第五章 综合拔高练（含答案解析）

第5章　初识电磁场与电磁波
综合拔高练
高考真题练
考点1　磁感线
1.(2021浙江1月选考,8)如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的,下列说法正确的是 (　　)
A.电流越大,内部的磁场越接近匀强磁场
B.螺线管越长,内部的磁场越接近匀强磁场
C.螺线管直径越大,内部的磁场越接近匀强磁场
D.磁感线画得越密,内部的磁场越接近匀强磁场
考点2　安培定则的应用
2.(2021全国甲,16)两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O'Q在一条直线上,PO'与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为 (　　)
A.B、0　　　　B.0、2B　　　　C.2B、2B　　　　D.B、B
考点3　磁感应强度的叠加
3.(多选)(2021福建,6)如图,四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面,导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点,正方形中心位于坐标原点O,e为cd的中点且在y轴上;四条导线中的电流大小相等,其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里,其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则 (　　)
A.O点的磁感应强度为0
B.O点的磁感应强度方向由O指向c
C.e点的磁感应强度方向沿y轴正方向
D.e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
4.(多选)(2022全国乙,18)安装适当的软件后,利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图,在手机上建立直角坐标系,手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量,每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知 (　　)
测量序号 Bx/μT By/μT Bz/μT
1 0 21 -45
2 0 -20 -46
3 21 0 -45
4 -21 0 -45
A.测量地点位于南半球
B.当地的地磁场大小约为50 μT
C.第2次测量时y轴正向指向南方
D.第3次测量时y轴正向指向东方
高考模拟练
应用实践
1.如图所示,水平面内有4条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,它们构成一个九宫格。四个相同的圆形闭合线圈在其中四个方格内放置于正中心,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4条直导线中的电流都增大时,四个线圈1、2、3、4中感应电流的情况是(　　)
A.线圈1中有感应电流
B.线圈2中有感应电流
C.线圈3中无感应电流
D.线圈4中无感应电流
2.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是 (　　)
3.(多选)如图所示,线圈abcd在足够大磁场区域ABCD中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生 (　　)
A.把线圈变成圆形(周长不变)
B.使线圈在磁场中加速平移
C.使磁场增强或减弱
D.使线圈以过ab的直线为轴旋转
4.如图所示,三条长直导线都通有垂直于纸面向外的电流且与A点的距离相等,电流大小满足I1=I2=2I3。已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度B=k,k为比例系数,r为该点到导线的距离,I为导线中的电流,I3在A点产生的磁感应强度为B0,则三条长直导线在A点产生的总的磁感应强度大小为(　　)
A.B0　　　　B.B0　　　　C.B0　　　　D.B0
迁移创新
5.如图所示,足够长的金属框架MON与足够长的导体棒DE构成回路,处在匀强磁场中且与磁场垂直。
(1)若B0=0.2 T,DE从O点出发,向右以v0=0.5 m/s的速度匀速运动6 s,求回路中磁通量的变化量;
(2)在图中,若回路面积从S0=4.5 m2变到S1=10 m2,同一时间内磁感应强度大小B从B0=0.2 T变到B1=1.0 T,求回路中磁通量的变化量;
(3)若开始时B0=0.2 T,DE从O点右侧1 m处出发,向右以v1=1 m/s的速度匀速运动,且闭合回路中没有感应电流产生,求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。
答案与分层梯度式解析
第5章　初识电磁场与电磁波
综合拔高练
高考真题练
1.B 2.B 3.BD 4.BC
1.B　通电螺线管是由通电线圈组成的,磁场和条形磁体的磁场分布相似,磁感线是闭合曲线,首尾相连,螺线管越长,内部磁感线分布越均匀,磁场就越接近匀强磁场,故选项B正确。
2.B　根据题意,利用右手螺旋定则判断可知,两条导线在M点产生磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,因此M点处的磁感应强度为0;两条导线在N点产生磁场的磁感应强度大小相等,方向相同,因此N点处的磁感应强度大小为2B,故选项B正确,A、C、D错误。
3.BD　由题知,四条导线中的电流大小相等,且到O点的距离相等,故四条导线在O点产生磁场的磁感应强度大小相等,根据右手螺旋定则可知,四条导线中的电流在O点产生磁场的磁感应强度方向如图所示:
由图可知,Bb与Bc大小相等、方向相反,相互抵消,Ba与Bd等大同向,可知O点的磁感应强度方向由O指向c,其大小不为零,A错误,B正确。 a、b在e点产生磁场的磁感应强度大小相等,c、d在e点产生磁场的磁感应强度大小相等,根据右手螺旋定则可知,四条导线在e点产生磁场的磁感应强度方向如图所示:
由图可知Bc'与Bd'大小相等、方向相反,互相抵消;而Bb'与Ba'大小相等,方向如图所示,根据平行四边形定则,可知两个磁感应强度合成后沿y轴负方向,C错误,D正确。
归纳总结　磁感应强度B与电场强度E一样都是矢量,在同一空间,往往存在多个场源,此时空间某点的磁感应强度应该是多个场源在该点独立产生的磁感应强度的合矢量;磁感应强度同样具有独立性,即任何一个场源产生的磁感应强度的变化不会影响其他场源产生的磁感应强度。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。
4.BC　表格中的Bz数据都是负的,表明Bz方向竖直向下,则测量地点位于北半球,A错误,当地的磁感应强度为两个方向磁感应强度的矢量和,大小约为50 μT,B正确;当地的磁感应强度的水平分量指向北方,第二次测量时By为负值,表明此次测量时y轴正向指向南方,C正确;第3次测量时Bx为正值,表明此次测量时x轴正向指向北方,此时y轴正向指向西方,D错误。
高考模拟练
1.D 2.B 3.ACD 4.B
1.D　根据安培定则可判断出长直导线中电流产生的磁场方向,线圈1、2、4中的合磁通量始终为零,所以增大直导线中的电流时,线圈1、2、4中的磁通量不发生变化,无感应电流产生,而线圈3中有感应电流产生。故选D。
2.B　选项A中,线框在运动过程中,面积不变、磁感应强度不变,穿过线框的磁通量不变,不产生感应电流,A错误;选项B中,在线框转动过程中,穿过闭合线框的磁通量发生变化,能产生感应电流,B正确;选项C中,线框与磁场平行,线框在运动过程中,穿过线框的磁通量始终为零,不发生变化,没有感应电流产生,C错误;选项D中,线框与磁场平行,线框在运动过程中,穿过线框的磁通量始终为零,不发生变化,没有感应电流产生,D错误。
3.ACD　若把线圈变成圆形,则线圈的面积发生变化,所以线圈中的磁通量发生变化,线圈中会产生感应电流,故A正确;无论线圈在磁场中匀速还是加速平移,磁通量都不变,不会产生感应电流,故B错误;使磁场增强或减弱,线圈中的磁通量发生变化,会产生感应电流,故C正确;使线圈以过ab的直线为轴旋转,线圈中的磁通量发生变化,会产生感应电流,故D正确。
4.B　设三条导线到A点的距离均为r,则由题意可得三条导线在A点产生的磁感应强度大小分别为B1=k,B2=k,B3=k,又有I1=I2=2I3,且I3在A点产生的磁感应强度为B0,则可得B1=2B0,B2=2B0,B3=B0,方向如图
则可得三条长直导线在A点产生的总的磁感应强度大小为B==B0,故选B。
5.答案　(1)0.9 Wb　(2)9.1 Wb　(3)B=(T)
解析　(1)导体棒向右以v0=0.5 m/s的速度匀速运动6 s时,位移x=v0t=3 m
由于∠MON=45°,则此时回路的面积
S== m2=4.5 m2
回路中的磁通量即磁通量的变化量,ΔΦ=B0S=0.9 Wb
(2)初态磁通量Φ1=B0S0=0.9 Wb
末态的磁通量Φ2=B1S1=10 Wb
回路中磁通量的变化量ΔΦ'=Φ2-Φ1=9.1 Wb
(3)闭合三角形回路的直角边长
x=x0+v1t=1+t(m)
闭合回路中没有感应电流产生,磁通量不变,则
B0·=B·x2
解得B=(T)
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