第六章　电磁现象与电磁波测评卷（Word版含解析）

第六章　电磁现象与电磁波

一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)

1.(2021湖南衡阳高二上期中)下列各过程中,没有利用电磁波的是 (　　)

A.用水银温度计测量体温　　　　B.用遥控器打开电视机

C.用手机接听电话　　　　D.用微波炉加热面包

2.(2021吉林长春高二上期中)下列关于光电效应现象的表述中,错误的是 (　　)

A.光电效应是指照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面逸出的现象

B.金属发生光电效应现象存在截止频率

C.照射光光强太弱时不可能发生光电效应

D.光电效应几乎是瞬时发生的

3.(2021河北秦皇岛高二上期中)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果有下列认识,其中正确的是              (　　)

A.曝光时间不长时,底片上只出现不规则的点子,表现出光的波动性

B.单个光子通过双缝后的落点可以预测

C.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性

D.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

4.(2021山西太原高二上期中)如图是铁棒被磁化前、后内部各分子电流取向分布情况,根据所学的磁化知识判断下面说法正确的是              (　　)

A.甲图是磁化前的分子电流取向分布

B.乙图是磁化前的分子电流取向分布

C.铁棒被磁化后将无法消除磁性

D.任何材料的物体都很容易被磁化

5.(2021浙江杭州高二上期中)如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况,以O点(图中白点)为坐标原点,沿z轴正方向上各点的磁感应强度B大小的变化可能为              (　　)

6.(2021湖南长沙长郡中学高二上期中)如图所示,圆环上带有大量的负电荷,当圆环沿顺时针方向转动时,a、b、c三枚小磁针都要发生转动,以下说法正确的是              (　　)

A.a、b、c的S极都向纸里转

B.b的S极向纸外转,而a、c的S极向纸里转

C.b、c的N极都向纸里转,而a的N极向纸外转

D.b的S极向纸里转,而a、c的S极向纸外转

7.(2021广东揭阳高二上期中)下列图示中,矩形闭合线圈始终在匀强磁场中运动,线圈中能产生感应电流的是              (　　)

8.(2021河南开封高二上期中)如图所示,在同一圆周上的A、B两点分别放置电流大小相同的长直导线L1、L2。L1垂直纸面放置,且电流方向指向纸内,L2平行纸面放置,且电流方向水平向右,此时在圆心O处产生的磁感应强度为B0。若在同一圆周上的C点再放置电流大小相同的直导线L3,L3垂直纸面放置,且电流方向指向纸外,那么圆心O处的磁场的磁感应强度大小为              (　　)

A.B0　　B.B0　　C.B0　　D.B0

二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

9.(2021湖北新高考联考协作体高二上期中)把一根硬直导线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,导线中有电流通过。虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源,磁场源放在导线正下方且关于中间对称,则下列图中的磁场源可能是              (　　)

10.(2021江西吉安四校联考)如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过框架的磁通量的情况是              (　　)

A.在如图所示位置时磁通量为BS

B.若使框架绕OO'转过60°角,磁通量为BS

C.若从初始位置转过90°角,磁通量为零

D.若从初始位置转过180°角,磁通量的变化量大小为零

11.(2021山东济宁高二上期中)在如图所示的电路中,当开关S闭合后,为使灵敏电流计的指针偏转,下列措施可行的是              (　　)

A.将A线圈向左靠近B线圈

B.将开关S突然断开

C.保持右边电路电流不变

D.将滑动变阻器连入电路的阻值调小

12.(2021山东临沂高二上期中)已知电流大小为I的长直导线在离长直导线r处产生磁场的磁感应强度大小B=k(k为比例系数,r为该点到导线的距离,I为导线中的电流大小)。如图所示,在一半径为R的圆形区域内的圆心O处放置一电流大小为I的长直导线a,导线中电流方向垂直纸面向外,纸面内圆心O点右侧2R处有另一长直导线b,电流大小也为I,方向如图所示,N点到圆心O和导线b的距离均为R,导线a在N点产生磁场的磁感应强度大小为B0。下列说法正确的是              (　　)

A.导线b产生的磁场穿过该圆形区域的磁通量为零

B.导线b在N点产生的磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直纸面向外

C.导线b在圆心O点产生的磁场的磁感应强度大小为2B0,方向垂直纸面向外

D.导线a和导线b在N点产生磁场的合磁感应强度大小为B0

三、非选择题(本大题共6小题,共60分)

13.(2021湖北荆州高二上期中)(6分)为探究产生感应电流的条件,两位同学做了如下的实验。

(1)小张同学用导轨、导体棒、电流计、导线组成图甲所示的电路,整个电路处于垂直导轨的磁场中,当导体棒在金属导轨上向右移动时,电流计中有电流,得出结论:产生感应电流的条件与　　　　(选填“A”“B”或“C”)的变化有关。 

甲

乙

A.磁场　　B.电场　　C.闭合导体回路包围的面积

(2)小王同学根据感应电流产生的条件,想利用摇绳发电。如图乙所示,把一条大约10 m长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合导体回路。两个同学沿　　　　(选填“东西”或“南北”)方向站立并迅速摇动这条电线时,发电的可能性比较大。 

14.(2020山东潍坊一中高三一模)(8分)某物理兴趣小组在学习了电流的磁效应后,得知通电长直导线周围某点磁场的磁感应强度B的大小与长直导线中的电流大小I成正比,与该点离长直导线的距离r成反比。该小组欲利用如图甲所示的实验装置验证此结论是否正确,所用的器材有:长直导线、学生电源、直流电流表(量程为0~3 A)、滑动变阻器、小磁针(置于刻有360°刻度的盘面上)、开关及导线若干。

实验步骤如下:

a.将小磁针放置在水平桌面上,等小磁针静止后,在小磁针上方沿小磁针静止时的指向水平放置长直导线,如图甲所示;

b.该小组测出多组小磁针与通电长直导线间的竖直距离r、长直导线中电流的大小I及小磁针的偏转角度θ;

c.根据测量结果进行分析,得出结论。

回答下列问题:

(1)某次测量时,电路中电流表的示数如图乙所示,则该电流表的读数为　　　　A; 

(2)在某次测量中,该小组发现长直导线通电后小磁针偏离南北方向的角度为30°(如图丙所示),已知实验所在处的地磁场水平分量大小为B0=3×10-5 T,则此时长直导线中的电流在小磁针处产生的磁感应强度B的大小为　　　　T(结果保留两位小数); 

(3)该小组通过对所测数据的分析,作出了小磁针偏转角度的正切值tan θ与之间的关系图像如图丁所示,据此得出了通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比,与离长直导线的距离r成反比的结论,其依据是: 

　; 

(4)通过查找资料,该小组得知通电长直导线周围某点的磁感应强度B与电流I及距离r之间的数学关系为B=·,其中μ0为介质的磁导率。根据题给数据和测量结果,可计算出μ0=　　　 T·m/A。 

15.(2020江苏宿迁高二上期中)(8分)如图所示,固定于水平面上的金属框架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为L的正方形。

(1)求t=0时穿过MDEN回路的磁通量;

(2)为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式。

16.(2021江苏南京高二上质检)(8分)匀强磁场区域宽度为d,一正方形线框abcd的边长为l,且l>d,线框以速度v通过磁场区域,如图所示,从线框进入到完全离开磁场的过程中,求线框中没有感应电流的时间。

17.(2021江西宜春高二上期中)(12分)如图所示,金属框架MON与导体棒DE构成回路,处在匀强磁场中且与磁场垂直。

(1)若B=0.1 T,DE从O点出发,向右以1 m/s的速度匀速运动4 s时,回路的磁通量的变化量是多少?

(2)在图中,若回路面积从S0=8 m2变到St=18 m2,B从B0=0.1 T变到Bt=0.8 T,则回路中的磁通量变化量是多少?

18.(2021河北邯郸高二上期中联考)(18分)如图所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3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,L1与L2中的电流均为2I,方向均垂直于纸面向外,L3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B=k(式中k为常量)。求原点O处的磁感应强度B的大小和方向。

答案全解全析

1.A　用水银温度计测量体温,利用了水银的热胀冷缩性质,未利用电磁波,选项A正确;用遥控器打开电视机,利用了红外线遥控技术,选项B错误;用手机接听电话,利用了电磁波通讯,选项C错误;用微波炉加热面包,利用了微波,微波属于电磁波,选项D错误。

2.C　光电效应是指照射到金属表面的光能使金属中的电子从表面逸出的现象,选项A正确;金属发生光电效应现象存在截止频率,当入射光的频率大于金属的截止频率时才能发生光电效应,选项B正确;能否发生光电效应与入射光的强度无关,只与入射光的频率有关,选项C错误;光电效应几乎是瞬时发生的,不需要时间积累,选项D正确。

3.D　曝光时间不太长时,底片上只出现一些不规则的点子,表现出光子的粒子性,选项A错误;单个光子通过双缝后的落点无法预测,选项B错误;曝光时间足够长时,底片上就会出现规则的干涉条纹,说明大量光子表现出波动性,选项C错误;光子到达机会多的区域表现为亮条纹,而光子到达机会少的区域表现为暗条纹,选项D正确。

4.A　铁棒被磁化前内部各分子电流的取向是杂乱的,当铁棒被磁化后内部各分子电流取向相同,选项A正确,B错误;铁棒是软磁体,磁化后其磁性很容易消失,选项C错误;只有铁、钴、镍及由它们组成的化合物能被磁化,并不是任何材料的物体都很容易被磁化,选项D错误。

5.D　磁感线的疏密表示磁场的强弱,由题图可知由O点开始沿z轴正方向,磁感应强度B先变小后变大,选项D正确,A、B、C错误。

6.D　圆环带有负电荷,圆环顺时针转动时,产生的等效电流沿逆时针方向;由安培定则可知,a、c所在处磁场方向垂直于纸面向里,b所在处磁场方向垂直于纸面向外,故a、c的N极朝纸内转动,S极朝纸外转动,b的N极朝纸外转动,S极朝纸内转动,选项D正确,A、B、C错误。

7.D　线圈沿磁感线方向运动,穿过线圈的磁通量没有变化,不会产生感应电流,选项A错误;线圈整体垂直于磁感线运动,虽然切割磁感线,但穿过线圈的磁通量没有变化,因此不会产生感应电流,选项B错误;线圈绕O点在纸面内转动,但穿过线圈的磁通量没有变化,因此不会产生感应电流,选项C错误;线圈绕轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,因此线圈产生感应电流,选项D正确。

8.C　根据安培定则可判断出L1中电流在O点产生的磁场方向竖直向下,L2中电流在O点产生的磁场方向垂直纸面向里,且这两个磁场的磁感应强度B大小相等,根据磁场叠加原理可知B0=B;再考虑到L3中电流在O点产生的磁场方向也竖直向下,磁感应强度大小也为B,故磁场叠加后圆心O处的磁感应强度应为B'==B=B0,选项C正确,A、B、D错误。

9.ABC　选项A、选项C的蹄形磁铁和条形磁铁均可以形成题图所示的磁场;选项B中通电螺线管的磁场与选项C中条形磁铁的磁场相似,也可形成题图所示的磁场;选项D中环形电流的磁场是垂直纸面方向的,不能形成题图所示的磁场,选项A、B、C正确,D错误。

10.ABC　在题图所示位置时,磁感线与框架平面垂直,Φ=BS;当框架绕OO'轴转过60°角时,侧视图如图所示,Φ=BS⊥=BS· cos 60°=BS;当框架绕OO'轴转过90°时,框架平面平行于磁感线,Φ=0;框架转过180°时,磁感线仍然垂直穿过框架平面,只不过穿过方向改变了,因而Φ1=BS,Φ2=-BS,ΔΦ=|Φ2-Φ1|=2BS。选项A、B、C正确,D错误。

11.ABD　当A线圈向左靠近B线圈时,穿过B线圈的磁通量发生变化,B线圈中产生感应电流,选项A正确;将开关S突然断开、将滑动变阻器连入电路的阻值调小都能使线圈B中的磁通量发生变化,使线圈B中产生感应电流,灵敏电流计的指针就会发生偏转,选项B、D正确;保持右边电路电流不变时,A线圈产生的磁场不变,B线圈中的磁通量不变,不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不会发生偏转,选项C错误。

12.BD　导线b产生的磁场在该圆形区域的方向为垂直纸面向外,故穿过该圆形区域的磁通量不为零,选项A错误;根据题意可知,导线b在N点产生磁场的磁感应强度大小等于导线a在N点产生磁场的磁感应强度大小B0,又由安培定则可知该磁场方向垂直该圆形区域向外,选项B正确;由长直导线产生磁场的磁感应强度公式B=k,可知导线b在圆心O点产生磁场的磁感应强度大小为B0,选项C错误;导线a和导线b分别在N点产生磁场的磁感应强度大小均为B0,但导线a在N点产生的磁场的方向向上,导线b在N点产生的磁场的方向垂直纸面向外,合磁场的磁感应强度大小为B0,选项D正确。

13.答案　(1)C(3分)　(2)东西(3分)

解析　(1)根据题意,当导体棒在金属导轨上向右移动时,闭合导体回路围成面积增大,电表中有电流,得出结论:产生感应电流的条件与闭合导体回路包围的面积变化有关,故选C。(2)由于地磁场的磁感线沿南北方向,因此两同学沿东西方向站立时,甩动导线可使闭合回路的磁通量发生较明显的变化,发电的可能性比较大。

14.答案　(1)2.00(2分)　(2)1.73×10-5(2分)　(3)电流产生的磁感应强度B=B0 tan θ,而偏转角的正切值tan θ与成正比(2分)　(4)4π×10-7(2分)

解析　(1)电流表量程为3 A,则对应的分度值为0.1 A,由指针位置可知电流表示数为2.00 A。

(2)电流产生向西的磁场,小磁针的N极指向地磁场和电流产生的磁场的合磁场方向,如图所示

则有tan 30°=,解得B=3×10-5× T=1.73×10-5 T。

(3)由题图可知,小磁针偏转角的正切值与成正比,而根据(2)中分析可知B=B0 tan θ,则可知B与成正比,故说明通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比,与离长导线的距离r成反比。

(4)由公式B=B0 tan θ=·可知,tan θ-图像的斜率k== m/A=×10-2 m/A

解得μ0=4π×10-7 T·m/A

15.答案　(1)B0L2　(2)B=

解析　(1)磁通量Φ=BS=B0L2 (3分)

(2)要使MN棒中不产生感应电流,则必须保证穿过回路的磁通量不变,则有B0L2=BL(L+vt)              (3分)

解得B= (2分)

16.答案　

解析　线框从刚进入磁场到完全穿出磁场的过程如图所示

线框匀速通过磁场区域持续的时间

t1= ①(2分)

线框在运动过程中只有bc边切割磁感线(ad边未进入磁场)和ad边切割磁感线(bc边已出磁场)时才产生感应电流,所以有感应电流的时间为

t2= ②(2分)

线框中没有感应电流的时间为t=t1-t2 ③(2分)

联立①②③解得t=。 (2分)

17.答案　(1)0.8 Wb　(2)13.6 Wb

解析　(1)导体棒向右以1 m/s的速度匀速运动4 s时,位移为

x=vt=1×4 m=4 m(2分)

由于∠MON=45°,此时回路的面积为

S=x2=×42 m2=8 m2 (2分)

回路的磁通量即磁通量的变化量为

ΔΦ1=Φ-0=BS=0.8 Wb(3分)

(2)回路面积为St=18 m2、磁感应强度为

Bt=0.8 T时穿过回路的磁通量为Φ2=BtSt=0.8×18 Wb=14.4 Wb(2分)

故回路中的磁通量的变化量为

ΔΦ2=Φ2-Φ=14.4 Wb-0.8 Wb=13.6 Wb(3分)

18.答案　　沿x轴负方向

解析　根据安培定则,画出三根导线分别在O点的磁场方向,如图所示。

设L1在O点产生的磁感应强度大小为B1,则有

B1=k= (1分)

方向沿x轴负方向 (1分)

设L2在O点产生的磁感应强度大小为B2,则有

B2=k= (1分)

方向与x轴负方向成45°角 (1分)

设L3在O点产生的磁感应强度大小为B3,则有

B3=k (2分)

方向沿y轴正方向 (1分)

先将B2正交分解,则沿x轴负方向的分量的大小

B2x=B2·cos 45°=×= (2分)

沿y轴负方向的分量的大小B2y=B2 sin 45°=×= (2分)

故x轴方向的合磁感应强度大小Bx=B1+B2x= (2分)

方向沿x轴负方向 (1分)

y轴方向的合磁感应强度大小By=-B2y+B3=0 (1分)

故原点O处的合磁感应强度大小B=Bx= (2分)

方向沿x轴负方向。 (1分)