人教版高中物理（必修三）同步講義+練習(xí)第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步 章末檢測題（含解析）

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步章末檢測題一、單選題1．如圖所示，三根相互平行的水平長直導(dǎo)線通有大小相等且方向相同的電流I，其中P、Q、R為導(dǎo)線上三個點，三點連成的平面與導(dǎo)線垂直，O為PQ連線的中點，且QR=PR。則下列判斷正確的是（）A．R點的磁感應(yīng)強度方向豎直向上B．P點的磁感應(yīng)強度方向豎直向下C．R點與O點的磁感應(yīng)強度相同D．在離Q、R兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強度為零的位置【答案】D【解析】根據(jù)右手螺旋定則和磁場的疊加原理，可以得到以下結(jié)論：A．因Q在R點產(chǎn)生的磁場垂直于QR斜向上；P在R點產(chǎn)生的磁場方向垂直PR斜向下，則R點的磁感應(yīng)強度沿方向水平，故A錯誤；B．因Q在P點產(chǎn)生的磁場垂直于QP豎直向上；R在P點產(chǎn)生的磁場方向垂直PR斜向上，P點的磁感應(yīng)強度方向斜向右上方，故B錯誤；C．因PQ兩處的電流在O點的合磁場為零，則O點的磁感應(yīng)強度方向向右，則R點與O點的磁感應(yīng)強度方向不相同，大小也不一定相同，故C錯誤；D．通電直導(dǎo)線磁場的磁感線是一組以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，根據(jù)矢量疊加原理，在離Q、R兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強度為零的位置，故D正確。故選D。2．如圖所示，紙面內(nèi)有兩根平行放置的通有同向、等大電流的長直細導(dǎo)線SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，SKIPIF1<0是關(guān)于導(dǎo)線N對稱的兩點，且a點到導(dǎo)線M的距離大于其到導(dǎo)線N的距離。已知通電長直導(dǎo)線周圍某點的磁感應(yīng)強度大小與該點到長直導(dǎo)線的距離成反比。若空間中同時存在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，且c點的磁感應(yīng)強度為零，則關(guān)于a點的磁感應(yīng)強度的大小和方向，下列說法正確的是（）A．大于B，方向垂直紙面向外B．小于B，方向垂直紙面向外C．大于B，方向垂直紙面向里D．小于B，方向垂直紙面向里【答案】A【解析】設(shè)導(dǎo)線M在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0，導(dǎo)線N在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0，由安培定則可知，兩導(dǎo)線獨立在c點產(chǎn)生的磁場的方向均垂直紙面向里，又因為c點的磁感應(yīng)強度為零，故勻強磁場的方向為垂直紙面向外，大小為SKIPIF1<0設(shè)導(dǎo)線M在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0，導(dǎo)線N在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0，由題給條件知SKIPIF1<0，由安培定則可知，導(dǎo)線M在a點產(chǎn)生的磁場的方向垂直紙面向里，導(dǎo)線N在a點產(chǎn)生的磁場的方向垂直紙面向外，故兩導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的合磁場方向垂直紙面向外，大小為SKIPIF1<0故a點的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0方向垂直紙面向外。故選A。3．由磁感應(yīng)強度的定義式SKIPIF1<0可知，磁場中某處的磁感應(yīng)強度的大?。ǎ〢．隨通電導(dǎo)線中的電流I的減小而增大 B．隨IL乘積的減小而增大C．隨通電導(dǎo)線所受磁場力F的增大而增大 D．磁感應(yīng)強度B的大小跟I、L、F都無關(guān)【答案】D【解析】磁感應(yīng)強度SKIPIF1<0是用比值定義法定義的，磁場中某處的磁感應(yīng)強度的大小是由磁場本身決定的，與電流I、導(dǎo)線長度L、力F都無關(guān)。故選D。4．如圖所示，兩根通電直導(dǎo)線，平行放置于水平桌面上，一矩形線圈abcd從A位置運動到對稱的B位置過程中，下列說法正確的是（）A．在A位置穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向下B．在B位置穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向下C．從A到B穿過線圈的磁通量一直減小D．從A到B穿過線圈的磁通量一直增大【答案】A【解析】A．根據(jù)安培定則，在A位置，左邊電流在線圈處產(chǎn)生的磁感線方向向下，右邊電流產(chǎn)生的磁感線方向向上，但合磁場方向向下，則穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向下，選項A正確；B．類似地，在B位置，合磁場方向向上，則穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向上，選項B錯誤；CD．根據(jù)Φ=BS，從A到B穿過線圈的磁通量先減小再增大，選項CD錯誤。故選A。5．法拉第在研究電磁感應(yīng)時用過的線圈如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，開關(guān)S閉合瞬間（）A．線圈中磁通量減少，電流表指針偏轉(zhuǎn)B．線圈中磁通量增加，電流表指針偏轉(zhuǎn)C．線圈中磁通量增加，電流表指針不偏轉(zhuǎn)D．線圈中磁通量減少，電流表指針不偏轉(zhuǎn)【答案】B【解析】開關(guān)S閉合瞬間，線圈電流瞬間增大，則磁通量變大，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)。故選B。6．如圖所示，在紙面內(nèi)放有一磁鐵和一圓形導(dǎo)線圈，下列情況線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．將磁鐵在紙面內(nèi)向上平移B．將磁鐵在紙面內(nèi)向右平移C．將磁鐵繞垂直于紙面且過線圈圓心的軸轉(zhuǎn)動D．將磁鐵的N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)【答案】D【解析】A．磁鐵處于題圖所示的位置時，沒有磁感線穿過線圈，穿過線圈的磁通量為零，將磁鐵在紙面內(nèi)向上平移時，穿過線圈的磁通量仍為零，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯誤；B．磁鐵處于題圖所示的位置時，沒有磁感線穿過線圈，穿過線圈的磁通量為零，將磁鐵在紙面內(nèi)向右平移時，穿過線圈的磁通量仍為零，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B錯誤；C．將磁鐵繞垂直于紙面且過線圈圓心的軸轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量仍為零，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故C錯誤；D．將磁鐵的N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙內(nèi)時，會有磁感線穿過線圈，穿過線圈的磁通量增大，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D正確。故選D。7．用圖示裝置探究導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，實驗時蹄形磁體保持靜止，導(dǎo)體棒SKIPIF1<0處在豎直向下的磁場中。下列操作中能使靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（）A．導(dǎo)體棒SKIPIF1<0保持靜止 B．導(dǎo)體棒SKIPIF1<0向左運動C．導(dǎo)體棒SKIPIF1<0豎直向下運動 D．導(dǎo)體棒SKIPIF1<0豎直向上運動【答案】B【解析】閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。導(dǎo)體棒SKIPIF1<0靜止和在豎直方向運動時均不切割磁感線，電路中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；導(dǎo)體棒SKIPIF1<0左右運動時會切割磁感線，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電路中靈敏電流計的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；故選B。8．2022年6月5日，中央電視臺對神舟十四號飛船與天和核心艙交會對接進行了直播，其間航天員與北京飛控中心保持通話聯(lián)絡(luò)，直播畫面通過電磁波傳送到地面接收站。下列關(guān)于電磁波和聲波的說法正確的是（）A．電磁波是橫波，聲波是縱波B．電磁波跟聲波一樣，只能在介質(zhì)中傳播C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并用實驗驗證了電磁波的存在D．航天員講話時畫面能與聲音同步，說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度【答案】A【解析】A．電磁波的傳播和振動垂直是橫波，聲波的振動和傳播平行則是縱波，故A正確；B．電磁波的傳播不依賴介質(zhì)，聲波是機械波只能在介質(zhì)中傳播，故B錯誤；C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實驗驗證了電磁波的存在，故C錯誤；D．航天員講話時畫面能與聲音同步，但電磁波的速度為光速，聲波的傳播速度為340m/s，兩者差距很大，故D錯誤；故選A。二、多選題9．兩長直導(dǎo)線P、Q垂直于平面直角坐標系并固定在y軸和x軸上，并與坐標軸上M、N兩點構(gòu)成正方形，如圖所示，坐標原點O位于正方形對角線交點。兩長直導(dǎo)線通有圖示方向的電流，且電流大小相等。已知通電長直導(dǎo)線在其周圍形成的磁感應(yīng)強度與電流成正比，與該點到導(dǎo)線的距離成反比，O點的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．N點磁場方向沿y軸正方向B．O點磁場方向與x軸負方向夾角為45°C．導(dǎo)線P在M點的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0D．導(dǎo)線P在N點的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0【答案】BD【解析】A．設(shè)磁感應(yīng)強度與電流、距離的關(guān)系式為SKIPIF1<0式中k為比例系數(shù)，設(shè)正方形的邊長為a，通過兩根導(dǎo)線的電流大小為I，根據(jù)安培定則可得兩根導(dǎo)線在N點產(chǎn)生的磁場方向，如圖所示則P在N點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0Q在N點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0設(shè)SKIPIF1<0與x軸方向的夾角為SKIPIF1<0，根據(jù)幾何知識可得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故N點磁場方向沿x軸正方向，故A錯誤；B．根據(jù)安培定則可得兩根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場方向，如圖所示則P在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0Q在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0根據(jù)幾何關(guān)系，可知O點磁場方向與x軸負方向夾角為45°，且有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B正確；C．P在M點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0又根據(jù)SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C錯誤；D．P在N點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為SKIPIF1<0又根據(jù)SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D正確。故選BD。10．如圖所示，空間存在兩個磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO′為其對稱軸。一導(dǎo)線折成邊長為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運動，則（）A．當(dāng)運動到關(guān)于OO′對稱的位置時穿過回路的磁通量為零B．當(dāng)運動到關(guān)于OO′對稱的位置時穿過回路的磁通量向里C．在從左邊磁場運動到右邊磁場的過程中穿過回路的磁通量一直減少D．在從左邊磁場運動到右邊磁場的過程中穿過回路的磁通量先減少后增加【答案】AD【解析】AB．正方形閉合回路運動到關(guān)于SKIPIF1<0對稱的位置時，穿過回路的兩個方向相反的磁場面積相等，且磁感應(yīng)強度大小均為B，故穿過回路的磁通量為零，選項A正確B錯誤；CD．正方形閉合回路在從SKIPIF1<0邊與SKIPIF1<0重合的位置運動到完全進入右邊磁場的過程中，穿過回路的磁通量先減少后增加，選項C錯誤D正確。故選AD。11．如圖所示，圓形線圈在勻強磁場中所做的各種運動中，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的有（）A． B．C． D．【答案】ACD【解析】A．線圈向右勻速平動時，穿過線圈的磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯誤，符合題意；B．線圈繞OO′轉(zhuǎn)動時，磁通量不斷變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B正確，不符合題意；C．線圈繞O點轉(zhuǎn)動時，磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯誤，符合題意；D．線圈繞OO′轉(zhuǎn)動時，磁通量始終為零，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，D錯誤，符合題意。故選ACD。12．如圖，為生活中遇到的各種波，以下關(guān)于波的說法不正確的是（）A．聲波可以發(fā)生多普勒效應(yīng)B．wifi信號的傳播需要介質(zhì)C．丙圖是泊松亮斑圖樣D．月全食時的紅月亮是光的散射和衍射現(xiàn)象【答案】BC【解析】A．聲波可以發(fā)生多普勒效應(yīng)，A正確，不符合題意；B．wifi信號是電磁波，其傳播不需要介質(zhì)，B錯誤，符合題意；C．丙圖是衍射圖樣，泊松亮斑是一個很小的亮點，C錯誤，符合題意；D．月全食時的紅月亮是太陽光被大氣層散射后照射到月球上，被月球反射后射向地面，由于紅光的波長最長，衍射能力最強，傳播最遠，到達地面時紅光最多，所以我們看到的是紅月亮，是光的散射和衍射現(xiàn)象，D正確，不符合題意。故選BC。三、實驗題13．“探究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)”的實驗中，請完成下列實驗步驟：（1）該同學(xué)先將多用電表的紅表筆接靈敏電流計的正接線柱，再將黑表筆（選填“短暫”或“持續(xù)”）接靈敏電流計的負接線柱，電流由電流表的（選填“正”或“負”）接線柱流入靈敏電流計，此時靈敏電流計的指針向左擺動。（2）如圖所示，實驗中該同學(xué)將磁鐵某極向下從線圈上方插入線圈時，發(fā)現(xiàn)電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)，請在圖中用箭頭畫出線圈電流方向并用字母N、S標出磁鐵的極性。【答案】短暫負【解析】（1）[1][2]靈敏電流計量程太小，歐姆表內(nèi)部電源電壓相對偏大，電流超過電流計量程，長時間超量程通電會損壞電流計；歐姆表紅表筆連接著電源的負極，黑表筆連接著電源的正極，電流從電流計的負極流入。（2）[3]電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)，說明電流從正接線柱進入電流計。感應(yīng)電流的磁場方向向下，根據(jù)楞次定律，原磁場方向向上，故磁鐵下方是S極。14．如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置。（1）如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：（選填“向左偏”“向右偏”）①將原線圈迅速插入副線圈時，靈敏電流計指針將；②原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時，靈敏電流計指針；（2）在做“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實驗時，如果副線圈兩端不接任何元件，則副線圈電路中將。A．因電路不閉合，無電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但無感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動勢C．不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向D．可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向（3）根據(jù)實驗探究，可以總結(jié)出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件為。【答案】向右偏向左偏BD/DB閉合回路的磁通量發(fā)生改變【解析】（1）[1]閉合電鍵磁通量增加，指針向右偏轉(zhuǎn)。將原線圈迅速插入副線圈，磁通量增加，則靈敏電流計的指針將右偏轉(zhuǎn)一下。[2]原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時，電阻增大，則電流減小，穿過副線圈的磁通量減小，則靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)一下。（2）[3]如果副線圈B兩端不接任何元件，線圈中仍有磁通量的變化，仍會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，沒有感應(yīng)電流存在。但是可根據(jù)楞次定律來確定感應(yīng)電流的方向，從而可以判斷出感應(yīng)電動勢的方向。故選BD。（3）[4]根據(jù)實驗探究，可以總結(jié)出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件為閉合回路的磁通量發(fā)生改變。四、解答題15．如圖所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強度為SKIPIF1<0的勻強磁場中，以導(dǎo)線為中心、R為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點，已知c點的實際磁感應(yīng)強度為0，（1）直導(dǎo)線中電流方向？（2）a點的磁感應(yīng)強度大小和方向？（3）b點的磁感應(yīng)強度大小和方向？【答案】（1）垂直紙面向外；（2）2T，方向向右；（3）SKIPIF1<0T，方向與B的方向成45°斜向右下【解析】（1）由題，c點的磁感應(yīng)強度為0，說明通電導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，即得到通電導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向水平向左，根據(jù)安培定則判斷可知，直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外；（2）根據(jù)右手螺旋定則可知通電導(dǎo)線在a處的磁感應(yīng)強度方向水平向右，則a點磁感應(yīng)強度為2T，方向向右；（3）根據(jù)右手螺旋定則可知通電導(dǎo)線在SKIPIF1<0處的磁感應(yīng)強度豎直向下，根據(jù)平行四邊形與勻強磁場進行合成得知，b點感應(yīng)強度為SKIPIF1<0T，方向與B的方向成45°斜向右下。16．如圖所示，線圈面積為S，線圈平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直。設(shè)圖示情況下的磁通量為正值。則：（1）穿過線圈平面的磁通量為多少？若線圈為n匝，穿過線圈平面的磁通量為多少？（2）若使線圈繞SKIPIF1<0軸轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0角，則穿過線圈平面的磁通量為多少？（3）若從初始位置轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0角，則穿過線圈平面的磁通量為多少？（4）若從初始位置轉(zhuǎn)過SKIPIF1