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 期末综合复习滚动测试卷 (Word版含答案)

第三章 电磁场与电磁波初步 期末综合复习滚动测试卷
一、单选题
1．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面积位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示．O点磁感应强度的方向 （ ）
A．沿Oa向上 B．沿Oc向下 C．沿Od向左 D．沿Ob向右
2．三根相互平行的通电长直导线放在等边三角形的三个顶点上，图为其截面图，电流方向如图所示．若每根导线的电流均为I，每根直导线单独存在时，在三角形中心O点产生的磁感应强度大小都是B，则三根导线同时存在时O点的磁感应强度大小为（ ）
A．0 B．B C．2B D．B
3．如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。方向与线框平面夹角为30°角，O1O2分别为bc边和ad边的中点。现将线框的右半边绕逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为（　　）
A．BS B．BS C．BS D．（-1）BS
4．以下关于磁场和磁感应强度B的说法，正确的是（ ）
A．磁场中某点的磁感应强度，根据公式，它跟F、I、L都有关
B．磁场中某点的磁感应强度的方向垂直于该点的磁场方向
C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感应强度不一定为零
D．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也一定越大
5．如图所示，线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框面积为S，a′b′cd为线框在垂直于磁场方向的投影，与线框平面的夹角为θ，则穿过线框的磁通量为（ ）
A．BS B．BSsinθ C．BScosθ D．BStanθ
6．物理学家欧姆在探究通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转．某兴趣研究小组在得知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度与通过直导线的电流成正比的正确结论后重现了该实验，他们发现：当通过导线的电流为I1时，小磁针偏转了30°；当通过导线电流为I2时，小磁针偏转了60°，则下列说法中正确的是（ ）
A．I2=3I1 B．I2=2I1 C．I2=I1 D．I2=I1
7．丹麦物理学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应，奥斯特在实验中，将直导线沿南北方向水平放置，指针靠近直导线，下列结论正确的是　　
A．把小磁针放在导线的延长线上，通电后小磁针会转动
B．把小磁针平行地放在导线的下方，通电后小磁针不会立即发生转动
C．把小磁针平行地放在导线的下方，给导线通以恒定电流，然后逐渐增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度与通电前相比会逐渐增大
D．把黄铜针用黄铜制成的指针平行地放在导线的下方，通电后黄铜针一定会转动
8．欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电源，具体做法是在地磁场作用下在水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30°，问当他发现小磁针偏转了60°，通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比（ ）
A．2I B．3I C．I D．无法确定
二、多选题
9．如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是 （ ）
A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流
B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流
C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流
D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流
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．下列关于磁感应强度方向的说法中，正确的是（ ）
A．正电荷在某点的受力方向就是该点的磁感应强度的方向
B．磁感线上某处的切线方向就是该处磁感应强度的方向
C．垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是该处磁感应强度的方向
D．小磁针N极的受力方向就是该处磁感应强度的方向
12．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
三、填空题
13．具有NFC（近距离无线通讯技术）功能的两只手机在间距小于10cm时可以通过_____（选填“声波”或“电磁波”）直接传输信息，其载波频率为1.4×107Hz，电磁波在空气中的传播速度为3.0×108m/s，则该载波的波长为_____m（保留2位有效数字）。
14．丹麦的物理学家________发现了电流的磁效应．用安培定则判定直线电流的磁感线方向是：用________握住直导线（选填“左手”、“右手”），使伸直的大拇指指向________方向（选填“电流”、“磁感线”、“运动”）．
15．某同学使用如图所示的器材研究“影响感应电流方向的因素”。
（1）在图中用实线代替导线将实验器材连成实验电路______；
（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将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏；
②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏；
（3）在上述操作中，如果线圈B与灵敏电流计断开，则线圈B中________。
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．若已知线圈A和线圈B的绕向，不能用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势高低
D．若已知线圈A和线圈B的绕向，可以用楞次定律判定线圈B两接线柱的电势高低
四、解答题
16．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ=60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S=0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B=0.6 T，则：
（1）穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
（2）若θ=90°，穿过线圈的磁通量为多少？当θ为多大时，穿过线圈的磁通量最大？
17．如图所示，竖直虚线边界MN右侧有与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强大小为B=1T，矩形线框abcd垂直在磁场放置，其一半放入磁场中，已知ab=2bc=20cm。求：
（1）图示时刻，穿过abcd线框的磁通量的大小
（2）若以bc边为轴，将线框向纸外转动30°，此过程磁通量的变化量大小；
（3）若以bc边为轴，将线框转动180°，此过程磁通量变化量的大小。
18．如图所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r，现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r，10匝；线圈B的半径为2r，1匝；线圈C的半径为，1匝。
（1）在B减为的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？
（2）在磁场转过角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过角呢？
19．如图所示，横截面积为的正方形线圈，放在磁感应强度为的匀强磁场区域的正中央，匀强磁场区域为面积的正方形，线圈平面与磁场垂直。求：
（1）线圈的磁通量；
（2）若将磁感应强度大小增加到，磁场的方向及其他条件均不变，线圈平面的磁通量的变化量；
（3）保持磁感应强度大小为的匀强磁场区域的面积及磁感应强度不变，如图所示现换用一个正方形磁场区域的外接圆线圈围住磁场区域，线圈平面与磁场垂直，求外接圆线圈的磁通量。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．C
【解析】据题意，当四根导线通有如图所示的电流，其中导线b和导线d中电流在O点产生的磁场叠加后为0；而导线a和导线c中电流在O点产生的磁场方向均向左，则O点磁感应强度的方向沿od向左。
故选C。
2．C
【解析】根据安培定则判断得知：三根导线在O点产生的磁感应强度的方向分别为：上面导线产生的B方向水平向左，大小为B；
下面左边导线产生的B方向斜向左上方，与水平成60°角；
下面右边导线产生的B方向斜向右上方，与水平成60°角；
则根据平行四边形定则进行合成可知，上方的导线与右下方的导线产生的磁场夹角为120°，则合场强大小为B，方向沿左上方与水平方向成60°角，所以三根导线同时存在时的磁感应强度大小为2B，方向沿左上方与水平方向成60°角。
故选C。
点评：本题首先运用安培定则判断B的方向，其次要利用平行四边形定则进行合成，同时要利用好几何关系．
3．C
【解析】当线框转动前，面的磁通量为
Φ1=2BSsin30°=BS
当线框转动后，整个面的磁通量为
Φ2=BSsin30°－BScos30°=
磁通量变化量为
△Φ=Φ2﹣Φ1=
故选C。
4．C
【解析】A．磁感应强度的大小是由磁场本身的性质决定的，公式只是一个定义式，而不是决定式，所以磁感应强度B与F、I、L无关，选项A错误；
B．磁感应强度的方向就是磁场的方向，二者是一个概念，选项B错误；
C．穿过线圈的磁通量为0，即
由于不知道平面和磁场的夹角，所以无法肯定磁感应强度是否为0，选项C正确；
D．若不知道线圈和磁场的夹角关系，磁感应强度大的地方，磁通量也未必大，选项D错误。
故选C。
5．C
【解析】矩形线圈abcd如题中图所示放置，匀强磁场方向竖直向下，平面abcd与水平方向成θ角，将此时通过线圈的磁通量为，故C正确。
故选C。
6．A
【解析】磁场对小磁针的作用力与磁感应强度成正比，即磁场力F=kB，设地磁场感应强度为B0，小磁针等效成长为L的条形磁铁，设转30°时电流产生的磁场在小磁针处磁场为B1，由安培定则知B1与B0垂直，由力矩平衡条件得：
kB1Lsin60°=kB0Lsin30°
同理，转60°时
kB2Lsin30°=kB0Lsin60°
由以上两式解得
B2=3B1
电流与磁感应强度成正比，所以
I2=3I1．
故选A。
【点睛】
知道电流磁场与电流成正比、熟练应用力矩平衡条件是正确解题的关键．
7．C
【解析】试题分析：对于电流的磁效应，根据安培定则进行分析．注意磁场及磁场的应用．
解：根据安培定则可知，针小磁针放在导线上的延长线上，小磁针所在位置没有磁场，故小磁针不会转动；故A错误；
B、由于铝板不能有效屏蔽磁场，故通电后小磁针会发生转动；故B错误；
C、离导线越远的地方，磁场越弱，则逐渐增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度（与通电前相比）会逐渐减小；故C正确；
D、铜不能被磁化，故不会被磁场所吸引；故D错误；
故选C．
【点评】本题考查安培定则及能被磁化的材料，要注意正确掌握课本内容并能准确应用．
8．B
【解析】试题分析：设地磁场磁感应强度为B地，当通过电流为I，根据题意可知：地磁场、电流形成磁场、合磁场之间的关系为：
当夹角为30°时，有：B1=kI=B地tan30° ①
当夹角为60°时，有：B2=kI1=B地tan60° ②
由①②解得：I1=3I，故B正确．
考点：矢量合成的平行四边形定则
9．ABD
【解析】AB．当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，AB正确；
CD．当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错误，D正确。
故选ABD。
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．BD
【解析】A．根据左手定则，某处磁感应强度的方向与运动的电荷在某点的受力方向垂直．故A错误；
B．磁感线上某处的切线方向就是该处磁感应强度的方向．故B正确；
C．根据左手定则某处磁感应强度的方向与一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向垂直，故C错误；
D．磁场中某点的小磁针，静止时北极的指向，或小磁针N极的受力方向，就是该点磁感应强度方向，故D正确；
故选BD。
【点评】
磁场的方向与通电导线所受安培力的方向垂直，电场的方向与电场力的方向在同一条直线上，要注意掌握这一点的不同．
12．BC
【解析】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，面积变大，则其磁通量发生变化，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。
【点睛】
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．
13．电磁波 21
【解析】[1]具有NFC(近距离无线通讯技术)功能的两只手机在间距小于10cm时可以通过电磁波直接传输信息；
[2]空气中电磁波的传播近似等于光速c，由波速公式
c=λf
得波长
14．奥斯特 右手 磁感线
【解析】[1]丹麦的物理学家奥斯特发现了电流的磁效应；
[2][3]根据安培定则的内容，判定直线电流的磁感线的方法是：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
【点睛】
该题考查安培定则的简单应用，之间使用安培定则即可．属于基础题目．
15． 右 左 BD
【解析】(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，电路图如图所示。
(2)[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，则灵敏电流计的指针将右偏转一下。
[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，则灵敏电流计指针向左偏转一下。
(3)[4]如果副线圈B与灵敏电流计断开，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BD正确；AC错误。
故选BD。
16．（1）0.12 Wb；0.36 Wb；（2）0；0
【解析】（1）线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量
线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量
Φ2=－BS=－0.6×0.4 Wb=－0.24 Wb
故磁通量的变化量
ΔΦ=|Φ2－Φ1|=|－0.24－0.12| Wb=0.36 Wb
（2）当θ=90°时，线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥′=0
据
Φ=BS⊥
知，此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0时，线圈平面与磁场垂直，此时
S⊥″=S
穿过线圈的磁通量最大。
17．（1）；（2）0；（3）
【解析】（1）图示时刻穿过线框的磁通量大小为：
解得
（2）以bc边为轴，向纸外转动，由几何关系可得此时有效面积仍为线框面积一半，即
故
（3）若以图示时磁通量为正，则转过时磁通量为
则此过程磁通量变化量大小为
18．（1）A、B线圈中的磁通量都减小了；（2）磁场转过角的过程中，线圈C中的磁通量减少了，转过时，磁通量的变化量为
【解析】（1）磁通量公式中的面积指有效面积，即有磁场部分的面积，所以A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样，即有
故A、B线圈中的磁通量都减小了；
（2）对线圈C，初始状态磁通量为
当磁场转过时，磁通量变为
故磁通量的变化量为
即减少了；
当转过时，磁感线从另一侧穿过线圈C，若取为正，则为负，即有
故磁通量的变化量为
19．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由磁通量公式可知，线圈的磁通量为
（2）分析知当电场力与绳子垂直时电场强度最小，由三力平衡得
又
代入数据得
（3）由公式可知面积指有磁场区域的面积，则可得
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