高中物理必修第3册第十三章 电磁感应与电磁波试卷真题汇编[解析版]

高中物理必修第3册第十三章 电磁感应与电磁波试卷真题汇编[解析版]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．如图所示，三根相互平行的固定长直导线1L 、2L 和3L 垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a 的正方形的四个点上， 1L 与2L 中的电流均为I ，方向均垂直于纸面向外， 3L 中的电流为2I ，方向垂直纸面向里（已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导线r 处的磁感应强度kI B r（其中k 为常数）．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O ，速度大小为v ，则质子此时所受磁场力为( )A ．方向垂直纸面向里，大小为23kIve B ．方向垂直纸面向外，大小为322kIve a C ．方向垂直纸面向里，大小为32kIve a D ．方向垂直纸面向外，大小为23kIve 【答案】B【解析】【详解】 根据安培定则，作出三根导线分别在O 点的磁场方向，如图：由题意知，L 1在O 点产生的磁感应强度大小为B 1＝ kIa，L 2在O 点产生的磁感应强度大小为B2＝2kIa，L3在O点产生的磁感应强度大小为B 3＝2kIa，先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量为B2x＝2kIasin45°＝2kIa，同理沿y轴负方向的分量为B2y＝2kIasin45°＝2kIa，故x轴方向的合磁感应强度为B x＝B1+B2x＝32kIa，y轴方向的合磁感应强度为B y＝B3−B2y＝32kIa，故最终的合磁感应强度的大小为22322x ykIB B Ba＝＝，方向为tanα＝yxBB＝1，则α=45°，如图：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O，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为垂直纸面向外，大小为f＝eBv＝322kIvea，故B正确; 故选B．【点睛】磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.2．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．【答案】C【解析】【分析】【详解】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；3．如图所示，真空中两个等量异种点电荷＋q(q＞0)和-q以相同角速度绕O点在纸面中沿逆时针方向匀速转动，O点离＋q较近，则( )A．O点的磁感应强度方向始终垂直纸面向外B．O点的磁感应强度方向始终垂直纸面向里C．O点的磁感应强度方向随时间周期性变化D．O点的磁感应强度大小随时间周期性变化【答案】A【解析】【详解】点电荷＋q绕O点匀速转动，相当于逆时针方向的环形电流，由安培定则可知，在O点产生磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外；点电荷－q绕O点匀速转动，相当于顺时针方向的环形电流，由安培定则可知，在O点产生磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里．因＋q 离O点近，＋q在O点激发的磁场的磁感应强度较强，故合磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外，选项A正确，B、C错误；由于＋q和－q离O点的距离始终保持不变，则等效电流在该点产生的磁感应强度大小不变，合磁场的磁感应强度大小保持不变，选项D错误．4．如图所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O 上，当通以相同大小的电流时，O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比是()A．1∶1 B2∶1 C．12D．2∶1【答案】B【解析】【详解】根据安培定则可知，竖直方向的通电圆环在圆心O 处产生的磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为B ，水平方向的通电圆环在圆心O 处产生的磁感应强度方向竖直向上，大小为B ，两者相互垂直，圆心O 处的磁感强度的大小是2O B B ，一个线圈单独产生的磁感应强度大小为B ，则O 点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比2:1，故B 正确，A 、C 、D 错误；故选B ．【点睛】该题是关于磁场的叠加问题，首先运用安培定则每个圆环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向，利用平行四边形定则进行矢量合成，即求出O 处的磁感应强度大小．5．下列关于电磁感应现象的认识，正确的是( )A ．它最先是由奥斯特通过实验发现的B ．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，它是指变化的磁场产生电流的现象，故选项C 正确．6．如图所示，在匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l ，图中P 、Q 连线竖直。

当两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零。

已知通电导线P 在a 处产生的磁感应强度大小为0B ，则（ ）A 03B ，方向竖直向上B 03B ，方向竖直向下C 02B ，方向水平向右D ．匀强磁场的磁感应强度大小为02B ，方向水平向左【答案】A【解析】【分析】【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离为l 的a 点处的磁感应强度为0B ，如下图所示由此可知，外加的磁场方向与PQ 平行，且由Q 指向P ，即竖直向上，依据几何关系，及三角知识，则有103B B故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

7．如图所示，三根长直导线通电电流大小相同，通电方向为b 导线和d 导线垂直纸面向里，c 导线向纸外，a 点为bd 的中点，ac 垂直bd ，且ab =ad =ac ．则a 点磁感应强度的方向为：（ ）A ．垂直纸面指向纸外B ．垂直纸面指向纸里C ．沿纸面由d 指向bD ．沿纸面由a 指向c【答案】C【解析】【详解】用右手螺旋定则判断直导线产生的磁场方向，导线b 在点a 处的磁场方向竖直向下，导线d在点a处的磁场方向竖直向上，导线c在点a处的磁场方向水平向左，由于导线中电流相等且点a到三根导线距离相等，三个磁场大小相等，因此合成后的磁场方向向左，故C 项正确，ABD错误。

故选C．8．如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能的是（）A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．先闭合S2，构成闭合电路，当后闭合S1的瞬间时，通过线圈A的电流增大，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，从而产生感应电流，则指针发生偏转，故A正确；B．当S1、S2闭合后，稳定后线圈B中没有磁通量的变化，因而线圈B中没有感应电流，在断开S2的瞬间，当然指针也不偏转，故B错误；C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，穿过线圈B的磁通量没有变化，则不会产生感应电流，故C错误；D．当S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，因而出现感应电流，故D正确，故选AD9．如图，两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点。

导线中通有大小相等、方向相反的电流。

a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。

关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A． o点处的磁感应强度为零B．a、c两点处磁感应强度的方向相同C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反【答案】BC【解析】【分析】根据右手螺旋定则确定两根导线在a、b、c、d四点磁场的方向，根据平行四边形定则进行矢量叠加。

【详解】A．根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；B．由右手定则可知，M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下，则a点磁感应强度的方向垂直MN向下；M、N处导线在c点产生的磁场大小相等，方向分别垂直cM向下，垂直cN向下且关于直线cd对称，由平行四边形法则可得，c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下，故B正确；C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向垂直MN向下，d处的磁场方向垂直MN向下，磁感应强度方向相同，且合磁感应强度大小相等，故C正确；D．M在a处产生的磁场方向垂直MN向下，在b处产生的磁场方向垂直MN向下，N在a 处产生的磁场方向垂直MN向下，b处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁感应强度的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故D错误。

【点睛】本题考查了比较磁感应强度大小由于方向关系问题，解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流与其周围磁场方向的关系，会根据平行四边形定则进行合成。

10．下列说法正确的是（）A．雷达是利用超声波工作的B．红外线比紫外线更容易发生衍射现象C．真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的D．在同一个周期里，波上的质点沿波传播的方向移动的距离为一个波长E.做简谐运动的物体每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同【答案】BCE【解析】【详解】A.雷达是利用无线电波工作的，A错误；B.红外线比紫外线波长长，更容易发生衍射现象，B正确；C.在惯性参考下中，真空中的光速，故真空中的光速在不同的惯性参考系中相同，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，C正确；D.波上的质点不沿波传播的方向移动，D错误；E.做简谐运动的物体每次通过同一位置时，到平衡位置的距离相等，故回复力不变，那么加速度相同；但是，前后两次经过同一位置时，根据振动方向可以知道：速度大小相同，方向相反，故E正确．11．下列说法中正确的有（）A．满足F=﹣kx的振动是简谐运动B．波可以发生干涉、衍射等现象C．由波速公式v=λf可知，空气中声波的波速由f、λ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涉和衍射现象，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近向远传播的电磁波，故E正确．故选ABE．【点睛】衍射、干涉是波所特有的现象，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．12．如图所示，两根细长直导线平行竖直固定放置，且与水平固定放置的光滑绝缘杆MN 分别交于a、b两点，点O是ab的中点，杆MN上c、d两点关于O点对称．两导线均通有大小相等、方向相反的电流，通电导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度大小B=Ikr，其中I为导线中电流大小，r为该点到导线的距离，k为常量．一带负电的小球穿在杆上，以初速度v0由c点沿杆运动到d点．设在c、O、d三点杆对小球的支持力大小分别为F c、F O、F d，则下列说法正确的是A ．F c =F dB ．F O <F dC ．小球做变加速直线运动D ．小球做匀速直线运动【答案】ABD【解析】【分析】【详解】CD ．根据右手螺旋定则可知，从a 点出发沿连线运动到b 点，左边直导线产生的磁场垂直纸面向里，右边直导线产生的磁场垂直纸面也向里；距离左边直导线x 处的合磁场12()I I kIl B B B k k x l x x l x =+=+=-- 由数学知识可知，当12x l = 时B 最小，可知在ab 连线中点O 处磁场最弱，连线上合磁场大小先减小过O 点后增大，方向先里，根据左手定则可知，小球从a 向b 运动过程中，受到向下的洛伦兹力作用，在速度方向不受力的作用，则将做匀速直线运动，故C 错误，D 正确．AB ．cd 两点关于O 点对称，磁感应强度相等，则小球受洛伦兹力相等，则杆对小球的支持力F c =F d ；O 点磁场最弱，则F O <F d ，选项AB 正确；故选ABD ．点睛：本题考查了右手螺旋定则和左手定则的熟练应用，正确解答带电粒子在磁场中运动的思路为明确受力情况，进一步明确其运动形式和规律．13．某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧。