高中物理第十三章 电磁感应与电磁波初步综合与测试单元测试测试题

单元测试

必修第三册第十三章电磁感应与电磁波初步

满分100分  时间75分钟

一、单选题（本大题共12小题，共48.0分）

1. 下列对电场和磁场的认识，正确的是   

A. 法拉第提出的磁场和电场以及电场线和磁感线都是客观存在的
B. 处在电场中的电荷一定受到电场力，在磁场中的通电导线一定受到安培力
C. 电场强度为零的地方电势一定为零，电势为零的地方电场强度也为零
D. 通电导线与通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的

2. 取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当该螺线管中通以大小为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B；若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以大小也为I的电流，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为

A. 0 B.  C. B D. 2B

3. 如图所示，两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两条导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为

A. 先顺时针后逆时针
B. 先逆时针后顺时针
C. 一直是逆时针
D. 一直是顺时针
 

4. 在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知   

A. 一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针
B. 一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针
C. 可能是小磁针正上方有电子流自南向北通过
D. 可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过

5. 下列图像中，小磁针静止时的方向正确的是

A.  B.
C.  D.

6. 为解释地球的磁场，安培做如下假设：地球的磁场是由绕通过地心的轴的环形电流I引起的。在下图中正确表示安培假设中环形电流方向的是

A.  B.
C.  D.

7. 在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，其中通有向纸面外的恒定电流，匀强磁场的磁感应强度为1T，以直导线为中心作一个圆，圆周上a处的磁感应强度恰好为零，则下述说法对的是       

A. b处磁感应强度为2T，方向水平向右
B. c处磁感应强度也为零
C. d处磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成角
D. c处磁感应强度为2T，方向水平向左

8. 下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是

A. 图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大电流，圆线圈中有感应电流
B. 图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中持续有感应电流
C. 图丙正电荷q顺时针做减速圆周运动过程中，同心共面金属圆圈中感应电流沿逆时针
D. 图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流

9. 如图，在直角三角形ACD区域的C、D两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线，导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流，，，E是CD边的中点，此时E点的磁感应强度大小为B。若仅将D处的导线平移至A处，则E点的磁感应强度

A. 大小仍为B，方向垂直于AC向上 B. 大小为，方向垂直于AC向下
C. 大小为，方向垂直于AC向上 D. 大小为，方向垂直于AC向下

10. 如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是

A. 起延时效果的主要部件是线圈M
B. 闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流
C. 断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流
D. 电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果

11. 三条在同一平面纸面内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示，a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上，且到相应顶点的距离相等，将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为、和，下列说法正确的是

A.
B.
C. a和c处磁场方向垂直于纸面向外，b处磁场方向垂直于纸面向里
D. a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里

12. 如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为若将N处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为，那么与之比为

A. 1：2 B. 2： C. ：2 D. 2：1

二、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

13. 图甲、乙和丙所示均为教材中的演示实验实物图。在电路连接正确的情况下，回答下列问题：

图甲中，将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，灵敏电流计指针偏转方向________填“相同”或“相反”。

图乙中，导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时，灵敏电流计指针偏转大小________填“相同”或“不同”。

图丙中，下列操作能使灵敏电流计指针偏转的是________。填选项前的字母

A.闭合开关的瞬间

B.保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片

C.保持开关断开，快速移动滑动变阻器的滑片

三、计算题（本大题共4小题，共43.0分）

14.  在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为，电流为0．，所受的磁场力为。

该位置的磁感应强度多大？

若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？

若将通电导线跟磁场平行放置，该导线所受磁场力多大？






 

15. 如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd，已知边长、，电阻。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度B在内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下始终保持静止状态。求：
     

时线框的磁通量；

整个过程中产生的焦耳热；

线框受到的摩擦力随t的表达式。






 

16. 一个半径为r的细小金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下落，磁感线的分布情况如图所示，其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向下。开始时圆环所在处竖直方向的磁感应强度大小为，圆环所在处竖直方向的磁感应强度大小随下落高度y变化关系为其中k为比例常数，且。已知金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，圆环质量为m，电阻为R，圆环由静止开始运动下降高度h时，其速度为v，忽略空气阻力，重力加速度为g。求：
    圆环下降高度h时通过圆环的磁通量的大小；

圆环下降高度h的过程中通过圆环的电荷量q；

圆环下降高度h的过程中产生的热量Q。






 

17. 如图1所示，一个圆形线圈的匝数匝，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。求
    
    在内穿过线圈的磁通量变化量；
    前4s内产生的感应电动势；
    内通过电阻R的电荷量q。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】D
2.【答案】A

【解答】题图乙中螺线管上的长导线可等效为两个通过等大、反向电流的通电螺线管，两螺线管中的电流方向相反，由安培定则可知产生的磁场方向也是大小相等、方向相反的，所以螺线管内中部的磁感应强度为零，BCD错误，A正确．故选A。
3.【答案】C
【解答】M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，以M、N两导线之间的中心线为界，在右边合磁场的方向垂直于纸面向外，在左边合磁场的方向垂直于纸面向里，线框从右向左移动到关于对称的位置以前，垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小；移动到关于对称的位置时磁通量为零；越过关于对称的位置向左移动时，垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可以判断感应电流的方向始终为逆时针，故C正确，ABD错误。故选C。
4.【答案】C
5.【答案】C
【解答】A.根据磁极间的相互作用规律可知，A项中小磁针N极方向不可能水平向右，故A错误；
B.根据右手螺旋定则可知，环形导线在中心轴线上产生的磁场方向垂直纸面向外，小磁针N极应该指向纸外，故B错误；
C.C项中直导线产生的磁场的磁感线应该是顺时针方向从上向下看，与小磁针的N极指向相同，故C正确；
D.D项中螺线管内部的磁感线向左，小磁针的N极应该指向左边，故D错误。故选C。
6.【答案】B
【解答】地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西，故B正确，ACD错误。故选：B。
7.【答案】C
【解答】由题，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，大小也是1T；由安培定则可知，该电流在b点产生的磁场方向向下，在c点产生的磁场的方向向右，在d点产生的磁场的方向向上；该电流在bcd各点产生的磁场的磁感应强度都是1T；
A.通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为，方向与B的方向成斜向下。故A错误；
通电导线在c处的磁感应强度方向水平向右，则c点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同，即方向向右。故B错误，D错误；
C.通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点感应强度为，方向与B的方向成斜向上。故C正确。故选：C。
8.【答案】D
【解答】A.根据感应电流产生的条件为闭合回路磁通量改变，由图可知图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大电流，由于穿过线圈的磁通量为零，故圆线圈中没有感应电流，故A错误；
B.感应电流产生的条件为闭合回路磁通量改变，图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，当正方形线圈转到虚线左侧后，没有感应电流，故B错误；
C.图丙正电荷q顺时针做减速圆周运动过程中，产生的等效电流顺时针减小，穿过金属圆圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知同心共面金属圆圈中感应电流沿顺时针，选项C错误；
D.根据可知，磁通量与磁场的强弱和包围面积均有关，所以金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流，故D正确。故选D。
9.【答案】B
【解答】根据题意C、D两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线，导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流，E点的磁感应强度大小为B，根据安培定则可知两根垂直纸面的长直导线在E点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，为，将D处的导线平移至A处，移动之后距E点的距离不变，故磁感强度大小不变，两导线在E点产生的磁感应强度情况如图所示：

据几何知识可得图中，则E点的磁感应强度为，方向垂直于AC向下，故B正确，ACD错误。故选B。
 

10.【答案】C
【解答】A.A线圈接电源，断电之后M线圈中无电流，M线圈周围也不存在磁场，在M线圈中断电的时，N线圈中会产生感应电流，周围存在感应电流的磁场，起延时效果，故A错误；
B.闭合S电路稳定工作后，N线圈中的磁通量不变化，所以导线ab中无感应电流，故B错误；
C.由安培定则可判断M线圈中原磁场的方向向下，断开S瞬间，N线圈中磁通量减少，根据楞次定律，增反减同，所以N线圈中感应电流的磁场方向向下，由安培定则可判断导线ab中有从a流向b的感应电流，故C正确；
D.电源E的正负极对调接入后，在断开S瞬间，N线圈中磁通量减少，N线圈中也会产生感应电流，同样起到延时效果，故D错误。故选C。
11.【答案】A
【解答】AB、由题意可知，a点的磁感应强度等于三条通电导线的磁场在此处叠加而成，总效果垂直纸面向外，而b点与a点有相同的情况，有两根相互抵消，则由第三根产生磁场，即为垂直纸面向外，三根导线在c点产生磁场方向相同，同向相加，合磁场的磁感应强度最强，故A正确，B错误；
CD、由图可知，根据右手螺旋定则可得，a、b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里，故CD错误。故选：A。
12.【答案】D
13.【答案】相反；
不同；
。
【解答】将条形磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量增强，拔出线圈时穿过线圈的磁通量减弱，所以灵敏电流计指针偏转方向相反；
导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时，产生的感应电动势不同，所以将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，灵敏电流计指针偏转大小不同；
闭合开关的瞬间，A线圈中磁场发生增强，穿过线圈B的磁通量增加，产生感应电流，电流表指针偏转，故A正确；
B.保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片，A线圈中磁场发生变化，B线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针偏转，故B正确；
C.保持开关断开，快速移动滑动变阻器的滑片，A线圈中没有磁场，所以B线圈中磁通量没有变化，不产生感应电流，指针不偏转，故C错误。故选AB。
14.【答案】解：根据公式得：  T．
该处的磁感应强度不变， T．
通电导线跟磁场平行放置时，所受磁场力为零，．
15.【答案】解：由图乙知，时磁感应强度大小，
此刻，磁通量：；
根据法拉第电磁感应定律，有感应电动势：
焦耳热：
由图示图象可知，感应电动势：，
感应电流：，
安培力：，
线框静止，由平衡条件得摩擦力：；
16.【答案】解：圆环下降高度h时，磁感应强度大小为，则磁通量为；
；
根据能量守恒定律，，解得。
17.【答案】解：根据磁通量定义式，那么在内穿过线圈的磁通量变化量为：
；
由图象可知前4 s内磁感应强度B的变化率为：
4 s内的平均感应电动势为：
；
电路中的平均感应电流为：，
，
由求得
同理：
两次电流方向相反
故
也可求解。
答：在内穿过线圈的磁通量变化量；
前4s内产生的感应电动势；
内通过电阻R的电荷量。