第十三章 电磁感应与电磁波初步过关检测试卷（Word版含答案）

人教版必修第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步 过关检测试卷
一、单选题
1．下列关于电场和磁场的说法正确的是(　 　)
A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小
B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小
C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反，电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反
D．磁感线和电场线一样都是闭合的曲线
2．下列说法不正确的是（ ）
A．天空呈蓝色是因为波长大的光容易被大气色散
B．傍晚阳光比较红是因为红光和橙光不容易被大气吸收
C．微波炉的原理是电磁感应
D．利用激光加工坚硬材料
3．法拉第在研究电磁感应现象时，将两个线圈绕在同一个铁环上，简化电路如图所示，下列关于法拉第研究过程的说法正确的是
A．闭合开关S的瞬间，右侧线圈中不产生感应电流
B．闭合开关S以后，右侧线圈中产生稳定的感应电流
C．断开开关S的瞬间，右侧线圈中产生感应电流
D．断开开关S的瞬间，右侧线圈中不产生感应电流
4．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法正确的是（　　）
A．地磁场的磁感线不闭合
B．地磁北极在地理北极附近
C．指南针能够指向南北是受到地磁场的作用
D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子没有力的作用
5．下列图中，哪一种是非接触式测量温度的仪器（　　）
A．利用测定物体红外线作的电子体温计
B．根据液体热胀冷缩原理制作的体温计
C．根据热电偶原理制作的热电偶温度计
D．利用热敏电阻制辐射制作的“测温枪”
6．如图所示，将一个矩形线圈ABCD放在匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，能在线圈中产生感应电流的是　　
A．线圈平行于磁感线向纸外平移
B．线圈平行于磁感线向纸内平移
C．线圈绕AD边转动
D．线圈绕AB边转动
7．小李同学想利用“电磁弹簧秤”称量金属框的质量，如图所示，一边长为d的正方形金属框用两根完全相同的弹簧水平悬挂在匀强磁场中，磁场向垂直于纸面向里，大小为B，弹簧上端固定，下端与金属框绝缘，金属框两对称边中心点a、b通过开关S与电动势为E的电源相连，当金属框处于平衡状态时，弹簧伸长量为，闭合开关S，弹簧伸长量为，则下列说法正确的是（　　）
A．正比于磁感应强度B
B．，弹簧状态保持不变
C．B保持不变，变阻器滑动端P移向D端，增加
D．B保持不变，变阻器滑动端P移向D端，不变
8．如图所示，环形导线周围有三只小磁针、、，闭合开关后，三只小磁针极的偏转方向是（ ）
A．全向里 B．全向外 C．向里，、向外 D．、向外，向里
二、多选题
9．对于通电螺线管，下列说法中正确的是( )
A．通电螺线管表现出来的磁性相当于条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极
B．通电螺线管外部的磁感线是从N极出来，进入S极的
C．通电螺线管内部的磁感线与螺线管轴线平行，由S极指向N极
D．把小磁针放在通电螺线管内，小磁针静止时，小磁针的N极指向螺线管的S极
10．通电直导线长1cm，电流强度为5A，把它放入某匀强磁场中，此时直导线所受安培力大小为0.1N，则该匀强磁场的磁感强度可能为（　　）
A．B=1T B．B=2T C．B=3T D．B=4T
三、填空题
11．判断下列说法的正误。
（1）磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质。________
（2）磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致。________
（3）磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。________
（4）通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆。________
（5）磁体的磁场和电流的磁场本质上是一样的。________
（6）环形电流的磁场相当于小磁针，通电螺线管的磁场相当于条形磁铁。________
12．长为的导线折成长、宽之比为2:1的矩形线框，线框平面垂直于匀强磁场方向放置，匀强磁场的磁感应强度，则穿过该线框的磁通量______Wb；若通过改变线框的形状，则穿过此段导线制成的线框的最大磁通量为________Wb。
13．如图为穿过某线圈的磁通量随时间变化的Φ t图象，已知线圈匝数为10匝，则0～2 s线圈中产生的感应电动势大小为________ V,2～6 s线圈中产生的感应电动势大小为________V,6～8 s线圈中产生的感应电动势大小为________ V.
四、解答题
14．长L=60 cm、质量为m=6.0×10-2kg、粗细均匀的金属棒，两端用完全相同的弹簧挂起，放在磁感强度为B=0.4 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，若不计弹簧重力， (g=10 m/s2)问：
（1）要使弹簧保持原长状态，金属棒中电流的大小和方向如何
（2）未通电之前金属棒处于静止状态，现在金属中通入自左向右、大小为I=0.2 A的电流，金属棒上升x1=1 cm，求弹簧的劲度系数.
（3）若通入金属棒中的电流仍为0.2 A，但方向自右向左，这时金属棒位置相比于（2）中电流向右时的金属棒位置变化多少
15．一个500匝、面积为的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在内由增加到，在此过程中，请求以下：
穿过线圈的磁通量的变化量
磁通量的平均变化率
线圈中的感应电动势的大小．
16．有一个100匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.01Wb均匀增加到0.02Wb．
（1）求磁通量变化了多少；
（2）求线圈中的感应电动势；
17．某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、乙所示．E形磁铁的两侧为S极，中心为N极，可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场．一边长为L横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架与托盘连为一体，总质量为m0，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线圈、骨架与磁极不接触．线圈的两个头与外电路连接（图上未标出）．当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对应的供电电流可确定重物的质量．已知弹簧劲度系数为k，线圈匝数为n，重力加速度为g．
（1）当线圈与外电路断开时
a．以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向．试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为m的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象；
b．根据上面得到的F-x图象，求从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功W；
（2）当线圈与外电路接通时
a．通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止．若线圈能够承受的最大电流为I，求该装置能够测量的最大质量M；
b．在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2种）
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小，选项A正确；当电流元的方向与磁场方向不平行时，电流元在磁场中才受到磁场力的作用，电流元受到的最大的磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小，选项B错误；试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反，电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向垂直，选项C错误；磁感线是闭合的曲线，电场线不是闭合的曲线，选项D错误；故选A.
2．C
【解析】
【详解】
试题分析：七种单色光中，红光波长最长，紫光波长最短．波长较长的红光透射性较好，能透过大气中的微粒到达地面，而波长较短的蓝靛紫光，很容易被大气中的微粒散射，是天空蔚蓝．故A对．早上和傍晚是因为阳光斜着照到地球上，光在穿过带雾的大气层时被减弱了，大气对阳光中波长较短的蓝光形成色散，蓝紫光大部分被散射掉了，而红光对烟雾穿透力强，故剩下红光橙光透过大气射入我们眼中，看到的是红色的．故B对．微波炉的工作原理是微波与水分子的频率相差不多，在高频率交替变化的电磁场作用下，食物中水分子不断反复极化振动，释放大量的热能来加热食物．故C错．激光的亮度高，聚集的能量高，故可利用激光加工坚硬的材料．故D对．
考点：太阳光谱和色散在实际生活中应用，激光特性．
【名师点睛】天空蔚蓝是因为蓝紫光的散射，傍晚阳光红是因为红橙光不容易被大气吸收，微波炉原理是食物中水分子在交变电磁场的作用下，水分子振荡加热食物，激光具有高能量可加工坚硬材料．解决此题应知道太阳光谱和色散原理，微波炉的工作原理和激光特性．学生在了解其原理和特性基础上，多了解一些实际应用．
3．C
【解析】
【详解】
当开始S接通的瞬间，N线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故A错误．开关闭合稳定后，线圈N中磁通量不发生变化，不产生感应电流．故B错误．当开关S断开的瞬间，N线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确，D错误．故选C．
4．C
【解析】
【详解】
A. 地磁场的磁感线是闭合的，故A错误；
B. 根据题意可知，地磁北极在地理南极附近，故B错误；
C. 指南针能够指向南北是受到地磁场的作用，故C正确；
D. 地磁场与射向地球赤道的带电宇宙射线粒子速度方向并不平行，所以对带电宇宙射线粒子有力的作用，故D错误。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
A．自然界中的一切物体都会向外辐射红外线，温度越高辐射的红外线越强，利用红外测量不需要直接接触，故A正确；
BCD．图中温度计都需要直接接触才能进行准确测量，故BCD错误。
故选A。
6．C
【解析】
【详解】
闭合线圈中产生感应电流的条件是：回路中的磁通量发生变化．磁通量发生变化有两种办法：磁感应强度变化或回路的有效面积发生变化．线圈平行于磁感线向纸外或纸内平移时，回路的磁通量不发生变化，不能产生感应电流．故AB错误；线圈绕AD边转动，回路的有效面积发生变化，磁通量变化，可以产生感应电流．故C正确；线圈绕AB边转动时，线圈仍然与磁场平行，磁通量不变，则不能产生感应电流．故D错误．故选C．
【点睛】
该题考查闭合线圈中产生感应电流的条件是：回路中的磁通量发生变化．故分析磁通量是否变化即可正确求解，注意D中的判断，明确线圈和磁场平行，故磁通量一直为零．
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．设两弹簧的劲度系数均为k，对金属框，开关断开和闭合时分别由力的平衡条件得
联立求得
又
即有
所以，正比于磁感应强度B，故A正确，B错误。
CD．B保持不变，变阻器滑动端P移向D端，电阻变大，流经金属框的电流减小，则安培力减小，将减小，故CD错误。
故选A。
8．D
【解析】
【详解】
闭合开关后，环形导线中通有顺时针方向的电流，根据安培定则判断环形导线内部磁场向里，外部磁场向外，则小磁针的极向里偏转，、两个小磁针向外偏转．故选D．
9．ABC
【解析】
【详解】
通电螺线管相当于条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极，故A正确；磁感线是闭合的曲线，在磁体的周围是从磁体的N极出发回到S极．在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发，回到N极，故B正确；通电螺线管内部的磁感线与螺线管轴线平行，由S极指向N极，故C正确；螺线管内部磁感线由S极指向N极，故把小磁针放在通电螺线管内，小磁针静止时小磁针的N极指向螺线管的N极，故D错误．
10．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
该匀强磁场的磁感强度最小值为
故选BCD。
11． 正确 正确 错误 正确 正确 正确
【解析】
略
12． 0.016 0.023
【解析】
【详解】
[1]由题意知矩形选框的长和宽分别为0.4m和0.2m，所以面积为S=0.4×0.2=0.08m2，穿过该线框的磁通量：
Ф=BS=0.2×0.08=0.016Wb；
[2]圆形的面积最大，则：
1.2=2πr，
所以最大面积：
S′=πr2，
穿过此段导线制成的线框的最大磁通量为：
Фm=BS′=0.2×π×()2=0.023Wb
13． 10　 0 20
【解析】
【详解】
0～2 s，ΔΦ1＝2 Wb，
E1＝n＝10×V＝10 V；
2～6 s，ΔΦ2＝0，E2＝0；
6～8 s，ΔΦ3＝－2 Wb－2 Wb＝－4 Wb，
E3＝n＝10×V＝20 V.
点睛：本题关键是记住法拉第电磁感应定律，根据其公式E=N列式求解即可，求解磁通量变化量时注意磁通量的方向．
14．（1）2.5A 方向向右（2）4.8N/m（3）下降2cm
【解析】
【分析】
根据安培力等于重力，即可求解电流大小，由左手定则判断电流方向；
对两种情况，分别根据平衡条件、胡克定律和安培力公式列式，联立即可求解．
【详解】
（1）要使弹簧不伸长，则重力应与安培力平衡，所以安培力应向上，据左手定则可知电流方向应向右，因mg=BIL，所以：
I=A=2.5A；
（2）设通电前弹簧伸长量为x0，则：kx0=mg
因在金属中通入自左向右、大小为I1=0.2A的电流，由左手定则可知，安培力向上，金属棒上升x1=1cm，由平衡条件得BIL+k（x0-x1）=mg，BIL=kx1，解得k=4.8N/m
（3）当电流反向时，由平衡条件得：
BIL+mg=k（x0+x2），BIL=kx2，解得x2=1cm
下降：△x=x1+x2=2cm
15．（1） Wb（2） （3）12V
【解析】
【分析】
由磁通量公式：，即可求解磁通量的变化；从而求出磁通量变化率，再由法拉第电磁感应定律，即可求解;
【详解】
（1）磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式：来计算，
所以：；
（2）磁通量的变化率：；
（3）根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为．
【点睛】
考查磁通量的变化，磁通量的变化率及感应电动势如何求，注意它们之间的关联，同时养成单位统一的好习惯．
16．（1）0.01Wb（2）2.5V
【解析】
【分析】
（1）磁通量的变化量为末态磁通量减去初态磁通量；
（2）根据法拉第电磁感应定律即可求出线圈的感应电动势；
【详解】
（1）磁通量的变化量△φ=φ2-φ1=0.02Wb-0.01Wb=0.01Wb；
（2）由法拉第电磁感应定律得：E=；
答：（1）磁通量的变化为0.01Wb；
（2）线圈中的感应电动势为2.5V；
17．（1）a．弹力大小为m0g；图像如图所示；b．（2）a．；b．可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度．
【解析】
【详解】
（1）未放重物时，弹簧已经被压缩，弹力大小为m0g．
弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象如图所示．
未放重物时kx0 = m0 g
当托盘速度达到最大时k ( x0 + x ) = ( m0 + m )g
解得
图中阴影部分面积即为从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹力所做的功的大小，弹力做负功有
（2）给线圈供电后，托盘回到原来的位置，线圈、骨架、托盘与重物处于平衡状态
有 2nBIL + kx0 = (m0 + M ) g
解得
（3）可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度．
点睛：本题考查电子秤的原理，关键是明确骨架、脱皮、弹簧、线圈和重物整体的受力情况，根据平衡条件列式分析，注意结合图象法求解变力做功．
答案第1页，共2页
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