内容正文:
专题02 电磁感应与电磁波初步
考点一 磁场和磁感线
1.(23-24高二上·江苏连云港·期末)有人认为地球磁场是地球自转及表面均匀带电形成的,关于地球表面带电,下列说法正确的是( )
A.均匀带正电 B.均匀带负电
C.北半球均匀带正电,南半球均匀带负电 D.北半球均匀带负电,南半球均匀带正电
【答案】B
【详解】地球内部磁感线由地磁S极指向地磁N极,地球自西向东自转,根据安培定则判断电流方向为顺时针方向(俯视),即自东向西; 而地球转动的方向为自西向东,电流方向与转动的方向相反,所以地球带负电。
故选B。
2.(23-24高二上·江苏无锡·期末)一条竖直放置的长直导线,通以向上的电流,则在它正东方某点电流产生的磁场方向为( )
A.向北 B.向南 C.向西 D.向东
【答案】A
【详解】由题意可知,电流是由下向上,则根据右手螺旋定则可知,正东方某点的磁场方向为向北。
故选A。
3.(22-23高一下·江苏常州·期末)如图甲所示,一长直导线沿南北方向水平放置,在导线下方有一静止的灵敏小磁针。现在导线中通以图甲所示的恒定电流,测得小磁针偏离南北方向的角度的正切值与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示。若该处地磁场的水平分量为,则下列判断中正确的是( )
A.通电后,小磁针的N极向纸面外偏转
B.通电后,小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场方向
C.电流在处产生的磁场的磁感应强度大小为
D.处合磁场的磁感应强度大小为
【答案】C
【详解】A.根据安培定则可知,通电后小磁针的N极向纸里偏转,故A错误;
B.磁场的磁感应强度是矢量,通电后,小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场与地球的磁场的合磁场的方向,故B错误;
C.设电流在x0处产生的磁场的磁感应强度大小为BI,则
解得
故C正确;
D.由矢量的合成可知,x0处合磁场的磁感应强度大小为
故D错误。
故选C。
4.(22-23高二下·江苏南京·期末)如图所示,在水平直导线正下方,放一个可以自由转动的小碰针。现给直导线通以向右的恒定电流,不计其他磁场的影响,则下列说法正确的是( )
A.小磁针保持不动 B.小磁针的N极将向下转动
C.小磁针的N极将垂直于纸面向外转动 D.小磁针的N极将垂直于纸面向里转动
【答案】D
【详解】当通入向右的恒定电流时,根据右手螺旋定则可得小磁针位置处的磁场方向是垂直纸面向里,由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向,所以小磁针的N极将垂直纸面向里偏转。故ABC错误,D正确。
故选D。
5.(22-23高二上·江苏徐州·期末)如图所示,两个相同的导体圆环同轴固定放置,圆心分别为O1、O2,O点为O1、O2连线的中点。两圆环中通有相同的电流,则 ( )
A.O处磁感应强度为零 B.O处的磁场方向水平向右
C.O1、O2处的磁感应强度相同 D.两圆环间存在相互排斥的力
【答案】C
【详解】AB.由安培定则知,两圆环在O点产生的磁感应强度都水平向左,叠加后水平向左,AB错误;
C.左边圆环在O1处产生的磁感应强度与右边圆环在O2处产生的磁感应强度相同,都向左;根据对称性,左边圆环在O2处产生的磁感应强度与右边圆环在O1处产生的磁感应强度相同,都向左,所以O1、O2处的磁感应强度相同,C正确;
D.两圆环电流方向相同,存在相互的吸引力,D错误。
故选C。
考点二 磁感应强度和磁通量
6.(22-23高三上·江苏·期末)我国直流输电技术处于世界领先水平.现有三根输电线甲、乙、丙的截面图,通过它们的电流大小相同,且到O点距离相等,电流方向如图所示.若甲中的电流在O点产生的磁感应强度大小为B,则三根输电线中的电流在О点产生的磁感应强度大小是( )
A. B.3B C.2B D.B
【答案】A
【详解】通过三根输电线的电流大小相等,到O点距离相等,则三根输电线在O点产生的磁感应强度大小都为B,方向如图所示
则三根输电线中的电流在О点产生的磁感应强度大小是
故A正确,BCD错误。
故选A。
7.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中(图中未画出),相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时,纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是( )
A.匀强磁场的方向平行于PQ向右
B.P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为
C.将P中的电流方向反向,PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D.将Q中的电流方向反向时,b点的磁感应强度大小为
【答案】D
【详解】AB.对 a 点的磁场分析如图甲所示
设P 和Q在a点产生的磁场的磁感应强度大小均为B,当P和Q中的电流都垂直于纸面向里时,根据安培定则可知,P在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏上30°,由矢量的平行四边形法则可知两者在a点产生的合磁场的磁感应强度大小为
方向水平向右,所以匀强磁场的方向为水平向左;因a点的磁感应强度大小为零,故
解得
故AB错误;
C.将P中的电流方向反向,P、Q在PQ连线中点产生的磁场大小相等,方向垂直PQ向上,匀强磁场水平向左,所以PQ连线中点磁场方向为斜左上方,故C错误;
D.将Q中的电流方向反向时,P在b点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向左偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°,如下图所示。
根据平行四边形定则得b点的磁感应强度为
故D正确。
故选D。
8.(22-23高二上·江苏徐州·期末)如图所示,匝数为N、边长为L的正方形线圈一半置于匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度大小为 B,则穿过线圈的磁通量为( )
A.BL2 B.BL2 C.NBL² D.NBL²
【答案】B
【详解】穿过线圈的磁通量为
故选B。
9.(23-24高二上·江苏扬州·期末)如图所示,在匀强磁场中平行于磁场方向放置一根通电长直导线,M、N两点到导线的距离相等,M、N两点的磁感应强度( )
A.大小相等,方向相同 B.大小相等,方向不同
C.大小不等,方向相同 D.大小不等,方向不同
【答案】B
【详解】根据安培定则可知,M处的磁场方向垂直于MN连线向左;N处的磁场方向垂直于MN连线向右;M、N两点到导线的距离相等,M、N两点的磁感应强度大小相等,故ACD错误,B正确。
故选B。
10.(23-24高二上·江苏无锡·期末)如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中,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,在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流时,纸面内与两导线距离均为的点处的磁感应强度为0,则长直导线P在点处产生的磁感应强度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意做出通电直导线P、Q在a点的磁场强度的矢量图如下图所示
二者的合场强大小等于匀强磁场的磁感应强度,P、Q距a点的距离相等,则产生的磁场强度大小相等,即
则由几何关系有
解得
故选B。
11.(22-23高二下·江苏盐城·期末)利用智能手机中的传感器和相关软件可测量磁感应强度。如图所示,在水平放置的手机上建立三维坐标系,手机显示屏所在平面为面,竖直向上为轴正方向,测得Bx=0μT、By=28μT、Bz=-21μT,手机显示屏的面积约为,根据测量数据可知( )
A.测量地点位于赤道位置
B.通过手机显示屏的磁通量约为
C.通过手机显示屏的磁通量为
D.通过手机显示屏的磁通量为
【答案】D
【详解】A.由于Bz=-21μT,表明磁感应强度竖直方向上的分量不为零,而赤道上的地磁场方向沿水平方向,竖直方向上的分量为零,可知测量地点不是赤道位置,故A错误;
BCD.根据磁通量的定义可知,通过手机显示屏的磁通量约为
故BC错误,D正确。
故选D。
12.(23-24高二上·江苏泰州·期末)如图所示,水平桌面上平行放置两根足够长直导线,通以相同的电流,一矩形线圈从A位置运动到对称的B位置过程中,下列说法正确的是( )
A.在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下
B.在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上
C.从A到B穿过线圈的磁通量一直减小
D.从A到B穿过线圈的磁通量先减小后增大
【答案】D
【详解】AB.根据右手安培定则可知,在B位置磁感线垂直水平面向上,则穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上,在A位置磁感线垂直水平面向下,在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下,选项AB错误;
CD.距离直导线越近的位置磁场越强,磁通量越大,在线圈在两导线中间位置时磁通量为零,则从A到B穿过线圈的磁通量先减小后增大,选项C错误,D正确。
故选D。
13.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图所示,n匝线圈半径为R,以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线圈平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据磁通量的定义可得穿过线圈的磁通量为
故选B。
14.(23-24高二上·江苏南京·期末)如图所示,我国的球面射电望远镜(FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”的直径为D,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分别为、,则( )
A.、、三者大小关系满足
B.穿过“眼眶”的磁通量大小为
C.在地球自转的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
D.在地球自转的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为
【答案】C
【详解】A.由题意,可知
故A错误;
B.根据磁通量定义式可得穿过“眼眶”的磁通量大小为
故B错误;
CD.地球自转90°或180°的过程中,“超级天眼”相对地球的位置没变,穿过“眼眶”的磁通量没有发生变化,所以磁通量的变化量为零,故C正确,D错误。
故选C。
15.(23-24高二上·江苏连云港·期末)如图所示,线圈面积为S,线圈平面与磁感应强度为的有界匀强磁场垂直,初始时线圈一半在磁场内。现让线圈从图示位置开始绕边转角,则穿过线圈的磁通量变化量大小为( )
A.0 B. C. D.
【答案】A
【详解】线圈在图示位置的磁通量
线圈从图示位置开始绕边转角的磁通量
磁通量变化量大小
故选A。
考点三 电磁感应现象及应用
16.(22-23高一下·江苏徐州·期末)如图所示,直导线中通有竖直向上的电流,导线右侧同一平面内有一矩形金属线框,下列说法正确的是( )
A.线框内磁感应强度方向垂直纸面向外
B.将线框向右平移,框中磁通量不变
C.电流增大过程中,框中无感应电流
D.以导线为轴,顺时针转动线框,框中无感应电流
【答案】D
【详解】A.直导线右侧磁场垂直纸面向里,可知线框内磁感应强度方向垂直纸面向里,选项A错误;
B.将线框向右平移,磁场减弱,则框中磁通量减小,选项B错误;
C.电流增大过程中,穿过导线框的磁通量增加,则框中有感应电流,选项C错误;
D.以导线为轴,顺时针转动线框,穿过导线框的磁通量不变,则框中无感应电流,选项D正确。
故选D。
17.(2023高二上·江苏泰州·期末)下列四个实验现象中,不能产生感应电流的是( )
A.甲图中,线圈ABCD远离通电直导线
B.乙图中,线圈在磁场中垂直磁感线左右运动
C.丙图中,线圈在匀强磁场中绕轴转动
D.丁图中,垂直纸面的铜环在不均匀磁场中水平移动
【答案】B
【详解】A.甲图中,线圈ABCD远离通电直导线时,穿过线圈的磁通量减小,会产生感应电流,选项A不符合题意;
B.乙图中,线圈在磁场中垂直磁感线左右运动时,穿过线圈的磁通量不变,不会产生感应电流,选项B符合题意;
C.丙图中,线圈在匀强磁场中绕轴转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,选项C不符合题意;
D.丁图中,垂直纸面的铜环在不均匀磁场中水平移动时,穿过铜环的磁通量发生变化,会产生感应电流,选项D不符合题意。
故选B。
18.(22-23高一下·江苏淮安·期末)如图所示为探究感应电流产生条件的实验装置。仅在下列哪种情况下线圈B中无感应电流( )
A.开关闭合瞬间 B.开关断开瞬间
C.开关闭合后,滑动变阻器滑片不动 D.开关闭合后,A从B中拔出
【答案】C
【详解】AB.开关闭合或断开的瞬间,穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,故AB错误;
C.开关闭合,滑动变阻器不动时,穿过线圈的磁通量不发生变化,线圈中没有感应电流,故C正确;
D.开关闭合时,拔出线圈A的瞬间,B线圈中的磁通量减小,线圈中产生感应电流,故D错误。
故选C。
19.(22-23高二下·江苏南京·期末)下列属于电磁感应现象的是( )
A.电荷的定向移动形成电流
B.指南针静止时,N极指向北极
C.通电导体周围产生磁场
D.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在电路中产生电流
【答案】D
【详解】A.电荷定向移动形成电流,不是电磁感应产生的电流,不是电磁感应现象,故A错误;
B.指南针静止时,N极指向北极是受地磁场的作用,不是电磁感应现象,故B错误;
C.电流能产生磁场,是电流的磁效应,不是电磁感应现象,故C错误;
D.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在电路中产生电流的现象是电磁感应现象,故D正确。
故选D。
20.(23-24高二上·江苏南通·期末)如图,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上,线圈M与电池、开关S及滑动变阻器串联,线圈N与电流表G连接,若电流从G表左侧流入时,指针向左偏转。则下列情形中可能观察到G表指针向右偏转的是( )
A.S闭合的瞬间 B.S闭合稳定后
C.S闭合稳定后,P向右滑动 D.S断开的瞬间
【答案】D
【详解】A.根据安培定则在,线圈M中的电流产生的磁场向右穿过线圈N,S闭合的瞬间,穿过线圈N的磁通量增大,根据楞次定律,线圈N中的感应电流在线圈内产生的磁场方向向左,根据安培定则可知,感应电流从G表左侧流入时,指针向左偏转,故A错误;
B.S闭合稳定后,线圈M中的电流不变,M产生的磁场不变,穿过线圈N的磁通量不变,线圈N中没有感应电流,G表指针不偏转,故B错误;
C.S闭合稳定后,线圈M中的电流产生的磁场向右穿过线圈N,P向右滑动滑动变阻器接入电阻减小,线圈M中电流增大,线圈M产生的磁场增强,穿过线圈N的磁通量增大,根据楞次定律,线圈N中的感应电流在线圈内产生的磁场方向向左,根据安培定则可知,感应电流从G表左侧流入时,指针向左偏转,故C错误;
D.线圈M中的电流产生的磁场向右穿过线圈N,S断开的瞬间,穿过线圈N的磁通量减小,根据楞次定律,线圈N中的感应电流在线圈内产生的磁场方向向右,根据安培定则可知,感应电流从G表右侧流入时,指针向右偏转,故D正确。
故选D。
21.(23-24高二上·江苏南通·期末)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,某学生接成如图所示的实验电路,该同学将线圈B放置在线圈A中,闭合、断开开关时,电流计指针都没有偏转,其可能原因是( )
A.螺线管A和B绕向一致
B.线圈B中未放入铁芯
C.开关接在A线圈电路中
D.导线接电池组时,接线柱正负极接反
【答案】C
【详解】产生感应电流的条件是闭合回路且穿过闭合回路的磁通量发生变化,该同学将线圈B放置在线圈A中,再闭合、断开开关,线圈A中磁通量不变,所以无感应电流,故电流表指针不偏转,应改为电键闭合后,再将线圈B放置在线圈A中;或者将电键接在B线圈所在回路中。
故选C。
22.(23-24高二上·江苏盐城·期末)虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。闭合线圈由位置1经过位置2、3,穿过虚线框运动到位置4。下列过程线圈中能产生感应电流的是( )
A.仅由位置1到位置2
B.仅由位置2到位置3
C.仅由位置3到位置4
D.由位置1到位置2及由位置3到位置4
【答案】D
【详解】闭合线圈中要产生感应电流,则穿过闭合线圈得磁通量要发生改变,分析可知,当线圈由位置1到位置2的过程中,穿过线圈的磁通量增加,从位置2到位置3的过程中,穿过线圈的磁通量不变,从位置3到位置4的过程中,穿过线圈的磁通量减小,因此线圈中能产生感应电流的过程是由位置1到位置2及由位置3到位置4。
故选D。
23.(23-24高二上·江苏南京·期末)某研究小组在探究影响感应电流方向的因素时,设计并进行了如下几个实验:
(1)实验方案1:采用如图甲所示实验装置,若滑动变阻器采用限流接法,请用笔画线代替导线将实物电路补充完整 。
(2)在方案1的实验过程中观察到,闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下,则在电路稳定后,再将滑动变阻器迅速向右滑动,电流计的指针将向 偏转(填“左”或“右”)。
(3)实验方案2:采用如图乙所示实验装置,把条形磁铁N极向下插入线圈时,二极管A发光;拔出时,二极管B发光。则线圈缠绕方向为图乙中的 (填“①”或“②”)。
【答案】 左 ①
【详解】(1)[1]电路连线如图;
(2)[2]在方案1中闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下,即穿过线圈B的磁通量增加时电流计指针右偏;则在电路稳定后,再将滑动变阻器迅速向右滑动,则阻值变大,电流减小,穿过线圈B的磁通量减小,则电流计的指针将向左偏转。
(3)[3]实验方案2:采用如图乙所示实验装置,把条形磁铁N极向下插入线圈时,磁通量向下增加,二极管A发光,说明螺线管中产生的感应电流从上到下;拔出时磁通量向下减小,二极管B发光,说明螺线管中产生的感应电流从下到上。根据楞次定律可得线圈缠绕方向为图乙中的②。
24.(23-24高二上·江苏淮安·期末)如图甲所示是“探究感应电流方向”的实验装置.
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放置在 (选填“a”或“b”)位置.
(2)电路连接如图甲所示,下列操作不能产生感应电流的是( )
A.开关闭合瞬间 B.开关闭合后,滑动变阻器滑片不动
C.开关断开瞬间 D.开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下,那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,电流计指针将 (选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);如果闭合开关后,滑动变阻器滑片向b端移动,则电流表指针将 (选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”).
(4)上述实验中,线圈A可等效为一个条形磁铁,将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示.将磁体从线圈B中拨出,电流从正接线柱流入灵敏电流计.画出图乙线圈B的线圈绕向 .
【答案】 a B 向右偏 向左偏
【详解】(1)[1] 开关闭合前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应放置在a位置;
(2)[2]根据产生感应电流的条件可知,当电路电流发生变化,则线圈中磁通量发生变化,从而产生感应电流,所以开关闭合后,滑动变阻器滑片不动时不能产生感应电流。
故选B。
(3)[3] [4]在闭合开关时,线圈磁通量变大,灵敏电流计的指针向左偏,合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,磁通量减小,则灵敏电流计的指针向右偏;滑动变阻器滑片向b端移动,电流增大,线圈磁通量变大,灵敏电流计的指针向左偏。
(4)[5] 将磁体从线圈B中拨出,磁通量减小,结合楞次定律可知绕线方式如图:
考点四 电磁波的发现及应用
25.(23-24高二上·江苏宿迁·期末)“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.电磁波是横波 B.电磁波不能在水中传播
C.电磁波看不见,不具有能量 D.不同电磁波在真空中传播速度不同
【答案】A
【详解】A.电磁波是横波,故A正确;
B.电磁波可以在任何介质或真空中传播,故B错误;
C.电磁波看不见,但具有能量。故C错误;
D.不同电磁波在真空中传播速度相同,故D错误;
故选A。
26.(23-24高二上·江西·阶段练习)下列关于电磁波和能量的说法,正确的是( )
A.变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场 B.麦克斯韦通过实验捕捉了电磁波
C.可见光不属于电磁波的范畴 D.爱因斯坦最先提出能量子假说
【答案】A
【详解】A.根据麦克斯韦电磁场理论可知,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,A项正确;
B.麦克斯韦通过推算得出:电磁波的传播速率等于光速,赫兹通过实验捕捉了电磁波,B项错误;
C.可见光属于电磁波的范畴,C项错误;
D.普朗克最先提出能量子假说,D项错误。
故选A。
1.(23-24高二上·江苏无锡·期末)纸面内有边长为d的正方形闭合导线框,置于宽度为3d的垂直纸面向里的匀强磁场外,当线框以速度v匀速地从左向右穿过磁场,如图所示,则闭合导线框中产生感应电流的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】当线框以速度v匀速地从左向右穿过磁场,当线框进入或离开磁场区域时闭合导线框中产生感应电流,则时间为
故选B。
2.(22-23高二上·江苏连云港·期末)如图所示,纸面内以O点为圆心的圆周卜有M、N、A、B四个点,MN、AB为直径且互相垂直。若将两根直导线垂直于纸面放在M、N处,并通入大小相等、方向垂直纸面向里的电流。下列说法正确的是( )
A.O点磁感应强度的方向由O指向B
B.O点的磁感应强度大小为零
C.A、B两点磁感应强度相同
D.A点的磁感应强度方向与MN连线平行且方向向左
【答案】B
【详解】AB.根据安培定则可知M处电流在O点产生的磁感应强度的方向沿AB向下,N处电流在O点产生的磁感应强度的方向沿AB向上,由于两导线电流大小相等,O到M、N的距离相等,所以M、N处电流在O点产生的磁感应强度大小相等,根据矢量合成可知O处磁感应强度为零,选项A错误,B正确;
CD.根据安培定则可知M处电流产生的磁感应强度的方向以及N处电流产生的磁感应强度的方向如图
由图及矢量合成可知A、两处磁感应强度方向不同,A点的磁感应强度方向与MN连线平行,方向水平向右,选项CD错误。
故选B。
3.(22-23高二上·江苏连云港·期末)将电池组、滑动变阻器、线圈A、线圈B、电流表及开关按图示连接。线圈A放在线圈B中,开关闭合,将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电流表指针向左偏转。下列操作中也能使电流表指针向左偏转的是( )
A.向A中插入铁芯
B.将A向上拔出
C.A、B保持相对静止一起移动
D.断开开关瞬间
【答案】A
【详解】A.在A线圈中插入铁芯,穿过B线圈的磁通量增大,线圈A产生的磁场增强,电流表指针向左偏转,故A正确;
B.滑动变阻器的滑片P向右滑动时,回路中电阻减小,线圈A中电流增大,线圈A产生的磁场增强,电流表指针向左偏转,线圈A向上移动,磁场变弱,电流表指针向右偏转,故B错误;
C.线圈A、B保持相对静止一起移动,线圈B中磁通量没有发生变化,则没有感应电流产生,电流表指针静止在中央,故C错误;
D.断开开关瞬间,磁场减弱,则电流表指针向右偏转,故D错误。
故选A。
4.(22-23高二上·江苏连云港·期末)如图所示,条形磁体竖直放置,一个圆环从条形磁体上方向下运动,先后经过位置M、P、Q、L,圆环始终保持水平。则穿过圆环的磁通量最大的位置是在( )
A.M处 B.P处 C.O处 D.L处
【答案】B
【详解】圆环从M到P过程中线圈包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线,内外磁感线相互抵消,越到中间,外部磁感线越少,所以在此过程中,P处磁通量最大,而P到Q的过程中,外部磁感线越来越多,所以磁通量变小,Q到L的过程,远离磁铁磁通量变小,所以P处磁通量最大。
故选B。
5.(23-24高二下·江苏无锡·期末)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中
(1)如图甲所示的电路,闭合开关后,观察电流计指针向右偏转,该操作的目的是 。
(2)如图乙所示,图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转。此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 (填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)关于该实验,下列说法错误的是______。
A.判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法
B.实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断
C.实验中若条形磁体的磁极未知,则无法判断感应电流方向
【答案】(1)推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)逆时针
(3)C
【详解】(1)推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系。
(2)由(1)中操作可知,某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转,说明外电路电流为顺时针方向,则感应电流从螺线管的上端顺着缠绕在螺线管上的导线流向螺线管的下端,从上往下看,螺线管中的电流方向沿着逆时针方向。
(3)A.判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法。故A正确,与题意不符;
B.实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断。故B正确,与题意不符;
C.实验中若条形磁体的磁极未知,也可以根据电流计指针偏转的方向进行判断感应电流方向。故C错误,与题意相符。
本题选错误的故选C。
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专题02 电磁感应与电磁波初步
考点一 磁场和磁感线
1.(23-24高二上·江苏连云港·期末)有人认为地球磁场是地球自转及表面均匀带电形成的,关于地球表面带电,下列说法正确的是( )
A.均匀带正电 B.均匀带负电
C.北半球均匀带正电,南半球均匀带负电 D.北半球均匀带负电,南半球均匀带正电
2.(23-24高二上·江苏无锡·期末)一条竖直放置的长直导线,通以向上的电流,则在它正东方某点电流产生的磁场方向为( )
A.向北 B.向南 C.向西 D.向东
3.(22-23高一下·江苏常州·期末)如图甲所示,一长直导线沿南北方向水平放置,在导线下方有一静止的灵敏小磁针。现在导线中通以图甲所示的恒定电流,测得小磁针偏离南北方向的角度的正切值与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示。若该处地磁场的水平分量为,则下列判断中正确的是( )
A.通电后,小磁针的N极向纸面外偏转
B.通电后,小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场方向
C.电流在处产生的磁场的磁感应强度大小为
D.处合磁场的磁感应强度大小为
4.(22-23高二下·江苏南京·期末)如图所示,在水平直导线正下方,放一个可以自由转动的小碰针。现给直导线通以向右的恒定电流,不计其他磁场的影响,则下列说法正确的是( )
A.小磁针保持不动 B.小磁针的N极将向下转动
C.小磁针的N极将垂直于纸面向外转动 D.小磁针的N极将垂直于纸面向里转动
5.(22-23高二上·江苏徐州·期末)如图所示,两个相同的导体圆环同轴固定放置,圆心分别为O1、O2,O点为O1、O2连线的中点。两圆环中通有相同的电流,则 ( )
A.O处磁感应强度为零 B.O处的磁场方向水平向右
C.O1、O2处的磁感应强度相同 D.两圆环间存在相互排斥的力
考点二 磁感应强度和磁通量
6.(22-23高三上·江苏·期末)我国直流输电技术处于世界领先水平.现有三根输电线甲、乙、丙的截面图,通过它们的电流大小相同,且到O点距离相等,电流方向如图所示.若甲中的电流在O点产生的磁感应强度大小为B,则三根输电线中的电流在О点产生的磁感应强度大小是( )
A. B.3B C.2B D.B
7.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中(图中未画出),相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时,纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是( )
A.匀强磁场的方向平行于PQ向右
B.P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为
C.将P中的电流方向反向,PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D.将Q中的电流方向反向时,b点的磁感应强度大小为
8.(22-23高二上·江苏徐州·期末)如图所示,匝数为N、边长为L的正方形线圈一半置于匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度大小为 B,则穿过线圈的磁通量为( )
A.BL2 B.BL2 C.NBL² D.NBL²
9.(23-24高二上·江苏扬州·期末)如图所示,在匀强磁场中平行于磁场方向放置一根通电长直导线,M、N两点到导线的距离相等,M、N两点的磁感应强度( )
A.大小相等,方向相同 B.大小相等,方向不同
C.大小不等,方向相同 D.大小不等,方向不同
10.(23-24高二上·江苏无锡·期末)如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中,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,在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流时,纸面内与两导线距离均为的点处的磁感应强度为0,则长直导线P在点处产生的磁感应强度为( )
A. B. C. D.
11.(22-23高二下·江苏盐城·期末)利用智能手机中的传感器和相关软件可测量磁感应强度。如图所示,在水平放置的手机上建立三维坐标系,手机显示屏所在平面为面,竖直向上为轴正方向,测得Bx=0μT、By=28μT、Bz=-21μT,手机显示屏的面积约为,根据测量数据可知( )
A.测量地点位于赤道位置
B.通过手机显示屏的磁通量约为
C.通过手机显示屏的磁通量为
D.通过手机显示屏的磁通量为
12.(23-24高二上·江苏泰州·期末)如图所示,水平桌面上平行放置两根足够长直导线,通以相同的电流,一矩形线圈从A位置运动到对称的B位置过程中,下列说法正确的是( )
A.在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下
B.在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上
C.从A到B穿过线圈的磁通量一直减小
D.从A到B穿过线圈的磁通量先减小后增大
13.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图所示,n匝线圈半径为R,以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线圈平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为( )
A. B. C. D.
14.(23-24高二上·江苏南京·期末)如图所示,我国的球面射电望远镜(FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”的直径为D,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分别为、,则( )
A.、、三者大小关系满足
B.穿过“眼眶”的磁通量大小为
C.在地球自转的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
D.在地球自转的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为
15.(23-24高二上·江苏连云港·期末)如图所示,线圈面积为S,线圈平面与磁感应强度为的有界匀强磁场垂直,初始时线圈一半在磁场内。现让线圈从图示位置开始绕边转角,则穿过线圈的磁通量变化量大小为( )
A.0 B. C. D.
考点三 电磁感应现象及应用
16.(22-23高一下·江苏徐州·期末)如图所示,直导线中通有竖直向上的电流,导线右侧同一平面内有一矩形金属线框,下列说法正确的是( )
A.线框内磁感应强度方向垂直纸面向外
B.将线框向右平移,框中磁通量不变
C.电流增大过程中,框中无感应电流
D.以导线为轴,顺时针转动线框,框中无感应电流
17.(2023高二上·江苏泰州·期末)下列四个实验现象中,不能产生感应电流的是( )
A.甲图中,线圈ABCD远离通电直导线
B.乙图中,线圈在磁场中垂直磁感线左右运动
C.丙图中,线圈在匀强磁场中绕轴转动
D.丁图中,垂直纸面的铜环在不均匀磁场中水平移动
18.(22-23高一下·江苏淮安·期末)如图所示为探究感应电流产生条件的实验装置。仅在下列哪种情况下线圈B中无感应电流( )
A.开关闭合瞬间 B.开关断开瞬间
C.开关闭合后,滑动变阻器滑片不动 D.开关闭合后,A从B中拔出
19.(22-23高二下·江苏南京·期末)下列属于电磁感应现象的是( )
A.电荷的定向移动形成电流
B.指南针静止时,N极指向北极
C.通电导体周围产生磁场
D.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在电路中产生电流
20.(23-24高二上·江苏南通·期末)如图,线圈M和线圈N绕在同一铁芯上,线圈M与电池、开关S及滑动变阻器串联,线圈N与电流表G连接,若电流从G表左侧流入时,指针向左偏转。则下列情形中可能观察到G表指针向右偏转的是( )
A.S闭合的瞬间 B.S闭合稳定后
C.S闭合稳定后,P向右滑动 D.S断开的瞬间
21.(23-24高二上·江苏南通·期末)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,某学生接成如图所示的实验电路,该同学将线圈B放置在线圈A中,闭合、断开开关时,电流计指针都没有偏转,其可能原因是( )
A.螺线管A和B绕向一致
B.线圈B中未放入铁芯
C.开关接在A线圈电路中
D.导线接电池组时,接线柱正负极接反
22.(23-24高二上·江苏盐城·期末)虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。闭合线圈由位置1经过位置2、3,穿过虚线框运动到位置4。下列过程线圈中能产生感应电流的是( )
A.仅由位置1到位置2
B.仅由位置2到位置3
C.仅由位置3到位置4
D.由位置1到位置2及由位置3到位置4
23.(23-24高二上·江苏南京·期末)某研究小组在探究影响感应电流方向的因素时,设计并进行了如下几个实验:
(1)实验方案1:采用如图甲所示实验装置,若滑动变阻器采用限流接法,请用笔画线代替导线将实物电路补充完整 。
(2)在方案1的实验过程中观察到,闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下,则在电路稳定后,再将滑动变阻器迅速向右滑动,电流计的指针将向 偏转(填“左”或“右”)。
(3)实验方案2:采用如图乙所示实验装置,把条形磁铁N极向下插入线圈时,二极管A发光;拔出时,二极管B发光。则线圈缠绕方向为图乙中的 (填“①”或“②”)。
24.(23-24高二上·江苏淮安·期末)如图甲所示是“探究感应电流方向”的实验装置.
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放置在 (选填“a”或“b”)位置.
(2)电路连接如图甲所示,下列操作不能产生感应电流的是( )
A.开关闭合瞬间 B.开关闭合后,滑动变阻器滑片不动
C.开关断开瞬间 D.开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片
(3)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下,那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时,电流计指针将 (选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”);如果闭合开关后,滑动变阻器滑片向b端移动,则电流表指针将 (选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”).
(4)上述实验中,线圈A可等效为一个条形磁铁,将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示.将磁体从线圈B中拨出,电流从正接线柱流入灵敏电流计.画出图乙线圈B的线圈绕向 .
考点四 电磁波的发现及应用
25.(23-24高二上·江苏宿迁·期末)“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.电磁波是横波 B.电磁波不能在水中传播
C.电磁波看不见,不具有能量 D.不同电磁波在真空中传播速度不同
26.(23-24高二上·江西·阶段练习)下列关于电磁波和能量的说法,正确的是( )
A.变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场 B.麦克斯韦通过实验捕捉了电磁波
C.可见光不属于电磁波的范畴 D.爱因斯坦最先提出能量子假说
1.(23-24高二上·江苏无锡·期末)纸面内有边长为d的正方形闭合导线框,置于宽度为3d的垂直纸面向里的匀强磁场外,当线框以速度v匀速地从左向右穿过磁场,如图所示,则闭合导线框中产生感应电流的时间为( )
A. B. C. D.
2.(22-23高二上·江苏连云港·期末)如图所示,纸面内以O点为圆心的圆周卜有M、N、A、B四个点,MN、AB为直径且互相垂直。若将两根直导线垂直于纸面放在M、N处,并通入大小相等、方向垂直纸面向里的电流。下列说法正确的是( )
A.O点磁感应强度的方向由O指向B
B.O点的磁感应强度大小为零
C.A、B两点磁感应强度相同
D.A点的磁感应强度方向与MN连线平行且方向向左
3.(22-23高二上·江苏连云港·期末)将电池组、滑动变阻器、线圈A、线圈B、电流表及开关按图示连接。线圈A放在线圈B中,开关闭合,将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电流表指针向左偏转。下列操作中也能使电流表指针向左偏转的是( )
A.向A中插入铁芯
B.将A向上拔出
C.A、B保持相对静止一起移动
D.断开开关瞬间
4.(22-23高二上·江苏连云港·期末)如图所示,条形磁体竖直放置,一个圆环从条形磁体上方向下运动,先后经过位置M、P、Q、L,圆环始终保持水平。则穿过圆环的磁通量最大的位置是在( )
A.M处 B.P处 C.O处 D.L处
5.(23-24高二下·江苏无锡·期末)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中
(1)如图甲所示的电路,闭合开关后,观察电流计指针向右偏转,该操作的目的是 。
(2)如图乙所示,图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转。此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 (填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)关于该实验,下列说法错误的是______。
A.判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法
B.实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断
C.实验中若条形磁体的磁极未知,则无法判断感应电流方向
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