湖南省湘南三校联盟物理第十三章电磁感应与电磁波专题试卷

1、湖南省湘南三校联盟物理第十三章电磁感应与电磁波专题试卷一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优难1.如下图,三根相互平行的固定长直导线右、区和乙3垂直纸而如图放置,与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上,L与乙中的电流均为I,方向均垂直于纸面向外,心中的电流为21,方向垂直纸面向里电流为I的长直导线产生的磁场中,距导kl线r处的磁感应强度8=其中k为常数.某时刻有一质子电量为.正好沿与x轴正方向成45.斜向上经过原点0,速度大小为v,那么质子此时所受磁场力为A.方向垂直纸面向里,大小为冬曳B.方向垂直纸而向外,大小为2人c.方向垂直纸而向里,大小为上与D.方向垂直纸面向外,大小为

2、2."/上2a【答案】B【解析】【详解】根据安培定那么,作出三根导线分别在.点的磁场方向,如图:kl由题意知,L在0点产生的磁感应强度大小为8工二一,L?在.点产生的磁感应强度大小klOLJ为82二而,L3在O点产生的磁感应强度大小为83二二厂,先将B2正交分解,那么沿X轴klkl负方向的分量为8=7=sin45=,同理沿y轴负方向的分量为72a2aklklAki82产7=sin45*=一,故x轴方向的合磁感应强度为8*=81+8=-,y轴方向的合磁j2a2a2a感应强度为8y=83-82y二装,故最终的合磁感应强度的大小为B=眄+氏=浮幺Bv方向为tana二一-二1,那么a=45.

3、,如图:y故某时刻有一质子电量为e正好沿与x轴正方向成45.斜向上经过原点0,由左手定那么可知,洛伦兹力的方向为垂直纸面向外,大小为一二28V二WI丝上,故B正确；应选B.2a【点睛】磁感应强度为矢量,合成时要用平行四边形定那么,因此要正确根据安培定那么判断导线周围磁场方向是解题的前提.2.如图为两组同心闭合线圈的俯视图,假设内线圈通有图示的.方向的电流,那么当/】增大时外线圈中的感应电流的方向及受到的安培力下的方向分别是A.顺时针方向,F沿半径指向圆心B.A顺时针方向,F沿半径背离圆心向外C.“逆时针方向,F沿半径指向圆心D./2逆时针方向,F沿半径背离圆心向外【答案】D【解析】【详解】如图

4、内线圈的电流方向为顺时针方向,由安培定那么分析得知,外线圈中磁通量方向向里,当/】增大时,穿过外线圈的磁通量增大,根据楞次定律判断外线圈中的感应电流的方向为逆时针,外线圈所在处磁场方向向外.根据左手定那么分析得到：/2受到的安培力F方向是沿半径背离圆心向外.所以D正确,ABC错误.3.如下图为六根与水平而平行的导线的横截而示意图,导线分布在正六边形的六个角,导线所通电流方向已在图中标出.每条导线在O点磁感应强度大小为瓦,那么正六边形中央0处磁感应强度的大小和方向B.大小2叫,方向沿X轴负方向C.大小4线,方向沿X轴正方向D.大小48°,方向沿y轴正方向【答案】D【解析】【分析】【详解

5、】根据磁场的叠加原理,将最右而电流向里的导线在O点产生的磁场与最左面电流向外的导线在0点产生的磁场进行合成,那么这两根导线的合磁感应强度为8】：同理,将左上方电流向外的导线在0点产生的磁场与右下方电流向里的导线在0点产生的磁场进行合成,那么这两根导线的合磁感应强度为82；将右上方电流向里的导线在0点产生的磁场与左下方电流向外的导线在0点产生的磁场进行合成,那么这两根导线的合磁感应强度为83.如下图：叭4.：,J*根据磁场叠加原理可知B=B?=By=28由几何关系可知&与当的夹角为120.,故将82与&合成,那么它们的合磁感应强度大小也为28.,方向与历的方向相同,最后将其与81

6、合成,可得正六边形中央处磁感应强度大小为48.,方向沿V轴正方向.选项D正确,ABC错误.应选D.4.正三角形A8C在纸而内,在顶点8、C处分别有垂直纸面的长直导线,通有方向如图所示、大小相等的电流,正方形abed也在纸而内,A点为正方形对角线的交点,ac连线与8c平行,要使A点处的磁感应强度为零,可行的举措是A.在a点加一个垂直纸面的通电长直导线,B.在b点加一个垂直纸面的通电长直导线,C.在c点加一个垂直纸面的通电长直导线,D.在d点加一个垂直纸面的通电长直导线,【答案】A【解析】【详解】电流方向垂直纸面向外电流方向垂直纸面向里电流方向垂直纸而向外电流方向垂直纸而向里由图可知,B导线中方向

7、向里,.导线中方向向外,根据安培定那么知两导线在点处的磁感应强度方向夹角为120.,合磁感应强度8'=8.如下图：要使A点处的磁感应强度为零,那么：A.在"点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸而向外,根据安培定那么可知“在A点产生的磁场方向向上,A点处的磁感应强度可能为零,故A正确：B.在8点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸而向里,根据安培定那么可知在A点产生的磁场方向向左,A点处的磁感应强度不可能为零,故B错误；C.在c点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸面向外,根据安培定那么可知c在A点产生的磁场方向向下,A点处的磁感应强度不可能为零,故C

8、错误；D.在4点加一个垂直纸面的通电长直导线,电流方向垂直纸而向里,根据安培定那么可知在A点产生的磁场方向向右,A点处的磁感应强度不可能为零,故D错误.5 .通电长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度大小8.与通电导线中的电流强度/成正比,与该点到通电导线的距离成反比,即纥=攵,式中k为比例系数.现有r两条相距为L的通电长直导线a和b平行放置,空间中存在平行于图示的菱形PbQa的匀强磁场图中未画出.菱形PbQa的边长也为L,当导线a和b中通以大小相等、方向如下图的电流/时,P点处的磁感应强度恰好为零.那么以下说法正确的选项是A.Q点处的磁感应强度大小为B.匀强磁场的方向从P点指向Q点,大小为

9、C,匀强磁场的方向从Q点指向P点,大小为2kLD.两导线连线中点处的磁感应强度大小为女J【答案】D【解析】【分析】【详解】由题意知每股电流在P点处产生的磁场的磁感应强度大小为B=k-,L由安培定那么知导线a和b中的电流在P点处产生的磁场的磁感应强度方向分别垂直Pa和PboBC.由平行四边形定那么知匀强磁场的磁感应强度方向应由P点指向Q点,且大小为攵才能使P点处的合磁感应强度恰为零,B、C项错误；A.同理可知Q点处的磁感应强度也为零,A项错误；D.由于两导线连线中点到两导线的距离均为5,两导线在该处产生的磁感应强度加倍,大小均为2攵；,合磁感应强度的大小为女J,D项正确.LLa应选D.6 .20

10、21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0.3GHz3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率.以下说法正确的选项是A. 4G信号是横波,5G信号是纵波B. 4G信号和5G信号相遇能产生干预现象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【答案】D【解析】【分析】【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

11、A错误：B. 4G和5G信号的频率不同,不能发生稳定的干预现象,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,那么波长小,4G信号的频率低,那么波长长,那么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.应选D.7 .以下关于电磁感应现象的熟悉,正确的选项是A.它最先是由奥斯特通过实验发现的8 .它说明了电能生磁C.它是指变化的磁场产生电流的现象D.它揭示了电流受到安培力的原因【答案】C【解析】【分析】【详解】电磁感应现象最先是由法拉第通过实验发现的,它说明了磁能生电的问题,它是指

12、变化的磁场产生电流的现象,应选项C正确.8 .丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流磁效应,以下说法正确的选项是A.奥斯特在实验中观察到电流磁效应,揭示了电磁感应定律9 .将直导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动C.将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动D.将直导线沿南北方向水平放置,把铜针用铜制成的指针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,铜针一定会转动【答案】C【解析】【分析】【详解】奥斯特在实验中观察到了电流的磁效应,而法拉第发现了电磁感应定律：故A错误；将直导线沿东西方向

13、水平放置,把小磁针放在导线的正下方时,小磁针所在位置的磁场方向可能与地磁场相同,故小磁针不一定会转动：故B错误；将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,由于磁场沿东西方向,那么小磁针一定会转动；故C正确：铜不具有磁性,故将导线放在上方不会受力的作用,故不会偏转：故D错误：应选C.【点睛】此题考查电流的磁场的性质,要注意能明确电磁场方向的判断,并掌握小磁针受力方向为该点磁场的方向.10 如图甲所示,一个条形磁铁P固定在水平桌面上,以P的右端点为原点,中轴线为x轴建立一维坐标系.一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置,设Q与x轴之间的夹角为.实验测得sin.与x

14、之间的关系如图乙所示.该处地磁场方向水平,磁感应强度大小为8.以下说法正确的选项是甲A. P的右端为S极B. P的中轴线与地磁场方向平行C. P在X.处产生的磁感应强度大小为8.D. xo处合磁场的磁感应强度大小为2B0【答案】C【解析】【分析】【详解】磁场是客观存在的特殊物质形态,我们感觉不到,但可通过小磁针来表达.小磁针N极的受力方向即为磁场方向,或磁感线该点的切线方向为磁场方向.A.当x趋向无穷大时,小磁针所指的方向为地球的磁场的方向,所以根据题图可知,x趋向无穷大时,sine趋向1,那么6趋向90°,即小磁针的方向与X的方向垂直,所以X的方向为向东.当X非常小时,小磁针的N极

15、沿x方向,即向东.由图可知,开始时N背离O点,所以O点处的磁极是N极,故A错误：B.由以上的分析可知,P的中轴线沿东西方向,与地磁场方向垂直,故B错误：C.由乙图可知,xo处sin.=28=45.P在4处产生的磁感应强度大小Bptan45.="Bp所以Bp=B.故C正确:D.七处合磁场的磁感应强度大小为故D错误.应选C.10 .如图甲所示,是某电磁泵的结构示意图,竖直面上的矩形铁芯留有缝隙,隙间垂直嵌入横截而为矩形的金属泵沟泵沟是闭合的环形,图中只画出了一部份,泵沟与铁芯间绝缘,泵沟内是液态金属,它的左右侧接有电极.图乙给出了绕组的绕线和整个电路的连接情况.由此可判断,当接通交流电源

16、后,泵沟内的液态金属流动的情况是A,始终由内流向外B,始终由外流向内C.内外往返流动D.不会流动【答案】A【解析】【分析】【详解】线圈中接有交变电流,交变电产生交变磁场,交变磁场在泵沟内产生交变电场,当产生的交变磁场方向竖直向下在增大时,根据“麦克斯韦电磁场理论可知,在泵沟中产生从上往下看逆时针的电场,在电场中形成逆时针的电流,所以液态金属流动方向从内流向外,同理可知,当产生的交变磁场方向竖直向上在增大时,液态金属流动方向从内流向外；应选A.11 .在电流为/的长直导线产生的磁场中,距导线处的磁感应强度大小为8=k',其r中k为常量.现有四根平行的通电长直导线,其横截而恰好在一个边长为

17、L的正方形的四个顶点上,电流方向如图.其中a、c导线中的电流大小为3b、d导线中的电流大小为%,此时b导线所受的安培力恰好为零.撤去b导线,在O处固定一长度为人电流为/的通电导体棒e,电流方向垂直纸而向外,那么以下说法正确的选项是A. b导线撤去前,电流的大小关系为/2二/】B. b导线撤去前,四根导线所受的安培力均为零C. b导线撤去后,导体棒e所受安培力方向为沿y轴负方向D. b导线撤去后,导体棒e所受安培力大小为2j?k/2【答案】C【解析】【分析】【详解】b导线撤去前,各导线受力如下图豆万：-/FabA.由题意可知A=2/t故A错误：B.导线.所受的合力为向二IJ-k十I、L=2同年-

18、k十手.L72Ly/2故B错误：CD.导线b撤去后,导线a、e间的磁场力与c、e间的磁场力大小相等,方向相反,合力为0,导线d、e为同方向电流相互吸引,即导体棒e所受安培力方向为沿y轴负方向,大小为F,=kIL=&d与-2故c正确,D错误.应选C.12.在导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为：B=k,k为常数,r为到导线的距离,如下图,两个半径相同,材料不同的半圆环并联地接在电路中,电路中的总I2电流为I,流过ABD半圆环的电流为；,流过ACD半圆环的电流为,在圆环圆心处电流33产生的磁场的磁感应强度为B,假设将ABD半圆环绕直径AD转过90°,这时在0点的磁感应A.3

19、BB.小BC.D.B【答案】B【解析】ABD半圆环的电流和ACD半圆环的电流产生的磁场在0点处的磁场的磁感应强度方向相反,根据磁场叠加可知,半圆环中,I电流在0点产生的磁场的磁感应强度大小为B,那么ACD32半圆环的电流为一I,在0点产生磁场的磁感应强度大小为2B,因此将ABD半圆环绕直径3转过90°,这时在0点磁场的磁感应强度大小为B'=J8?+(28尸=小b,故B正确,ACD错误；应选B.13 .某半导体激光器发射波长为L5xlO-6m,功率为5.0xl(T3w的连续激光.可见光波长的数量级为lO-7m,普朗克常量/7=6.63xl0,34j.s,该激光器发出的A,是紫外

20、线B.是红外线C.光子能量约为1.3xl(yi8jD,光子数约为每秒3.8x1016个【答案】BD【解析】【分析】【详解】波长的大小大于可见光的波长,属于红外线.故A错误,B正确.光子能量rQyIf)8£=/?Lz=：6,63x104xJ=L326xlO"19J.故C错误.每秒钟发出的光子数21.5x10、n=3.8xl016.故D正确.应选BD.E【点睛】解决此题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系,以及掌握光子能量与波长的大小关系E=h-.A,14 .以下说法中正确的有()A.满足F=-kx的振动是简谐运动B.波可以发生干预、衍射等现象C.由波速公式v=M可知,空气中声波

21、的波速由f、人共同决定D.发生多普勒效应时波的频率发生了变化E.周期性的振荡电场和振荡磁场彼此交互激发并向远处传播形成电磁波【答案】ABE【解析】【分析】【详解】A、在简谐运动的回复力表达式F=-kx中,对于弹簧振子,F为振动物体在振动方向受到的合外力,k为弹簧的劲度系数：对于单摆回复力为重力沿圆周的切向分力,故A正确.B、一切波都可以发生干预和衍射现象,是波特有现象,故B正确.C、声波是机械波,机械波的波速由介质决定,故C错误.D、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时,接收到的波频率会发生变化,但波源的频率不变,故D错误.E、变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,交替产生电场和磁场形成由

22、近向远传播的电磁波,故E正确.应选ABE.【点睛】衍射、干预是波所特有的现象,机械波的波速由介质决定；根据多普勒效应可知,当波源和观察者间距变小,观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者距变大,观察者接收到的频率一定比波源频率低；根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,交替产生,由近向远传播,形成电磁波.15.两根长直导线a、b平行放置,如下图为垂直于导线的截而图,图中0点为两根导线ab连线的中点,M、N为ab的中垂线上的两点且与a、b等距,两导线中通有等大、同向的恒定电流,直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比,那么以下说

23、法中正确的选项是()a0/A. M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B. M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D.假设在N点放一小磁针,静止时其北极垂直MN向上【答案】BD【解析】试题分析：根据安培定那么判断得知,两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向,由于两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等,根据平行四边形进行合成得到,M点和N点的磁感应强度大小相等,M点磁场向下,N点磁场向上,方向相反.故A错误,B正确.当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时,合磁感应强度为零,那么知0点的磁感应强度为零.故C错误.假设在N

24、点放一小磁针,静止时其北极垂直MN指向上.故D正确.应选BD.考点：磁场的叠加；右手定那么【名师点睛】此题考查安培定那么和平行四边定那么的综合应用,注意安培定那么的用右手.明确小磁针N极受力方向即为磁场方向.二、第十三章电磁感应与电磁波初步实验题易错题培优难16 .如下图,是“研窕电磁感应现象的实验装置.将实物电路中所缺的导线补充完整.如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,线圈口插入线圈G后,将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时,灵敏电流计的指针将偏转.选填向左“向右或不)(3)在实验中,线圈上插入或拔出线圈占,导致电流计指针发生了偏转,这是转化为电能.向左机械能【解析】【详解】1将线

25、圈8和电流计串联形成一个回路,将电键、滑动变阻器、电压、线圈A串联而成另一个回路即可,实物图如下所示：(2乂2如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,说明穿过线圈的磁通量增加,电流计指针向右偏,合上开关后,将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时,穿过线圈的磁通量减少,电流计指针将向左偏.线圈月插入或拔出线圈8,导致电流计指针发生了偏转,对应的是动生电动势,由能量守恒定律可知,是将机械能转化为电能.【点睛】知道探究电磁感应现象的实验有两套电路,这是正确连接实物电路图的前提与关键.对于该实验,要明确实验原理及操作过程,平时要注意增强实验练习.17 .以下图为研究感应电流产生的条件的实验电路图.

26、请用铅笔连线,把实验装置连接完整.开始实验时,滑片应该放置在(填"a或"b")闭合电键后,请写出两种使线圈B中产生感应电流的方法：ab.【答案】12a3断开电键；上下移动线圈A或移动滑动变阻器的滑片【解析】将电源、电键、变阻器、线圈8串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,再将电流计与线圈4串联成另一个回路,电路图如下图：由图示电路图可知,滑动变阻器采用限流接法,为保护电路应该使接入电路的电阻最大,在闭合电键S前,滑动变阻器滑动片P应置于a端.电键S闭合后还有多种方法能使线圈8中产生感应电流,如：移动滑动变阻器的滑片、或线圈A在线圈B中拔出或插入、或断

27、开电键等.【点睛】此题考查了实验考前须知、改变磁通量的方法,为保护电路,滑动变阻器采用限流接法时闭合开关前滑片应置于阻值最大处,滑动变阻器采用分压接法时,闭合开关前滑片置于分压电路分压为零的位置.18 .1在“探究楞次定律的实验中除需要绕向的螺线管、条形磁铁外,还要用到电表.请从以下电表中选择A.量程为03V的电压表B.量程为03A的电流表C.量程为00.6A的电流表D.零刻度在中间的灵敏电流表某同学按以下步骤进行实验：将绕向的螺线管与电表连接；设计表格,记录将磁铁N、S极插入和抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；分析实验结果,得出结论.上述实验中

28、,漏掉的实验步骤是.LLJ.U1J-7s*4»l产,尸77LJ.U1J.LJ.rm-rn-rt-iH-H-!接的电流传感器丙图甲为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时,在计算机屏幕上得到的波形,横坐标为时间t,纵坐标为电流/.根据图线分析知道:将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲内所示图线.现用该磁铁,如图乙所示,从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动,并穿过线圈向远处而去.图丙中较正确地反映线圈中电流/与时间t关系的是【答案】D查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系B【解析】【分析】【详解】11.由于电流方向会发生变化,所以应该用零刻度在中间的灵敏电流表,

29、应选D.（2） 2,由于本实验时探究"楞次定律"的实验,所以要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系,从而来确定感应电流方向与原磁通量变化之间的关系.（3） 3.根据图线分析知道:将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲内所示图线,那么说明穿过线圈N极的磁通量增加时,应该形成图的形状,当磁铁S极从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动,并穿过线圈向远处而去,那么穿过线圈平面的S极的磁通量先增大后减小,且磁场方向与题中所给的方向恰好相反,所以图像应该是B,应选B.19.1在“研究电磁感应现象的实验中：为了研究感应电流的方向,图中滑动变阻器和电源的连线己经画出,请将图中实物连成实验所需电路图.线圈A放在B中不动,在忽然接通S时,B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向