第十三章 电磁感应与电磁波初步单元测试（含解析）-2025-2026学年人教版(2019)高二物理必修第三册

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第十三章 电磁感应与电磁波初步
一．选择题（共8小题）
1．（2025春 成安县校级期末）如图所示，闭合铜质圆形线圈与通电长直导线位于同一纸面内，下列操作能使线圈中产生感应电流的是（　　）
A．线圈平行直导线向上运动
B．线圈绕竖直直径转动
C．线圈绕水平直径转过90°后远离直导线的过程
D．线圈绕竖直直径转过90°后远离直导线的过程
2．（2025春 滨州期末）下列说法正确的是（　　）
A．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
C．只要有足够高的振荡频率，振荡电路就能有效地发射电磁波
D．波长最短的电磁辐射是γ射线，其穿透能力很强
3．（2025春 河池期末）电磁波在日常生活中有广泛的应用，极大地改变了人类的生活，下列说法正确的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．与机械波不同，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播
C．不同频率的电磁波在真空中传播的速度不同
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
4．（2025春 重庆期末）2025年4月24日，中国第二十艘神舟系列载人飞船成功发射，宇航员与地面的通话信息经处理后通过电磁波传输。下列电磁波中频率最大的是（　　）
A．微波 B．X射线 C．γ射线 D．红外线
5．（2025春 玉林期末）我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。通常导航信号传输使用电磁波。下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　）
A．电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播
B．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同
C．增大电容器的电容C，可以减小LC电路产生的电磁波频率
D．红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性
6．（2025 江苏学业考试）如图，一金属圆线圈处于匀强磁场中，当磁感应强度逐渐增大，线圈的磁通量将（　　）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
7．（2025春 乐平市校级期末）四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中心。现让强度为I的电流从a点流入d点流出。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，并且ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则下列说法正确的是（　　）
A．ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里
B．bc边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B
C．整个线框在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里
D．整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小为零
8．（2025春 南充期末）下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷
B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场
C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐
D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大
二．多选题（共4小题）
9．（2025春 永州校级期末）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是（　　）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
10．（2025春 广安月考）某同学设计了图（a）所示装置模拟涡流的形成。用n个横截面积均为S、电阻率均为ρ的同轴薄金属圆环条模拟“圆盘形导体”，内环半径及相邻环的间距均为r（r远大于环的厚度）；将“圆盘形导体”水平放置在竖直方向、磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的交变磁场中，B﹣t图像如图（b）所示（规定竖直向上为正方向）。不考虑环中感应电流磁场的影响，则（　　）
A．时刻，从上往下看，各环内感应电流均为逆时针方向
B．时间内，通过内环横截面的电荷量为
C．时刻，内环中感应电流大小为
D．若n＝5，则该“圆盘形导体”的平均发热功率为
11．（2025春 贵州期末）下列关于磁场与电磁感应现象的说法中，正确的是（　　）
A．磁感线的疏密程度能够直观表示磁场的强弱
B．磁场中某点的磁感应强度方向与该点磁感线的切线方向一致
C．若磁场中各点的磁感应强度大小均相同，则该磁场为匀强磁场
D．当闭合电路所在区域内的磁感应强度发生变化时，电路中一定会产生感应电流
12．（2024秋 潮州期末）如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B．电磁铁用的铁芯应选用不易退磁的材料
C．工作时AB接线柱应接入稳恒电流
D．当电流从B接线柱流入时，电磁铁吸引小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为S极
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 泉州期末）如图，不可伸长的细绳上端固定，下端系在面积为0.4m2的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。磁感应强度B随时间t的变化关系为B（t）＝0.3﹣0.1t（国际单位制）。t＝2.0s时，穿过金属框的磁通量为 　 　 Wb，金属框中 　 　 （选填“有”或“没有”）感应电流。
14．（2025 福州校级模拟）如图所示，总面积为2S的线圈abcd垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈一半在磁场外。若线圈以ab边为轴转过30°，则此时穿过线圈的磁通量为 　 　 ；在转动过程线圈中 　 　 感应电流产生（选填“有”或“无”）。
15．（2024秋 芜湖期末）如图所示，线圈abcd面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向平行位置开始转过90°，则在这一过程中穿过线圈的磁通量的改变量为 　 　 。
16．（2024秋 普陀区校级月考）如图所示，通电导线a在A、B间的磁场中受磁场力作用而向左运动，电磁铁A的下端为 　 　 极（选填：A：“N”或B：“S”）；直流电源的正极在 　 　 端（选填：A：“上”或B：“下”）。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 房山区期末）在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线，导线与磁场方向垂直，导线长为1cm，电流为0.5A，所受的磁场力为5×10﹣4N。求：
（1）该位置的磁感应强度B的大小；
（2）有一线圈平面面积S＝0.4m2放入该磁场中，当线圈平面与水平方向夹角θ＝60°时，如图所示，穿过线圈的磁通量Φ1；
（3）当线圈平面沿cd轴逆时针转动60°时，此时的磁通量Φ2；该过程中的磁通量的变化量ΔΦ。
18．（2024春 郴州期末）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S。求：
（1）B⊥S（图示位置）时，穿过该平面的磁通量Φ；
（2）该平面由图示位置绕ab轴逆时针转60°的过程中，则穿过该平面的磁通量Φ是变大还是变小？
19．（2024秋 宣城期末）如图所示，abcd是边长L＝20cm的正方形金属框，匀强磁场区域左边界到bc的距离也为L，右边界MP与水平线MN间的夹角θ＝45°，且M点为cd边的中点。磁感应强度B＝0.01T，方向垂直纸面向外。
（1）求图示位置金属框的磁通量的大小；
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量的大小。
20．（2024秋 海淀区期末）矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO'垂直，初位置时线框平面与B平行，如图所示。
（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ1为多少？
（2）当线框沿如图所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？
第十三章 电磁感应与电磁波初步
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025春 成安县校级期末）如图所示，闭合铜质圆形线圈与通电长直导线位于同一纸面内，下列操作能使线圈中产生感应电流的是（　　）
A．线圈平行直导线向上运动
B．线圈绕竖直直径转动
C．线圈绕水平直径转过90°后远离直导线的过程
D．线圈绕竖直直径转过90°后远离直导线的过程
【考点】电磁感应现象的发现过程．
【专题】定性思想；归纳法；电磁感应与电路结合；理解能力．
【答案】B
【分析】根据安培定则判断直导线产生的磁场方向，然后根据产生感应电流的条件判断即可。
【解答】解：A、线圈平行直导线向上运动的过程中，穿过线圈的磁通量不发生变化，所以线圈中不产生感应电流，故A错误；
B、线圈绕竖直直径转动的过程中，穿过线圈的磁通量在不断的发生变化，所以线圈中有感应电流产生，故B错误；
CD、线圈绕水平直径转过90°或者绕竖直直径转过90°后后，线圈平面和磁感线平行，以后在远离直导线的过程中，穿过线圈的磁通量始终为零，所以不会产生感应电流，故CD错误；
故选：B。
【点评】本题考查了安培定则的应用，以及对产生感应电流条件的理解。
2．（2025春 滨州期末）下列说法正确的是（　　）
A．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
C．只要有足够高的振荡频率，振荡电路就能有效地发射电磁波
D．波长最短的电磁辐射是γ射线，其穿透能力很强
【考点】γ射线的特点和应用；麦克斯韦电磁场理论；电磁波的发射和接收．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据麦克斯韦电磁场理论判断；根据有效发射电磁波条件判断；根据电磁波谱分析。
【解答】解：A．根据麦克斯韦电磁场理论可知均匀变化的电场会产生恒定的磁场，而非均匀变化的磁场，故A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故B错误；
C．有效发射电磁波需高频和开放电路，仅高频不满足条件，故C错误；
D．γ射线是波长最短的电磁辐射，穿透能力极强，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了电磁波、麦克斯韦电磁场理论、电磁波的发射等基础知识，对于这部分知识要注意平时记忆和积累。
3．（2025春 河池期末）电磁波在日常生活中有广泛的应用，极大地改变了人类的生活，下列说法正确的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．与机械波不同，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播
C．不同频率的电磁波在真空中传播的速度不同
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
【考点】γ射线的特点和应用；机械波及其形成与传播；电磁波的发现．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据物理学史分析；电磁波的传播不需要介质，所有电磁波在真空中的传播速度均为光速c；波长越长越容易发生明显的衍射现象。
【解答】解：A．赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在，麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，故A错误；
B．机械波（如声波）传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，故B正确；
C．所有电磁波在真空中的传播速度均为光速c（约3×108m/s），与频率无关，故C错误；
D．波长越长越容易发生明显的衍射现象，在电磁波谱中γ射线波长最短，最难发生明显衍射，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查的是电磁波的特点及相关物理学史，要求学生能够重视课本，记住一些常识性知识。
4．（2025春 重庆期末）2025年4月24日，中国第二十艘神舟系列载人飞船成功发射，宇航员与地面的通话信息经处理后通过电磁波传输。下列电磁波中频率最大的是（　　）
A．微波 B．X射线 C．γ射线 D．红外线
【考点】电磁波与信息化社会．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据电磁波谱进行分析解答。
【解答】解：电磁波谱中，频率由低到高依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。题目要求选择频率最大的电磁波，则为γ射线，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查电磁波谱，会根据题意进行准确分析解答。
5．（2025春 玉林期末）我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。通常导航信号传输使用电磁波。下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　）
A．电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播
B．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同
C．增大电容器的电容C，可以减小LC电路产生的电磁波频率
D．红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性
【考点】电磁波与信息化社会；电磁振荡的周期和频率的影响因素；麦克斯韦电磁场理论．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】C
【分析】电磁波可以在真空中传播；不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同；根据LC振荡电路的频率公式分析频率与电容的关系；红外线测温仪，是利用了红外线的热效应。
【解答】解：A、电磁波可以传递信息和能量，能在真空中传播，不需要介质，故A错误；
B、所有电磁波在真空中的传播速度均为光速c，与频率无关，故B错误；
C、根据LC振荡电路的频率公式可知，增大电容C时，LC电路产生的电磁波频率f减小，故C正确；
D、红外线测温仪利用的是红外线的热效应，故D错误。
故选：C。
【点评】解答本题时，要掌握电磁波的基础知识，掌握LC振荡电路的频率公式，了解电磁波的基本特性。
6．（2025 江苏学业考试）如图，一金属圆线圈处于匀强磁场中，当磁感应强度逐渐增大，线圈的磁通量将（　　）
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
【考点】磁通量的概念和计算公式的定性分析．
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；理解能力．
【答案】A
【分析】根据磁通量表达式Φ＝BScosθ可确定。
【解答】解：根据磁通量表达式Φ＝BScosθ，当B⊥S时，则Φ＝BS，其中B为匀强磁场，当磁感应强度逐渐增大时，可知线圈的磁通量将逐渐增大。故A正确，BCD错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查了磁通量的定义，解题关键是掌握磁通量为穿过线圈的磁感线的条数。
7．（2025春 乐平市校级期末）四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中心。现让强度为I的电流从a点流入d点流出。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，并且ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则下列说法正确的是（　　）
A．ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里
B．bc边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B
C．整个线框在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里
D．整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小为零
【考点】磁感应强度的矢量叠加；通电直导线周围的磁场．
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】D
【分析】直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，得出各电流在O点所产生的B的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得B的合矢量的大小和方向。
【解答】解：A．让强度为I的电流从a点流入d点流出，ad边电流方向a指向d，右手定则可知，ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向外，故A错误；
B．abcd边总电阻为ad边电阻的3倍，故abcd边电流为ab边电流的三分之一，设abcd边电流为I，则ad边时3I，ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，又因为直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，则bc边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为，故B错误；
CD．ad边电流方向a指向d，由右手定则可知其在O点产生的磁场大小为B且方向垂直于纸面向外，由右手定则可知ab边、bc边、cd边在O点产生的磁场大小均为且方向垂直于纸面向里，综合以上可知整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】解决本题的关键，要熟练运用安培定则判断磁场的方向，灵活运用平行四边形定则。
8．（2025春 南充期末）下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷
B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场
C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐
D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大
【考点】麦克斯韦电磁场理论；电磁波的发射和接收．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】C
【分析】γ射线的频率比X射线更大；根据麦克斯韦电磁场理论分析；根据电磁波的发射与接收过程分析；所有电磁波在真空中速度均为光速。
【解答】解：A．γ射线的频率比X射线更大，根据c＝λf可知γ射线波长比X射线更短，X射线和γ射线都可以用于探测金属内部缺陷，故A错误；
B．均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故B错误；
C．使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象，故C正确；
D．所有电磁波在真空中速度均为光速，与频率无关，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道电磁波的特点，以及电磁波的应用。
二．多选题（共4小题）
9．（2025春 永州校级期末）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是（　　）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
【考点】能量子与量子化现象；电磁波谱；热辐射、黑体和黑体辐射现象．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】ACD
【分析】一切物体都在辐射电磁波，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关；普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说。
【解答】解：A、由热辐射的定义：任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，这种电磁波强度的分布情况与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射，可知一切物体都在辐射电磁波，故A正确；
B、黑体辐射的特点是：理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，其光谱特征仅与该黑体的温度有关，与黑体的材质无关；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，故B错误；
CD、普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故CD正确。
故选：ACD。
【点评】本题考查黑体和黑体辐射，解题关键要掌握近代物理学史，注意黑体的特点。
10．（2025春 广安月考）某同学设计了图（a）所示装置模拟涡流的形成。用n个横截面积均为S、电阻率均为ρ的同轴薄金属圆环条模拟“圆盘形导体”，内环半径及相邻环的间距均为r（r远大于环的厚度）；将“圆盘形导体”水平放置在竖直方向、磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的交变磁场中，B﹣t图像如图（b）所示（规定竖直向上为正方向）。不考虑环中感应电流磁场的影响，则（　　）
A．时刻，从上往下看，各环内感应电流均为逆时针方向
B．时间内，通过内环横截面的电荷量为
C．时刻，内环中感应电流大小为
D．若n＝5，则该“圆盘形导体”的平均发热功率为
【考点】磁通量的计算；电阻定律的内容及表达式；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】AD
【分析】根据楞次定律判断；先计算出感应电动势的最大值，然后根据电阻定律计算圆环的电阻，根据欧姆定律计算出环内感应电流的最大值，进而结合图像写出感应电流的瞬时值表达式，代入时间计算即可；计算出这段时间内的平均感应电动势，平均感应电流，然后根据电流的定义式计算；计算出感应电流的有效值，然后根据热功率公式计算即可。
【解答】解：A、结合图（b），由楞次定律可知，时刻，从上往下看，各环内感应电流均为逆时针方向，故A正确；
B、时间内，穿过内环的磁通变化量大小为
内环电阻
由知，通过内环横截面的电荷量为
故B错误；
C、以顺时针方向为正方向，内环中感应电动势和感应电流的瞬时值表达式，分别为e＝Emcos2πft和i＝Imcos2πft
又因为Em，
故在时刻电流的瞬时值为
故C错误；
D、内环中电流有效值为
平均发热功率为
第n环的发热功率为
平均发热功率为P＝P1+P2+P3+P4+P5
故D正确。
故选：AD。
【点评】要注意圆形磁场区域半径是4r，而圆环的半径为5r时，穿过圆环的磁通量的计算时的有效面积应该是π（4r）2。
11．（2025春 贵州期末）下列关于磁场与电磁感应现象的说法中，正确的是（　　）
A．磁感线的疏密程度能够直观表示磁场的强弱
B．磁场中某点的磁感应强度方向与该点磁感线的切线方向一致
C．若磁场中各点的磁感应强度大小均相同，则该磁场为匀强磁场
D．当闭合电路所在区域内的磁感应强度发生变化时，电路中一定会产生感应电流
【考点】感应电流的产生条件；磁感线的概念和性质；磁感应强度的定义与物理意义．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】AB
【分析】根据磁感线的特点分析；根据匀强磁场的特点分析；根据产生感应电流的条件分析。
【解答】解：A．磁感线越密表示磁场越强，即磁感线的疏密程度能够直观表示磁场的强弱，故A正确；
B．磁场中某点的磁感应强度方向与该点磁感线的切线方向一致，磁感线的切线方向即磁场方向，故B正确；
C．匀强磁场要求各点的磁感应强度大小和方向均相同，仅大小相同但方向不同（如环形磁场）不满足匀强磁场的定义，故C错误；
D．产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量发生变化，若磁感应强度变化但回路平面与磁场平行（磁通量始终为零），则不会产生感应电流，故D错误。
故选：AB。
【点评】本题主要考查对磁场和磁感线的理解能力，注意磁感线是人为虚拟的线，但它能反映磁场的方向及强弱。
12．（2024秋 潮州期末）如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B．电磁铁用的铁芯应选用不易退磁的材料
C．工作时AB接线柱应接入稳恒电流
D．当电流从B接线柱流入时，电磁铁吸引小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为S极
【考点】电流磁效应的发现．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应中的力学问题；理解能力．
【答案】AD
【分析】根据电流的磁效应、电磁铁的材料选择、电流的性质对电磁铁工作的影响，以及磁场方向对磁铁运动方向的影响判断选项。
【解答】解：AB、根据题意可知，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，故电磁铁的工作原理是电流的磁效应；根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此铁芯应选用易磁化和易退磁的软磁性材料，故A正确，B错误；
C、根据题意可知，当A、B间接入恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁铁将只能被吸引或排斥；如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而可以使小磁铁不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故A、B间应接入交流电，不能接入恒定电流，故C错误；
D、根据题意可知，当电流从电磁铁的接线柱B流入时，根据右手螺旋定则可知，电磁铁的下端为S极，上端为N极；吸引小磁铁向下运动，根据磁铁同极相斥，异极相吸的特性可知，小磁铁的下端为S极，上端为N极，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查电磁铁的工作原理及其在充气泵中的应用。电磁铁的铁芯应选用易磁化和退磁的材料，且工作时应接入交流电以实现小磁铁的往复运动。
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 泉州期末）如图，不可伸长的细绳上端固定，下端系在面积为0.4m2的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。磁感应强度B随时间t的变化关系为B（t）＝0.3﹣0.1t（国际单位制）。t＝2.0s时，穿过金属框的磁通量为 　0.02　 Wb，金属框中 　有　 （选填“有”或“没有”）感应电流。
【考点】感应电流的产生条件；磁通量的计算．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】0.02，有。
【分析】根据磁感应强度B随时间t的变化关系求出t＝2.0s时的磁感应强度，再结合磁通量的定义求解；结合感应电流产生的条件判断。
【解答】解：根据磁感应强度B随时间t的变化关系为：B（t）＝0.3﹣0.1t（国际单位制），t＝2.0s时，磁感应强度为：B2＝（0.3﹣0.1×2）T＝0.1T，结合磁通量的定义，可得穿过金属框的磁通量为：Φ2＝B2 0.10.4Wb＝0.02Wb，根据感应电流产生的条件，可知金属框中有感应电流。
故答案为：0.02，有。
【点评】本题考查磁通量的定义以及感应电流的条件，要求学生对这些基础知识要深刻理解并强化记忆。
14．（2025 福州校级模拟）如图所示，总面积为2S的线圈abcd垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈一半在磁场外。若线圈以ab边为轴转过30°，则此时穿过线圈的磁通量为 　BS　 ；在转动过程线圈中 　无　 感应电流产生（选填“有”或“无”）。
【考点】电磁感应现象的发现过程；磁通量的概念和计算公式的定性分析．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】见试题解答内容
【分析】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ＝BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积，当线圈以ab为轴从图中位置转过30°的过程中，线圈在垂直于磁场方向投影的面积不变，始终为S；穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中有感应电流产生。
【解答】解：当长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，以ab边为轴转过30°，此时线圈的有效面积为S，故磁通量Φ＝BS
以ab边为轴转过30°的过程中，线圈的有效面积始终为S，穿过线圈中的磁通量并未发生改变，线圈中没有产生感应电流。
故答案为：BS；无。
【点评】本题考查磁通量和产生感应电流的条件，知道公式Φ＝BScosα中Scosα为线圈在垂直于磁场方向投影的面积。
15．（2024秋 芜湖期末）如图所示，线圈abcd面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向平行位置开始转过90°，则在这一过程中穿过线圈的磁通量的改变量为 　BS　 。
【考点】计算磁通量的变化量；磁通量的计算．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】BS
【分析】磁通量的大小等于磁感应强度与有效面积的乘积，有效面积是指截面在垂直于磁场方向上的投影面积，根据线圈的位置分析各个情况下的磁通量大小即可；磁通量的变化量等于末态的磁通量减去初态的磁通量。
【解答】解：线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量
Φ1＝0
线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向平行位置开始转过90°时，穿过线圈的磁通量
Φ2＝BS
则在这一过程中穿过线圈的磁通量的改变量为
ΔΦ＝Φ2﹣Φ1＝BS
故答案为：BS。
【点评】本题考查磁通量的相关计算，难点在于要知道如何计算有效面积，易错点在于要知道当线圈转过180°时，相当于磁场从背面穿过线圈，磁通量大小不变，前面加上负号。
16．（2024秋 普陀区校级月考）如图所示，通电导线a在A、B间的磁场中受磁场力作用而向左运动，电磁铁A的下端为 　N　 极（选填：A：“N”或B：“S”）；直流电源的正极在 　B　 端（选填：A：“上”或B：“下”）。
【考点】安培定则（右手螺旋定则）．
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】N；B。
【分析】由左手定则判断磁场方向，再由右手螺旋定则判断电流方向，最终确定电源正极。
【解答】解：通电导体a在A、B间的磁场中受磁场力作用而向左运动，根据左手定则，说明A的下端为N极，再由右手螺旋定则可知电流由B流向A，故电源正极在下端。
故答案为：N；B。
【点评】本题主要考查左手定则和右手螺旋定则，需要熟练转换双手的使用。题目较为简单。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 房山区期末）在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线，导线与磁场方向垂直，导线长为1cm，电流为0.5A，所受的磁场力为5×10﹣4N。求：
（1）该位置的磁感应强度B的大小；
（2）有一线圈平面面积S＝0.4m2放入该磁场中，当线圈平面与水平方向夹角θ＝60°时，如图所示，穿过线圈的磁通量Φ1；
（3）当线圈平面沿cd轴逆时针转动60°时，此时的磁通量Φ2；该过程中的磁通量的变化量ΔΦ。
【考点】磁通量的概念和计算公式的定性分析；磁感应强度的定义与物理意义．
【专题】计算题；学科综合题；定量思想；方程法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】（1）该位置的磁感应强度B的大小为0.1T；
（2）有一线圈平面面积S＝0.4m2放入该磁场中，当线圈平面与水平方向夹角θ＝60°时，如图所示，穿过线圈的磁通量0.02Wb；
（3）当线圈平面沿cd轴逆时针转动60°时，此时的磁通量为0.04Wb；该过程中的磁通量的变化量ΔΦ为0.02Wb。
【分析】（1）通电直导线垂直于地磁场方向放置，根据安培力的大小公式求出磁感应强度的大小；
（2）根据磁通量公式Φ＝BS可求，其中S是垂直磁感应强度的面积；
（3）磁通量的变化量等于末态磁通量与初态磁通量的差值。
【解答】解：（1）根据
得磁感应强度
（2）线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.1×0.2Wb＝0.02Wb
（3）线圈以cd为轴逆时针方向转过60°角后变为与磁场垂直，由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相同，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝BS＝0.1×0.4Wb＝0.04Wb
故ΔΦ＝Φ2﹣Φ1＝0.04Wb﹣0.02Wb＝0.02Wb
答：（1）该位置的磁感应强度B的大小为0.1T；
（2）有一线圈平面面积S＝0.4m2放入该磁场中，当线圈平面与水平方向夹角θ＝60°时，如图所示，穿过线圈的磁通量0.02Wb；
（3）当线圈平面沿cd轴逆时针转动60°时，此时的磁通量为0.04Wb；该过程中的磁通量的变化量ΔΦ为0.02Wb。
【点评】本题考查磁通量的计算，在解答的过程中要注意的是：磁通量虽然是标量，但磁通量有正负。
18．（2024春 郴州期末）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S。求：
（1）B⊥S（图示位置）时，穿过该平面的磁通量Φ；
（2）该平面由图示位置绕ab轴逆时针转60°的过程中，则穿过该平面的磁通量Φ是变大还是变小？
【考点】判断磁通量的大小或变化；磁通量的计算．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】（1）B⊥S（图示位置）时，穿过该平面的磁通量Φ为BS；
（2）该平面由图示位置绕ab轴逆时针转60°的过程中，则穿过该平面的磁通量Φ变小。
【分析】根据磁通量的概念和磁通量的改变情况进行分析解答。
【解答】解：（1）根据磁通量的概念，B⊥S（图示位置）时，穿过该平面的磁通量Φ＝BS；
（2）该平面由图示位置绕ab轴逆时针转60°的过程中，则穿过该平面的磁通量Φ＝BScos60°BS，故变小。
答：（1）B⊥S（图示位置）时，穿过该平面的磁通量Φ为BS；
（2）该平面由图示位置绕ab轴逆时针转60°的过程中，则穿过该平面的磁通量Φ变小。
【点评】考查磁通量的概念和变化，会根据题意进行准确分析解答。
19．（2024秋 宣城期末）如图所示，abcd是边长L＝20cm的正方形金属框，匀强磁场区域左边界到bc的距离也为L，右边界MP与水平线MN间的夹角θ＝45°，且M点为cd边的中点。磁感应强度B＝0.01T，方向垂直纸面向外。
（1）求图示位置金属框的磁通量的大小；
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量的大小。
【考点】计算磁通量的变化量．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与图象结合；推理论证能力．
【答案】（1）图示位置金属框的磁通量的大小为5×10﹣5Wb；
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，磁通量的变化量的大小为4×10﹣4Wb。
【分析】根据Φ＝BS求解磁通量大小；
先求出变化后的磁通量，将变化前后的磁通量作差，并取绝对值求出磁通量的变化量大小。
【解答】解：（1）图示位置金属框的磁通量大小为
5×10﹣5Wb
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，金属框的磁通量为
Φ′＝﹣BS′3.5×10﹣4Wb
磁通量的变化量大小为
ΔΦ＝|Φ′﹣Φ|＝|﹣3.5×10﹣4﹣5×10﹣5|＝4×10﹣4Wb
答：（1）图示位置金属框的磁通量的大小为5×10﹣5Wb；
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，磁通量的变化量的大小为4×10﹣4Wb。
【点评】本题主要考查磁通量的求解以及磁通量的变化，需要熟练公式的应用，题目难度较小。
20．（2024秋 海淀区期末）矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO'转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO'垂直，初位置时线框平面与B平行，如图所示。
（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ1为多少？
（2）当线框沿如图所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？
【考点】磁通量的概念和计算公式的定性分析．
【专题】计算题；定量思想；交流电专题；理解能力．
【答案】（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ1为0；
（2）穿过线框的磁通量Φ2为Bl1l2，这一过程中穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ1为Bl1l2。
【分析】（1）线圈在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量Φ＝BS，B是磁感应强度，S是线圈的面积．当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量Φ＝0；
（2）磁场与线圈既不垂直，也不平行，则可分解成垂直与平行，根据Φ＝BSsinθ（θ是线圈平面与磁场方向的夹角）求解，根据初末磁通量即可求出磁通量的变化。
【解答】解：（1）线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则Φ1＝0。
（2）当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，线框与B的夹角为60°，则
Φ2＝B Ssin60°BSBl1l2
这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为
ΔΦ1＝Φ﹣Φ0Bl1l2
答：（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ1为0；
（2）穿过线框的磁通量Φ2为Bl1l2，这一过程中穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ1为Bl1l2。
【点评】对于匀强磁场中磁通量的求解，可以根据一般的计算公式Φ＝BSsinθ（θ是线圈平面与磁场方向的夹角）来分析线圈平面与磁场方向垂直、平行两个特殊情况．注意夹角θ不是磁场与线圈平面的夹角，同时理解磁通量不是矢量，但注意分清正面还是反面通过线圈．
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