第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷测试卷(解析版)

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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;
故选D。
6.如图所示,三条有方向的曲线可能是电场中的电场线,也可能是磁场中的磁感线。则下列说法正确的是( )
A.若是磁感线,同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
B.若是磁感线,a、ຫໍສະໝຸດ Baidu两处的磁感应强度的大小不相等,Ba<Bb
C.若是电场线,同一电荷放在a处受力可能比放在b处受力大
D.若是电场线,由于a处电场强度比b处小,故同一电荷放在a处的电势能一定比放在b处小
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b
D.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。
A.导线框受到的安培力总是与运动方向相反
B.导线框下落高度为h时的速度为
C.整个过程中导线框中产生的热量为
D.导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据右手定则可知,线框将产生顺时针方向的电流,根据左手定则可知左边框产生方向向右的安培力,右边框产生方向向左的安培力,上边框产生方向向下的安培力,下边框产生方向向上的安培力,再根据磁场的分布规律可知左边框产生的安培力小于右边框产生的安培力,上、下边框产生的安培力大小相等,可知导线框受到向左的安培力的作用,即沿x轴负方向的安培力作用,而不是与运动方向相反,故A错误;
故选C.
8.已知长直导线中电流I产生磁场的磁感应强度分布规律是B= (k为常数,r为某点到直导线的距离)。如图所示,在同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙,两导线通有大小分别为2I和I且方向相反的电流,O点到两导线的距离相等。现测得O点的磁感应强度的大小为 。则甲导线单位长度受到的安培力大小为( )
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;
4.在直角三角形PQS中,∠S=30°,O为PS的中点,四根长度均为L的直导线均垂直于纸面并分别固定于P、Q、S、O点。若四根导线均通有大小为I的电流,方向如图所示。已知通电直导线Q在P处产生的磁感应强度大小为 ,则通电直导线O受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由于OQ=PQ=OP=OS,通电直导线Q在P处产生的磁感应强度大小为 ,所以通电直导线P、Q、S分别在O处产生的磁感应强度大小都为 ,方向如图所示
根据余弦定理,合磁感应强度
由F=BIL得通电直导线O受到的安培力大小为
故选A。
5.2019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0.3GHz~3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是( )
A.3BB. BC. BD.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O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O点产生的磁场的磁感应强度大小为B,那么ACD半圆环的电流为 I,在O点产生磁场的磁感应强度大小为2B,因此将ABD半圆环绕直径转过90°,这时在O点磁场的磁感应强度大小为 ,故B正确,ACD错误;故选B.
D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故A错误.
B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故B错误.
C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转时,磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生;故C错误.
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。
【答案】B
【解析】
【详解】
A.由于通电导线在磁场中受到的作用力不仅与磁感应强度有关,还与电流和磁感线方向的夹角有关,由 可知放在a处的导线受力也可能比放在b处所受安培力大;故选项A错误;
B.若是磁感线,磁感线疏密程度表示磁场的强弱,故 ,则选项B正确;
C.若是电场线,电场线疏密程度表示电场的强弱,一定有 ,由F=Eq可知,同一电荷在a处受力-定比b处受力小,则选项C错误;
D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转时,磁通量从无到有发生变化,线圈中有感应电流产生;故D正确.
故选D.
【点睛】
感应电流产生的条件有两个:一是线圈要闭合;二是磁通量发生变化.
2.三根通电长直导线垂直纸面平行固定,其截面构成一正三角形,O为三角形的重心,通过三根直导线的电流分别用I1、I2、I3表示,方向如图。现在O点垂直纸面固定一根通有电流为I0的直导线,当 时,O点处导线受到的安培力大小为F。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】
设两导线间距为d,根据右手螺旋定则知,甲导线和乙导线在O点的磁感应强度方向均为垂直纸面向里,根据矢量叠加有
乙导线在甲导线处产生的磁感应强度大小
则甲导线单位长度受到的安培力大小
C正确,ABD错误。
故选C。
9.在导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为: ,k为常数,r为到导线的距离,如图所示,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 ,在圆环圆心处电流产生的磁场的磁感应强度为B,若将ABD半圆环绕直径AD转过90°,这时在O点的磁感应强度大小为( )
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= ,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Fc、FO、Fd,则下列说法正确的是
D.设导线框在时间t时的水平分速度大小为 ,水平位移为x,则在此时刻导线框产生感应电动势大小为
导线框内的感应电流大小为
所以导线框受到安培力的大小为
又根据
可得
导线框速度恰好竖直向下时左边框的横坐标为
故D正确。
11.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()
D.电荷在电场中的电势能与电荷的正负和电势高低有关,与电场强度大小无关,由于不知道电荷的正负,故不确定电势能大小,则选项D错误;
故B。
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:( )
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷测试卷(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,匀强磁场中有一圆形闭合线圈,线圈平面与磁感线平行,能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种( )
A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动
B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动
C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转
B.4G和5G信号的频率不同,不能发生稳定的干涉现象,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,则波长小,4G信号的频率低,则波长长,则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。
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;
此时O点处对应的导线的安培力
AB.由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比,当 时,则有

根据磁场叠加原理可知,此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
故AB错误;
C.当 时,有

如图所示
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
故C正确;
D.当 时,有

如图所示
根据磁场叠加原理可知
A.4G信号是横波,5G信号是纵波
B.4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
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A错误;
A.当 时,O点处导线受到的安培力大小为4F
B.当 时,O点处导线受到的安培力大小为
C.当 时,O点处导线受到的安培力大小为
D.当 时,O点处导线受到的安培力大小为2F
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
根据安培定则画出 在O点的磁感应强度 的示意图如图所示
当 时,三根导线在O点产生的磁感应强度大小相等,设为 ,根据磁场叠加原理可知,此时O点的磁感应强度为
10.如图所示,在平面直角坐标系 中, 竖直向下, 水平。在第一象限(空间足够大)存在垂直平面向外的磁场区域,磁感应强度沿y轴正方向不变,沿x轴正方向按照 ( 且为已知常数)规律变化。一个质量为m、边长为L的正方形导线框,电阻为R,初始时一边与x轴重合,一边与y轴重合。将导线框以速度 沿x轴正方向抛出,整个运动过程中导线框的两邻边分别平行两个坐标轴。从导线框开始运动到速度恰好竖直向下的过程中,导线框下落高度为h,重力加速度为g,则在此过程中,下列说法正确的是( )
B.导线框在竖直方向所受安培力的合力为零,可知导线框在竖直方向做自由落体运动,下落高度为h时的速度满足运动学关系
可得
故B正确;
C.当导线框速度恰好竖直向下时,说明导线框在水平方向速度减小为零,又导线框在竖直方向所受合力与重力大小相等,即导线框在竖直方向满足机械能守恒,所以下落过程中导线框中产生的热量大小等于水平方向动能的损失,大小为 ,故C错误;
此时O点处对应的导线的安培力
故D错误。
故选C。
3.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;
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