第十三章电磁感应与电磁波初步 同步训练（Word版含解析）

第十三章、电磁感应与电磁波初步
一、选择题（共16题）
1．下列说法错误的是（　　）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电现象与磁现象是有联系的
B．法拉第创造性地用“力线”形象地描述“场”
C．光是一种电磁波
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在
2．某兴趣小组制作了一个简易的“转动装置”，如图甲所示，在干电池的负极吸上圆柱形强磁铁，然后将一金属导线折成顶端有一支点、底端开口的导线框，并使导线框的支点与电源正极、底端与强磁铁均良好接触但不固定，图乙是该装置的示意图。若线框逆时针转动（俯视），下列说法正确的是（　　）
A．线框转动是因为发生了电磁感应
B．磁铁导电，且与电池负极接触的一端是S极
C．若将磁铁的两极对调，则线框转动方向不变
D．磁铁导电，且与电池负极接触的一端是N极
3．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图所示时，可能是（　　）
A．向上方向的磁场在增强
B．向下方向的磁场在减弱
C．向上方向的磁场先增强，然后反向减弱
D．向上方向的磁场先减弱，然后反向增强
4．图中a、b、c为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示，O点为三角形的中心（O到三个顶点的距离相等），则（　　）
A．O点的磁感应强度为零
B．O点的磁场方向垂直Oc向下
C．导线a受到的安培力方向水平向右
D．导线b受到的安培力方向沿bc连线方向指向c
5．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（　　）
A．“电流的周围存在磁场”最早是由安培发现的
B．电荷量e的数值最早是由法国学者库仑用实验测得的
C．安培发现了磁场对运动电荷的作用和规律
D．法拉第引入“场”的概念来研究电磁现象
6．下列说法正确的是（　　）
A．通常情况下，金属导体的电阻与长度成反比
B．电容器的电容由电容器本身决定，与电容器是否带电无关
C．磁感线和电场线都是闭合的曲线
D．电场强度为零的地方电势一定为零
7．十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流的方向是（注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线）（　　）
A．由东向西垂直磁子午线 B．由西向东垂直磁子午线
C．由南向北沿磁子午线方向 D．由北向南沿磁子午线方向
8．如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃圆盘，绕沿着东西方向的轴OO
＇以一定的角速度匀速旋转，从东向西看为逆时针方向，在圆盘西侧轴线上的小磁针最后平衡时（　　）
A．N极沿轴线东偏北方向
B．N极沿轴线西偏北方向
C．N极沿轴线东偏南方向
D．N极沿轴线西偏南方向
9．下列说法正确的是（　　）
A．万有引力常量、普朗克常量均无单位
B．开普勒的行星运动定律为牛顿得出万有引力定律奠定基础
C．物理学中的质点、点电荷、原子、原子核等均为理想化模型
D．某同学向上起跳时，地面对他的支持力大于他对地面的压力时，他才能跳起
10．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是
A． B．
C． D．
11．如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3，垂直纸面置于正三角形三个顶点处，O为正三角形的中心，当三根导线通以沿图示方向且相同大小的电流时，中心O处的磁感应强度为B0.若把L3
移走.则O处的磁场磁感应强度为（）
A． B． C． D．
12．下列说法中正确的是（　　）
A．奥斯特提出了分子电流假说
B．法拉第创造性地在电场中引入了电场线，并发现了电磁感应现象
C．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和内能之间的转换关系
D．安培首先发现通电导线周围存在着磁场
13．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是变化的
B．变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是稳定的
C．周期性变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是周期性变化的
D．周期性变化的电场（或磁场）一定可以产生电磁波
14．如图所示，正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中： A 向右平动，B 向下平动，C 绕轴转动（ad 边向外），D 向上平动(D 线圈有个缺口)．则线圈中能产生感应电流的是（ ）
A．A线圈 B．B线圈 C．线圈 D．D线圈
15．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B、方向与水平方向成45°的匀强磁场中，以导线为中心，半径为R的圆周上均匀分布a、b、c、d四个点，bd连线与磁感线平行，其中c
点的磁感应强度为零。下列说法正确的是（　　）
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．a点的磁感应强度为，方向与匀强磁场方向相同
C．b点的磁感应强度为，方向水平向右
D．d点的磁感应强度为，方向竖直向下
16．如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是（ ）
A．线圈a中无感应电流 B．线圈b中有感应电流
C．线圈c中有感应电流 D．线圈d中无感应电流
二、综合题（共6题）
17．如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。
(1)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A线圈迅速插入B线圈时，灵敏电流计指针将__________偏转（选填“发生”或“不发生”）；
②A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时，灵敏电流计指针__________偏转（选填“发生”或“不发生”）；
③在上述两过程中灵敏电流计指针的偏转方向__________（选填“相同”或“相反”）。
(2)在做“探究电磁感应现象”实验时，如果B线圈两端不接任何元件，则B线圈电路中将_________。（不定项选择）
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．不能用楞次定律判断感应电动势方向
D．可以用楞次定律判断感应电动势方向
18．试比较电场强度的定义和磁感应强度的定义有什么相似之处。
19．如图所示，匝矩形线圈的面积为，、分别位于和的中点，左边有垂直线圈平面向里、磁感应强度为的匀强磁场，，.
(1)线圈平面与磁感应强度垂直时，穿过线圈平面的磁通量为多少？
(2)若线圈从图示位置绕转过，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是多少？
(3)若线圈从图示位置绕转过，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少？
20．在某匀强磁场中，长的通电直导线垂直该磁场方向放置，当通过导线的电流时，它受到的磁场力大小。
（1）求该处的磁感应强度大小；
（2）若通电直导线的长度不变，通过导线的电流增大为，垂直放在该磁场的另一处，求此时该处的磁感应强度大小。
21．全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2运动，牵引排水阀的活塞打开，排出污水．牵引电磁铁的结构如图所示．当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体间相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水．同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门．想一想：
(1)某时刻输入控制电流时，a为正、b为负，则铁芯2中A端和B端分别是什么磁极？
(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然能吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？
22．试在图中，由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向.______
参考答案：
1．D
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，证实了电现象与磁现象是有联系的，故A正确；
B．法拉第创造性地用“力线”形象地描述“场”，故B正确；
C．光是一种电磁波，故C正确；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故D错误。
故选D。
2．B
【详解】
对线框的下端平台侧面分析，若扁圆柱形磁铁上端为S极，下端为N极，周围磁感线由上往下斜穿入线框内部，在垂直于纸面向外的径向上，磁感应线有垂直于纸面向里的分量，在此径向上的负电荷由下往上运动，由左手定则知：此负电荷受到垂直于径向沿纸面向右的洛伦兹力，即在径向的左垂线方向；同理，其他任一径向上的电荷均受到左垂线方向的洛伦兹力（中心原点除外），所以，由上往下看（俯视），线框沿逆时针转动，若扁圆柱形磁铁上端为N极，下端为S极，则转动方向相反，所以该装置的原理是电流在磁场中的受力，不是电磁感应，故ACD错误，B正确。
故选B。
3．D
【详解】
AB．当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由磁场的变化造成的。麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场，向上的磁场增强、向下的磁场减弱时，感应电流的磁场方向向下，阻碍原磁场的增强，根据安培定则可判断出感应电流方向与题图中E的方向相反，故A、B错误；
CD．同理，当磁场向上减弱或磁场向下增强即反向增强时，感应电流的磁场方向向上，阻碍原磁场的减弱，根据安培定则可判断出感应电流方向与题图中E的方向相同；当磁场向上方向的磁场减弱或向下增强时，与题图中E的方向相反，C错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
AB．根据右手螺旋定则，电流a在O产生的磁场平行于bc向左，b电流在O产生的磁场平行ac
指向右下方，电流c在O产生的磁场平行ab指向左下方；由于三导线电流相同，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，则O点合场强的方向垂直Oc向下，故A错误，B正确；
CD．根据同向电流相吸、反向电流相斥，结合矢量合成法则；导线a受到的安培力方向水平向左，而导线b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故CD错误．
故选B。
5．D
【详解】
A．“电流的周围存在磁场”最早是由奥斯特发现的，选项A错误；
B．电荷量e的数值最早是由密立根用油滴实验测得的，选项B错误；
C．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用和规律，选项C错误；
D．法拉第引入“场”的概念来研究电磁现象，选项D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．由可知，通常情况下，金属导体的电阻与长度成正比，选项A错误。
B．电容器的电容由电容器本身决定，与电容器是否带电以及带电荷量的多少无关，选项B正确。
C．磁感线是闭合的，而电场线不能闭合，选项C错误。
D．电场强度为零的地方电势不一定为零，例如等量同种点电荷连线的中点位置，电场强度为零，而电势不为零，选项D错误。
故选B。
7．A
【详解】
地球磁场的N极在地理位置的南极附近，地球磁场的S极在地理位置的北极附近，想象让地球放在你右手的手心，让大拇指指向地理的南方，根据安培定则可知：弯曲的四指即电流方向垂直磁子午线由东向西，选项A正确，故选A。
8．A
【详解】
因为用丝绸摩擦过的玻璃圆盘带正电，所以带正电金属环如图所示的旋转，则金属环的电流方向与旋转方向相同，再由右手螺旋定则可以知道磁感线的方向在盘内从西向东。因此小磁针N极向东偏，由于地磁场的存在，所以N极沿轴线东偏北方向。
故选A。
9．B
【详解】
A．万有引力常量G的单位是N m2/kg2；普朗克常量h的单位是J s，选项A错误；
B．开普勒的行星运动定律为牛顿得出万有引力定律奠定基础，选项B正确；
C．物理学中的质点、点电荷等均为理想化模型，而原子、原子核却是实际存在的。故C错误；
D．依据牛顿第三定律，可知当向上起跳时，地面对他的支持力等于他对地面的压力，故D错误。
故选B。
10．A
【详解】
感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化．在A图中紫铜薄板上下及左右振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；而BCD三个图均无此现象，故BCD错误．
11．B
【详解】
三根相互平行的固定长直导线电流大小相等，它们在中心O处产生的磁感应强度大小均相同，依题意可知 L1、L2在O处产生的合磁感应强度方向水平向右，与L3在 O处产生的磁感应强度相同，若把L3移走，中心O处的磁场磁感应强度为，ACD错误，B项正确。
故选B。
12．BC
【详解】
A．安培提出的分子电流假说，故A错误；
B．法拉第引入了电场线形象的描绘电场，并发现了电磁感应现象，故B正确；
C．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和内能之间的转换关系
故C正确；
D．奥斯特首先发现通电导线周围存在着磁场，故D错误。
故选BC。
13．CD
【详解】
均匀变化的电场（或磁场）产生稳定的磁场（或电场）；周期性变化的电场（或磁场）产生周期性变化的磁场（或电场），周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系着形成统一的电磁场，电磁场传播出去就形成了电磁波，故CD正确，AB错误。
故选CD。
14．BC
【详解】
A．线框向右运动时，虽然切割磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，故A错误；
B．线框向下运动时，垂直于磁感线运动做切割磁感线，穿过的磁通量减小，因此会产生感应电流，故B正确；
C．线框绕轴转动，穿过的磁通量发生变化，因此会产生感应电流，故C正确；
D．线框向纸上平动的过程中，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电动势；由于D框中有一个缺口，不是闭合回路，所以不能产生感应电流，故D错误；
故选BC。
15．AC
【详解】
A．由于c点的磁感应强度为零，则通电直导线在c点产生磁场的磁感应强度与原磁场的磁感应强度大小相等方向相反，圆周上的任一点电流磁场的磁感应强度大小都是B，再由安培定则可判定直导线电流方向垂直纸面向里，故A正确；
B．由安培定则可知a点电流磁场方向与原磁场方向相同，则
故B错误；
CD．由安培定则可知b、d两点电流磁场方向与原磁场方向垂直，由平行四边形定则可求得b、d
两点的磁感应强度大小
b点磁场方向水平向右，d点磁场方向竖直向上，故C正确；D错误。
故选AC。
16．CD
【详解】
根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生，选项C、D正确，A、B错误．
17． 发生 发生 相同 BD
【详解】
(1)①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向右发生偏转一下；
②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时，电阻减小，，则电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，则灵敏电流计指针向右转一下；
③在上述两过程中灵敏电流计指针的偏转方向相同。
(2)如果副线圈B两端不接任何元件，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。
18．见解析
【解析】
电场强度和磁感应强度都是按照比值法来定义的，它们都体现了比值与试探电荷（或一小段通电直导线）无关的本质，比值的大小和方向完全由电场或磁场本身决定的。
19．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)根据磁通量定义可知
.
(2)线圈绕绕过时穿过线圈的磁通量为
磁通量的变化量
解得
.
(3)线圈绕转过时穿过线圈的磁通量为
磁通量的变化量
解得
20．（1）；（2）
【详解】
解：（1）由磁感应强度的定义有
解得
.
（2）磁感应强度由磁场本身决定，与通电直导线的长度以及导线中通过的电流无关，有
21．见解析
【详解】
(1)利用安培定则判断，A端为S极，B端为N极．
(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用，但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声．
22．
【详解】
对于直线电流，右手握住直导线，大拇指指向表示电流方向，四指弯曲方向表示磁场的方向；对于环形电流、线框、通电螺线管，四指弯曲表示电流方向，大拇指所指方向为磁场方向．则导线和线圈电流方向如下图