第十三章 《电磁感应与电磁波初步》单元测试（原卷版+解析版）

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第十三章《电磁感应与电磁波初步》单元测试班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1．《吕氏春秋》中有记载：“慈招铁，或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”，他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。表明我国很早就积累了磁方面的认识，磁的强弱用磁感应强度来描述，它的单位用国际单位制中的基本单位表示为（    ）A．B．C．．D．【答案】B【详解】根据可知故选B。2．我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的频率为8GHz~12GHz，S波段的频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（　　）A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的B．在空气中S波段的波长比X波段的更短C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小【答案】C【详解】A．X波段和S波段均为电磁波，它们在空气中的传播速度相同，故A错误；B．根据X波段的频率较大，可知在空气中S波段的波长比X波段的更长，故B错误；C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小，故C正确；D．能量子的能量与其频率成正比，X波段能量子的能量大于S波段能量子的能量，故D错误。故选C。3．为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是（　　）A．X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视B．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用D．空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力【答案】D【详解】A．X射线没有显著的化学作用，不能用来杀菌消毒，但X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故A错误；B．侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故B错误；C．电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故C错误；D．红外线的热作用很强，有较好的穿透云雾烟尘的能力，可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等，所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力，故D正确。故选D。4．矩形线圈ABCD位于通电直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两条边AB、CD与导线平行。下列哪种情况下，线圈中不产生感应电流（　　）A．导线中的电流I逐渐增大B．线圈以速度沿导线方向运动C．线圈以速度远离导线向右移动D．线圈以AB边为轴由图示位置向纸内转过【答案】B【详解】A．导线中的电流I逐渐增大，穿过线圈的磁通量改变，线圈中产生感应电流，故A不符合题意；B．线圈以速度沿导线方向运动，穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，故B符合题意；C．线圈以速度远离导线向右移动，穿过线圈的磁通量改变，线圈中产生感应电流，故C不符合题意；D．线圈以AB边为轴由图示位置向纸内转过，穿过线圈的磁通量改变，线圈中产生感应电流，故D不符合题意。故选B。5．新一代人造太阳——中国环流三号，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录，技术水平居国际前列。其核心部件示意如图所示，通过一簇线圈（类似于通电螺线管）产生磁场，使高温等离子体（含有带正、负电的粒子）在磁场中发生可控核聚变反应。取某处线圈截面，其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确的是（    ）A．B．C．D．【答案】D【详解】通电螺线管产生磁场，则根据安培定则可知，只有D图中其电流方向与线圈内的磁场方向关系正确。故选D。6．某兴趣小组制作了一个简易的“转动装置”，如图甲所示，在干电池的负极吸上两块圆柱形强磁铁，然后将一金属导线折成顶端有一支点、底端开口的导线框，并使导线框的支点与电池正极、导线框的底端与磁铁均良好接触但不固定，图乙是该装置的示意图。若线框逆时针转动（俯视），下列说法正确的是（    ）A．线框能旋转起来，是因为受到电场力的作用B．若将装置置于在外太空运行的空间站内，线框也能转动C．若将磁铁的两极对调，则线框转动方向不变D．磁铁与电池负极接触的一端是极【答案】B【详解】A．线框能旋转起来，是因为通电导线在磁场中受到安培力的作用，A错误；B．若将装置置于在外太空运行的空间站内，线框仍处于磁铁产生的磁场中，仍能转动，B正确；CD．线框逆时针转动（俯视），题图乙所示时刻，线框左半部分受到的安培力向外，线框右半部分受到的安培力向里，电流方向是由电池正极流向负极，根据左手定则可知，磁铁与电池负极接触的一端是S极，如果磁场方向反向，则线框转动方向改变，CD错误。故选B。7．已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小 其中Ⅰ为电流，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体 abcd— efgh的两条边 dh和 hg上且彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g， h g中电流大小是dh中电流大小的两倍。已知c点的磁感应强度大小为B，则a点的磁感应强度大小为（　　）A．B．C．D．【答案】A【详解】由题可知，dh导线到c和a距离相等，则dh导线中的电流在c和a产生的磁感应强度大小均为，由安培定则可知，在c产生的磁感应强度的方向为bc，在a产生的磁感应强度的方向为ab，hg中电流是dh中电流强度的两倍，hg导线到c是到 e距离，则hg导线中的电流a产生的磁感应强度大小为，由安培定则可知，在a产生的磁感应强度的方向垂直ha斜向下，在a产生的合磁感应强度为故选A。多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8．随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波， 则以下说法正确的是（　　）A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播D．甲波与乙波有可能发生干涉现象【答案】AC【详解】A．甲、乙波的波长比可见光大，根据 ，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确；B．真空中， 甲波的传播速度等于乙波的传播速度，都等于3.0×108m/s，B错误；C．甲、乙波都是电磁波，电磁波都是横波， 都能在真空中传播，C正确；D．甲波与乙波的频率不相同，不能发生干涉现象，D错误。故选AC。9．如图，用铁粉模拟出圆柱形磁铁中轴面的磁感线，根据其中的一组对称的磁感线做出立体的“喇叭口”模型，把线圈套入圆柱形磁铁，控制活扣，使线圈紧粘着模型往下运动。在线圈套入和拿出时段，灵敏电流计指针有明显变化，在线圈沿喇叭口往下运动过程，灵敏电流计指针没有发生偏转，下列解释正确的是（　　）A．线圈套入和拿出时段作垂直切割磁感线运动产生感应电流B．线圈套入和拿出时段因磁感应强度变化而使穿过线圈的磁通量发生变化C．线圈沿喇叭口往下运动过程线圈没有作切割磁感线运动而不产生感应电流D．线圈沿喇叭口往下运动过程穿过线圈的磁感线条数不变而不产生感应电流【答案】BCD【详解】AB．产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化，所以线圈套入和拿出时电流计有变化是因为磁通量发生了变化，故A错误，B正确；CD．磁通量的实质是穿过磁感线的条数，所以线圈沿喇叭口往下运动过程穿过线圈的磁感线条数不变，所以没有感应电流。故CD正确。故选BCD。10．如图甲，某科技小组要探究长直导线周围磁场分布情况，将长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方、与导线距离为r的P处放置一枚可自由转动的小磁针。当导线中通以恒定电流后，小磁针N极向纸外偏转，测得小磁针静止时N极偏离南北方向的角度θ，其正切值与的关系图像如图乙所示。已知实验所在处地磁场水平分量大小恒为，则下列判断正确的是（　　）A．导线中的电流方向由北向南B．电流在P处产生的磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向C．电流在导线正下方处产生的磁场的磁感应强度大小为D．导线正下方处磁场的磁感应强度大小为【答案】AD【详解】A．小磁针N极向纸外偏转，表明电流产生的磁场在小磁针位置的方向向东，根据安培定则可知，导线中的电流方向由北向南，故A正确；B．电流在P处产生的磁场与地磁场水平分量的合磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向，故B错误；CD．令通电导线在P处产生的磁场的磁感应强度为B1，根据磁场的叠加原理有根据图乙可知，当时有解得根据矢量合成，导线正下方处磁场的磁感应强度大小为故C错误，D正确。故选AD。非选择题（本题共5小题，共54分。请按题目要求作答）11．（6分）在图甲中，不通电时电流表指针停在正中央，当闭合 S时，观察到电流表指针向左偏。现在按图乙连接方式将电流表与螺线管 B连成一个闭合回路，将螺线管 A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合回路：(1)将S闭合后，将螺线管 A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将 （填“向左” “向右”或“不发生”）偏转；(2)螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的指针将 （填“向左” “向右”或“不发生”）偏转；(3)螺线管A放在B中不动，突然切断开关 S时，电流表的指针将 （填“向左” “向右”或“不发生”）偏转。【答案】(1)向右(2)向左(3)向左【详解】（1）在图甲中，闭合开关，电流从右侧流入电流表，电流表指针向左偏转。在图乙中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈 A中的电流产生的磁场竖直向下。将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表左侧流入，则电流表的指针将右偏转；（2）螺线管A放在B中不动，穿过 B的磁场向下，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过 B的磁通量变小，由楞次定律可知，感应电流从电流表右侧流入，则电流表的指针将左偏转；（3）螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然切断开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表右侧流入，则电流表的指针将向左偏转。12．（8分）在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用试触的方法确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系。如图甲所示实验表明，电流从电流表正接线柱流入，电流表指针向右偏转。    (1)观察如图乙所示的线圈绕线方向，若电流从A流入线圈，从B流出线圈，从上向下看电流的方向为 （填“顺时针”或“逆时针”）。(2)用如图丙所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流在线圈内产生的磁场的方向 （填“向上”或“向下”）。(3)小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线中电流方向为 （填写“a到b”或“b到a”）。【答案】(1)逆时针(2)向上(3)b到a【详解】（1）如图乙所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为逆时针；（2）用图丙所示的实验装置，电流表指针向右偏转，从上向下看电流的方向逆时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向上。（3）S断开瞬间，延时功能启动，此时穿过线圈B的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，线圈B中感应电流产生的磁场方向向上，则此时直导线ab中电流方向为b到a。13．（8分）如图所示，矩形线圈abcd与水平面间的夹角为θ=60°，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，把线圈以为轴顺时针转过120°角，求通过线圈磁通量的变化量的绝对值。【答案】（1）0.12Wb；（2）0.36Wb【详解】（1）当θ=60°时，穿过线圈的磁通量大小为Wb（2）从平面向平面方向看，把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，此时通过线圈的磁通量为Wb磁通量的变化量的绝对值为Wb14．（14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（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】；方向沿x轴负方向【详解】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，则有方向沿x轴负方向设L2在O点产生的磁感应强度大小为B2，则有方向与x轴负方向成45°角设L3在O点产生的磁感应强度大小为B3，则有方向沿y轴正方向先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量的大小沿y轴负方向的分量的大小故x轴方向的合磁感应强度大小方向沿x轴负方向y轴方向的合磁感应强度大小 故最终的合磁感应强度大小方向沿x轴负方向。15．（18分）如图所示，固定的金属框架MON 与导体棒DE 构成回路，回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直，框架OM与ON 的夹角为45°，导体棒 DE始终与框架ON 垂直。(1)若磁感应强度为 ，导体棒DE从O点出发，向右以速度v匀速运动时间t，求穿过回路的磁通量变化量；(2)若导体棒 DE 向右运动，当回路面积从变到时，磁场的磁感应强度恰好从变到 ，求穿过回路的磁通量变化量；(3)当 时，磁感应强度 ，导体棒DE从O点右侧2m处向右以2m/s的速度匀速运动，且此后闭合回路中没有感应电流产生，求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）DE从O点出发，向右以速度v匀速运动时间t，位移为由图根据几何关系可知，此时回路面积为回路的磁通量的变化量是（2）根据题意可知则回路中的磁通量变化量是（3）根据题意可知，DE出发前穿过回路的磁通量为DE从O点右侧2m处出发，向右以2m/s的速度匀速运动，t时，根据题意可知，三角形边长为设此时磁感应强度大小为B，穿过回路的磁通量为闭合回路中没有感应电流产生，故磁通量没变，则整理得磁感应强度大小B随时间t变化的表达式