十一章 电磁场与电磁波初步（重难点专练）物理沪科版必修第三册

十一章 电磁场与电磁波初步（题型突破） 题型01 磁感应强度 题型02 磁通量 题型03 电磁感应现象 ▌题型01 磁感应强度 1．如图所示，水平面上放有两根平行长直细导线，P、O、Q三点所在直线与导线垂直，交点为M、N，且PM＝MO＝ON＝NQ。当两导线中通有等大反向的电流时，O、P两点的磁感应强度大小分别为B、。现仅改变的电流方向，则此时Q点的磁感应强度大小为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据安培定则，两导线在O点处产生的磁感应强度大小相等，方向相同，都是垂直纸面向里。则单个导线在O点处产生的磁感应强度大小为 根据对称性，L1导线在P点处的磁感应强度大小与O点相等，L1在P点处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外。 L2导线在P点处产生的磁感应强度小于L1在P点处产生的磁感应强度，方向垂直纸面向里，设大小为B2，则P点磁感应强度大小 解得 现仅改变的电流方向，L1导线在Q点处的磁感应强度大小等于B2，方向垂直纸面向外；L2导线在Q点处产生的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向外。则此时Q点的磁感应强度大小为 解得。故选B。 2．如图所示，空间中存在两根无限长直导线与，通有大小相等、方向相反的恒定电流。导线周围存在M、O、N三个点，M与O关于对称，O与N关于对称，且。初始时，O处的磁感应强度为，M处的磁感应强度为，现保持中电流不变，仅将撤去，则此时N处的磁感应强度为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设 与 点距离为 ，由对称性可知 到 距离也为 ， 到 距离为 ， 到 距离为 。则 到 距离为 ， 到 距离为 。设单根导线在距离 处产生的磁感应强度大小为 。在 点，两导线电流反向，根据安培定则，两导线在 点产生的磁场方向相同，故 解得 在 点， 产生的磁场方向与 点相反（大小为 ）， 产生的磁场方向与 点相同（距离为 ，大小为 ），故 撤去 后， 点磁场仅由 产生， 点距离 为 且与 点在 同侧，故N处磁感应强度为 故选D。 3．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根通电长直导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四点，则下列说法正确的是（     ） A．c、d两点的磁感应强度相同 B．a、b两点的磁感应强度方向相同 C．a、b两点的磁感应强度方向相反 D．a、b、c、d四点的磁感应强度大小关系为 【答案】D 【详解】由安培定则，中心的通电直导线在a、b、c、d四点的磁感应强度大小相等，设为B'，方向如图所示： 可知a、b、c、d四点的合磁感应强度大小关系为，c、d两点的磁感应强度的方向不同，设匀强磁场的磁感应强度大小为B，由于不知道B与B'的大小关系，a、b两点的磁感应强度方向可能相同，也可能相反，故D正确； 故选D。 4．科考队进入某一磁矿区域后，发现原来指向正北的指南针的N极逆时针转过（如图所示的虚线），设该处的地磁场磁感应强度的水平分量为，则磁矿所产生的磁感应强度的水平分量的最小值为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意知，磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N极逆时针转过60°，根据三角形定则可知，磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，如图所示 则最小值为 故选B。 5．如图所示，等边三角形ABC的中心放置一垂直纸面的通电直导线，导线中通有向外的电流，在所在的平面内还存在沿方向的匀强磁场，已知匀强磁场的磁感应强度大小为，点处的磁感应强度大小也为，则以下说法正确的是（　　） A．、、三点中点处的磁感应强度最大 B．通电直导线在点处的磁感应强度大小为B0 C．点处的磁感应强度大小为 D．、两点处的磁感应强度相同 【答案】C 【详解】ABC．由右手螺旋定则可知，通电直导线在点处产生的磁场方向水平向左，设其大小为，叠加沿方向磁感应强度大小为的匀强磁场，由题意可知点处磁感应强度合成满足 解得 同理通电直导线在点处产生的磁场方向斜向右下，与边夹角，大小为；通电直导线在点处产生的磁场方向斜向右上，与边夹角，大小为。设水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向，点处合磁场的水平分量为，竖直分量为，点处合磁场的水平分量为，竖直分量为，有 由矢量叠加可知点处的合磁场大小为 点处的合磁场大小为 可知、两点处的磁感应强度大小均大于点处的磁感应强度大小，故AB错误，C正确； D．磁感应强度是矢量，由上述分析可知，、两点处的磁感应强度大小相同，但方向不同，因此、两点处的磁感应强度不同，故D错误。 故选C。 ▌题型02 磁通量 6．如图所示，面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成30°角，当线框从水平位置，以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量变化量为（　　） A． B．0 C． D． 【答案】A 【详解】初始磁通量：初始位置线框水平，磁场与线框平面成，垂直于线框平面的磁感应强度分量为 ，因此： 规定此时穿过线框的磁通量为正。 末态磁通量：线框绕顺时针转后，线框平面变为竖直，磁场穿过线框的方向反向，此时垂直于线框平面的磁感应强度分量大小为 ，因此末态磁通量为负： 磁通量变化量： 因此变化量大小为 故选A。 7．如图所示，空间存在宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个长为、宽为d的矩形线框从图示位置绕轴匀速转动，在转动过程中，关于通过线框的磁通量下列说法正确的是（   ） A．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量不发生变化 B．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量减小了 C．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 D．从图示位置转过的过程磁通量的变化量为 【答案】A 【详解】A．从图示位置转过的过程，线框与磁场方向垂直的有效面积始终为，磁通量的大小始终为，故A正确； B．图示位置磁通量的大小为，从图示位置转过后磁通量为，则磁通量减小了，故B错误； C．磁通量的最大值为有效面积最大时，磁通量最大值为，故C错误； D．从图示位置转过后磁通量与初始时刻相同，故上述过程磁通量的变化量为0，故D错误。 故选A。 8．足够宽的水平向右磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一垂直于磁场方向面积为S的单匝矩形线框，位置关系如图，以初始状态磁通量为正，在矩形线框绕边顺时针转动120°的过程中，线框中磁通量的变化量为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】以初始状态磁通量为正，在矩形线框绕边顺时针转动120°的过程中，线框中磁通量的变化量为 故选C。 9．如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直。设图示情况下的磁通量为正值。问： (1)此时穿过线圈平面的磁通量为多少？ (2)线圈从初始位置绕轴转过90°时，穿过线圈平面的磁通量为多少？ (3)线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量变化了多少？ 【答案】(1)BS (2)0 (3)2BS 【详解】（1） （2）线圈从初始位置绕轴转过90°时，线圈垂直磁场方向的面积为零，由可知，穿过线圈平面的磁通量为0 （3）线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量变化量为 故穿过线圈平面的磁通量变化了2BS。 10．如图所示，框架面积为S，初始位置时框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直。则： (1)若使框架从初始位置绕转过60°角，此时磁通量为Φ=________； (2)若使框架从初始位置绕转过180°角，磁通量变化为=________； 【答案】(1) (2) 【详解】（1）使框架绕转过60°角，则在磁场方向的投影面积为，则磁通量为 （2）若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化量为 ▌题型03 电磁感应现象 11．如图所示，螺线管外的导线采用双线绕法，导线中通有恒定电流I．形状相同的木块、铜块和铁块，分别从图中的位置a由静止开始释放，穿过螺线管到达位置b，不计空气阻力．则从位置a到位置b（　　） A．木块运动的时间最短 B．铜块运动的时间最短 C．铁块运动的时间最短 D．三者运动的时间相等 【答案】D 【详解】双线绕法得到的两个线圈通电时，由安培定则知，两线圈的磁场等值反向相互抵消，合磁场为零。当木块、铜块和铁块下落时，螺线管对三者没有作用力，下落过程中物块只受重力，做自由落体运动，根据可知，三者运动时间相等。 故选D。 12．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为，将一边长为的正方形导线框以速度匀速地通过磁场区域，若，则线框中产生感应电流的时间应等于（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】当线圈进入磁场和出离磁场时，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中都会产生感应电流，进入磁场和出离磁场的时间均为 因，则两段时间不重叠，则线框通过磁场区域中产生感应电流的时间 故选C。 13．图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法不正确的是（　　） A．松开按钮过程，门铃会响 B．按下按钮过程，门铃会响 C．按下按钮不松开，门铃会一直响 D．若磁铁两磁极对调位置，门铃能正常工作 【答案】C 【详解】A．松开按钮的过程，穿过螺线管的磁通量减小，产生感应电流，门铃会响，故A正确，不符合题意； B．按下按钮的过程，穿过螺线管的磁通量增大，产生感应电流，门铃会响，故B正确，不符合题意； C．按住按钮不松开，穿过螺线管的磁通量不变，则无感应电流产生，则门铃不响，故C错误，符合题意； D．若磁铁两磁极对调位置，松开按钮的过程与按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量变化，产生感应电流，门铃会响，门铃能正常工作，故D正确，不符合题意。 故选C。 14．某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 (1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接 (2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向右偏了一下、保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向___________（填“左”或“右”）偏。 (3)写出闭合回路中产生感应电流的条件：___________。 【答案】(1) (2)右 (3)穿过闭合电路中的磁通量发生改变时，闭合电路中就会产生感应电流 【详解】（1）根据题意，电路连接如下 （2）连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向右偏了一下，可知当穿过线圈B的磁通量增加时，灵敏电流计G的指针向右偏；保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，穿过线圈B的磁通量增加，则灵敏电流计指针将向右偏； （3）产生感应电流的条件，穿过闭合电路中的磁通量发生改变时，闭合电路中就会产生感应电流 15．(1)在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个电表，请从下列电表中选择___________。 A．零刻度在左端的灵敏电流计 B．零刻度在中间的灵敏电流计 C．量程为的电压表 D．量程为的电流表 (2)某同学按下列步骤进行实验： ①将已知绕向的螺线管与电表连接； ②设计表格：记录将磁铁N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向； ③分析实验结果，得出结论。 上述实验中，小明同学认为还漏掉了要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系这个实验步骤，你认为小明的说法___________（选填“正确”或“错误”）。 (3)该实验中当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，下列说法正确的是（　　） A．当把磁铁极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转 B．当把磁铁极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转 C．保持磁铁在线圈中静止，电流表指针向左偏转 D．磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏 (4)上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度越快，电表指针偏角___________（选填“不变”“变大”或“变小”）。 (5)如图所示，图（甲）为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时，在计算机屏幕上得到的波形。横坐标为时间，纵坐标为电流，根据图线分析知道：将条形磁铁的S极插入圆形闭合线圈时得到图（甲）内①所示图线，现用该磁铁，如图（乙）所示，从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，图（丙）中较正确地反映线圈中电流与时间关系的是___________。 A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)正确 (3)B (4)变大 (5)D 【详解】（1）在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，为了观察到明显的现象并确定感应电流的 方向，还需要一个零刻度在中间的灵敏电流计，故选B； （2）为了能确定感应电流的方向，必须要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系，该同学说法正确； （3）因当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，则 A．当把磁铁极向下插入线圈时，根据楞次定律可知，产生的感应电流从正极流入电流计，则电流表指针向右偏转，A错误； B．当把磁铁极从线圈中拔出时，根据楞次定律可知，产生的感应电流从负极流入电流计，电流表指针向左偏转，B正确； C．保持磁铁在线圈中静止，无感应电流产生，则电流表指针不偏转，C错误； D．磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，则电流表指针不偏转，D错误。 故选B。 （4）上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度越快，则磁通量变化越快，感应电流越大，则电表指针偏角变大。 （5）条形磁铁的S极迅速插入感应线圈时，由楞次定律可知，线圈中产生的感应电流为顺时针方向（从左向右看），得到题中①所示图线（负值）；现有一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，由楞次定律得出，当靠近线圈时感应电流方向为顺时针（从左向右）电流为负值；当远离线圈时，则感应电流方向为逆时针方向，正值。 故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 十一章 电磁场与电磁波初步（题型突破） 题型01 磁感应强度 题型02 磁通量 题型03 电磁感应现象 ▌题型01 磁感应强度 1．如图所示，水平面上放有两根平行长直细导线，P、O、Q三点所在直线与导线垂直，交点为M、N，且PM＝MO＝ON＝NQ。当两导线中通有等大反向的电流时，O、P两点的磁感应强度大小分别为B、。现仅改变的电流方向，则此时Q点的磁感应强度大小为（     ） A． B． C． D． 2．如图所示，空间中存在两根无限长直导线与，通有大小相等、方向相反的恒定电流。导线周围存在M、O、N三个点，M与O关于对称，O与N关于对称，且。初始时，O处的磁感应强度为，M处的磁感应强度为，现保持中电流不变，仅将撤去，则此时N处的磁感应强度为（     ） A． B． C． D． 3．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根通电长直导线，电流方向垂直纸面向里，a、b、c、d是以通电直导线为圆心的同一圆周上的四点，则下列说法正确的是（     ） A．c、d两点的磁感应强度相同 B．a、b两点的磁感应强度方向相同 C．a、b两点的磁感应强度方向相反 D．a、b、c、d四点的磁感应强度大小关系为 4．科考队进入某一磁矿区域后，发现原来指向正北的指南针的N极逆时针转过（如图所示的虚线），设该处的地磁场磁感应强度的水平分量为，则磁矿所产生的磁感应强度的水平分量的最小值为（     ） A． B． C． D． 5．如图所示，等边三角形ABC的中心放置一垂直纸面的通电直导线，导线中通有向外的电流，在所在的平面内还存在沿方向的匀强磁场，已知匀强磁场的磁感应强度大小为，点处的磁感应强度大小也为，则以下说法正确的是（　　） A．、、三点中点处的磁感应强度最大 B．通电直导线在点处的磁感应强度大小为B0 C．点处的磁感应强度大小为 D．、两点处的磁感应强度相同 ▌题型02 磁通量 6．如图所示，面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成30°角，当线框从水平位置，以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量变化量为（　　） A． B．0 C． D． 7．如图所示，空间存在宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个长为、宽为d的矩形线框从图示位置绕轴匀速转动，在转动过程中，关于通过线框的磁通量下列说法正确的是（   ） A．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量不发生变化 B．从图示位置转过的过程穿过线框的磁通量减小了 C．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 D．从图示位置转过的过程磁通量的变化量为 8．足够宽的水平向右磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一垂直于磁场方向面积为S的单匝矩形线框，位置关系如图，以初始状态磁通量为正，在矩形线框绕边顺时针转动120°的过程中，线框中磁通量的变化量为（     ） A． B． C． D． 9．如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直。设图示情况下的磁通量为正值。问： (1)此时穿过线圈平面的磁通量为多少？ (2)线圈从初始位置绕轴转过90°时，穿过线圈平面的磁通量为多少？ (3)线圈从初始位置转过180°时，穿过线圈平面的磁通量变化了多少？ 10．如图所示，框架面积为S，初始位置时框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直。则： (1)若使框架从初始位置绕转过60°角，此时磁通量为Φ=________； (2)若使框架从初始位置绕转过180°角，磁通量变化为=________； ▌题型03 电磁感应现象 11．如图所示，螺线管外的导线采用双线绕法，导线中通有恒定电流I．形状相同的木块、铜块和铁块，分别从图中的位置a由静止开始释放，穿过螺线管到达位置b，不计空气阻力．则从位置a到位置b（　　） A．木块运动的时间最短 B．铜块运动的时间最短 C．铁块运动的时间最短 D．三者运动的时间相等 12．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为，将一边长为的正方形导线框以速度匀速地通过磁场区域，若，则线框中产生感应电流的时间应等于（　　） A． B． C． D． 13．图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法不正确的是（　　） A．松开按钮过程，门铃会响 B．按下按钮过程，门铃会响 C．按下按钮不松开，门铃会一直响 D．若磁铁两磁极对调位置，门铃能正常工作 14．某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 (1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接 (2)连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向右偏了一下、保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向___________（填“左”或“右”）偏。 (3)写出闭合回路中产生感应电流的条件：___________。 15．(1)在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个电表，请从下列电表中选择___________。 A．零刻度在左端的灵敏电流计 B．零刻度在中间的灵敏电流计 C．量程为的电压表 D．量程为的电流表 (2)某同学按下列步骤进行实验： ①将已知绕向的螺线管与电表连接； ②设计表格：记录将磁铁N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向； ③分析实验结果，得出结论。 上述实验中，小明同学认为还漏掉了要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系这个实验步骤，你认为小明的说法___________（选填“正确”或“错误”）。 (3)该实验中当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，下列说法正确的是（　　） A．当把磁铁极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转 B．当把磁铁极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转 C．保持磁铁在线圈中静止，电流表指针向左偏转 D．磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏 (4)上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度越快，电表指针偏角___________（选填“不变”“变大”或“变小”）。 (5)如图所示，图（甲）为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时，在计算机屏幕上得到的波形。横坐标为时间，纵坐标为电流，根据图线分析知道：将条形磁铁的S极插入圆形闭合线圈时得到图（甲）内①所示图线，现用该磁铁，如图（乙）所示，从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，图（丙）中较正确地反映线圈中电流与时间关系的是___________。 A． B． C． D． 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $