4.制造电阻箱时，要用双线绕法，如下图所示．当电流变化时双线绕组(    )A. 回路中一定有自感电动势产生 B. 回路中一定没有自感电动势产生C. 螺旋管内磁场发生变化 D. 穿过螺旋管的磁通量发生变化【答案】B【解析】磁通量的定义式为ϕ=BS，B或S变化都会使磁通量发生变化；产生感应电动势的条件是回路的磁通量发生变化。本题知道磁通量的定义及产生感应电动势的条件即可。【解答】此线圈是双线绕法，电流等大反向，故通过线圈的磁通量始终为0，故不会产生感应电动势，故ACD错误，B正确。故选B。  5.医生给心脏疾病患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”(血泵)的体外装置来代替心脏工作，推动血液循环。如图所示为该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向活塞筒外开启，阀门S2只能向活塞筒内开启。对于上述结构在物理方面的工作原理，下列说法正确的是A. 线圈中的电流从B端流向A端时，活塞向左运动B. 线圈中通有的恒定电流越大，人工心脏泵的动力越足C. 若给线圈通入低频交流电，人工心脏泵也可能正常工作D. 若不给线圈通电，直接将线圈的A、B两端用导线连接，将该装置置于磁感应强度随时间均匀增大的方向水平的磁场中，人工心脏泵也可以正常工作【答案】C【解析】穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流；当磁场方向不变，磁通变化情况不变时，感应电流方向不变，磁通量变化情况相反时，感应电流反向。考查感应电流产生的条件与楞次定律的理解和应用；知道感应电流产生的条件、影响感应电流方向的因素即可正确解题。【解答】A.线圈中的电流从B端流向A端时，螺旋管左边相当于D极，与磁铁N极产生相互排斥的力，活塞向右运动，故A错误；B.线圈中通有的恒定电流越大，不会发生电磁感应现象，人工心脏泵没有动力，故B错误；C.若给线圈通入低频交流电，线圈产生的磁场方向将交替变化，人工心脏泵能正常工作，故C正确；D.若不给线圈通电，直接将线圈的A、B两端用导线连接，将该装置置于磁感应强度随时间均匀增大的方向水平的磁场4中，线圈中磁通量发生改变，发生电磁感应现象，但是产生的磁场方向不变，所以人工心脏泵不能正常工作，故D错误。故选：C。  6.如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B夹角为θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为(    )A. 0 B. 2BS C. 2nBS D. 无法计算【答案】B【解析】线圈在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量Φ=BS，B是磁感应强度，S是线圈的面积．当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量Φ=0；若既不垂直，也不平行，则可分解成垂直与平行，根据Φ=BSsinθ(θ是线圈平面与磁场方向的夹角)即可求解。对于匀强磁场中磁通量的求解，可以根据一般的计算公式Φ=BSsinθ(θ是线圈平面与磁场方向的夹角)来分析，同时理解磁通量不是矢量，但注意分清正面还是反面通过线圈。【解答】设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时Φ1=BS sin θ=22BS，末位置时Φ2=−BS cos θ=−22BS，则初、末位置磁通量的改变量的大小ΔΦ=|Φ2−Φ1|=2BS，故B正确。  7.如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，D为圆弧中点，A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零．如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小为A. 2(2−1)B B. 2(2+1)B C. 0 D. 2B【答案】A【解析】用右手定则首先确定三根通电直导线在O点产生的磁场的方向，利用矢量的叠加分析叠加后磁场大小和方向，从而判断各选项。该题考查了磁场的叠加问题，关键是做出各电流在O点产生的磁感应强度的矢量图。【解答】用右手螺旋定则判断通电直导线A在O点上所产生的磁场方向由O到C，大小设为B0，通电直导线C在O点上所产生的磁场方向垂直OC向右，而导线D中的电流，在O点产生的磁场方向垂直OD指向右下方，如图所示：。依据矢量的合成法则，则三根通电直导线在O点共同产生的磁场的方向为右下方，大小为B合=(2+1)B0，方向指向右下方；由于整个空间再加一个大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度刚好为零，可知B的方向指向左上方，大小等于B合=(2+1)B0…①当将D处电流反向，其他条件都不变时，D产生的磁场的方向变成左上方，如图所示：所以三个导线电流产生的磁场为，方向指向右下方，大小为：B合'=(2−1)B0…②则此时O点合场强为BO'=B−B合'…③①②③联立解得：BO'=2(2−1)B故A正确，BCD错误。故选A。  8.如图所示，等边三角形abc与纸面平行，在顶点a、b处各放一垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，已知a处电流在c处产生的磁场磁感强度为B，则关于c处的磁感强度大小和方向说法正确的是(    )A. 磁感强度大小为3B，方向平行ab边水平向右B. 磁感强度大小为3B，方向垂直ab边竖直向下C. 磁感强度大小为B，方向平行ab边水平向右D. 磁感强度大小为B，方向垂直ab边竖直向下【答案】A【解析】解：在顶点a、b处各放一垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，可知，二平行的通电导线a、b在c点产生的磁感应强度大小相等，因a处电流在c处产生的磁场磁感强度为B，那么通电导线a、b在c点产生的磁感应强度大小均为B，方向如下图所示：依据右手螺旋定则可知，两通电导线在c点产生的合磁感应强度的方向平行于ab方向，由于等边三角形abc，则Ba、Bb夹角为60°；根据几何关系，则有c处的磁感强度大小为3B；故A正确，BCD错误；故选：A。根据导线周围磁场分布可知，与导线等距离地方磁感应强度大小相等，根据安培定则判断出两导线在c点形成磁场方向，磁感应强度B是矢量，根据矢量的合成法则，及右手螺旋定则，即可求解。磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提。9.如图所示，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，O1、O2分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是(    )A.此时穿过线圈abcd的磁通量为2BL2B. 此时穿过线圈abcd的磁通量为BL2C. 线圈绕ab边向纸外旋转60°角的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为BL2D. 线圈绕ab边向纸外旋转60°角的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为2BL2【答案】B【解析】解：AB、此时只有一半的线圈在磁场中，所以磁通量为：Φ1=B⋅L⋅L=BL2，故A错误，B正确；CD、线圈绕ab边向纸外旋转60°角的过程中，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为：S=L⋅2Lcos60°=L2，磁通量：Φ2=BL2，所以穿过线框的磁通量变化量是0，故CD错误；故选：B。在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积。当线圈以不同的边为轴从图中位置转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积。本题考查对于匀强磁场中磁通量的求解能力。对于公式Φ=BScosα，Scosα为线圈在在垂直于磁场方向投影的面积。10.如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流l，L1中电流方向与L2、L3中的相同，下列说法正确的是(    )A. L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B. L2所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面平行C. L3在L1处的磁场方向与L1、L2所在平面垂直D. L2与L3在L1处的合磁场方向与L1、L2所在平面平行【答案】A【解析】根据通电指导线的磁场方向再结合磁感应强度叠加原则分析结果11.重庆市某中学的几位同学把一条大约10m长电线的两端连接在一个灵敏电流表的接线柱上，形成闭合导体回路．甲、乙两位同学沿南北方向站立匀速摇动电线时，灵敏电流表的示数I1，两位同学沿东西方向站立匀速摇动电线时，灵敏电流表的示数I2，则(    )A. I1=0，I2≠0 B. I1≠0，I2=0C. I1≠0，I2≠0 D. I1=0，I2=0【答案】C【解析】解：由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，灵敏电流表的读数最大I2≠0.沿南北方向站立匀速摇动电线时，由于北半球的磁场由向下的分量，所以穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流，所以I1≠0．故选：C产生感应电流的条件：一是闭合回路中的一部分导体；二是必须做切割磁感线运动；因此要使产生的感应电流变大，就要使导体切割更多的磁感线，结合地磁场的方向即可确定这两个同学的站立方向．解决本题的关键掌握产生感应电流的条件，以及地磁场的方向，然后根据切割磁感线确定两个同学的朝向与是否产生感应电流的关系．12.如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，工作过程中某段时间通电线圈存在顺时针方向(从左向右看)均匀增大的电流，则通电线圈接收线圈(    )A. 无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针B. 无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C. 有金属片通过时，金属片中没有感应电流D. 有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化【答案】D【解析】解：A、无金属片通过时，当左侧通电线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过右侧接收线圈的磁通量向右，且增大，根据楞次定律，右侧接收线圈中产生逆时针方向的电流，故A错误；B、无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈中的磁通量均匀增大，所以穿过右侧接收线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B错误；CD、有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，接收线圈中的感应电流方向不变，但金属片中的感应电流会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C错误，D正确。故选：D。当左侧通电线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，周围的磁场发生变化，即通过右侧接收线圈的磁通量发生变化；根据楞次定律结合安培定则判断出右侧接收线圈中感应电流的方向；有金属片通过时，金属片中也会产生感应电流，将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化。解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，以及掌握楞次定律的另一种表述，感应电流引起的效果阻碍磁通量的变化，注意有无金属片通过所引起的区别是解题的关键。13.关于电磁波的特性，下列说法正确的是A. x射线可深入骨骼，杀死病变细胞B. 红外遥感是利用了红外线波长较长的特点C. 验钞机检验钞票真伪体现了紫光的荧光作用D. 一切物体都在不停地辐射紫外线，温度越高，辐射越强【答案】B【解析】该题主要考查电磁波特性相关知识。红外线波长较长，能够发生明显衍射；一切物质都在辐射红外线，辐射本领和物体温度有关；钞票上有荧光物质，验钞机发出的紫外线具有荧光作用，可以使荧光物质发光；在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线的放射作用，X射线可用来检查人体器官。【解答】A.在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线的放射作用，X射线可用来检查人体器官，A错误。B.红外线波长较长，能够发生明显衍射，红外遥感是利用了红外线波长较长的特点，B正确；C.钞票上有荧光物质，验钞机发出的紫外线具有荧光作用，可以使荧光物质发光，C错误；D.一切物质都在辐射红外线，辐射本领和物体温度有关，D错误；故选B。  14.关于微波和无线电波，下列说法正确的是(    )A. 无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速B. 微波在传播过程中遇到金属导体时，会在其中产生相应的感应电动势或感应电流C. 手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物D. 在无线电通信中，声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后，才向外发射【答案】B【解析】本题考查对电磁波的波速、特征、衍射和发射等等知识的了解情况，关键是掌握关于微波和无线电波的特点。【解答】A.电磁波只有真空中速度才等于真空中的光速，在其他介质中传播时速度小于真空中光速，故A错误；B.微波和无线电波传播的是变化的电磁场，变化的磁场在传播过程中遇到金属导体时，会产生电磁感应现象，故B正确；C.波长越长，越容易产生衍射现象，微波的波长比无线电波短，微波在传播过程中比无线电广播所用的中波不容易绕过障碍物，故C错误；D.声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后，才向外发射，故D错误。故选B。  15.中央电视台1台发射的电磁波的频率范围是56.5～64.5MHz，中央电视台2台发射的电磁波的频率范围是183～191MHz，这两个电视台所发射的电磁波在空中传播时(    )A. 1台发射电磁波的速度大于2台发射电磁波的速度B. 1台发射电磁波的速度小于2台发射电磁波的速度C. 1台发射电磁波的波长大于2台发射电磁波的波长D. 1台发射电磁波的波长小于2台发射电磁波的波长【答案】C【解析】解：由C=λT=λf得，当频率f变大时，波长减小，而不论波长的长短，波速是保持不变的。由题干可知中央电视台1台发射的电磁波的频率范围小于中央2台发射的电磁波的频率范围，所以1台发射电磁波波长大于2台发射电磁波波长。故ABD错误。故选：C。本题考查无线电波波速、波长和频率的关系，由波速不变可以判断。本题应记住无线电波是电磁波，其波速在空气中保持不变。16.下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是(    )A. γ射线、紫外线、红外线、可见光B. γ射线、紫外线、可见光、红外线C. 红外线、可见光、紫外线、γ射线D. 紫外线、可见光、红外线、γ射线【答案】B【解析】在空间传播着的交变电磁场，即电磁波．它在真空中的传播速度约为每秒30万公里；电磁波包括的范围很广．实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的区别仅在于频率或波长有很大差别。  依照波长的长短的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线(伽马射线)；  本题关键是明确无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，同时要知道它们的波长特点和各自的应用。【解答】依照波长的长短不同，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线(伽马射线)；故B正确，ACD错误。  故选B。    17.在新冠肺炎疫情防控期间，红外线体温计被广泛使用。红外线体温计采用非接触的方式感应人体的体温，安全、方便、快捷。其原理是采用红外传感器吸收人体辐射的红外线，由人体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系Tλm=2.9×10−3m·K得出人体表面的温度。已知热力学温度与摄氏温度之间的关系为T=t+273 K。下列说法正确的是A. 人体在某一温度下只辐射某一固定波长的红外线B. 体温升高，人体辐射的红外线的波长和强度都增加C. 温度升高，人体辐射强度的最大值对应的频率减小D. 某人最强辐射的波长为9.3 μm，其体温约为38.8℃【答案】D【解析】热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。温度较低时热辐射，主要以不可见的红外光进行辐射；热辐射不是仅仅辐射一种波长的电磁波；根据波长与频率的关系判断BC选项；由题目给定的关系判断D选项。本题主要考查波长、波速及频率的关系，注意热力学温度与摄氏温度的区别。【解答】A.由黑体辐射强度随波长变化的关系知热辐射不是仅仅辐射一种波长的电磁波，故A错误；B.随着体温升高，人体辐射的红外线的频率和强度都增加，而波长变短，故B错误；C.温度升高，人体辐射强度的最大值对应的波长变小，频率增大，故C错误；D.由Tλm=2.9×10−3 m·K，T=t+273 K，可得体温约为38.8℃，故D正确。故选D。  18.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(ℎydrogenmuon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用．右图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、和ν6的光，且频率依次增大，则E等于(    )A. ℎ(ν3−ν1) B. ℎ(ν5+ν6) C. ℎν3 D. ℎν4【答案】C【解析】μ子吸收能量后向高能级跃迁，而较高能级不稳定会自发的向所有的较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类为Cn2，能级差越大，辐射的光子的频率越高。本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级，而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类为Cn2，这是重点，我们一定要熟练掌握。【解答】ABCD、μ子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高n能级，然后从n能级向较低能级跃迁，若从n能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…n任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类为Cn2=6，解得n=4，即μ子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁，辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1，所以能量E与hν3相等。故C正确，ABD错误。故选C。  第II卷（非选择题）二、实验题（本题共1小题，共12分）19.甲、乙、丙是探究感应电流产生条件的实验．(1)实验丙，开关S闭合或断开瞬间，电流表中______电流通过；保持开关S闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，电流表中______电流通过；保持开关S闭合，将铁芯从A中拨出时，电流表中______电流．(均选填“有”或“无”)(2)由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件________．【答案】(1)有；无；有；(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化。【解析】只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流。【解答】(1)开关S闭合或断开瞬间，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过；保持开关S闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，通过闭合螺线圈的磁通量没有变化，电流表中无电流通过；保持开关S闭合，将铁芯从A中拨出时，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过。(2)由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。故答案为(1)有；无；有；(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化。  三、计算题（本大题共3小题， 10分+ 12分+ 12分，共34分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）20.如图所示，在与水平方向成的光滑金属导轨间连一电源，在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab，棒上通以3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止．求：(1)匀强磁场的磁感应强度B(2)ab棒对导轨的压力(3)试求使金属棒平衡的最小的磁感应强度B是多少？方向如何？【答案】解：(1)棒静止时，通过受力分析可知．则有：F=Gtan60°，即：BIL=Gtan60°，解得：B=Gtan60°IL=333×1T=3T；(2)ab棒对导轨的压力与FN大小相等，则：FN=Gcos60°=6N，故ab棒对导轨的压力为6N；(3)若要使B取值最小，即安培力F最小，显然当F平行斜面向上时，F有最小值，此时B应垂直于斜面向上，且有：F=Gsin60°，所以：BminIL=Gsin60°，解得：Bmin=Gsin60°IL=3×323×1=32T。【解析】本题考查了平衡条件的应用，解决本题的关键会运用合成法处理共点力平衡问题，掌握运用平行四边形定则求出力的最小值。(1)根据共点力平衡求出安培力的大小，从而根据F=BIL求出磁感应强度的大小；(2)根据共点力平衡，运用合成法求出支持力的大小，从而得出对导轨的压力；(3)当安培力平行斜面向上时，F有最小值，即磁感应强度具有最小值。21.如图所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2。(2)磁通量的变化量ΔΦ的大小。【答案】解：(1)初态时磁通量大小Φ1=BSsinθ 转过90度时，磁通量大小Φ2=−BScosθ (2)磁通量的变化量的大小ΔΦ=−BScosθ−BSsinθ=BScosθ+BSsinθ答：(1)初、末位置穿过线框的磁通量大小φ1和φ2分别为BSsinθ和−BScosθ；(2)磁通量的变化量ΔΦ的大小为BSsinθ+BScosθ。【解析】(1)如上图所示，在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=Ssinθ，所以Φ1=BSsinθ.在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=Scosθ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2=−BScosθ．(2)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1=BSsinθ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值Φ2=−BScosθ.所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2−Φ1=−BScosθ−BSsinθ=−BS(cosθ+sinθ)，磁通量的变化量的大小为BS(cosθ+sinθ)。解答该类题目时，要注意磁感线是从平面的哪一面穿入的，当规定从某一面穿入的磁通量为正值时，则从另一面穿入的就为负值，然后按照求代数和的方法求出磁通量的变化(磁通量是有正、负的标量)。准确地把初、末状态的磁通量表示出来是解题的关键。22.长为0.2m的导线垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有1A的电流时，导线受到的安培力大小为0.08N.问：(1)该区域的磁场的磁感应强度为多少T？(2)当该导线中的电流增大为1.5A时，导线受到的安培力的大小为多少N？【答案】解：(1)磁场的磁感应强度为：B=FIL=0.080.20×1T=0.4T(2)导线受到的安培力为：F=BIL=0.4×1.5×0.2N=0.12N答：(1)磁感应强度为0.4T；(2)导线受到的安培力为0.12N．【解析】(1)B⊥L，根据安培力的公式F=BIL，求磁感应强度B．(2)根据安培力的公式F=BIL，求出安培力的大小，磁场的磁感应强度只与磁场本身有关．解决本题的关键掌握安培力的公式F=BIL，会用左手定则判断出安培力的方向．序号知识点分值分值占比对应题号1磁场的概念和性质0.6分0.6%12安培力的方向0.6分0.6%13直导线电流周围的磁场6.3分6.3%1，3，5，7，8，104环形电流和通电螺线管周围的磁场2.8分2.8%1，3，105安培力的大小9.9分9.9%1，20，226电场线的定义及性质1.5分1.5%27磁感线的性质和特点1.5分1.5%28感应电动势的产生条件2.5分2.5%4，59磁通量19.5分19.5%4，6，9，2110法拉第电磁感应定律1.0分1.0%511磁场的叠加1.0分1.0%712磁感应强度12.8分12.8%7，8，10，20，2213平行通电直导线间的作用0.7分0.7%1014感应电流的产生条件4.5分4.5%11，1215楞次定律1.5分1.5%1216电磁波谱7.0分7.0%13，14，1617电磁波的发射、传播和接收1.0分1.0%1418麦克斯韦电磁场理论和电磁波的发现1.0分1.0%1419电磁波的产生3.0分3.0%1520黑体辐射的实验规律1.5分1.5%1721热辐射、黑体辐射1.5分1.5%1722能级跃迁3.0分3.0%1823实验：探究感应电流的产生条件12.0分12.0%1924正交分解法解决静态平衡问题3.3分3.3%20