第十三章电磁感应与电磁波初步综合训练（word版含答案）

第十三章电磁感应与电磁波初步
一、选择题（共15题）
1．下列有关物理学史的说法，正确的是（ ）
A．库仑发现了电流的磁效应
B．法拉第提出了电磁感应定律
C．奥斯特发现了电磁感应现象
D．安培发现了感应电流方向的一般规律
2．关于电场和磁场的下列说法中，正确的是（　　）
A．在电场中，同一等势面上，各点的电场强度大小一定相等
B．在电场中，电势高的地方，电荷在该点具有的电势能一定大
C．通电导线在磁场中某处受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零
D．空间中可以同时存在电场和磁场
3．如图为“探究感应电流与磁通量变化关系”的实验装置图．下列操作中不能产生感应电流的是
A．开关S闭合瞬间
B．开关S断开瞬间
C．开关S闭合后，变阻器滑片P移动
D．开关S闭合后，变阻器滑片P不移动
4．如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针，直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则小磁针（　　）
A．保持不动
B．N极向下转动
C．N极将垂直于纸面向里转动
D．N极将垂直于纸面向外转动
5．关于磁场，以下说法正确的是（　　）
A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零
B．磁场中某点的磁感强度，根据公式，它跟F，I，L都有关
C．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向
D．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量
6．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是（　　）
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．d点的磁感应强度为0
C．a点的磁感应强度为2T，方向向右
D．b，d两点的磁感应强度相同
7．下图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（　　）
A．小锤击打铃碗时，电磁铁没有磁性
B．电磁铁吸引衔铁，电能转化为机械能
C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
D．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，且A端为S极
8．关于电磁波传播速度表达式c＝λf，下列说法正确的是 (　　)
A．波长越长，传播速度越快 B．频率越高，传播速度越快
C．发射能量越大，传播速度越快 D．电磁波的传播速度与传播介质有关
9．下列描述中符合物理学史实的是
A．奥斯特提出了分子电流假说，并很好地解释了一些磁现象
B．安培提出了用电场线来描述电场的观点
C．库仑发现了真空中两个静止电荷之间的相互作用规律
D．法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转发现了电流的磁效应
10．下列关于电磁感应的说法正确的是（　　）
A．只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产生感应电流
B．只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就产生感应电流
C．闭合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度发生变化，线圈中就产生感应电流
D．闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流
11．下列说法正确的是（　　）
A．法国物理学家傅科曾经详尽地研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比
B．奥地利物理学家多普勒发现波源与观察者靠近时，观察者接收到的频率小于波源频率
C．英国物理学家托马斯·杨用激光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝，成功观察到了光的干涉现象
D．德国科学家赫兹在实验中发现了电磁波，并进一步发现了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象
12．如图所示，三条长直导线处于同一平面内，导线a1a2与导线b1b2、c1c2均垂直，M点到三条导线的距离均相等，N点与M 点关于导线a1a2对称。当三条长直导线中分别通以方向如图的恒定电流I1、I1与I2时，M点的磁感应强度为2B0，N点的磁感应强度为B0。下列说法正确的有（　　）
A．当导线a1a2与b1b2中的电流均变为零时， N点的磁感应强度为2B0
B．当导线a1a2与b1b2中的电流均变为零时，N点的磁感应强度为B0
C．当导线b1b2与c1c2中 的电流均变为零时，N点的磁感应强度为-
D．当导线b1b2与c1c2中的电流均变为零时，N 点的磁感应强度为
13．下列关于振动和波的说法正确的是______．
A．在空间某处只要有振动发生，周围空间一定会形成机械波
B．声源振动频率越高，在同种介质中形成的声波的波长就越短
C．机械波、电磁波和光波都适用公式v=λf （v波速，λ波长，f频率）
D．声波和光波的波速只与介质有关，而跟频率、强度均无关
E．机械波、电磁波和光波都会产生干涉、衍射和折射现象
14．如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是（ ）
A． B．
C． D．
15．如图所示，通电直导线MN与闭合的矩形金属线圈abcd彼此绝缘，它们处于同一水平面内，直导线与线圈的对称轴线重合，直导线中电流方向由M到N．为了使线圈中产生感应电流，可行的方法是( )
A．减弱直导线中的电流强度 B．MN不动，使线圈上下平动
C．MN不动，使线圈向右平动 D．MN不动，使线圈向左平动
二、填空题
16．磁通量
（1）定义：匀强磁场中_____和与磁场方向____ 的平面面积S的乘积。即Φ=BS。
（2）拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的______与磁感应强度的乘积表示磁通量。
（3）单位：国际单位是______，简称韦，符号是Wb，1 Wb=______。
（4）引申：，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。
17．如图所示的电器工作时，与电磁波应用有关的是___
18．实验表明,当穿过闭合回路的________________发生变化时,闭合回路中应有__________________产生。
19．长波的波长范围为3 000～30 000 m，短波的波长范围为10～50 m，则长波的频率范围是________，短波的频率范围是________。
三、综合题
20．如图所示，在边长为的正方形区域内存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，有一边长为的正方形导线框沿垂直磁场的方向以速度匀速通过磁场区域，从刚进入磁场时开始计时：
(1)指出哪些时间段内有感应电流产生；
(2)画出磁通量随时间变化的图像。
21．将面积为的导线环置入通电螺线管中部，环面与磁场方向垂直，已知穿过导线环的磁通量是，求导线环处磁场的磁感应强度。
22．如图，匀强磁场的磁感应强度为，方向沿轴的正方向，且线段、相等，长度为，线段、、、、相等，长度为，通过面积、、的磁通量、、各是多少？
23．某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为的中波和频率为的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为，求：
（1）该中波和微波的波长各是多少；
（2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处；
（3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
AC．奥斯特发现了电流的磁效应，故AC错误；
B．法拉第提出了电磁感应定律，故B正确；
D．楞次发现了电磁感应电流方向的一般规律，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．在等势面上，电势处处相等，场强不一定相等，故A错误；
B．根据电势能与电势的关系为
可知电势高的地方，正电荷在该点的电势能越大，相反，负电荷在该点电势能越小，故B错误；
C．直通电导线在某处不受磁场力作用，可能是导线与磁感线平行，未必是此处的磁感应强度为零。故C错误；
D．空间中可以同时存在电场和磁场，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A项：开关S闭合瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈产生感应电流，故A错误；
B项：开关S断开瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，故B错误；
C项：开关S闭合后，变阻器滑片P移动，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生，故C错误；
D项：开关S闭合后，变阻器滑片P不移动，穿过线圈B的磁通量不发生变化，没有感应电流产生，故D正确．
故选D．
4．C
【详解】
根据安培定则，小磁针所在处的磁场方向垂直纸面向里，N极将垂直于纸面向里转动。
故选C。
5．D
【详解】
A．电流在磁场中某点的受力情况，与电流方向和磁场的夹角有关，若电流方向和磁场方向平行，则电流不受磁场力的作用，故A错误；
B．磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与F、I、L都无关，故B错误；
C．磁场中某点的磁感应强度的方向和该点的磁场方向一致，故C错误；
D．当平面与磁场垂直时，穿过平面的磁通量为
可得
即磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外．故A错误；
B．通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，根据磁场的叠加可知d点感应强度为T，方向与B的方向成45°斜向上，不为0．故B错误；
C．通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向向右．故C正确；
D．通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1T，方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为T，方向与B的方向成45°斜向下；则b，d两点的磁感应强度大小相同，方向不同，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．闭合开关时，电路接通，蹄形电磁铁产生磁性，吸引衔铁使小锤击打铃碗，导致电路断开，磁性消失，在弹性片的弹力作用下衔铁弹回，电路再次接通，故小锤击打铃碗时，电路断开，电磁铁没有磁性，电磁铁吸引衔铁，电能转化为磁场能，再转化为机械能，AB正确，不符合题意；
C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动而产生的，C正确，不符合题意；
D．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，由安培定则可知，A端为N极，D错误，符合题意。
故选D。
8．D
【详解】
电磁场是传递能量的一种形式，电磁波的传播速度与传播介质有关，与波长、频率、能量均无关。
故选D。
9．C
【详解】
试题分析：安培提出了分子电流假说，并很好地解释了一些磁现象，A错误；法拉第提出了用电场线来描述电场的观点，B错误；库仑发现了真空中两个静止电荷之间的相互作用规律，C正确；奥斯特根据小磁针在通电导线周围的偏转发现了电流的磁效应，D错误；故选C．
10．D
【详解】
闭合电路中产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化
A．如果闭合电路中的部分导体，做切割磁感线，则会产生感应电流；当导线不闭合、或全部导体以相同的速度都切割磁感线运动时，不能产生感应电流，A错误；
B．根据感应电流产生的条件可知，当线圈都在磁场中运动时，线圈中磁通量的不一定变化，不一定会产生感应电流，B错误；
C．根据
磁感应强度发生变化，磁通量不一定发生变化，线圈中不一定产生感应电流，C错误；
D．闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．荷兰物理学家惠更斯曾经详尽地研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比，A错误；
B．奥地利物理学家多普勒发现波源与观察者靠近时，观察者接收到的频率大于波源频率，B错误；
C．英国物理学家托马斯·杨做双缝干涉实验时，还没有激光，他用强光照射得到干涉条纹，C错误；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹在实验中发现了电磁波，并进一步发现了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
M点到三条导线的距离均相等，N点与M 点关于导线a1a2对称，根据磁感应强度叠加原理，b1b2 与c1c2各自在两点产生磁场相同，而a1a2在M点的磁感应强度向上，在N点向下，故向上为正
N点的磁感应强度为
到导线距离相等的点的磁感应强度大小相等。解得
，
AB． 当导线a1a2 与b1b2 中的电流均变为零时，N点的磁感应强度为c1c2导线单独产生磁场，根据以上分析可知，无法计算c单独产生磁场大小，故AB错误；
CD． 当导线b1b2 与c1c2中 的电流均变为零时，N点的磁感应强度为a1a2单独产生磁场，且方向向里，故N点的磁感应强度为－，故C正确D错误。
故选C。
13．BCE
【详解】
A．机械波的形成，一是需要振源，二是需要介质，二者缺一不可，所以有振源不一定形成机械波，A错误；
B．在同一种介质中传播，声音传播的速度相同，根据公式
可得v一定，f越大，波长越短，B正确；
CE．公式
适用于一切波的计算，电磁波，光波，机械波都是波，而干涉、衍射和折射是波的特性，CE正确；
D．声波属于机械波，其波速只与介质有关，而光波的波速除了与介质有关，还与频率由关， D错误。
故选BCE。
14．AB
【详解】
A．感应电流产生的条件是：只要穿过闭合线框的磁通量变化，闭合线框中就有感应电流产生。A图中当线框转动过程中，线框的磁通量发生变化，线框中有感应电流产生，A正确；
B．B图中离直导线越远磁场越弱，所以当线框远离导线时，线框中磁通量不断变小，B图中也有感应电流产生，B正确；
C．C图中线框平面与磁场平行，则线框中的磁通量为零，在向下移动过程中，磁通量不变，线框中无感应电流产生；C错误；
D．D图中，线框中的磁通量一直不变，线框中无感应电流产生，D错误。
故选AB。
15．CD
【详解】
试题分析：要使闭合线圈中产生感应电流，则穿过线圈的磁通量发生变化，在导线的右方的磁场是垂直向里，导线的左侧是垂直向外的，根据对称性可知，穿过线圈的磁通量为零，只减弱导线中的电流，磁通量仍为零，不可能产生感应电流，A错误；保持MN不动，使线圈上下平动，线圈中的磁通量为零，不产生感应电流，MN不动，使线圈向右平动或者使线圈向左平动，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，故CD正确．
16． 磁感应强度 垂直 投影面积S′ 韦伯 1T·m2
17．手机
【详解】
手机是利用电磁波发射与接受信号的，与电磁波有关；电动机是利用通电导线在磁场中受到磁场力而工作的，与电磁波无关；电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，与电磁波无关；所以与电磁波应用有关的是手机。
18． 磁通量 感应电流
【详解】
实验表明,当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,闭合回路中应有电流产生，这个电流为感应电流。
19． 10～100 kHz 6～30 MHz
【详解】
已知长波波长范围为3 000～30 000 m，而波速c＝3.0×108 m/s.由
c＝λf
可知
f1＝ Hz＝1×105 Hz＝100 kHz
f2＝ Hz＝1×104 Hz＝10 kHz
则长波频率在10～100 kHz之间．
同理由短波的波长范围为10～50 m，则频率范围是6～30 MHz.
20．（1）线框进入磁场的过程，在时间段内穿过线框垂直纸面向里的磁通量均匀增加
有感应电流产生，当
，
线框完全进入磁场．在磁场中运动的过程，在时间段内穿过线框的磁通量不变，无感应电流产生．线框离开磁场的过程，在时间段内穿过线框垂直纸面向里的磁通量均匀减少，有感应电流产生．当
线框完全穿出磁场，。
（2）磁通量随时间变化的图像如图所示
21．
【详解】
根据磁通量的定义式得
22．0.024Wb；0；0.024Wb。
【详解】
面积SMNCD与磁场相互垂直，故磁通量中
φ1=BS=0.2T×0.4m×0.3m=0024Wb
SNEFC与磁场方向相互平行，故磁通量φ2=0；
面积SMEFD投影到与x轴垂直的的平面上的面积等于SMNCD的面积，故磁通量中
φ3=BS=0.2T×0.4m×0.3m=0.024Wb。
23．（1）750m，1m （2）衍射（3）中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
【详解】
（1）根据，解得：
；
（2）衍射是波绕过障碍物的现象。无线电波绕过山脉到达A处，发生了衍射现象；
（3）频率为400kHz的中波线接收效果更好，因为它的波长长，波长更接近山体的尺寸，衍射现象更明显。
答案第1页，共2页