【单元练】辽宁大连市高中物理必修3第十三章【电磁感应与电磁波初步】经典测试卷(含答案)

一、选择题
1．如图所示，一个正电子沿着逆时针方向做匀速圆周运动，则此正电子的运动（）
A．不产生磁场
B．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里
C．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外
D．只在圆周内侧产生磁场C
解析：C
正电子沿着逆时针方向作匀速圆周运动，因此电流为逆时针方向，根据安培定则可知圆内部磁场方向向外，外部磁场方向向内。

故选C。

2．如图所示，在直角三角形acd中，∠a=60︒，三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b、c三点，其中b为ac的中点。

三根导线中的电流大小分别为I、2I、3I，方向均垂直
纸面向里。

通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B＝kI
r
，其中I表示电流强
度，r表示该点到导线的距离，k为常数。

已知a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0，则d点的磁感应强度大小为（）
A．B0B．2B0C．3B0D．4B0D
解析：D
设直角三角形的ad边长为r，则ac边长为2r，根据直导线产生的磁感应强度公式可得a 点处导线在d点产生的磁感应强度大小为
0I
B k
r
=
由安培定则知方向水平向左；同理有c点处导线在d点产生的磁感应强度大小为
B1=
3r
3B0
方向竖直向下；b点处导线在d点产生的磁感应强度大小为
B2=k 2I
r
=2B0
方向垂直于bd斜向左下方；如图所示
因 103tan 60B B ︒== 可知B 1和B 0的合磁感应强度沿B 2的方向，故d 点的磁感应强度大小为
2220104B B B B B =++=合
方向垂直于bd 斜向左下方
故选D 。

3．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是（ ）
A ．线圈不动，磁铁插入线圈
B ．线圈不动，磁铁从线圈中拔出
C ．磁铁不动，线圈上、下移动
D ．磁铁插在线圈内不动D
解析：D
A 中线圈静止不都动，但磁铁插入线圈过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，所以又感应电流产生，
B 中磁铁从线圈中拔出时，穿过线圈的磁通量减小，所以又感应电流产生，
C 中，由于磁铁上下端磁场感应强度大小不均匀，所以线圈上下移动过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，所以会产生感应电流，
D 中两者相对静止，穿过线圈的磁通量不发生变化，所以无感应电流产生，选D.
4．关于磁通量，下列说法正确的是（ ）
A ．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量
B ．磁感应强度越大，磁通量越大
C ．通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
D ．磁通量就是磁感应强度C
解析：C
A ．磁通量有大小，没有方向，但有正负，是标量，A 错误；
B ．磁通量与磁感应强度无关，当磁通量越大，磁感应强度可能不变，B 错误；
C．当磁感线与线圈平行时，穿过线圈的磁通量为零，而磁感应强度不一定为零，C正确；D．磁通量是穿过线圈的磁感线的多少，而磁感应强度是描述磁场的强弱，两者不是相同的概念，D错误。

故选C。

5．如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则（）
A．小磁针B的N极向纸外转
B．小磁针B的N极向纸里转
C．小磁针B不转动
D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动A
解析：A
由图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极。

可以判断电流从螺线管的左端上电流，从右端出电流，所以电源的左端是正极，右端是负极。

而小磁针B在电流产生磁场中，根据安培定则，可知N极的指向垂直纸面向外，故A正确，BCD错误。

故选A。

6．四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于一个正方形abcd的四个顶点处，导线中通有方向如图所示的电流，若每根通电导线在正方形中点处产生的磁感应强度大小均为B，则正方形中点处实际磁感应强度的大小为（）
A．0 B．2B C．22D5 C
解析：C
由右手螺旋定则可知，a、c导线在中点处的场强均指向右下方，场强均为B，b、d导线在中点处的场强均指向左下方，场强均为B，故中点处的场强为
22
B B B B
+=
(2)(2)22
合
C正确。

故选C。

7．关于磁感强度B，下列说法中正确的是
A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致
C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零
D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大D
解析：D
AB.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况及安培力大小无关，磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向垂直，不一致，故AB错误；
C.当通电导线与磁场平行放置时，没有安培力，但不能肯定此处没有磁感应强度，故C错误；
D.磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，故D正确；
故选：D；
8．在磁感应强度为B的匀强磁场内，放一面积为S的正方形线框。

当线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框所围成面积的磁通量为( )
A．BS B．B
S
C．
S
B
D．0A
解析：A
当线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框所围成面积的磁通量为
BS
Φ=
A. BS与上述计算结果BS
Φ=相符，故A正确；
B. B
S
与上述计算结果BS
Φ=不相符，故B错误；
C. S
B
与上述计算结果BS
Φ=不相符，故C错误；
D. 0与上述计算结果BS
Φ=不相符，故D错误。

9．某同学做观察电磁感应现象的实验，将电流表线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，实验进行中，下列所描述的现象与实验事实相符合的是
A．闭合开关瞬间，电流表指针不会发生偏转
B．开关闭合稳定后，电流表指针会发生偏转，且示数不变
C．开关闭合稳定后，把线圈A插入及拔出线圈B这两个过程，电流表指针都会发生偏转，且偏转方向相反
D．断开开关瞬间，电流表指针不会发生偏转C
解析：C
【分析】
当通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流，电流表指针发生偏转.
A、开关闭合的瞬间，则通过螺线管B中的磁通量从无到有，则产生感应电流，电流表指针发生偏转，故A错误；
B、开关闭合稳定后，则通过螺线管B中的磁通量不变，电流表指针不发生偏转，故B错误；
C、开关闭合稳定后，把线圈A插入及拔出线圈B这两个过程，穿过线圈B的磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故C正确；
D、开关断开的瞬间，则通过螺线管B中的磁通量从有到无，则产生感应电流，电流表指针发生偏转，故D错误；
故选C.
【点睛】
解决本题的关键掌握感应电流的产生条件，知道当通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流.
10．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（）
A．B．
C．D． C
解析：C
A、通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；
B、如图所示，根据右手螺旋定则，磁场的方向逆时针（从上向下看），因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；
C、环形导线的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；
D、根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向，由右向左，则小磁针的静止时北极指向左，故D错误；
二、填空题
11．如图所示，条形磁铁的N极朝上，竖直处于线圈P的中央，当线圈面积变小时，通过
线圈的磁通量___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

变大
解析：变大
线圈P 中的磁感线包括两部分，磁铁内部向上的磁感线和磁铁外部向下的磁感线，故总的磁通量为
=ΦΦΦ下上-
当线圈面积变小时，磁铁内部向上的磁通量不变，磁铁外部向下的磁通量由于面积的减小而减小，故总的磁通量变大。

12．麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是：______、______。

变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场
解析：变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场
[1][2]麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。

13．某地地磁场磁感应强度大小为B =1.6×10-4T ，与水平方向夹角为90°，一正方形线圈位于水平面内，匝数为N =10，面积S =1.5m 2，则穿过线圈的磁通量为______Wb 。

解析：42.410-⨯
根据磁通量的公式得
42.410Wb BS φ-==⨯
14．利用图（a ）所示的装置可以定性研究产生感应电流的条件及其规律。

线圈A 、B 套在绝缘的闭合环形铁芯C 上，线圈B 与电流传感器连接。

先将电键S 闭合，再断开，电流传感器中的电流随时间变化如图（b ）所示，则电流传感器的正接线柱应在__________端（选填“a”或“b”）。

依据t 1~t 2过程中的电流变化情况，可以得出结论：________。

a 磁通量变化时才
能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 解析：a 磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同
[1]．当电键S 闭合的瞬间，根据楞次定律可知，线圈B 中的电流a →B →b ，而由图（b ）可知此电流为负向电流，可知电流传感器的正接线柱应在a 端。

[2]．依据t 1~t 2过程中的电流变化情况，可以得出结论：磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

15．面积为S 的矩形线框abcd ，处在磁感强度为B 的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成
θ角，此时穿过abcd面的磁通量变化量Φ1= _______，当线框以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量变化量Φ2=________．
Φ1=BSsinθΦ2=-BScosθ【解析】穿过abcd面的磁通量变化量
Φ1=BSsinθ；当线框以ab为轴顺时针转90°时穿过abcd面的磁通量变化量Φ2=-BScosθ
解析：Φ1=BSsinθ Φ2=-BScosθ
【解析】
穿过abcd面的磁通量变化量Φ1= BSsinθ；当线框以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量变化量Φ2=-BScosθ.
16．在国际单位制中，电场强度的单位是；磁感强度的单位是．N/C或V/m；T
解析：N/C或V/m；T
[1]．在国际单位制中电场强度的单位为牛每库（N/C）或伏每米（V/m）
[2]．磁感应强度的单位为特斯拉（T）；
【点评】
本题考查电场强度在磁感应强度的单位，为识记型内容，要求能熟记，并明确各单位所对应的物理意义．
17．1831年，英国物理学家、化学家__________经过十年的努力，终于发现了在
__________中能产生感应电流．法拉第闭合电路
解析：法拉第闭合电路
电磁感应现象是由英国物理家法拉第发现的，而感应电流产生条件是：1、闭合回路 2、磁通量发生变化．
18．如图所示是利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。

当电流由接线柱b流入时，电磁铁吸引弹性金属片上的小磁铁向下运动，据此可知，电磁铁的上端为________（填“N”或“S”）极，小磁铁的下端为________（填“N”或“S”）极。

解析：N S
[1][2]根据安培定则，电磁铁上端为N极，根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，小磁铁的下端为S极。

19．当螺线管中通入如图所示的电流时，位于B端附近的小磁针______（选填“会”或“不会”）发生偏转，螺线管A端的磁极是______（选填“N极”或“S极”）。

会N 极
解析：会 N 极
[1] [2] 根据电流从螺线管的左端流入，右端流出，结合线圈的绕向，由安培定则判断可知，螺线管的左端为N 极，右端为S 极；由于异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，所以小磁针的N 将靠近螺线管的S 极，小磁针的S 将远离螺线管的S 极，小磁针发生了逆时针偏转。

20．如图所示，在“探究产生感应电流的条件”的实验中，开关断开时，条形磁铁插入或拔出线圈的过程中，电流表表针不动；开关闭合时，磁铁静止在线圈中，电流表表针也不动；开关闭合时，将磁铁插入或拔出线圈的过程中，电流表表针发生偏转。

由此得出，产生感应电流的条件：电路必须____，穿过电路的磁通量发生____。

闭合变化
解析：闭合 变化
根据产生感应电流的条件可知：电路必须闭合，且穿过电路的磁通量发生变化。

三、解答题
21．如图，边长为l 的n 匝正方形线框内部有一边长为2
l 的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B ，则穿过线框的磁通量是多少？
解析：214
Bl φ= 穿过线框的磁通量
2
2124
l BS B Bl φ⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭ 22．在一杯开水中放入一支温度计，可以看到开水的温度是逐渐降低的。

根据能量量子化理论，开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？
解析：见解析
开水向外辐射的每一份能量子能量很小(微观量)，而水降低1℃的能量很大（宏观量）。

在宏观世界里观察不到能量量子化的效应，可以认为能量是连续的。

所以，观察到的温度计的温度不是一段一段地降低的，可以认为开水的温度是连续变化的。

23．医生用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知他的体温是多少，你知道其中的道理吗？
解析：见解析
根据热辐射的实验规律可知，人的体温升高，人体辐射的红外线的频率和强度就会增加，通过监测被测者辐射的红外线的频率和强度，就可以知道该人的体温了。

24．图中各图为在磁铁旁边小磁针静止时所处的位置，试判断各图中磁铁的南、北极。

解析：见解析
a图中条形磁铁的右端为S极，左端为N极；
b图中蹄形磁铁的右端为S极，左端为N极；
c图中右端磁铁的为S极，左端为N极；
d图中棒形磁铁的右端为N极，左端为S极；
e图中两端的磁铁均为S极；
25．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。

现在纸面内先后放上圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，20匝；D线圈半径为2cm，10匝；C线圈半径为0.5cm，1匝；问：
(1)在磁感应强度B减少为0.4T的过程中，A和D中的磁通量改变了多少？
(2)当磁场转过30°角的过程中，C中的磁通量改变了多少？
解析：(1)1.256×10−4Wb ；1.256×10−4Wb ；(2)8.4×10−6Wb
解：(1)对A 线圈
Φ1＝B 1πr
Φ2＝B 2πr
故磁通量改变量
|Φ2－Φ1|＝（0.8－0.4）×3.14×（1×10−2）2Wb ＝1.256×10−4Wb
对D 线圈
|Φ2－Φ1|＝1.256×10−4Wb
(2)对C 线圈
Φ1＝B π2
C r
磁场转过30°，线圈面积在垂直磁场方向上的投影为πr cos30°，
则
Φ2＝B πr cos30°
故磁通量改变量
|Φ2－Φ1|＝B πr （1－cos30°）＝8.4×10−6Wb
26．如图所示的线框，面积为S ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，B 的方向与线框面成θ角，当线框面转过90︒角时，磁通量变化量为多少？
解析：(cos sin )BS θθ+
初状态下的有效面积为sin S θ，则
1sin BS Φθ=-
末状态下贯穿方向变成了原来的反向，则
2cos BS Φθ=
所以
21(cos sin )BS θθ∆Φ=Φ-Φ=+
27．某一区域的感应强度B =5T ，其方向沿x 轴正方向，如图所示。

图中，ad ∥bc ∥e f ，ab ∥cd ，b e ∥cf ，ab =50cm ，b e=e f =40cm 。

求：
（1）穿过abcd 面的磁通量；
（2）穿过bcfe 面的磁通量；
（3）穿过adfe 面的磁通量。

解析：(1) 1Wb ；(2)0；(3) 0.8Wb
(1)面积S 1（abcd ）与磁场相互垂直，故磁通量
Φ1=BS =5.0×0.5×0.4=1Wb
(2)S 2（bcfe ）与磁场方向相互平行；故磁通量
Φ2=0
(3)S 3（adfe ）与匀强磁场方向的夹角未知，因此可将面积S （adfe ）投影到与x 轴垂直的bcfe 上，adfe 的有效面积就是adfe 的面积，故磁通量
Φ3=BS =5×0.4×0.4=0.8Wb
28．如图所示的线框，面积为S ，处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，B 的方向与线框平面成θ角，当线框沿顺时针方向转过90°到如图所示的虚线位置时。

求：
(1)初、末位置穿过线框的磁通量大小φ1和φ2；
(2)磁通量的变化量△φ。

解析：(1)sin BS θ，cos BS θ；(2)cos sin BS +（）
θθ (1)初态时磁通量大小是
1sin BS φθ=
顺时针转过90度时，磁通量大小是
2cos BS =φθ
(2)设从初态时，线圈上表面穿过时磁通量为正，则初始时磁通量为负，末态时磁通量为正，磁通量的变化量是
Δcos (sin )(cos sin )BS BS BS =--=+φθθθθ。