《第十一章 電磁感應(yīng) 電磁波》試卷及答案-高中物理高二第二學(xué)期-滬科版-2024-2025學(xué)年

《第十一章電磁感應(yīng)電磁波》試卷(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在閉合回路中，當(dāng)磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。以下哪種情況下，感應(yīng)電流的方向符合右手定則？A.磁通量增加，磁場方向垂直于回路平面進(jìn)入B.磁通量減少，磁場方向垂直于回路平面進(jìn)入C.磁通量增加，磁場方向垂直于回路平面離開D.磁通量減少，磁場方向垂直于回路平面離開2、關(guān)于電磁波，以下哪個說法是正確的？A.電磁波不能在真空中傳播B.電磁波的傳播速度與頻率無關(guān)C.電磁波在空氣中的傳播速度比在真空中小D.電磁波的波長、頻率和傳播速度之間的關(guān)系為c=λf，其中c為光速3、在閉合回路中，當(dāng)導(dǎo)體棒以一定速度垂直于磁場方向運(yùn)動時，回路中會產(chǎn)生：A.熱效應(yīng)B.電流C.電勢差D.磁通量4、電磁波在真空中傳播的速度與以下哪個因素?zé)o關(guān)：A.波長B.頻率C.介質(zhì)的電磁性質(zhì)D.發(fā)射源的能量5、在閉合回路中，當(dāng)磁通量發(fā)生變化時，回路中產(chǎn)生的電動勢稱為：A.靜電感應(yīng)電動勢B.動生電動勢C.電磁感應(yīng)電動勢D.電容電動勢6、電磁波在真空中的傳播速度是：A.3米/秒B.3千米/秒C.3×10^8米/秒D.3×10^4千米/秒7、一個閉合線圈在磁場中以一定的速度向磁場中運(yùn)動，下列說法中正確的是（）A.若線圈平面與磁場方向垂直，則線圈中感應(yīng)電動勢為零B.若線圈平面與磁場方向平行，則線圈中感應(yīng)電流方向與線圈運(yùn)動方向相反C.若線圈平面與磁場方向成一定角度，則線圈中感應(yīng)電動勢最大D.線圈在磁場中運(yùn)動時，磁通量變化率越大，感應(yīng)電動勢越大二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、在下列哪些情況下，會產(chǎn)生感應(yīng)電流？A.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動B.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做順磁感線運(yùn)動C.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做勻速直線運(yùn)動D.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做圓周運(yùn)動2、下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是？A.電磁波可以在真空中傳播B.電磁波的速度與介質(zhì)有關(guān)C.電磁波的速度與頻率有關(guān)D.電磁波的傳播不需要介質(zhì)3、一個閉合電路中的導(dǎo)體以速度v垂直切割一個均勻磁場B，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢E為：A.E=BvlB.E=BlvC.E=vBlD.E=Bv/l三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：（1）小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一個關(guān)于電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，他將一根閉合的導(dǎo)體線圈放在一個固定的磁場中，并緩慢地移動一根條形磁鐵。他觀察到線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。請根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，解釋為什么線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）在上述實(shí)驗(yàn)中，小明將磁鐵沿不同的方向移動，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化。請分析感應(yīng)電流方向變化的原因。（3）小明為了進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將一個條形磁鐵沿水平方向在閉合導(dǎo)體線圈中做切割磁感線運(yùn)動。請分析在這種情況下，感應(yīng)電流的方向與磁鐵運(yùn)動方向的關(guān)系。第二題：已知一個閉合線圈在磁場中以角速度ω繞垂直于磁場方向的軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的關(guān)系為B=B0sin(ωt)，其中B0為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，ω為角頻率，t為時間。（1）求線圈在t=0時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E。（2）若線圈匝數(shù)為n，求t=π/ω時，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E’。（3）假設(shè)線圈的總電阻為R，求t=π/ω時，線圈中的平均感應(yīng)電流I。第三題：為了探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)裝置：一個閉合電路，其中包含一個金屬棒和一個磁鐵。金屬棒的一端固定，另一端可以自由滑動。當(dāng)金屬棒在磁場中滑動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。請回答以下問題：（1）當(dāng)金屬棒向右滑動時，電路中的感應(yīng)電流的方向是怎樣的？請用右手定則判斷。（2）如果將金屬棒的滑動方向改為向左滑動，感應(yīng)電流的方向?qū)⑷绾巫兓?？?）假設(shè)金屬棒在磁場中勻速滑動，此時電路中的感應(yīng)電流大小與哪些因素有關(guān)？（4）如果將金屬棒從磁場中抽出，電路中是否還會產(chǎn)生感應(yīng)電流？為什么？第四題：一個長直導(dǎo)線通有電流I，電流方向向上?，F(xiàn)有一矩形線圈，其一邊與導(dǎo)線平行，另一邊垂直于導(dǎo)線。線圈以速度v向右平移，進(jìn)入導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中。已知導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里。求線圈進(jìn)入磁場后，其感應(yīng)電動勢的方向和大小。第五題：實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象在一個鐵芯上繞有兩個線圈L1和L2，L1通以交流電流，L2是開路的。請?jiān)O(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)步驟，用來探究以下問題：（1）當(dāng)L1中的交流電流變化時，L2中是否會產(chǎn)生感應(yīng)電流？（2）如果L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，那么感應(yīng)電流的方向如何確定？（3）改變L1中交流電流的頻率，觀察L2中感應(yīng)電流的變化情況。實(shí)驗(yàn)步驟：將L1接入交流電源，L2保持開路狀態(tài)。觀察并記錄L2中的電流表指針是否偏轉(zhuǎn)。若指針偏轉(zhuǎn)，用右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。改變交流電源的頻率，重復(fù)步驟2和3。請根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，回答以下問題：（1）在實(shí)驗(yàn)過程中，你觀察到電流表指針發(fā)生了怎樣的變化？請說明原因。（2）如何利用右手螺旋定則確定L2中感應(yīng)電流的方向？（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析交流電流頻率對L2中感應(yīng)電流的影響?！兜谑徽码姶鸥袘?yīng)電磁波》試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在閉合回路中，當(dāng)磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。以下哪種情況下，感應(yīng)電流的方向符合右手定則？A.磁通量增加，磁場方向垂直于回路平面進(jìn)入B.磁通量減少，磁場方向垂直于回路平面進(jìn)入C.磁通量增加，磁場方向垂直于回路平面離開D.磁通量減少，磁場方向垂直于回路平面離開答案：A解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，當(dāng)磁通量增加時，感應(yīng)電流的方向會使得它產(chǎn)生的磁場抵抗原磁通量的增加。根據(jù)右手定則，拇指指向磁通量增加的方向（進(jìn)入回路平面），四指彎曲的方向即為感應(yīng)電流的方向。因此，答案是A。2、關(guān)于電磁波，以下哪個說法是正確的？A.電磁波不能在真空中傳播B.電磁波的傳播速度與頻率無關(guān)C.電磁波在空氣中的傳播速度比在真空中小D.電磁波的波長、頻率和傳播速度之間的關(guān)系為c=λf，其中c為光速答案：D解析：電磁波是一種橫波，可以在真空中傳播（選項(xiàng)A錯誤）。電磁波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，但在真空中，其速度為光速c，且在真空中傳播速度是恒定的（選項(xiàng)B和C錯誤）。電磁波的波長λ、頻率f和傳播速度c之間的關(guān)系為c=λf，這是電磁波的基本特性之一。因此，答案是D。3、在閉合回路中，當(dāng)導(dǎo)體棒以一定速度垂直于磁場方向運(yùn)動時，回路中會產(chǎn)生：A.熱效應(yīng)B.電流C.電勢差D.磁通量答案：B解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動，切割磁感線時，會在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。因此，正確答案是B。4、電磁波在真空中傳播的速度與以下哪個因素?zé)o關(guān)：A.波長B.頻率C.介質(zhì)的電磁性質(zhì)D.發(fā)射源的能量答案：D解析：電磁波在真空中的傳播速度是一個常數(shù)，等于光速，約為3×5、在閉合回路中，當(dāng)磁通量發(fā)生變化時，回路中產(chǎn)生的電動勢稱為：A.靜電感應(yīng)電動勢B.動生電動勢C.電磁感應(yīng)電動勢D.電容電動勢答案：C解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會在回路中產(chǎn)生電動勢，這種電動勢稱為電磁感應(yīng)電動勢。因此，正確答案是C。6、電磁波在真空中的傳播速度是：A.3米/秒B.3千米/秒C.3×10^8米/秒D.3×10^4千米/秒答案：C解析：根據(jù)物理學(xué)中的基本常數(shù)，電磁波在真空中的傳播速度是一個已知的常數(shù)，即光速，大約是3×10^8米/秒。因此，正確答案是C。7、一個閉合線圈在磁場中以一定的速度向磁場中運(yùn)動，下列說法中正確的是（）A.若線圈平面與磁場方向垂直，則線圈中感應(yīng)電動勢為零B.若線圈平面與磁場方向平行，則線圈中感應(yīng)電流方向與線圈運(yùn)動方向相反C.若線圈平面與磁場方向成一定角度，則線圈中感應(yīng)電動勢最大D.線圈在磁場中運(yùn)動時，磁通量變化率越大，感應(yīng)電動勢越大答案：D解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率成正比。因此，當(dāng)線圈在磁場中運(yùn)動時，磁通量變化率越大，感應(yīng)電動勢越大。選項(xiàng)D正確。選項(xiàng)A和B的描述與實(shí)際情況不符，選項(xiàng)C雖然線圈平面與磁場方向成一定角度時感應(yīng)電動勢最大，但并非一定正確。二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、在下列哪些情況下，會產(chǎn)生感應(yīng)電流？A.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動B.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做順磁感線運(yùn)動C.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做勻速直線運(yùn)動D.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做圓周運(yùn)動答案：AD解析：感應(yīng)電流的產(chǎn)生需要滿足兩個條件：閉合電路和導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動。選項(xiàng)A和D滿足這兩個條件，因此會產(chǎn)生感應(yīng)電流。選項(xiàng)B和C中，導(dǎo)體在磁場中做順磁感線運(yùn)動或勻速直線運(yùn)動，沒有切割磁感線，所以不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是？A.電磁波可以在真空中傳播B.電磁波的速度與介質(zhì)有關(guān)C.電磁波的速度與頻率有關(guān)D.電磁波的傳播不需要介質(zhì)答案：AD解析：電磁波是一種能夠在真空中傳播的波動，因此選項(xiàng)A正確。電磁波的速度與介質(zhì)有關(guān)，這是麥克斯韋方程組中的一個重要結(jié)論，因此選項(xiàng)B錯誤。電磁波的速度與頻率無關(guān)，這是電磁波的基本特性之一，因此選項(xiàng)C錯誤。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，這也是電磁波的一個重要特性，因此選項(xiàng)D正確。3、一個閉合電路中的導(dǎo)體以速度v垂直切割一個均勻磁場B，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢E為：A.E=BvlB.E=BlvC.E=vBlD.E=Bv/l答案：A解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢E的大小與導(dǎo)體切割磁場的速度v、導(dǎo)體的長度l以及磁場的強(qiáng)度B成正比。因此，正確答案是E=Bvl。選項(xiàng)B、C和D都忽略了導(dǎo)體長度l的影響，因此不正確。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：（1）小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一個關(guān)于電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，他將一根閉合的導(dǎo)體線圈放在一個固定的磁場中，并緩慢地移動一根條形磁鐵。他觀察到線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。請根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，解釋為什么線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）在上述實(shí)驗(yàn)中，小明將磁鐵沿不同的方向移動，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化。請分析感應(yīng)電流方向變化的原因。（3）小明為了進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將一個條形磁鐵沿水平方向在閉合導(dǎo)體線圈中做切割磁感線運(yùn)動。請分析在這種情況下，感應(yīng)電流的方向與磁鐵運(yùn)動方向的關(guān)系。答案：（1）根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，當(dāng)閉合導(dǎo)體線圈中的磁通量發(fā)生變化時，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）感應(yīng)電流方向的變化是由于磁鐵沿不同方向移動時，導(dǎo)體線圈中磁通量變化的方向不同，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向會與磁通量變化的方向相反。（3）在這種情況下，感應(yīng)電流的方向與磁鐵運(yùn)動方向的關(guān)系是：當(dāng)磁鐵沿導(dǎo)體線圈運(yùn)動時，感應(yīng)電流的方向始終與磁鐵運(yùn)動方向垂直。這是由法拉第電磁感應(yīng)定律和右手定則決定的。解析：（1）電磁感應(yīng)原理：當(dāng)磁通量發(fā)生變化時，會在閉合導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）楞次定律：感應(yīng)電流的方向總是阻礙原磁通量的變化，即感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的方向相反。（3）法拉第電磁感應(yīng)定律：感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率成正比。右手定則：將右手掌心放在閉合導(dǎo)體線圈上，四指指向磁感線的方向，拇指指向感應(yīng)電流的方向。第二題：已知一個閉合線圈在磁場中以角速度ω繞垂直于磁場方向的軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的關(guān)系為B=B0sin(ωt)，其中B0為磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，ω為角頻率，t為時間。（1）求線圈在t=0時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E。（2）若線圈匝數(shù)為n，求t=π/ω時，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E’。（3）假設(shè)線圈的總電阻為R，求t=π/ω時，線圈中的平均感應(yīng)電流I。答案：（1）線圈在t=0時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=B0sin(ωt)=B0sin(0)=0。因此，此時線圈中的感應(yīng)電動勢E=0。解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢E=-dΦ/dt，其中Φ為磁通量。當(dāng)t=0時，磁通量Φ=B0Acos(ωt)=B0Acos(0)=B0A。因?yàn)榇磐繘]有變化（dΦ/dt=0），所以感應(yīng)電動勢E=0。（2）t=π/ω時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=B0sin(ωt)=B0sin(ω(π/ω))=B0sin(π)=0。但由于線圈在旋轉(zhuǎn)過程中磁通量的變化，仍然會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。磁通量Φ=B0Acos(ωt)=B0Acos(ω(π/ω))=B0Acos(π)=-B0A。感應(yīng)電動勢E=-dΦ/dt=-d(-B0A)/dt=B0Aω。因此，t=π/ω時，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E’=(E+0)/2=B0Aω/2。解析：由于磁通量在t=π/ω時變化了一個周期，感應(yīng)電動勢也是周期性的。平均感應(yīng)電動勢是感應(yīng)電動勢在一個周期內(nèi)的平均值。（3）t=π/ω時，線圈中的平均感應(yīng)電流I=E’/R=(B0Aω/2)/R。解析：根據(jù)歐姆定律，電流I=E/R，其中E是感應(yīng)電動勢，R是電阻。將平均感應(yīng)電動勢E’代入公式，得到平均感應(yīng)電流I。第三題：為了探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)裝置：一個閉合電路，其中包含一個金屬棒和一個磁鐵。金屬棒的一端固定，另一端可以自由滑動。當(dāng)金屬棒在磁場中滑動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。請回答以下問題：（1）當(dāng)金屬棒向右滑動時，電路中的感應(yīng)電流的方向是怎樣的？請用右手定則判斷。（2）如果將金屬棒的滑動方向改為向左滑動，感應(yīng)電流的方向?qū)⑷绾巫兓?？?）假設(shè)金屬棒在磁場中勻速滑動，此時電路中的感應(yīng)電流大小與哪些因素有關(guān)？（4）如果將金屬棒從磁場中抽出，電路中是否還會產(chǎn)生感應(yīng)電流？為什么？答案：（1）當(dāng)金屬棒向右滑動時，根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流的方向是逆時針方向。（2）如果金屬棒向左滑動，感應(yīng)電流的方向?qū)⒆優(yōu)轫槙r針方向。（3）電路中的感應(yīng)電流大小與金屬棒的滑動速度、金屬棒的長度以及磁場的強(qiáng)度有關(guān)。（4）如果將金屬棒從磁場中抽出，電路中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生需要磁場的變化。解析：（1）根據(jù)右手定則，當(dāng)金屬棒向右滑動時，拇指指向金屬棒的運(yùn)動方向，四指彎曲指向磁場方向，此時手掌所指的方向即為感應(yīng)電流的方向，即逆時針方向。（2）改變金屬棒的滑動方向，磁場方向不變，但根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流的方向會隨之改變，變?yōu)轫槙r針方向。（3）感應(yīng)電流的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律給出，即感應(yīng)電動勢與磁通量變化率的乘積成正比，因此與金屬棒的滑動速度、長度以及磁場的強(qiáng)度有關(guān)。（4）電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生依賴于磁場的變化，當(dāng)金屬棒從磁場中抽出時，磁場沒有變化，因此不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。第四題：一個長直導(dǎo)線通有電流I，電流方向向上?，F(xiàn)有一矩形線圈，其一邊與導(dǎo)線平行，另一邊垂直于導(dǎo)線。線圈以速度v向右平移，進(jìn)入導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中。已知導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里。求線圈進(jìn)入磁場后，其感應(yīng)電動勢的方向和大小。答案：感應(yīng)電動勢的方向：根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向總是要阻礙引起它的磁通量的變化。因此，當(dāng)矩形線圈進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電動勢的方向?qū)⑹垢袘?yīng)電流產(chǎn)生一個磁場，該磁場方向與導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場方向相反。由于導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，感應(yīng)電流將產(chǎn)生一個垂直紙面向外的磁場，從而感應(yīng)電動勢的方向?yàn)閺木€圈下邊到上邊。感應(yīng)電動勢的大?。焊鶕?jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢E的大小等于磁通量變化率ΔΦ/Δt。磁通量Φ等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與穿過的面積A的乘積，即Φ=B*A。當(dāng)線圈進(jìn)入磁場時，穿過線圈的磁通量會發(fā)生變化。由于磁場是均勻的，我們可以使用以下公式計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小：E=B*v*L其中，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，v是線圈的平移速度，L是線圈進(jìn)入磁場部分的長度。解析：確定導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場方向：根據(jù)右手螺旋定則，右手握住導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，四指環(huán)繞的方向即為磁場的方向。在本題中，電流方向向上，因此磁場方向垂直紙面向里。分析線圈進(jìn)入磁場時的磁通量變化：由于線圈進(jìn)入磁場時，其面積A與磁場B的乘積發(fā)生變化，因此磁通量Φ也會發(fā)生變化。應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電動勢的方向：由于導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，為了阻礙這種變化，感應(yīng)電流將產(chǎn)生一個磁場，其方向垂直紙面向外。應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動勢的大?。焊鶕?jù)上述分析，感應(yīng)電動勢E等于磁感應(yīng)