高中物理单元测试——第十三章电磁感应与电磁波初步（较难版01）

**基本信息** 本单元卷聚焦高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步，以磁星、紫外激光器等科技前沿及门禁卡、指南针等生活情境为载体，通过基础辨析、实验探究与综合计算，强化物理观念与科学思维，适配单元复习的能力提升需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|磁场性质、磁感应强度方向、麦克斯韦理论|以磁星磁场考查磁感线特性（物理观念）| |多选题|3/18|磁通量变化、电流磁场作用|探究导线材料对小磁针偏转的影响（科学探究）| |实验题|2/15|电磁感应现象、螺线管磁场分布|通过电路实验分析磁通量变化规律（科学思维）| |解答题|2/33|磁通量计算及变化量|结合磁场边界模型考查综合应用（模型建构）|

高中物理单元测试 —— 第十三章 电磁感应与电磁波初步（较难版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）宇宙中存在着各种各样的恐怖天体，比如黑洞，中子星，脉冲星，磁星。1979年人类首次发现磁星，磁星被称为宇宙磁王。若某个磁星的磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，分布与地球类似，下列有关磁星的磁场说法正确的是（　　） A．磁星可能只有N极 B．磁场只存在于磁星外部，而磁星内部不存在磁场 C．由于磁场特别强，所以该磁星表面真实的存在磁感线 D．磁星表面的磁感线不可能相交 【答案】D 【详解】AB．任何磁体都有N、S极；磁感线为假想的闭合曲线，实际不存在，在“磁星”内部仍然存在磁场，故ABC错误； D．磁场中某点不能有两个磁场方向，故而磁感线不能相交，故D正确； 故选D 。 2．（本题4分）日常生活中，磁的应用给我们带来方便，下列图片实例中，没有应用磁场的是（　　） A．图甲中进出小区的电子门禁卡 B．图乙中辨识方向的家用指南针 C．图丙中笔记本电脑的指纹加密 D．图丁中围棋赛评析时竖直摆放的棋盘 【答案】C 【详解】A．门禁卡里有磁条，利用电磁感应原理读取卡里的信息，进行消费，所以超市里刷卡消费用到了磁场，故A错误； B．指南针功能用到了地磁场，故B错误； C．笔记本电脑的指纹加密没有应用磁场，故C正确； D．围棋赛评析时竖直的棋盘对棋子有吸引力，故棋子不下滑，用到了磁场，故D错误。 故选C。 3．（本题4分）下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是（　　） A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时S极所指的方向 B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致 C．磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定 D．磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关 【答案】D 【详解】A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时北极（N极）所指的方向，故A错误； B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针N极受力方向一致，故B错误； C．磁场中某点的磁感应强度的方向由磁场本身决定，试探电流元在此处的受力方向仅用于反映磁场方向，但不决定方向，故C错误； D．磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否放入通电导线无关，故D正确。 故选D。 4．（本题4分）1820年，毕奥与萨伐尔通过实验方法证明，很长的直导线MN在空间某点产生磁场的磁感应强度与这一点到直导线的距离成反比，与电流成正比。如图所示，空间中存在两根无限长的平行直导线P、Q，通有大小相等、方向相同的电流。两导线所在平面内存在M、O、N三点，M与O关于P对称、O与N关于Q对称、O到P、Q的距离相等。初始时，M处的磁感应强度大小为，现保持P中电流不变，仅将Q撤去，则N点的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题可知M、O、N三点到相邻导线的距离都相等，设为r，设电流大小为I，初始时，M处的磁感应强度大小为，则有 仅将Q撤去，则N点的磁感应强度大小为 解得 故选D。 5．（本题4分）现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 【答案】B 【详解】打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量，则该激光的光子能量为 解得 故选B。 6．（本题4分）根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电流不产生磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 【答案】D 【详解】AB．变化的电场一定产生磁场，但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，AB错误； C．稳定的电流可以产生稳定的磁场，C错误； D．周期性变化的电场一定产生同频率的交变磁场，这样才能产生电磁波，D正确。 故选D。 7．（本题4分）下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．电流的方向竖直向上，根据安培定则可知，磁场的方向导线左侧为垂直纸面向外，导线右侧为垂直纸面向里，故A错误； B．电流的方向竖直向上，根据安培定则可知，磁场的方向从上向下看应为逆时针方向，故B错误； C．根据电流的绕向，结合安培定则知，螺线管内部的磁场方向向右，故C错误； D．环形电流的方向从上往下看为逆时针方向，根据安培定则知，磁场的方向向上，故D正确。 故选D。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一个可自由转动的小磁针放在铜丝导线正下方，接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。为了继续研究导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。下列实验符合事实的是（　　） A．减小铜丝直径，小磁针仍能偏转 B．小磁针的偏转情况与其放置位置有关 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．用铝丝导线替换铜丝导线，小磁针仍能偏转 【答案】ABD 【详解】A．减小导线直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，故A正确； B．通电导线产生的磁场与地磁场叠加后，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，故B正确； C．减小电源电动势，只要导线中有电流，小磁场还是会发生偏转，故C错误； D．用铝丝导线替换铜丝导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，故D正确。 故选ABD。 9．（本题6分）如图所示，边长为的匝正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，以下说法正确的是（　　） A．图示位置时，穿过线框的磁通量为 B．图示位置时，穿过线框的磁通量为 C．线框从图示位置绕边转60°的过程中，线框中有感应电流 D．线框从图示位置向左平移的过程中，线框中有感应电流 【答案】BD 【详解】AB．穿过线框的磁通量大小与线框匝数无关，图示位置时，穿过线框的磁通量 故A错误，B正确； C．由于 可知，线框从图示位置绕边转60°的过程中，穿过线框的磁通量始终为 即磁通量不变，则线框从图示位置绕边转60°的过程中，线框中没有感应电流，故C错误； D．线框从图示位置向左平移的过程中，穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流，故D正确。 故选BD。 10．（本题6分）Ioffe- Prichard磁阱常用来约束带电粒子的运动.如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过平面，1、2、3、4直导线与平面的交点成边长为的正方形且关于轴和轴对称，各导线中电流方向已标出。已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比。下列说法正确的是（　　） A．点的磁感应强度为零 B．直导线1、3之间的相互作用力为排斥力 C．直导线1、2在点产生的磁场的磁感应强度方向沿轴负方向 D．直导线2受到其他导线的磁场力可能为零 【答案】AC 【详解】A．据右手螺旋定则可判导线1、3和导线2、4在点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，合场强为零，故A正确； B．当1、3通有同向电流时，表现为吸引力，B错误； C．据右手螺旋定则判定1、2导线产生的磁感应强度，矢量合成可得方向沿轴的负向，C正确； D．利用同向电流互相吸引，异向电流排斥，导线1、3对导线2的合力大于导线4对导线2的作用力，不为零，故D错误。 故选AC。 三、作图题 11．（本题6分）请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向。 【答案】见解析 【详解】根据右手螺旋定则得 （1）电流方向如下 （2）电流方向如下 （3）电流方向如下 （4）电流方向如下 四、实验题 12．（本题6分）课外实验小组使用如图所示的电路探究电磁感应现象。 （1）开关S闭合的瞬间电流计的指针向右偏，在将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，穿过线圈B的磁通量___________（填“增大”或“减小”），则电流计的指针将___________（填“向左”、“向右”或“不”）偏转。开关S断开的瞬间电流计的指针也会发生偏转。 （2）以上实验操作说明：只要穿过闭合电路的___________发生变化，电路中就有感应电流产生。 【答案】 增大 向右 磁通量 【详解】（1）[1][2] 开关S闭合的瞬间回路磁通量增大，电流计的指针向右偏，在将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，回路电流变大，穿过线圈B的磁通量增大则电流计的指针向右偏转。 （2）[3] 以上实验操作说明：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流产生。 13．（本题9分）某同学搭建如图电路以研究通电螺线管的磁感应强度，电流从接线柱流入螺线管，从接线柱流出螺线管。 (1)实验操作正确，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度的分布如图中的图线1，从图中可以看出，螺线管中部的磁感应强度特点是________________。 (2)该同学发现螺线管是由很细的导线紧密绕制而成，其右侧还有一个接线柱。为了探究螺线管导线的绕线方式及其如何与三个接线柱相连，他接着做了以下探究性实验：保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布如图中的图线2，且发现图线2中间部分的磁感应强度比图线1中间部分的磁感应强度的一半值略大些。保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布与图线2相似，请根据实验结果猜测螺线管绕线可能是图中的_________________（选填“甲”、“乙”或“丙” ）。 (3)该同学通过理论分析，认为第2次实验结果中通电螺线管中心处的磁感强度应该是第1次实验结果的一半，而实际测量结果却存在差异，试推测可能的原因_____。 (4)仅用一根导线，如何判断电流表内部线圈是否断了____？ 【答案】(1)匀强磁场 (2)丙 (3)螺线管导线存在电阻 (4)短接电流表前后各摇动电流表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断，反之则断了 【详解】（1）从图线可知，在螺线管中部的磁场磁感应强度为定值，所以螺线管中部的磁感应强度特点为匀强磁场。 （2）由图可知，甲图中A到C与B到C的绕法相同，属于同向双股线的绕法，此情况下，电流由A到B时，A到C的电流与C到B的电流产生的磁场相互抵消，总磁感应强度是0，甲错误；乙图中，B到C一匝线圈也没有，显然不符合实验的结果，乙错误；丙图中，A到C与B到C的绕法相反，而A到C与C到B的绕法是相同的，属于单股线的绕法，此情况下，电流由A到B时，A到C的电流与C到B的电流产生的磁场相互叠加，总磁感应强度是A到C的电流产生的磁场的2倍，丙是正确的。 （3）因为电流越大，产生的磁场越强，若考虑到螺线管导线存在电阻，第2次实验与第1次相比，线圈匝数少了一半，线圈电阻减小，通过的电流变大，则会使实验中测量的结果产生差别。所以最可能的原因是螺线管导线存在电阻。 （4）短接电流表前后各摇动电流表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断，反之则断了。 五、解答题 14．（本题14分）如图甲所示，边长为的匝正方形闭合线圈内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场右边界与线圈右边界重合，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。 (1)求时穿过线圈的磁通量； (2)若时线圈开始以右边界为转轴按箭头方向转动，时线圈刚好转过，求到内穿过线圈的磁通量的变化量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图乙可知时磁感应强度大小为，则时穿过线圈的磁通量 （2）由图乙可知时磁感应强度大小为 由题意可知时线圈刚好转过，此时线圈平面与磁场垂直的面积仍然是 则内穿过线圈的磁通量 所以到内穿过线圈的磁通量的变化量 15．（本题19分）如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，磁场有明显的圆形边界，圆心为，半径为，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C（图中未画出），圆心均在处，A线圈的半径为，共10匝；B线圈的半径为，只有1匝；C线圈的半径为，只有1匝。 (1)在磁感应强度减为的过程中，A线圈和B线圈中的磁通量的变化量的大小分别为多少？ (2)在磁场方向转过角的过程中，C线圈中的磁通量的变化量的大小为多少？ 【答案】(1)；；(2) 【详解】(1)对线圈，有 ， 故线圈的磁通量的变化量为 同理知B线圈的磁通量的变化量为 (2)对C线圈，有 磁场方向转过角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为，则 故磁通量的变化量为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第十三章 电磁感应与电磁波初步（较难版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）宇宙中存在着各种各样的恐怖天体，比如黑洞，中子星，脉冲星，磁星。1979年人类首次发现磁星，磁星被称为宇宙磁王。若某个磁星的磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，分布与地球类似，下列有关磁星的磁场说法正确的是（　　） A．磁星可能只有N极 B．磁场只存在于磁星外部，而磁星内部不存在磁场 C．由于磁场特别强，所以该磁星表面真实的存在磁感线 D．磁星表面的磁感线不可能相交 2．（本题4分）日常生活中，磁的应用给我们带来方便，下列图片实例中，没有应用磁场的是（　　） A．图甲中进出小区的电子门禁卡 B．图乙中辨识方向的家用指南针 C．图丙中笔记本电脑的指纹加密 D．图丁中围棋赛评析时竖直摆放的棋盘 3．（本题4分）下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是（　　） A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时S极所指的方向 B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致 C．磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定 D．磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关 4．（本题4分）1820年，毕奥与萨伐尔通过实验方法证明，很长的直导线MN在空间某点产生磁场的磁感应强度与这一点到直导线的距离成反比，与电流成正比。如图所示，空间中存在两根无限长的平行直导线P、Q，通有大小相等、方向相同的电流。两导线所在平面内存在M、O、N三点，M与O关于P对称、O与N关于Q对称、O到P、Q的距离相等。初始时，M处的磁感应强度大小为，现保持P中电流不变，仅将Q撤去，则N点的磁感应强度大小为（　　） A． B． C． D． 5．（本题4分）现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 6．（本题4分）根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电流不产生磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 7．（本题4分）下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一个可自由转动的小磁针放在铜丝导线正下方，接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。为了继续研究导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。下列实验符合事实的是（　　） A．减小铜丝直径，小磁针仍能偏转 B．小磁针的偏转情况与其放置位置有关 C．减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D．用铝丝导线替换铜丝导线，小磁针仍能偏转 9．（本题6分）如图所示，边长为的匝正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，以下说法正确的是（　　） A．图示位置时，穿过线框的磁通量为 B．图示位置时，穿过线框的磁通量为 C．线框从图示位置绕边转60°的过程中，线框中有感应电流 D．线框从图示位置向左平移的过程中，线框中有感应电流 10．（本题6分）Ioffe- Prichard磁阱常用来约束带电粒子的运动.如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过平面，1、2、3、4直导线与平面的交点成边长为的正方形且关于轴和轴对称，各导线中电流方向已标出。已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比。下列说法正确的是（　　） A．点的磁感应强度为零 B．直导线1、3之间的相互作用力为排斥力 C．直导线1、2在点产生的磁场的磁感应强度方向沿轴负方向 D．直导线2受到其他导线的磁场力可能为零 三、作图题 11．（本题6分）请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向。 四、实验题 12．（本题6分）课外实验小组使用如图所示的电路探究电磁感应现象。 （1）开关S闭合的瞬间电流计的指针向右偏，在将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，穿过线圈B的磁通量___________（填“增大”或“减小”），则电流计的指针将___________（填“向左”、“向右”或“不”）偏转。开关S断开的瞬间电流计的指针也会发生偏转。 （2）以上实验操作说明：只要穿过闭合电路的___________发生变化，电路中就有感应电流产生。 13．（本题9分）某同学搭建如图电路以研究通电螺线管的磁感应强度，电流从接线柱流入螺线管，从接线柱流出螺线管。 (1)实验操作正确，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度的分布如图中的图线1，从图中可以看出，螺线管中部的磁感应强度特点是________________。 (2)该同学发现螺线管是由很细的导线紧密绕制而成，其右侧还有一个接线柱。为了探究螺线管导线的绕线方式及其如何与三个接线柱相连，他接着做了以下探究性实验：保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布如图中的图线2，且发现图线2中间部分的磁感应强度比图线1中间部分的磁感应强度的一半值略大些。保持其它条件不变，仅使电流从接线柱流入，从接线柱流出螺线管，得到螺线管中心轴线上的磁感应强度分布与图线2相似，请根据实验结果猜测螺线管绕线可能是图中的_________________（选填“甲”、“乙”或“丙” ）。 (3)该同学通过理论分析，认为第2次实验结果中通电螺线管中心处的磁感强度应该是第1次实验结果的一半，而实际测量结果却存在差异，试推测可能的原因_____。 (4)仅用一根导线，如何判断电流表内部线圈是否断了____？ 五、解答题 14．（本题14分）如图甲所示，边长为的匝正方形闭合线圈内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场右边界与线圈右边界重合，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。 (1)求时穿过线圈的磁通量； (2)若时线圈开始以右边界为转轴按箭头方向转动，时线圈刚好转过，求到内穿过线圈的磁通量的变化量。 15．（本题19分）如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，磁场有明显的圆形边界，圆心为，半径为，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C（图中未画出），圆心均在处，A线圈的半径为，共10匝；B线圈的半径为，只有1匝；C线圈的半径为，只有1匝。 (1)在磁感应强度减为的过程中，A线圈和B线圈中的磁通量的变化量的大小分别为多少？ (2)在磁场方向转过角的过程中，C线圈中的磁通量的变化量的大小为多少？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $