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）

第十三章 电磁感应与电磁波初步 过关检测试卷
一、单选题
1．一个闭合线圈中没有产生感应电流，因此可以得出（ ）.
A．此时该处一定没有磁场 B．此时该处一定没有磁场的变化
C．闭合线圈的面积一定没有变化 D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
2．关于电场和磁场，下列说法错误的是（　　）
A．我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱
B．电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的假想曲线
C．磁感线和电场线都是闭合的曲线
D．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场都是客观存在的物质
3．把一条形磁铁从图示位置由静止释放，穿过采用双线绕法的通电线圈，此过程中条形磁铁做
A．减速运动
B．匀速运动
C．自由落体运动
D．变加速运动
4．如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框abcd,线框所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向外为正，磁感应强度随时间变化如图乙所示，不计线框以外的感生电场，右侧线圈连接一定值电阻R,下列说法中正确的是
A．设t1、t3时刻ab边中电流大小分别为i1、i3，则有i1B．t3~t4时间内通过ab边电量为0,定值电阻R中无电流
C．t1时刻ab边中电流方向由ab，e点电势高于f点
D．t5时刻ab边中电流方向由ba，f点电势高于e点
5．2019年被称为5G元年，这一年全球很多国家开通了5G网络。5G网络使用的无线电波通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（　　）
A．4G信号是横波，5G信号是纵波
B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C．5G信号比4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大
D．5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
6．在绝缘水平桌面上放置如图所示的电路，abdc为一质量为m形状为长方体的金属导体电阻，电阻阻值为R，长度、宽度、厚度为d，电源电动势为E、内阻为r，空间内存在竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场，接通电源后电阻不滑动，已知此电阻单位体积内有n个载流子，每个载流子的电荷量为，以下分析错误的是　　
A．电阻内电流大小
B．电阻上a点和c点间电势差为
C．水平桌面和电阻间的动摩擦因数应大于
D．金属导体电阻中的正电荷向右移动，电子向左移动
7．下列关于电磁波的说法中正确的是
A．频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大
B．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
C．在无线电波的传播中，微波适宜采用地波传播
D．红外线具有显著的热效应，其波长比紫外线的波长短
8．如图所示，某课外活动小组的同学，把一根大约10m长的导线的两端用导线连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上．有两名同学站在东西方向摇动导线做“摇绳发电”实验，要使实验现象更明显，你认为下列改进措施可行的是
A．减缓摇绳的速度
B．站在南北方向摇动导线
C．增加被摇动导线的长度
D．把灵敏电流表改为伏特表
二、多选题
9．如图所示，在磁感应强度大小为B0、平行P、Q连线向右的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为2B0。下列说法正确的是（ ）
A．两电流在a处产生的磁感应强度大小为3B0
B．P中电流在a点处产生的磁感应强度的大小为
C．若在a点处垂直纸面放一长度为L、电流为I的导线，则该导线所受的安培力大小一定为
D．若使P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为
10．通有恒定电流的长直螺线管，下列说法中正确的是
A．该螺线管内部是匀强磁场
B．该螺线管外部是匀强磁场
C．放在螺线管内部的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极
D．放在螺线管外部中点处的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极
三、解答题
11．一根长20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4×10－3 N，则导线中的电流是多大？若将导线中的电流减小为零，则该处的磁感应强度为多少？
12．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）
13．有一个100匝的线圈，在4s内穿过它的磁通量从0均匀增加到0.1Wb，求：
①4s内穿过线圈的磁通量的变化量；
②线圈中产生的感应电动势E．
14．如图所示，匝数为N、电阻为r、面积为S的圆形线圈P放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P通过导线与阻值为R的电阻以及两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场.当线圈P所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m、带电荷量大小为q的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动.重力加速度为g，求：
(1)流过电阻R的电流；
(2)线圈P所在磁场磁感应强度的变化率.
四、填空题
15．有一个匝线圈面积为，在时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了，则这段时间内穿过匝线圈的磁通量的变化量为______，磁通量的变化率为______﹔穿过一匝线圈的磁通量的变化量为______，磁通量的变化率为______。
16．面积为0.5m2的闭合导线环处于磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，环面与磁场垂直时，穿过导线环的磁通量是______Wb；现以垂直于磁场的方向为轴将导线环旋转，穿过导线环的磁通量是______Wb；当环面转过90°与磁场平行时，穿过导线环的磁通量是______Wb，环面与磁场垂直到环面与磁场平行，磁通量变化了______Wb。
17．一个带负电的橡胶圆环，在垂直纸面的平面内，绕着处在纸面内的中心轴高速旋转，转动方向如图所示，在其右方纸面内放一个可以自由转动的小磁针，则小磁针最后静止时，N极指向________方．
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
感应电流的产生其条件是闭合线圈的磁通量发生变化，闭合线圈中没有感应电流产生可能线圈始终与磁场平行，故A错误；感应电流的产生其条件是闭合线圈的磁通量发生变化，磁通量的变化可以由磁场引起的，也可以由线圈的面积的变化引起的，闭合线圈中没有感应电流产生，不能判断出此地一定没有磁场的变化或没有面积的变化，故BC错误；没有电流只能说明穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化．故D正确；故选D.
点睛：解答本题主要是抓住感应电流产生的条件：闭合线圈的磁通量发生变化，而磁通量的变化可以是由磁场变化引起，也可以是线圈的面积变化，或位置变化引起的．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．电场对处于其中的电荷有力的作用，故可以用试探电荷去探测电场的存在和强弱，A正确，不符合题意；
B．电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的假想曲线，B正确，不符合题意；
C．磁体外部磁感线是从N极到S极，而内部则是从S极到N极，磁感线是闭合的曲线，而电场线不是闭合曲线，始于正电荷（无穷远），终于负电荷（无穷远），C错误，符合题意；
D．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质，D正确，不符合题意。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
由于双线绕法的通电线圈内部电流所产生的合磁场为零，故磁铁做自由落体运动，C正确．
4．D
【解析】
【详解】
A．根据法拉第电磁感应定律：
t1时刻磁感应强度的变化率小于t3时刻的变化率，故E3>E1，i3>i1，由于E3，E1大小均不变，由法拉第电磁感应定律可知，副线圈中不会有感应电流出现，所以定值电阻R中无电流，故A错误；
B．t3~t4时间内有恒定感应电流，通过ab电量不为0，由于副线圈磁通量不变，定值电阻R中无电流，通过R的电量为0，故B错误；
C．t1时刻磁场方向向外且均匀增加，根据楞次定律，ab边中电流方向由b→a，原线圈中电流值恒定，副线圈中不产生感应电动势，e点电势等于f点电势，故C错误；
D．t5时刻磁场方向垂直纸面向里，磁场变小，磁通量减小，根据楞次定律得感应电流顺时针，ab边中电流方向b→a，磁感应强度的变化率增大，感应电流大小变大，穿过原副线圈的磁通量增大，根据楞次定律，副线圈中感应电动势上负下正，因此e点电势低于f点，故D正确。
5．D
【解析】
【详解】
A．4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A错误；
B．4G和5G信号的频率不同，不能发生稳定的干涉现象，故B错误；
C．5G信号比4G信号波长小，频率高，光子的能量大，故相同时间传递的信息量更大，故C错误；
D．因5G信号的频率高，则波长小，4G信号的频率低，则波长长，则5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律，即可确定求解感应电流大小；
由洛伦兹力等于电场力，结合电流的微观表达式，即可求解a点和c点间电势差；
根据安培力大于等于最大静摩擦力，即可求解动摩擦因数；
金属导体是自由电子的定向移动，从而形成电流；
【详解】
A、根据闭合电路欧姆定律，则有，故A正确；
B、根据电子受到的洛伦兹力等于电场力时，电子不会发生偏离，而电流的微观表达式，
则有：，解得：，故B正确；
C、安培力大小等于静摩擦力，而最大静摩擦力，因此；解得：，故C正确；
D、导体电阻中的正电荷不定向移动，而电子向左移动，故D错误．
【点睛】
本题考查欧姆定律的应用，理解电流的微观表达式，注意金属导体的自由电荷是电子，以及静摩擦力与最大静摩擦力的大小区别．
7．A
【解析】
【详解】
A、电磁波的能量与频率有关；振荡电路的频率越大，发射电磁波的本领越大，故A正确；
B、均匀变化的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场不能再产生电场，故不能激发电磁波．故B错误；
C、微波由于波长过短,绕过障碍物的本领就很差了，不能以地波的形式传播，微波的传播方式是沿直线传播，故C错误；
D、 红外线具有显著的热效应，其波长比紫外线的波长长，故D错误．
8．C
【解析】
【详解】
根据E=BLv可知，减缓摇绳的速度，则电动势减小，实验现象越不明显，选项A错误；由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学站在南北方向摇动导线，产生的感应电动势较小，实验不明显，选项B错误；根据E=BLv可知，增加被摇动导线的长度，则电动势变大，实验现象越明显，选项C正确；伏特表的内阻较大，则把灵敏电流表改为伏特表，指针偏转更加不明显，选项D错误；故选C.
点睛：解决本题的关键掌握产生感应电流的条件以及地磁场的方向，然后根据切割磁感线确定摇绳的方向．
9．BD
【解析】
【详解】
AB．在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为2B0，如图所示
匀强磁场磁感应强度大小为B0，由此可知
B1=B0
依据几何关系，及三角知识，则有
解得
故A错误，B正确；
C．导线受到的安培力大小与磁场与电流间的夹角有关，当夹角为零时，导线受到的安培力为零，故C错误；
D．P中电流反向，P点在a点处产生的磁场方向与原来反向，如图所示，根据几何关系可知，PQ在a点产生的磁感应强度大小为，则合场强大小为匀强电场与PQ产生的合场强的大小，故合场强大小
故D正确。
故选BD。
10．AC
【解析】
【详解】
AB选项：通电螺线管相当于条形磁铁，内部是匀强磁场，外部越靠近两端磁场越强，所以A选项错误，B选项正确．
CD选项：磁感线在外部是从N极指向S极，在内部是从S极指向N极，而小磁针静止时，小磁针N极指向就是该点磁感应强度的方向，而磁感应强度的方向规定为磁感线的切线方向，所以放在螺线管内部的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极螺线管的N极，C选项正确．放在螺线管外部中点处的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的S极D选项错误．
11．0.05 A　0.4 T
【解析】
【详解】
由B＝ ，得.
磁感应强度B与I、L、F无关，只由磁场本身决定，故当I＝0时，B不变，仍为0.4 T.
点睛：掌握基本的安培力的应用，知道磁感应强度由磁场决定，与通过的电流大小无关．
12．（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．
13．(1) (2)E=2.5V
【解析】
【详解】
①4s内穿过线圈的磁通量的变化量 ；
②线圈中产生的感应电动势.
14．(1) (2)
【解析】
【详解】
(1)设两金属板之间的电压为U，对金属板之间的带电粒子，受力分析有：
对电阻R，由欧姆定律得：U=IR
解得：
(2)根据法拉第电磁感应定律得：
根据闭合电路的欧姆定律得：
联立解得：
15．
【解析】
【详解】
[1]由题意，在时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了，则这段时间内穿过匝线圈的磁通量的变化量为
[2]磁通量的变化率为
[3]穿过一匝线圈的磁通量的变化量为
[4]磁通量的变化率为
16． 0.1 0.05 0 0.1
【解析】
【分析】
【详解】
[1]环面与磁场垂直时，穿过导线环的磁通量是
[2]现以垂直于磁场的方向为轴将导线环旋转，穿过导线环的磁通量是
[3]当环面转过90°与磁场平行时，穿过导线环的磁通量是
Wb
[4]环面与磁场垂直到环面与磁场平行，磁通量变化了
17．左
【解析】
【详解】
[1]带负电的橡胶圆环，在垂直纸面的平面内，绕着处在纸面内的中心轴高速旋转，相当于形成一个环形电流，因环带负电，故形成的环形电流方向与环旋转方向相反，根据右手螺旋定则，环形电流中心轴线上的磁场方向向左，所以，小磁针最后静止时，N极指向左方。
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