【期中模拟】（人教版2019）2023-2024学年高二上学期物理 必修3 第五单元 电磁感应与电磁波初步 A卷.zip

第五单元 电磁感应与电磁波初步 A卷

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．关于物理学史与物理学研究方法，下列说法正确的是（　　）

A．质点、合力概念的建立都体现了等效替代的思想

B．法拉第最早提出了“场”的概念

C．楞次利用如图所示的装置研究电磁感应现象

D．安培通过实验发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁之间的联系

【答案】B

【详解】A．质点概念的建立体现了理想模型思想，合力概念的建立体现了等效替代的思想，故A错误；

B．为了形象描述看不见、摸不着的特殊的物质形态，法拉第最早提出了“场”的概念，故B正确；

C．法拉第利用如图所示的装置研究电磁感应现象，故C错误；

D．安培通过实验发现了电流的磁效应，法拉第首次揭示了电和磁之间的联系，故D错误。

故选B。

2．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（　　）

A．电场强度的定义式适用于任何电场

B．由真空中点电荷的电场强度公式可知，当r→0时，E→无穷大

C．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场

D．磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向

【答案】A

【详解】A．电场强度的定义式是比值定义，适用于任何电场，A正确；

B．电场强度公式适用于真空中的点电荷，当r→0时，电荷已经不能再看为点电荷，此时该公式不成立，因此不能认为当r→0时，E→无穷大，B错误；

C．公式成立的条件是电流元中的电流方向与磁感应强度方向垂直，当电流元中的电流方向与磁感应强度方向平行时，电流元所受磁场力为零，但磁感应强度不为零，即一小段通电导线在某处若不受磁场力，不能说明此处一定无磁场，C错误；

D．磁感应强度的方向为磁感线的切线方向，磁感应强度的方向与该处的通电导线所受的安培力方向垂直，D错误。

故选A。

3．如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外。下述过程中能使线圈不产生感应电流的是（　　）

A．以dc为轴转动45° B．以ad为轴转动45°

C．将线圈向右平移 D．将线圈向左平移

【答案】A

【详解】A．令cd边长为L，以dc为轴转动45°，有效面积不变，穿过线圈的磁通量始终为，即穿过线圈的磁通量不变，线圈不产生感应电流，故A正确；

B．以ad为轴转动45°，有效面积减小，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，故B错误；

C．将线圈向右平移，全部进入磁场之前，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，故C错误；

D．将线圈向做平移，全部从磁场出来之前，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，故D错误。

故选A。

4．下列情况能产生感应电流的是（　　）

A．如图（a）所示，导体AB顺着磁感线运动

B．如图（b）所示，条形磁铁插入线圈中不动时

C．如图（c）所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时

D．如图（d）所示，矩形线圈只有一半在匀强磁场内，现以OO′为轴转动时

【答案】D

【详解】A．导体顺着磁感线运动，通过闭合电路的磁通量不变，不会产生感应电流，故A错误。

B．条形磁铁插入线圈中不动时，线圈中没有磁通量的变化，从而不会产生感应电流，故B错误。

C．小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时，通过闭合回路的磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误。

D．矩形线圈只有一半在匀强磁场内，现以OO′为轴转动时，电路中电流发生改变，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。

故选D。

5．如图所示，等边三角形abc导线框ab边与一范围足够大的匀强磁场左边界对齐，为使线框中产生感应电流，下列操作一定可行的是（　　）

A．使线框向上平移 B．使线框向左平移

C．使线框向右平移 D．使线框向下平移

【答案】B

【详解】A．使线框向上平移，线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故A错误；

B．使线框向左平移，线框的磁通量减少，线框中会产生感应电流，故B正确；

C．使线框向右平移，线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故C错误；

D．使线框向下平移，线框的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故D错误。

故选B。

6．如图所示，完全相同的甲、乙两个通电圆环同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1=O1b=bO2=O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2。现将甲撤去，则a点的磁感应强度大小为（　　）

A．B2－ B．B1－ C．B1－B2 D．B1

【答案】B

【详解】甲乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，而b点的磁感应强度大小为B2，因此两环在b点产生的磁感应强度均为。甲环在a点和b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故甲环在a点产生的磁感应强度为，而a点的磁感应强度大小为B1，因此乙环在a点产生的磁感应强度为，因此撤去甲环后，a点的磁感应强度大小为。

故选B。

7．如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为的中点，c、d位于的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（　　）

A．O点处的磁感应强度方向向上

B．b、d两点处磁感应强度的方向相反

C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同

【答案】D

【详解】A．根据安培定则，作出各点的磁感应强度合成图如图所示

可知，O点处的磁感应强度方向向下，故A错误；

B．根据上述可知，b、d两点处磁感应强度的方向相相同，故B错误；

C．根据上述，结合对称性可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C错误；

D．根据上述，结合对称性可知，a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故D正确。

故选D。

8．a、b、c是竖直平面内等腰直角三角形的三个顶点，边水平，d是中垂线上的一点且在a点下方，且，在b、c、d三点分别固定三根垂直于三角形所在平面的通电直导线，b、c处导线中的电流大小为I，d处导线中的电流大小为，方向如图所示。已知通电直导线在周围产生的磁感应强度大小与导线中电流大小成正比，与到导线的距离成反比，a点的磁感应强度为0，则d导线电流的方向及到a的距离（　　）

A．垂直于纸面向里，距离为 B．垂直于纸面向里，距离为

C．垂直于纸面向外，距离为 D．垂直于纸面向外，距离为

【答案】D

【详解】b在a处产生磁感应强度大小为

方向沿着ac指向c，c在a处产生的磁感应强度大小也为

沿着ba由b指向a。二者在该处磁感应强度的合矢量水平向右，大小为

若使a磁感应强度为0，d导线在此处的磁感应强度应该水平向左，根据右手定则，d导线处的电流方向应该向外，设距离大小为r

解得

故选D。

9．如图所示，纸面内有两根互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向水平向左，L2中的电流方向竖直向上;L1的正，上方有关于L2对称的a、b两点，整个系统处于磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出）中。若a、b两点的磁感应强度大小分别为2B0和B0，方向均垂直纸面向里，则下列说法正确的是（    ）

A．流经L1的电流产生的磁场在a点的磁感应强度大小为B0

B．流经L2的电流产生的磁场在a点的磁感应强度大小为B0

C．流经LI的电流产生的磁场在b点的磁感应强度大小为B0

D．流经L2的电流产生的磁场在b点的磁感应强度大小为B0

【答案】AC

【详解】根据右手螺旋定则可知流经L1的电流在a、b点产生的磁感应强度大小相等，方向向里，大小为B1；根据右手螺旋定则可知流经L2的电流在b点产生的磁感应强度方向向里，大小为B2；根据右手螺旋定则可知流经L2的电流在a点产生的磁感应强度方向向外，由对称性可知大小也为B2；以向外为正方向，则在a点有

在b点有

联立解得

故选AC。

10．如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端，在其正上方有一金属圆环。当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管Q端。下列说法正确的是（　　）

A．螺线管P端为“S”极

B．F为蓄电池的“正”极

C．若在螺线管内部放置小磁针，其N极指向螺线管P端

D．金属圆环在纸面内向P靠近，其磁通量增大

【答案】BC

【详解】AC．由磁极间相互作用规律，异名磁极相互吸引，螺线管Q端为“S”极，所以P端为“N”极，管内磁场方向为Q指向P，所以在螺线管内部放置小磁针，其N极指向螺线管P端，A错误，C正确；

B．由右手螺旋定则，大拇指指向螺线管的N极，四指方向即为电流方向，可知流过电阻R的电流向上，即F为蓄电池的“正”极，B正确；

D．金属圆环在纸面内向P靠近，磁场增强，但磁场与线圈平面平行，则其磁通量为零，D错误。

故选BC。

11．如图所示，在方向水平向右、磁感应强度为的匀强磁场中，垂直于磁场和纸面放入一根通电直导线，以导线为中心、半径为的圆周上有、、、d四个点，已知点的实际磁感应强度大小等于B，下列说法正确的是（　　）

A．导线中的电流方向垂直于纸面向外

B．、d两点的实际磁感应强度大小相等

C．、d两点的实际磁感应强度方向相同

D．点的实际磁感应强度大小等于

【答案】AB

【详解】A．由于点的磁感应强度等于，说明通电导线在点产生的磁感应强度方向与匀强磁场的磁感应强度相反，大小应为，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外，故A正确。

BC．直导线在点的磁感应强度大小为，方向向下，直导线在d点的磁感应强度大小也为，方向向上，则、d两点的实际磁感应强度大小均为

但是点的磁感应强度方向指向右下方，而d点的磁感应强度方向指向右上方，方向不同，故B正确，C错误；

D．直导线在点的磁感应强度大小为，方向向右，点的实际磁感应强度为

2B+B=3B

故D错误。

故选AB。

12．边长为2L的正三角形ABC的三个顶点处，分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，O点为三角形的中心。通电长直导线产生的磁场在其周围某点的磁感应强度大小，其中k为大于零的常数，I为导线中的电流，r表示该点到导线的距离。则以下关于a、b、c、O四点的磁感应强度的说法中正确的是（　　）

A．b点的磁感应强度方向沿BC方向指向C

B．O点的磁感应强度方向平行于BC由O点指向AC边

C．O点的磁感应强度方向平行于BC由O点指向AB边

D．a、c两点的磁感应强度大小均为

【答案】ABD

【详解】A．根据右手螺旋定则及通电长直导线在其周围某点产生的磁感应强度大小可知，B、C处通电长直导线在b点的合磁感应强度是零，因此A处通电长直导线在b点的磁感应强度方向沿BC方向指向C，A项正确；

BC．同理，可以判定O点的磁感应强度方向平行于BC由O点指向AC边，B项正确，C项错误；

D．正三角形的边长为2L，结合矢量的叠加可知，a、c两点的磁感应强度大小分别为

则a、c两点的磁感应强度大小均为，D项正确。

故选ABD。

第II卷（非选择题 共40分）

二、计算题（满分40分，其中13题8分，14题10分，15题10分，16题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）

13．如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。

（1）将图中所缺的导线补接完整（要求变阻器滑片向左移动时阻值变大）      。

（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，那么合上开关后可能出现的情况有：

①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将      （选填“发生”或“不发生”）偏转；

②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针      （选填“发生”或“不发生”）偏转；

③在上述两过程中灵敏电流计指针的偏转方向      （选填“相同”或“相反”）.

（3）在做“探究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将      .（不定项选择）

A．因电路不闭合，无电磁感应现象

B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势

C．不能用楞次定律判断感应电动势方向

D．可以用楞次定律判断感应电动势方向

【答案】            发生     发生     相反     BD/DB

【详解】（1）[1]将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，要求变阻器滑片向左移动时阻值变大，则滑动变阻器导线接右下接线柱，电路图如图所示

（2）①[2]闭合电键，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，副线圈产生感应电流，灵敏电流计的指针发生偏转；

②[3]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针发生偏转；

③[4]在上述两过程中，磁通量变化情况相反，灵敏电流计指针的偏转方向相反。

（3）[5]如果副线圈两端不接任何元件，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，不会没有感应电流存在，但是可根据楞次定律来确定感应电流的方向，从而可以判断出感应电动势的方向。

故选BD。

14．如图所示，一两邻边长度分别为a、b的矩形线圈，垂直放在水平方向大小为B的匀强磁场中，并绕oo、轴转动。求在转动的过程中，通过线圈磁通量什么位置出现最大值和最小值？最大、最小值分别为多少？

【答案】中性面位置最大，与中性面垂直位置最小，最大值为Bab,最小值为0

【详解】当线圈平面与磁场垂直时，即中性面位置时磁通量最大为

当线圈平面与磁场平行时，即与中性面位置垂直时磁通量最小，最小值为0。

15．图示固定于水平桌面上的金属框架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒搁在框架上，且可无摩擦滑动，此时恰好构成边长为的正方形，时磁感应强度为。求：

（1）时穿过面的磁通量；

（2）若从时起，磁感应强度随时间开始变化，同时棒以恒定速率沿导轨方向向右运动，使棒中不产生感应电流，请推导出与的关系式。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）根据题意，由公式可得，时穿过面的磁通量为

（2）根据题意可知，运动过程中，棒中不产生感应电流，则穿过面的磁通量不变，设运动时间为，则有

整理可得

16．如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为的匀强磁场方向垂直。设图示情况下的磁通量为正值。问：

（1）若线圈为匝，穿过线圈平面的磁通量为多少？

（2）当线圈绕轴转过60°时，穿过线圈平面的磁通量为多少？

（3）线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量变化了多少？

【答案】（1）BS；（2）；（3）

【详解】（1）穿过线圈平面的磁通量为

（2）当线圈绕轴转过60°时，穿过线圈平面的磁通量为

（3）线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量为

磁通量变化量为