高中物理单元测试——第六章电磁现象与电磁波（较难版02）

高中物理单元测试 —— 第六章 电磁现象与电磁波（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列各图示中P、Q两点处磁感应强度相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，磁感线该点切线的方向表示磁感应强度的方向。 ABC．三幅图中，P、Q两点处磁感线的疏密相同，但磁感应强度的方向不同，因此图示中P、Q两点处磁感应强度不同。故ABC错误； D．图示表示的磁场为匀强磁场，P、Q两点处磁感应强度相同。故D正确。 故选D。 2．（本题4分）电工师傅能够用螺丝刀将狭小空间内的小螺丝吸引上来，关于该现象的解释正确的是（　　） A．是因为螺丝刀带电把小螺丝吸引上来的 B．是因为螺丝带电和螺丝刀相互吸引发生的 C．是因为螺丝刀带有磁性，把小螺丝吸引上来的 D．是因为小螺丝带有磁性，去吸引螺丝刀的 【答案】C 【详解】电工师傅的螺丝刀有了磁性，当靠近小螺丝时会把它吸引过来。 故选C。 3．（本题4分）某同学按下图将导线缠绕在圆形铁芯上，若向导线中通入由至的电流，则O点处的磁感应强度方向应当（　　） A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 C．平行于纸面向下 D．平行于纸面向上 【答案】C 【详解】由安培定则，左、右两边的通电线圈的上端都是N极，下端都是S极，所以点的磁场在纸面内，方向向下。 故选C。 4．（本题4分）“特斯拉”是磁感应强度在国际单位制中的单位（符号），下列单位中与磁感应强度单位一致的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据磁感应强度定义式 力的单位为，且 电流单位为，长度单位为，推导磁感应强度单位 故选A。 【点睛】 5．（本题4分）已知某单色光的波长为，真空中光速为c，普朗克常量为h，则该单色光的能量子的值为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据光子能量公式，能量子，其中为光的频率。 光速，因此。 代入得。 故选D。 6．（本题4分）关于电磁场和电磁波的说法正确的是（    ） A．当电场和磁场在某一区域同时存在时，可称为电磁场 B．电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波 C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 D．电磁波是一种波，声波也是一种波，它们是同种性质的波动 【答案】B 【详解】A．变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场，根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场，故A错误； B．变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电磁波，故B正确； C．在变化电场的周围才一定产生磁场，在变化磁场的周围才一定产生电场，故C错误； D．声波属于机械波，与电磁波不是同性质的波，故D错误。 故选B。 7．（本题4分）如图所示，矩形线框abcd位于纸面内，面积为S，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上，已知匀强磁场的磁感应强度为B。若线框从图示位置以为轴按如图所示的方向匀速转动，下列说法正确的是（    ） A．在线框转动过程中始终有感应电流产生 B．图示位置时穿过线框的磁通量为 C．使线框从图示位置转动60°时穿过线框的磁通量为 D．使线框从图示位置转动180°，则线框的磁通量变化大小为 【答案】A 【详解】A．线框转动时，磁通量一直在变，所以一直有感应电流，A正确； B．穿过线框的磁通量 与线框的匝数无关，B错误； C．线框从图示位置转动60°时，穿过线框的磁通量为，C错误； D．当线框转动180°的过程中，磁通量的变化量 D错误。 故选A。 二、多选题 8．（本题6分）小明准备自己动手重做奥斯特实验，并希望观察到小磁针最大的偏转，他用绝缘支架架好直导线，并在直导线正下方放置了一枚小磁针。有关该实验，以下说法正确的是（　　） A．为了让通电前后小磁针有最大的偏转，直导线应该沿南北方向放置 B．为了让通电前后小磁针有最大的偏转，直导线应该通正弦交变电流 C．通电时，直导线正下方的小磁针S极应该指向地理位置南极 D．未通电时，直导线正下方的小磁针S极应该指向地理位置南极 【答案】AD 【详解】A．地磁场的方向沿地理南北方向，为了使实验现象明显，直导线电流产生的磁场在小磁针位置的方向应该沿东西方向，根据安培定则可知，为了让通电前后小磁针有最大的偏转，直导线应该沿南北方向放置，故A正确； B．为了让通电前后小磁针有稳定的最大的偏转，直导线应该通较大的恒定电流，故B错误； C．由于通电导线产生的磁场的影响，小磁针指向应该为合磁场的方向，由于地磁场沿南北，则通电时，直导线正下方的小磁针S极应该偏离地理南极位置，故C错误； D．未通电时，由于地磁场沿南北，直导线正下方的小磁针在地磁场的作用下，S极应该指向地理位置南极，故D正确。 故选AD。 9．（本题6分）如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框与通电导线共面放置，且边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是（　　） A．导线中电流均匀增大 B．线框向下做匀速运动 C．线框向右做加速运动 D．线框以直导线为轴转动 【答案】AC 【详解】A．根据产生感应电流的条件和通电直导线产生的磁场特点可知，导线中电流均匀增大，则穿过矩形线框的磁通量发生变化，能产生感应电流，故A正确； B．线框向下做匀速运动，则穿过矩形线框的磁通量不变化，不能产生感应电流，故B错误； C．线框向右做加速运动，则穿过矩形线框的磁通量发生变化，能产生感应电流，故C正确； D．线框以直导线为轴转动，则穿过矩形线框的磁通量不变化，不能产生感应电流，故D错误。 故选AC。 10．（本题6分）如图所示，边长为L的正方体的两条边上固定着两根足够长的通电直导线，电流的大小（方向如图所示），已知电流为I的通电长直导线在某点产生的磁感应强度B与该点到导线的距离r的关系式为。下列说法正确的是（    ） A．通电导线和通电导线相互吸引 B．通电导线和通电导线相互排斥 C．正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为 D．正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为 【答案】BD 【详解】AB．根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”可知，通电导线和通电导线相互排斥，故A错误，B正确； CD．设正方体边长为L，则、导线单独在正方体中心处产生的磁感应强度大小均为 几何关系可知，正方体中心处总的磁感应强度大小 同理，、导线单独在正方体上表面中心处产生的磁感应强度大小均为 几何关系可知，正方体上表面中心处总的磁感应强度大小 联立以上可得 故C错误，D正确。 故选BD。 三、实验题 11．（本题6分）某小组同学用如图所示装置。做“探究影响感应电流方向的因素”实验。    (1)关于该实验、下列说法不正确的是（　　） A．需保持磁铁运动的速率不变 B．需记录感应电流产生的磁场方向 C．需记录磁铁在线圈中的磁场方向 D．需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系 (2)某次实验中，小组同学观察到感应电流方向如图所示，则条形磁铁的运动方向为___________（选填“向上”或“向下”）。 (3)法拉第研究电磁感应时，他将M、N两个线圈绕在同一个铁环上。线圈M接到电源上，线圈N接入电流表，如图所示。闭合开关S瞬间。通过电流表的电流方向为___________。（选填“向上”或“向下”）。断开开关S瞬间。线圈N中___________（选填“是”或“否”）有感应电流产生。 【答案】(1)A (2)向下 (3) 向上 是 【详解】（1）A．本实验探究的是感应电流方向与磁通量变化方向的关系，不需要控制磁铁运动的速率不变，速率只影响感应电动势的大小，不影响感应电流的方向，故A错误； B．为了判断感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系，需记录感应电流产生的磁场方向，故B正确； C．为了判断磁通量是增加还是减少，需记录磁铁在线圈中的磁场方向，故C正确； D．实验通过电流计指针偏转方向来判断电流方向，因此需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，故D正确。 本题选择错误的，故选A。 （2）由图可知，线圈中感应电流的方向使得根据安培定则判断出的感应磁场方向向上。条形磁铁下端为N极，原磁场方向向下。感应磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律“增反减同”，说明穿过线圈的磁通量在增大，即磁铁正在靠近线圈，所以条形磁铁的运动方向为向下。 （3）[1]闭合开关S瞬间，线圈M中电流从无到有，产生的磁场增强，根据安培定则可知穿过线圈N的磁通量向下增加。根据楞次定律，线圈N中产生感应电流磁场向上，由楞次定律可判断，通过电流表的电流方向为向上。 [2]断开开关S瞬间，线圈M中电流消失，穿过线圈N的磁通量减小，磁通量发生变化，根据感应电流产生的条件，线圈N中是有感应电流产生的。 12．（本题10分）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素的实验中，分别进行以下探究。 (1)图a中，将条形磁铁从图示位置先向上，后向下移动一小段距离，出现的现象是______。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 (2)通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 (3)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______（选填“左”或“右”）端。若开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______。（选填“不偏转”或“向左偏转”或“向右偏转”） 【答案】(1)B (2)向上 (3) 左 向右偏转 【详解】（1）条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。 故选B。 （2）当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 （3）[1]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 [2]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。 四、填空题 13．（本题6分）在图所示的情况中，电源的端为___________极（填“正”或“负”），在通电螺线管中的点放一小磁针，它的北极受力方向为___________（填“向左”或“向右”）。 【答案】 正 向左 【详解】从小磁针南北极的方向可知，螺线管的右端相当于条形磁铁的极，螺线管的左端相当于条形磁铁的极，根据右手螺旋定则可以判断出电源的端为正极；在条形磁铁内部，磁感线由南极指向北极，磁场中国某一点的磁感线的方向与该点小磁针北极受力方向相同，与即小磁针北极受力方向向左。 五、解答题 14．（本题14分）如图所示，直角三角形中，，点为斜边的中点，点为水平直角边的中点。两通电长直导线垂直纸面分别放置在、两顶点处，导线中的电流大小均为，方向均垂直纸面向里。已知长直电流在其周围空间某点产生的磁感应强度大小（为电流大小，为该点到导线的垂直距离，为常量），点处电流在点产生的磁感应强度大小为。 (1)求点的磁感应强度； (2)若在点处垂直纸面放置一通电直导线，使点的磁感应强度为0，求该导线中的电流的大小和方向。 【答案】(1) (2)，方向垂直纸面向外 【详解】（1）由几何关系知，，故、两点处导线在点产生的磁感应强度大小 根据安培定则判断、方向如图所示，由几何关系知，、夹角为，由平行四边形定则得，点的磁感应强度大小 方向水平向右 （2）要使点的磁感应强度为0，点处电流在点产生的磁感应强度大小 方向水平向左 由几何关系知，，又由 点处导线中电流大小 方向垂直纸面向外 15．（本题18分）为了得到某一匀强磁场的磁感应强度，某同学在该磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2A，导线长0.1m，它受到的磁场力为0.4N。如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在该匀强磁场中，磁场方向竖直向下，金属棒MN沿框架以速度向右做匀速运动。时，MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为0.1m的正方形。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)时，穿过MDEN的磁通量； (3)为使MN棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应随时间变化，求磁感应强度与时间的关系式。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据磁感应强度定义式 代入数据解得 （2）根据磁通量定义式 代入数据解得 （3）由产生感应电流的条件可知，为使MN棒中不产生感应电流，则穿过MDEN的磁通量应该不变。由上问可知时刻， 时刻的磁通量 代入数据整理解得 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 —— 第六章 电磁现象与电磁波（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列各图示中P、Q两点处磁感应强度相同的是（　　） A． B． C． D． 2．（本题4分）电工师傅能够用螺丝刀将狭小空间内的小螺丝吸引上来，关于该现象的解释正确的是（　　） A．是因为螺丝刀带电把小螺丝吸引上来的 B．是因为螺丝带电和螺丝刀相互吸引发生的 C．是因为螺丝刀带有磁性，把小螺丝吸引上来的 D．是因为小螺丝带有磁性，去吸引螺丝刀的 3．（本题4分）某同学按下图将导线缠绕在圆形铁芯上，若向导线中通入由至的电流，则O点处的磁感应强度方向应当（　　） A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 C．平行于纸面向下 D．平行于纸面向上 4．（本题4分）“特斯拉”是磁感应强度在国际单位制中的单位（符号），下列单位中与磁感应强度单位一致的是（　　） A． B． C． D． 5．（本题4分）已知某单色光的波长为，真空中光速为c，普朗克常量为h，则该单色光的能量子的值为（　　） A． B． C． D． 6．（本题4分）关于电磁场和电磁波的说法正确的是（    ） A．当电场和磁场在某一区域同时存在时，可称为电磁场 B．电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波 C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 D．电磁波是一种波，声波也是一种波，它们是同种性质的波动 7．（本题4分）如图所示，矩形线框abcd位于纸面内，面积为S，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上，已知匀强磁场的磁感应强度为B。若线框从图示位置以为轴按如图所示的方向匀速转动，下列说法正确的是（    ） A．在线框转动过程中始终有感应电流产生 B．图示位置时穿过线框的磁通量为 C．使线框从图示位置转动60°时穿过线框的磁通量为 D．使线框从图示位置转动180°，则线框的磁通量变化大小为 二、多选题 8．（本题6分）小明准备自己动手重做奥斯特实验，并希望观察到小磁针最大的偏转，他用绝缘支架架好直导线，并在直导线正下方放置了一枚小磁针。有关该实验，以下说法正确的是（　　） A．为了让通电前后小磁针有最大的偏转，直导线应该沿南北方向放置 B．为了让通电前后小磁针有最大的偏转，直导线应该通正弦交变电流 C．通电时，直导线正下方的小磁针S极应该指向地理位置南极 D．未通电时，直导线正下方的小磁针S极应该指向地理位置南极 9．（本题6分）如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框与通电导线共面放置，且边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是（　　） A．导线中电流均匀增大 B．线框向下做匀速运动 C．线框向右做加速运动 D．线框以直导线为轴转动 10．（本题6分）如图所示，边长为L的正方体的两条边上固定着两根足够长的通电直导线，电流的大小（方向如图所示），已知电流为I的通电长直导线在某点产生的磁感应强度B与该点到导线的距离r的关系式为。下列说法正确的是（    ） A．通电导线和通电导线相互吸引 B．通电导线和通电导线相互排斥 C．正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为 D．正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为 三、实验题 11．（本题6分）某小组同学用如图所示装置。做“探究影响感应电流方向的因素”实验。    (1)关于该实验、下列说法不正确的是（　　） A．需保持磁铁运动的速率不变 B．需记录感应电流产生的磁场方向 C．需记录磁铁在线圈中的磁场方向 D．需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系 (2)某次实验中，小组同学观察到感应电流方向如图所示，则条形磁铁的运动方向为___________（选填“向上”或“向下”）。 (3)法拉第研究电磁感应时，他将M、N两个线圈绕在同一个铁环上。线圈M接到电源上，线圈N接入电流表，如图所示。闭合开关S瞬间。通过电流表的电流方向为___________。（选填“向上”或“向下”）。断开开关S瞬间。线圈N中___________（选填“是”或“否”）有感应电流产生。 12．（本题10分）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素的实验中，分别进行以下探究。 (1)图a中，将条形磁铁从图示位置先向上，后向下移动一小段距离，出现的现象是______。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 (2)通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 (3)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______（选填“左”或“右”）端。若开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______。（选填“不偏转”或“向左偏转”或“向右偏转”） 四、填空题 13．（本题6分）在图所示的情况中，电源的端为___________极（填“正”或“负”），在通电螺线管中的点放一小磁针，它的北极受力方向为___________（填“向左”或“向右”）。 五、解答题 14．（本题14分）如图所示，直角三角形中，，点为斜边的中点，点为水平直角边的中点。两通电长直导线垂直纸面分别放置在、两顶点处，导线中的电流大小均为，方向均垂直纸面向里。已知长直电流在其周围空间某点产生的磁感应强度大小（为电流大小，为该点到导线的垂直距离，为常量），点处电流在点产生的磁感应强度大小为。 (1)求点的磁感应强度； (2)若在点处垂直纸面放置一通电直导线，使点的磁感应强度为0，求该导线中的电流的大小和方向。 15．（本题18分）为了得到某一匀强磁场的磁感应强度，某同学在该磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2A，导线长0.1m，它受到的磁场力为0.4N。如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在该匀强磁场中，磁场方向竖直向下，金属棒MN沿框架以速度向右做匀速运动。时，MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为0.1m的正方形。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)时，穿过MDEN的磁通量； (3)为使MN棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应随时间变化，求磁感应强度与时间的关系式。 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 $