2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册第三章 电磁场与电磁波初步 章末综合检测卷（word版含答案）

第三章 电磁场与电磁波初步 章末综合检测卷
一、单选题
1．如图，水平放罝的直导线正下方有一只可自由转动的小磁针．当导线中通过自右向左的电流时，小磁针N极的转动情况是（　　）
A．垂直于纸面向里转
B．垂直于纸面向外转
C．在纸面内顺时针转
D．在纸面内逆时计转
2．如图所示，螺线管两端加上交流电压，沿着螺线管轴线方向有一电子射入，则该电子在螺线管内将做（ ）
A．加速直线运动 B．匀速直线运动 C．匀速圆周运动 D．往返运动
3．如图所示，匀强磁场垂直于矩形线框abcd，磁场的磁感应强度为B，矩形面积为S，现使矩形线框以ab边为轴转动90°，则在这个过程中，穿过线框的磁通量变化量是
A．0 B． C．BS D．2BS
4．如图所示，线圈PQ中通有图示方向的电流，则该线圈中心轴线上M点放置一个小磁针，静止时小磁针S极所指的方向为
A．向左 B．向右 C．向上 D．向下
5．运用电磁感应原理进行信号转换.如图所示,磁带录音机既可用来录音,也可用来放音,其主要部件为可匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b,不论是录音或放音过程,磁带或磁隙软铁都存在磁化现象.下面关于它们在录音、放音过程中主要工作原理的说法,正确的是(　　)
A．放音的主要原理是电磁感应,录音的主要原理是电流的磁效应
B．录音的主要原理是电磁感应,放音的主要原理是电流的磁效应
C．放音和录音的主要原理都是电流的磁效应
D．放音和录音的主要原理都是电磁感应
6．如图所示，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是（ ）
A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流
B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流
C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中有感应电流
D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流
7．如图所示，电流从A点分两路通过对称的环形分路汇合于B点，在环形分路的中心O处的磁感应强度为（ ）
A．垂直环形分路所在平面，且指向“纸内”
B．垂直环形分路所在平面，且指向“纸外”
C．在环形分路所在平面内指向
D．零
8．如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关s闭合后，则小磁针北极(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )
A．a
B．b
C．c
D．d
二、多选题
9．正切电流计是19世纪发明的一种仪器，它可以利用小磁针的偏转来测量电流。右图为其结构示意图，在一个竖直放置、半径为r、匝数为N的圆形线圈的圆心O处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针（带有刻度盘）。线圈未通电流时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致，调整线圈方位，使其与静止的小磁针在同小磁针同一竖直平面内。给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了α角。已知仪器所在处地磁场的磁感应强度水平分量大小为Bc，已知环形线圈在环心处产生的磁场磁感应强度正比于电流强度，关于这个电流计，下列判断正确的是（　　）
A．线圈中电流强度越大，α角越大，α角与电流I成正比
B．线圈中电流强度越大，α角越大，tanα与电流I成正比
C．在地球上的不同地方测同样大小的电流，α角相同
D．在地球上的不同地方测同样大小的电流，α角不同
10．图是观察电磁感应现象的实验装置。闭合开关，要使灵敏电流计指针发生偏转，可采取的措施有( )
A．将线圈M快速插入线圈N中
B．将线圈M快速从线圈N中抽出
C．快速移动滑动变阻器的滑片
D．将线圈M静置于线圈N中
11．如图所示，矩形闭合导线与匀强磁场垂直，一定产生感应电流的是（ ）
A．垂直于纸面平动
B．以一条边为轴转动
C．线圈形状逐渐变为圆形
D．沿与磁场垂直的方向平动
12．停在10层的电梯地板上放置有两块相同的条形磁铁，磁铁的极性及放置位置如图所示。开始时两块磁铁静止在电梯地板上，则下列分析正确的是（　　）
A．若电梯突然向下开动(磁铁与底板始终相互接触)，并停在1层，最后两块磁铁可能已碰在一起
B．若电梯突然向下开动(磁铁与底板始终相互接触)，并停在1层，最后两块磁铁一定仍在原来位置
C．若电梯突然向上开动，并停在20层，最后两块磁铁可能已碰在一起
D．若电梯突然向上开动，并停在20层，最后两块磁铁一定仍在原来位置
三、解答题
13．如图所示，框架面积为S，框架所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直。
（1）若使框架绕OO'轴从初始位置转过60°，则穿过框架的磁通量为多少？
（2）若使框架绕OO'轴从初始位置转过90°，则穿过框架的磁通量为多少？
（3）若使框架绕OO'轴从初始位置转过180°，则穿过框架的磁通量变化量为多少？
14．“天宫一号”是中国第一个空间实验室，“天宫一号”空间应用系统开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究，其成果已成功应用于中国首次载人交会对接任务的空间环境预报。如图所示，太阳电池帆板可以为空间飞行提供动力和能源，假设“天宫一号”正绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，太阳帆板的面积，在图示位置地磁场与太阳帆板垂直，磁感应强度，太阳帆板和空间站都是通电性能良好的导体。
（1）在太阳帆板上将一个灵敏电流计与M、N相连构成闭合电路，试判断电流计指针能否偏转，并说明理由；
（2）如果在图示位置太阳帆板绕MN连线转过30°角，则穿过线圈的磁通量是多少？
15．如图所示，金属框架AOC处于与框架垂直的匀强磁场中，∠AOC=45°，导体棒PQ与框架接触良好构成回路，且PQ⊥OC。
(1)若匀强磁场磁感应强度B=0.2T，PQ从O点出发，向右以0.5m/s的速度匀速运动2s时，回路的磁通量的变化是多少？
(2)在图中，若回路面积从S0=0.5m2变成St=2.5m2，B从B0=0.2T变到Bt=0.4T，则回路中的磁通量变化量是多少？
16．如图所示，面积为S的矩形线框垂直处于磁感应强度为B的匀强磁场中，可绕垂直于磁感线的轴转动。
（1）求线框处于图示位置时穿过线框的磁通量大小；
（2）若线框从图示位置绕转过角，求转动后穿过线框的磁通量大小；
（3）若线框从图示位置绕转过角，求转动后穿过线框的磁通量大小及此过程的磁通量的变化量大小。
参考答案
1．B
【解析】试题分析：小磁针能体现出磁场的存在，且小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，即为磁感应强度的方向．也可为磁感线在该点的切线方向．而电流周围的磁场由右手螺旋定则来确定磁场方向．
解：当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向外，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极将垂直于纸面向外转动．故选项B正确．
故选B
【点评】右手螺旋定则也叫安培定则，让大拇指所指向为电流的方向，则四指环绕的方向为磁场方向．当导线是环形时，则四指向为电流的方向
2．B
【解析】试题分析：长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的轴线．根据电子的运动方向与磁场方向的关系，分析电子所受洛伦兹力的情况，判断电子的运动情况．
解：由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线，与电子的运动方向平行，则电子在磁场中不受洛伦兹力，电子重力又不计，则电子做匀速直线运动．故B正确、ACD错误．
故选B．
【点评】本题关键是了解通电螺线管磁场方向特点．当带电粒子与磁场方向平行时不受洛伦兹力．
3．C
【解析】试题分析：未转动前，穿过线圈的磁通量为，以ab边为轴转动90°后磁通量变为，故，C正确.
考点：考查了磁通量的计算
【名师点睛】解决本题的关键掌握磁通量的公式，知道当线圈平面与磁场平行时，磁通量为0，当线圈平面与磁场方向垂直时，磁通量最大
4．B
【解析】试题分析：根据安培定则右手握住螺线管，四指表示电流的方向，则通电螺线管产生的磁场的方向向左，螺线管左端是N极，右端是S极，小磁针S极的受到排斥力，所以S极指向右，故B正确；．
考点：考查了右手螺旋定则
【名师点睛】由右手螺旋定则，结合电流方向及电源的正负极，即可确定螺线管的N极，根据小磁针静止时N极的指向与磁感线的方向相同确定小磁针的S极的指向
5．A
【解析】放音原理：各部分被不同程度磁化的磁带经过铁芯时，铁芯中形成变化的磁场，在线圈中激发出变化的感应电流，感应电流经过扬声器时，电流的变化被转化为声音的变化.这样，磁信号又被转化为声音信号而播放出来；可见，放音过程利用了电磁感应原理.
录音原理：当有传声器把声音信号转化为电流信号后，电流信号流经线圈，在铁芯中产生随声音变化的磁场，磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁化，并留下剩磁，且剩磁变化与声音变化一致.这样，声音的变化就被记录成磁粉被不同程度地磁化.可见，录音过程利用了电流的磁效应；故选A.
点睛：录音与放音是电生磁与磁生电的过程．此题主要考查的是学生对电流的磁效应、电磁感应现象和磁化知识的了解和掌握．了解录音机录音和放音过程的原理是解决此题的关键．
6．A
【解析】只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流，当进入匀强磁场区域的过程中，穿过线圈的磁通量增大，所以又感应电流，A正确，无论线圈在磁场中做匀加速还是匀速运动，线圈的磁通量都不发生变化，所以线圈中无感应电流，BC错误，在离开匀强磁场区域的过程中，穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中会产生感应电流，D错误．
7．D
【解析】将圆环分成上下两半研究，根据安培定则，上半圆电流在O点产生的磁场方向向里，下半圆电流在O点产生的磁场方向向外，由于电流大小相等，两个产生的磁感应强度大小相等，则O点的磁感应强度为零．综上分析，ABC错误，D正确。
故选D。
8．C
【解析】试题分析：小磁针N极的指向为磁感线方向，直导线AB部分，电流从下到上，所以从上往下看，直导线产生的磁场方向应为逆时针方向，所以a指针应斜指向纸面内，a错误；在通电螺线管部分，电流是从上面进来，然后从下边出去，可知左端为螺旋管S极，右端为N极，在外部磁感线从N到S，所以b错误，在内部磁感线从S到N，c正确；在U型螺线管，电流从右端进，左端出，所以右端为S，左端为N，d错误；
考点：考查了右手定则
【名师点睛】根据右手螺旋定则可确定，通电螺线管的磁场分布，及通电直导线磁场的分布，并由小磁针的静止时，N极的指向即为磁场的方向
9．BD
【解析】AB．地磁场磁感应强度的水平分量BC与B0的关系如图所示：
有
B0=BCtanα
其中
B0=kI
则
kI=BCtanα
即线圈中电流强度I越大，α角越大，tanα与电流I成正比，选项A错误，B正确；
CD．地球上的不同地方地磁场的水平分量Bc不同，则在地球上的不同地方测同样大小的电流，α角不同，选项C错误，D正确。
故选BD。
10．ABC
【解析】ABD．根据题意可知，当将螺线管M插入(或拔出)螺线管N时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈N中产生感应电流，电流表指针偏转，AB正确，D错误；
C．快速移动滑动变阻器的滑片，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈N中产生感应电流，电流表指针偏转，故C正确。
故选ABC。
11．BC
【解析】试题分析：感应电流产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生变化．根据磁感量是否变化分析即可．
解：A、由于磁场是匀强磁场且范围足够大，因此线圈无论向那个方向平动，磁通量都不会发生变化，不产生感应电流，故A错误；
B、以一条边为轴转动，导致磁通量变化，从而产生感应电流，故B正确；
C、线圈形状逐渐变为圆形时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故C正确；
D、沿与磁场垂直的方向平动，其磁通量都不变，故没有感应电流产生，故D错误．
故选BC．
【点评】对于产生感应电流的条件，要明确两点：一是电路必须闭合；二是磁通量发生变化．
12．AC
【解析】AB．如果电梯向下加速，磁铁处在失重状态，支持力减小，最大静摩擦力减小，两磁铁有可能发生滑动，最后碰在一起，故A正确，B错误；
CD．若电梯突然向上开动，先加速后减速，在减速过程中，加速度向下，支持力减小，最大静摩擦力减小，两磁铁有可能发生滑动，最后碰在一起，故C正确，D错误。
故选AC。
13．（1）BS；（2）0；（3）2BS
【解析】（1）当框架绕OO'轴转过60°，则有
Φ=BS⊥=BS·cos 60°=BS
（2）当框架绕OO'轴转过90°时，由磁感线垂直穿过线框变为磁感线与磁场平行
Φ'=0
（3）在初始位置时，磁感线与框架平面垂直有
Φ1=BS
框架转过180°时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过方向改变了，因而
Φ2=-BS
所以磁通量变化量为
ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS
即磁通量变化了2BS
14．（1）不偏转；（2）
【解析】（1）电流计的指针不偏转，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流；
（2）根据
解得
15．(1)0.1Wb；(2)0.9Wb
【解析】(1)导体棒向右以0.5m/s的速度匀速运动2s时，位移为：
由于∠AOC=45°此时回路的面积为
回路的磁通量即磁通量的变化量
(2)回路面积从0.5m2变到2.5m2，B从0.2T变到0.4T时的磁通量
故回路中的磁通量的变化量
16．（1）BS；（2）0.5BS；（3）0，-BS
【解析】（1）线框处于图示位置时，线框与磁场垂直，穿过线框的磁通量
（2）线框绕OO＇转过60°角后，穿过线框的磁通量
（3）线框绕OO＇转过90°角后，线框与磁场平行，穿过线框的磁通量
则此过程的磁通量的变化量