江西省九江市瑞昌一中物理第十三章 电磁感应与电磁波专题试卷

江西省九江市瑞昌一中物理第十三章电磁感应与电磁波专题试卷
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．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）
A．0 B．0.5B C．B D．2 B
【答案】A
【解析】
试题分析：乙为双绕线圈，两股导线产生的磁场相互抵消，管内磁感应强度为零，故A正确．
考点：磁场的叠加
名师点睛：本题比较简单，考查了通电螺线管周围的磁场，弄清两图中电流以及导线的绕法的异同即可正确解答本题．
2．已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B的表达式：0
2
I
B
r
μ
π
=，其中r
0是该点到通电直导线的距离，I为电流强度，μ0为比例系数（单位为N/A2）．试推断，一个半径为R的圆环，当通过的电流为I时，其轴线上距圆心O点为r0处的磁感应强度应为
（）
A．()
2
3
222
2
r I
R r
+
B．()
3
222
2
IR
R r
μ
+
C．()
2
3
222
2
IR
R r
μ
+
D．()
2
00
3
222
2
r I
R r
μ
+
【答案】C
【解析】
根据，0
2
I
B
r
μ
π
=,μ
0单位为：T•m/A；
A、等式右边单位：
2
3
m A
=A/m
m
，左边单位为T，不同，故A错误；B、等式右边单位：
3
(T m/A)m A
=T/m m ⋅⋅，左边单位为T ，不同，故B 错误；C 、等式右边单位：
23
(T m/A)m A
=T m
⋅⋅，左边单位为T ，相同，故C 正确；D 、等式右边单位23
(T m/A)m A
=T m ⋅⋅，左边单位为T ，相同，但当r 0=0时B =0，显然不合实际，故D 错误；故选C.
【点睛】本题要采用量纲和特殊值的方法进行判断，即先根据单位判断，再结合r 0取最小值进行分析.结合量纲和特殊值进行判断是解决物理问题的常见方法.
3．如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图，导线分布在正六边形的六个角，导线所通电流方向已在图中标出。

已知每条导线在O 点磁感应强度大小为0B ，则正六边形中心O 处磁感应强度的大小和方向（ ）
A ．大小为零
B ．大小02B ，方向沿x 轴负方向
C ．大小04B ，方向沿x 轴正方向
D ．大小04B ，方向沿y 轴正方向 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
根据磁场的叠加原理，将最右面电流向里的导线在O 点产生的磁场与最左面电流向外的导线在O 点产生的磁场进行合成，则这两根导线的合磁感应强度为B 1；
同理，将左上方电流向外的导线在O 点产生的磁场与右下方电流向里的导线在O 点产生的磁场进行合成，则这两根导线的合磁感应强度为B 2；
将右上方电流向里的导线在O 点产生的磁场与左下方电流向外的导线在O 点产生的磁场进行合成，则这两根导线的合磁感应强度为B 3。

如图所示：
根据磁场叠加原理可知
12302B B B B ===
由几何关系可知B 2与B 3的夹角为120°，故将B 2与B 3合成，则它们的合磁感应强度大小也为2B 0，方向与B 1的方向相同，最后将其与B 1合成，可得正六边形中心处磁感应强度大小为4 B 0，方向沿y 轴正方向. 选项D 正确，ABC 错误。

故选D 。

4．2019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 ．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；
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。

故选D 。

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，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点与两导线的距离相等．若a点的磁感应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度B b的判断正确的是（）
A．B b>2B，方向垂直该平面向里
B．B b<1
2
B，方向垂直该平面向外
C．1
2
B<B b<B，方向垂直该平面向里
D．B<B b<2B，方向垂直该平面向外
【答案】B
【解析】
根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，由于两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为B/2．由于a与b与导线N距离相等，导线N在b点磁感应强度大小为B/2，方向垂直该平面向外；导线M在b 点磁感应强度大小小于B/2，且方向垂直该平面向里，故b点磁感应强度小于B/2，方向垂直该平面向外，故B正确，ACD错误．
故选B
7．如图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，
∠MOP=90 。

在M、N处各有一条长直导线垂直于纸面放置，导线中通有大小相等的恒定电流、方向如图所示，这时O点磁感应强度的大小为B1；若将N处的长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小变为B2。

则B1与B2之比为
A ．1∶1
B ．1∶2
C ．2∶1
D ．2∶1
【答案】C 【解析】 【详解】
由题意可知O 点为MN 的中点，O 点磁感应强度的大小为B 1，则可知M 和N 在O 点处产生的磁场磁感应强度为1
2
B ；当将N 处的长直导线移至P 处后，M 和N 在O 处产生的磁场如图所示：
由几何关系可知O 点的合磁感应强度大小为：
1
1
2222B B B =⨯
= 所以：
1
1212::
2:12
B B B B == 故
C 正确，AB
D 错误。

故选C 。

8．如图所示，ACE 是半圆弧，O 为圆心，C 为半圆弧的最高点，37COD ∠=︒，A 、
C 、
D 处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小均为I ，长度均为L ，A 和D 处通电直导线的电流方向垂直纸面向外，C 处通电直导线的电流方向垂直纸面向里，三根通电直
导线在O 点处产生的磁感应强度大小均为B ，则O 处的磁感应强度大小为（ ）
A 5
B B ．2B
C 5B
D ．0
【答案】C 【解析】 【详解】
根据右手螺旋定则画出A 、C 、D 各通电直导线在O 处产生的磁感应强度，如图所示。

将
D B 分解到水平和竖直两个方向上，并分别在两个方向合成，则水平方向的合矢量
cos370.2x B B B B ︒=-=
竖直方向的合矢量
sin370.4y B B B B ︒=-=
所以O 点处的磁感应强度大小
225(0.2)(0.4)O B B B B =+=
故选C 。

9．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( )
A ．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B ．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C ．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线 AB 转动
D ．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线 CD 转动 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
产生感应电流的条件是穿过闭合线圈的磁通量发生变化，ABD 中线圈中的磁通量都不发生变化，只有C 中闭合线圈的磁通量发生变化。

故选：C 。

10．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 =I
k
r
（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0B 。

则甲导线单位长度受到的安培力大小为（ ）
A ．
06
B I
B
．
04
B I
C ．
03
B I
D ．
02
B I
【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
02622
I I kI B k
k d d d =+= 乙导线在甲导线处产生的磁感应强度大小
6
B I B k
d == 则甲导线单位长度受到的安培力大小
023
B I
B IL F L ⨯=
= C 正确，ABD 错误。

故选C 。

11．如图所示，在等腰直角三角形ABC 的A 点和B 点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为I A 和I B ，∠A=45°，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小I
B k
r
=，k 为比例系数，r 为该点到导线的距离，I 为导线中的电流强度。

当一小磁针在C 点N 极所受磁场力方向沿BC 方向时，两直导线的电流强度I B 与I A 之比为（ ）
A ．
12
B ．
24
C ．
22
D ．
14
【答案】A 【解析】 【分析】
【详解】
由题意可知C点处磁场的磁感应强度B合的方向平行BC向右，设A点处导线和B点处导线在C点处形成的磁场的磁感应强度大小分別为A B和B B，方向分别与AC和BC垂直，如图所示
由图可知
2
sin45
B
A
B
B
=︒=
又由于
B
BC
B
A
A
AC
kI
l
B
kI
B
l
=
计算可得
1
2
B
A
I
I
=
故A正确，B、C、D错误；
故选A。

12．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法正确的是（）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系
C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系
【答案】ACD
【解析】
试题分析：本题考查物理学史，根据电磁学发展中科学家的贡献可找出正确答案．
解：A、奥斯特最先发现了电流的磁效应，揭开了人类研究电磁相互作用的序幕，故A正确；
B、欧姆定律说明了电流与电压的关系，故B错误；
C、法拉第经十年的努力发现了电磁感应现象，故C正确；
D、焦耳发现了电流的热效应，故D正确；
故选ACD．
点评：电流具有磁效应、热效应、化学效应等，本题考查其发现历程，要求我们熟记相关的物理学史．
13．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．
14．下列说法中正确的是（）
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
机械波的传播需要介质，A错；红外线热效应显著，而穿透本领较弱，不能用来安检，铁路、民航等安检口使用x射线线对行李内物品进行检测．故B错误．根据相对论的基本原理得知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．故C正确．两列波发生干涉时，振动加强区域与减弱区域是相互间隔，是稳定不变的．故D正确．
15．两根长直导线a、b平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图,图中O点为两根导线ab 连线的中点,M、N为ab的中垂线上的两点且与a、b等距,两导线中通有等大、同向的恒定电流,已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比,则下列说法中正确的是( )
A．M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同
B．M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反
C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．若在N点放一小磁针,静止时其北极垂直MN向上
【答案】BD
【解析】
试题分析：根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，
两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，M 点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向下，N点磁场向上，方向相反．故A错误，B正确．当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度为零，则知O点的磁感应强度为零．故C错误．若在N点放一小磁针，静止时其北极垂直MN指向上．故D正确．故选BD.
考点：磁场的叠加；右手定则
【名师点睛】本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用，注意安培定则的用右手．明确小磁针N极受力方向即为磁场方向．
二、第十三章电磁感应与电磁波初步实验题易错题培优（难）
16．下图为“研究感应电流产生的条件”的实验电路图.
(1)请用铅笔连线，把实验装置连接完整．
(2)开始实验时，滑片应该放置在____（填“a”或“b”）
(3)闭合电键后,请写出两种使线圈B中产生感应电流的方法：a__________ ;
b．____________.
【答案】（1）（2）a （3）断开电键；上下移动线圈A(或移动
滑动变阻器的滑片)
【解析】
(1)将电源、电键、变阻器、线圈B串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈A串联成另一个回路，电路图如图所示:
(2)由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护电路应该使接入电路的电阻最大，在闭合电键S前，滑动变阻器滑动片P应置于a端．
(3)电键S闭合后还有多种方法能使线圈B中产生感应电流，如：移动滑动变阻器的滑片、或线圈A在线圈B中拔出或插入、或断开电键等．
【点睛】本题考查了实验注意事项、改变磁通量的方法，为保护电路，滑动变阻器采用限流接法时闭合开关前滑片应置于阻值最大处，滑动变阻器采用分压接法时，闭合开关前滑片置于分压电路分压为零的位置．
17．某实验小组用如图所示的实验装置完成“探究楞次定律”的实验，实验记录如下表
磁铁放置情况磁铁运动情况电表指针偏转情况
N极朝下插入线圈向左偏转
S极朝下①向左偏转
N极朝下从线圈中抽出②
③插入线圈向右偏转
该同学实验记录中有三处忘记记录了，请你补充完整：
①________；②_______；③________．
【答案】从线圈中抽出向右偏转 S极朝下
【解析】
从图中可以看出当N极朝下插入线圈时，穿过线圈的向下的磁通量增加，根据楞次定律，此时感应出向上的磁场，并导致电流表向左偏转，
①当S极朝下并从线圈中抽出时，则穿过线圈向上的磁通量减小，根据楞次定律，则应该感应出向上的磁场，所以这时候电流表也左偏，
②当N极向下并从线圈中抽出时，穿过线圈向下的磁通量减小，根据楞次定律应感应出像下的磁场，与题给条件相反，所以电流表应该右偏；
③当S极朝下并插入线圈时，则向上的磁通量增大，则感应出向下的磁场，则电流表会右偏，
点睛：根据楞次定律判断应磁场的方向，并结合题目说给条件，可以判断电流的方向．
18．为了探究电磁感应现象的产生条件，图中给出了必备的实验仪器。

(1)请你用笔画线代替导线，将实验电路连接完整_______；
(2)正确连接实验电路后，在闭合开关时，灵敏电流计的指针向左发生偏转。

则以下过程中能使灵敏电流计的指针向右发生偏转的是_______________。

A．断开开关时
B．闭合开关后，螺线管A插入螺线管B的过程中
C．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向左滑动的过程中
D．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向右滑动的过程中
【答案】 AC
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]把电流计与大线圈组成串联电路，电源、开关、滑动变阻器、小线圈组成串联电路，电路图如图所示
(2)[2]A．开关闭合一段时间后再断开开关的瞬间，则穿过线圈B中磁通量要减小，灵敏电流计指针要向右偏转，故A正确；
B．闭合开关后，螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过线圈B中磁通量要增大，灵敏电流计指针要向左偏转，故B错误；
C．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向左滑动的过程中，接入电路的电阻变大，电流变小，则穿过线圈B中磁通量要减小，灵敏电流计指针要向右偏转，故C正确；
D．闭合开关后，螺线管A放在螺线管B中不动，滑动变阻器的滑片迅速向右滑动的过程中，接入电路的电阻变小，电流变大，则穿过线圈B中磁通量要增大，灵敏电流计指针要向左偏转，故D错误。

故选AC。

19．某同学想“探究感应电流产生的条件”，完成下列问题：
（1）他将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关连接成实验电路，请将缺失的导线用笔画线补全_________。

（2）在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏．由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向
__________（填“左”或“右”）偏，当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针____________（填“发生”或“不发生”）偏转。

【答案】左发生
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]电路连接如图；
（2）[2][3]在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，即当穿过线圈的磁通量增加时电流计指针左偏；则此可以判断，在保持开关闭合的状态下，当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，通过线圈A的电流变大，磁通量增加，则灵敏电流计的指针向左偏；当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，通过线圈A的电流发生变化，则磁通量变化，会产生感应电流，即灵敏电流计的指针发生偏转。

20．张老师在“探究楞次定律”的实验中，如图甲、乙、丙所示是实验中连接的三个回路。

其中图甲是将一节旧电池和电流计通过开关连接，通过试触操作，其实验目的是
__________；完成图甲实验操作后，把电流计与螺线管B连接，将图丙中的螺线管A插入图乙中的螺线管B中，闭合电键K的瞬间，图乙中电流计的指针向右偏转，保持电键闭合状态，再观察图乙中电流计指针_________（填“向左偏”“向右偏”“不偏”）；然后将图丙中滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，观察图乙中电流计指针____（填“向左偏”“向右偏”“不偏”）。

【答案】判别电流表指针的偏转方向与电流方向关系不偏向左偏
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]试触目的是判别电流表指针的偏转方向与电流方向关系；根据楞次定律，电键保持闭合状态，磁通量不变，感应电流为零，所以电流计指针不偏；图丙中滑动变阻器的滑片P向右滑动，电阻变大，A中电流变小，穿过线圈磁通量减小，产生感应电流，根据楞次定律，感应电流方向与闭合电键K的瞬间电流方向相反，所以图乙中电流计指针向左偏。