高中物理单元测试——第十三章电磁感应与电磁波初步（适中版01）

**基本信息** 聚焦高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步，通过基础辨析、实验探究及综合应用，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|磁感线性质、干簧管应用、磁感应强度叠加等|结合激光器（355nm紫外激光）等科技情境| |多选题|3/18|奥斯特实验影响因素、线框穿磁场感应电流|考查科学推理（如磁场叠加方向分析）| |作图题|1/6|电流磁场方向判断|直接检测模型建构能力| |实验题|2/15|电磁感应现象、螺线管磁场分布|含探究性设计（如螺线管绕线方式分析）| |解答题|2/33|磁通量计算及变化量|综合考查科学论证（如线圈转动磁通量变化）|

高中物理单元测试 —— 第十三章 电磁感应与电磁波初步（适中版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）法拉第不仅引入了场的概念，还利用电场线和磁感线来描绘电磁场。下列关于磁感线的说法正确的是（　　） A．磁感线是闭合曲线 B．磁感线是真实存在的 C．磁感线从N极出发到S极终止 D．磁感线是磁场中铁屑排列成的曲线 2．（本题4分）“干簧管”的结构如图所示，玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片会被磁化而接通。关于干簧管，下列说法正确的是（  ） A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管接入电路中相当于开关的作用 C．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 D．簧片接通的原因是磁性材料被磁化后相互排斥 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）如图，、、、、为圆上的五个点，点为圆心，直径与直径的夹角为，弦与直径垂直。在、两处分别固定垂直纸面的长直细导线，两导线中分别通有大小相等、方向如图的电流。下列说法中正确的是（    ） A．、两点的磁感应强度不同 B．点的磁感应强度大于点的磁感应强度 C．、两点的磁感应强度相同 D．、两点的磁感应强度相同 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）下列关于电磁场和电磁波说法正确的是（　　） A．变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场 B．电磁波是横波，不能在真空中传播 C．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量 D．在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论 7．（本题4分）如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁上端为N极 B．小磁体下端为N极 C．铁芯应选用不易磁化和退磁的硬磁性材料 D．电磁铁应通入恒定电流才能实现连续充气 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，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是（　　） A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 10．（本题6分）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则（　　） A．直导线中电流方向垂直纸面向里 B．b点和d点的磁感应强度大小相等、方向相反 C．a点的磁感应强度为2T，方向向右 D．b点的磁感应强度为，方向斜向右下方 三、作图题 11．（本题6分）由电流产生的磁场方向如图所示，请在图中标出线圈中的电流方向. 四、实验题 12．（本题6分）物理实验社团的三位同学使用下图所示的三组器材探究电磁感应现象。 （1）在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向左迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）。 （2）在乙图中，将导体棒以中点为轴沿顺时针方向转动（沿磁感应强度方向看）的过程中，电表指针__________。（选填“偏转”或“不偏转”） （3）在丙图中，将条形磁极向下插入线圈的过程中，感应电流从__________（进填“正”或“负”）极接线柱流入电表。 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 $ 高中物理单元测试 —— 第十三章 电磁感应与电磁波初步（适中版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）法拉第不仅引入了场的概念，还利用电场线和磁感线来描绘电磁场。下列关于磁感线的说法正确的是（　　） A．磁感线是闭合曲线 B．磁感线是真实存在的 C．磁感线从N极出发到S极终止 D．磁感线是磁场中铁屑排列成的曲线 【答案】A 【详解】AC．磁感线是闭合曲线，磁感线在磁铁外部总是从磁体的N极出发进入S极，在磁铁内部，从S极指向N极，A正确，C错误； B．磁场是客观存在的，磁感线是假想的，B错误； D．撒在磁体周围的铁屑排列成曲线可以形象、方便的描述磁场，但不是磁感线，D错误。 故选A。 2．（本题4分）“干簧管”的结构如图所示，玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片会被磁化而接通。关于干簧管，下列说法正确的是（  ） A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管接入电路中相当于开关的作用 C．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 D．簧片接通的原因是磁性材料被磁化后相互排斥 【答案】B 【详解】AB．当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此于簧管在电路中相当于开关的作用，故A错误，B正确； CD．簧片接通的原因是磁性材料被磁化后相互吸引，干簧管是根据此原理制成的，故CD错误。 故选B。 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）如图，、、、、为圆上的五个点，点为圆心，直径与直径的夹角为，弦与直径垂直。在、两处分别固定垂直纸面的长直细导线，两导线中分别通有大小相等、方向如图的电流。下列说法中正确的是（    ） A．、两点的磁感应强度不同 B．点的磁感应强度大于点的磁感应强度 C．、两点的磁感应强度相同 D．、两点的磁感应强度相同 【答案】B 【详解】A．根据几何关系可知两处电流大小相等，所以处电流分别在点产生的磁感应强度大小与处电流分别在点产生的磁感应强度大小相等，设为处电流分别在、点产生的磁感应强度大小与处电流在点产生的磁感应强度大小相等，设为，则，结合安培定则，在、、、各点磁感应强度的矢量图如图所示，则、两点的磁感应强度大小均为，方向相同，故A错误； B．点的磁感应强度大小为，点的磁感应强度大小为，故B正确； C．、两点的磁感应强度大小均为，但方向不同，故C错误； D．、两点的磁感应强度大小均为，但方向不同，故D错误。 故选B。 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）下列关于电磁场和电磁波说法正确的是（　　） A．变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场 B．电磁波是横波，不能在真空中传播 C．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量 D．在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论 【答案】C 【详解】A．均匀变化的磁场在周围的空间产生稳定的电场，选项A错误； B．电磁波是横波，能在真空中传播，选项B错误； C．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量，选项C正确； D．麦克斯韦提出了完整的电磁场理论，其后赫兹用实验证明了电磁波的存在，选项D错误。 故选C。 7．（本题4分）如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁上端为N极 B．小磁体下端为N极 C．铁芯应选用不易磁化和退磁的硬磁性材料 D．电磁铁应通入恒定电流才能实现连续充气 【答案】B 【详解】A．当电流从电磁铁的接线柱A流入时，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端为S极，下端为N极，故A错误； B．在A选项的基础上，小磁体向下运动，根据磁体同极相斥，异极相吸的特性可知，小磁体的下端为N极，故B正确； C．根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此铁芯应选易磁化和退磁的软磁性材料，故C错误； D．当A、B间通以恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁体只能被吸附或被排斥，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而使小磁体不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故电磁铁应通入交流电，故D错误。 故选B。 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，线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法正确的是（　　） A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流 B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流 C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中没有感应电流 D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流 【答案】AC 【详解】A．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流，当进入匀强磁场区域的过程中，穿过线圈的磁通量增大，所以有感应电流，故A正确； BC．无论线圈在磁场中做匀加速还是匀速运动，线圈的磁通量都不发生变化，所以线圈中无感应电流，故B错误；C正确； D．在离开匀强磁场区域的过程中，穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中会产生感应电流，故D错误。 故选AC。 10．（本题6分）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则（　　） A．直导线中电流方向垂直纸面向里 B．b点和d点的磁感应强度大小相等、方向相反 C．a点的磁感应强度为2T，方向向右 D．b点的磁感应强度为，方向斜向右下方 【答案】CD 【详解】A．根据题意可知c点的磁感应强度为0，则直导线在c点的磁感应强度水平向左，根据安培定则可知直导线的电流方向垂直纸面向外，故A错误； B．b点磁感应强度方向斜向右下，d点磁感应强度方向斜向右上，故B错误； C．直导线在a点的磁感应强度方向水平向右，与匀强磁场的磁感应强度方向相同，可知a点的磁感应强度为2T，方向向右，故C正确； D．直导线在b点的磁感应强度方向竖直向下，与匀强磁场的合磁感应强度为，方向斜向右下方，故D正确。 故选CD。 三、作图题 11．（本题6分）由电流产生的磁场方向如图所示，请在图中标出线圈中的电流方向. 【答案】第一幅图中电流为逆时针；第二幅图左端电流垂直纸面向外，右端电流垂直纸面向里。 【详解】第一幅图中线圈内部磁场垂直纸面向外，根据右手定则可以判断，电流为逆时针；第二幅图中，磁场向上，根据右手定则可以判断，左端电流垂直纸面向外，右端电流垂直纸面向里。 四、实验题 12．（本题6分）物理实验社团的三位同学使用下图所示的三组器材探究电磁感应现象。 （1）在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向左迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）。 （2）在乙图中，将导体棒以中点为轴沿顺时针方向转动（沿磁感应强度方向看）的过程中，电表指针__________。（选填“偏转”或“不偏转”） （3）在丙图中，将条形磁极向下插入线圈的过程中，感应电流从__________（进填“正”或“负”）极接线柱流入电表。 【答案】 减小 不偏转 负 【详解】（1）[1]在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向左迅速移动中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变小，线圈A中电流变小，线圈A产生的磁场减弱，线圈B中的磁通量减小。 （2）[2]在乙图中，将导体棒以中点为轴沿顺时针方向转动（沿磁感应强度方向看）的过程中，回路所围磁通量不变化，所以电表指针不偏转。 （3）[3]在丙图中，将条形磁铁S极向下插入线圈时，线圈中的磁场方向向上，磁通量增加，闭合电路中有感应电流产生，由楞次定律可知，感应电流从电表的负极接线柱流入电表。 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 / 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