高中物理单元测试——第5章初识电磁场与电磁波（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第5章 初识电磁场与电磁波（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于磁感线，下列说法中正确的是（　　） A．沿磁感线的方向，磁场逐渐减弱 B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映 C．磁场中任意两条磁感线均不相交 D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止 【答案】C 【详解】A．磁感线的疏密表示磁场的强弱，沿磁感线的方向，磁场不一定逐渐减弱，故A错误； B．磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的线，并非磁场的客观反映，故B错误； C．磁感线的切线方向表示磁场的方向，磁场中任意两条磁感线均不相交，故C正确； D．磁感线在磁体的外部是从磁体的N极出发回到S极；在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发，回到N极，形成闭合曲线，故D错误。 故选C。 2．（本题4分）如图所示，其中小磁针静止时N极正确的指向是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】因磁感线在磁铁外部总是由N极指向S极，且小磁针静止时N极总是指向磁场的方向，即该点磁感线的方向。 故选A。 3．（本题4分）关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．若长为L、通过的电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为 B．由知，B与F成正比，与IL成反比 C．由知，通电导线在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场 D．磁感应强度的方向就是小磁针静止时北极所受磁场力的方向 【答案】D 【详解】A．公式 仅在电流方向与磁场方向垂直时成立；若电流方向平行于磁场方向，磁场力 为零，但磁感应强度 不一定为零，故A错误； B．磁感应强度 由磁场本身决定，与 和 无关；公式 是定义式，用于测量 ，但 不随 或 成比例变化，故B错误； C．当电流方向平行于磁场方向时，导线不受磁场力（），但磁场可能存在；因此不受磁场力不能说明无磁场，故C错误； D．磁感应强度的方向就是小磁针静止时北极所指的方向，也是小磁针北极所受磁场力的方向，故D正确。 故选D。 4．（本题4分）如图，一电子在竖直平面内逆时针做匀速圆周运动（从右向左看），圆心为O点。空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向与电子运动平面垂直。在圆周的轴线上有M和N两点，。若M点的磁感应强度大小为0，则N点的磁感应强度大小为（　　） A．B B．0 C．2B D．3B 【答案】B 【详解】电子在竖直平面内逆时针做匀速圆周运动（从右向左看），则等效电流方向为顺时针方向，根据右手螺旋定则可知其产生的磁场向右，若M点的磁感应强度大小为0，说明 且外加磁场向左，根据对称性可知，N点的磁感应强度大小为0。 故选B。 5．（本题4分）光是一种电磁波，其中红、橙、黄、绿4种单色光的波长分别是、，则4种单色光中光子能量最大的是（　　） A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光 【答案】D 【详解】根据光子能量公式（其中为普朗克常数，为光速，为波长），光子能量与波长成反比。波长越短，能量越大。比较四种光的波长可知，绿光波长最短，故能量最大。 故选D。 6．（本题4分）已知地球到月球的距离是，电磁波在真空中的速度是。若从地球向月球发射电磁波，经过多长时间能在地球上接收到反射回来的电磁波？（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】在地球上接收到反射回来的电磁波需要的时间 故选B。 7．（本题4分）如图所示，空间中存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向沿x轴正方向，半径为r、通有逆时针方向（从左往右看）恒定电流I的环形刚性导体在平面内，圆心为O。已知点磁感应强度为0。将环形导体绕z轴顺时针转过90°，其他不变，则点磁感应强度大小为（　　） A．0 B． C． D． 【答案】B 【详解】由安培定则知，环形电流I在其中心轴线上产生的磁场方向沿x轴负方向，而点磁感应强度为0，依据磁场的叠加，知 将环形导体绕z轴顺时针转过90°，其他不变，则环形电流在N点产生的磁感应强度仍为，方向沿y轴正方向，故，故选B。 二、多选题 8．（本题6分）小明网上购买音乐会门票后，直接通过“刷身份证”方式即可顺利检票。当身份证靠近检验机器时，机器的感应电路中就会产生电流，识别听众身份，极大的提高了检票效率。下列说法正确的是（　　） A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应 B．身份证靠近读卡机器时，会使机器产生感应电流，这是电磁感应现象 C．只要导体做切割磁感线运动，一定能产生感应电流 D．身份证靠近读卡机器时，读卡器内闭合线圈磁通量发生变化，不能产生感应电流 【答案】AB 【详解】A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应，故 A正确； B．身份证靠近读卡机器时，机器产生感应电流是因为机器发射的射频信号使身份证中的芯片产生感应电流，进而使机器的感应电路中产生电流，这是电磁感应原理，故B正确； C．产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。若导体不是闭合电路的一部分，即使做切割磁感线运动，也不能产生感应电流，故C错误； D．根据产生感应电流的条件可知，只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，故 D错误。 故选AB。 9．（本题6分）如图，空间中存在垂直于纸面的有界匀强磁场，圆形闭合金属线圈处于位置1、2、3、4时，均与磁场边界相切。线圈在下列运动过程中，能产生感应电流的是（　　） A．从位置1平移到位置2 B．从位置2平移到位置3 C．从位置3平移到位置4 D．在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动 【答案】ACD 【详解】圆形闭合金属线圈在运动过程中，根据 只有闭合回路的磁通量随时间变化才会产生感应电流。从位置1平移到位置2，有效面积S增加，则向里的磁通量增加，能产生感应电流。从位置2平移到位置3，B和S均不变，故无法产生感应电流。从位置3平移到位置4，有效面积S减小，则向里的磁通量减小，能产生感应电流。在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动时，有效面积S为圆形面积在垂直磁场方向的投影，故有效面积S会变化，从而引起磁通量改变，能产生感应电流。 故选ACD。 10．（本题6分）如图所示，两根通电导线P、Q沿垂直纸面的方向放置，导线P、Q中通有电流，电流的方向未画出，O点为两导线连线的中点，，a、b两点位于PQ连线段的中垂线上并关于O点对称，且已知c点的磁感应强度为零，d点的磁感应强度方向垂直cd向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比，则下列说法正确的是（　　） A．P中的电流方向垂直纸面向外、Q中的电流方向垂直纸面向里 B． C．O点的磁感应强度方向垂直cd向上 D．若，方向不变，则a、b两点的磁感应强度相同 【答案】ACD 【详解】B．由题意c点的磁感应强度为零，则说明导线P、Q在c点产生的磁场大小相等、方向相反，又因为c点距 P、Q的距离比为，则 电流之比为，故B错误； A．由B分析可知，导线Q在d点产生的磁场强，d点的磁感应强度方向垂直，由安培定则可知P中的电流方向向外、则Q中的电流方向向里，故A正确； C．由安培定则可知，导线P、Q在O点产生的磁场方向均垂直cd连线向上，故C正确； D．由于，分别作出两电流在a、b两点的磁感应强度大小和方向，如图所示 根据磁场的矢量合成可知a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相同，故D正确。 故选ACD。 三、作图题 11．（本题6分）在如图所示的四幅图中，分别给出了磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向[图（3）中小磁针在螺线管内部]，请标出对应的磁感线方向或电流方向。 【答案】 【详解】（1）在图（1）中，已知小磁针静止时N极的指向，由直线电流的安培定则，可知直线中的电流方向向下，如图所示。 （2）在图（2）中，已知小磁针静止时N极的指向，由环形电流的安培定则，可知环形电流方向从左向右看是顺时针方向，如图所示。 （3）在图（3）中，已知螺线管内小磁针静止时N极的指向，由通电螺线管的右手螺旋定则可知，螺线管中的电流方向从左端导线流入，右端导线流出，如图所示。 （4）在图（4）中，已知磁感线的方向，由安培定则可知，环形电流方向沿逆时针方向，如图所示。 【点睛】 四、实验题 12．（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。 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）某地地磁场磁感应强度的水平分量，竖直分量求： (1)地磁场的大小及它与水平方向的夹角。 (2)在水平面内的面积内地磁场的磁通量。 【答案】(1)，与水平方向夹角为 (2) 【详解】（1）地磁场的水平分量和竖直分量​相互垂直，根据勾股定理可得 设地磁场与水平方向的夹角为，则 解得 （2）在水平面内的面积内地磁场的磁通量为 15．（本题19分）如图所示，有一个100匝的、边长的正方形线圈，线圈放在磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将磁场的方向反向或将这个线圈的形状由正方形改成圆形（周长不变），则在这两个过程中穿过线圈的磁通量分别变化了多少？ 【答案】 【详解】线圈是正方形时的面积 穿过线圈的磁通量 变为相反方向后，磁通量 磁通量的变化量，即磁通量变化了。 线圈改为圆形，周长不变，其半径 面积 穿过线圈的磁通量 所以磁通量的变化量。 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5章 初识电磁场与电磁波（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于磁感线，下列说法中正确的是（　　） A．沿磁感线的方向，磁场逐渐减弱 B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映 C．磁场中任意两条磁感线均不相交 D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止 2．（本题4分）如图所示，其中小磁针静止时N极正确的指向是（　　） A． B． C． D． 3．（本题4分）关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．若长为L、通过的电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为 B．由知，B与F成正比，与IL成反比 C．由知，通电导线在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场 D．磁感应强度的方向就是小磁针静止时北极所受磁场力的方向 4．（本题4分）如图，一电子在竖直平面内逆时针做匀速圆周运动（从右向左看），圆心为O点。空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向与电子运动平面垂直。在圆周的轴线上有M和N两点，。若M点的磁感应强度大小为0，则N点的磁感应强度大小为（　　） A．B B．0 C．2B D．3B 5．（本题4分）光是一种电磁波，其中红、橙、黄、绿4种单色光的波长分别是、，则4种单色光中光子能量最大的是（　　） A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光 6．（本题4分）已知地球到月球的距离是，电磁波在真空中的速度是。若从地球向月球发射电磁波，经过多长时间能在地球上接收到反射回来的电磁波？（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图所示，空间中存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向沿x轴正方向，半径为r、通有逆时针方向（从左往右看）恒定电流I的环形刚性导体在平面内，圆心为O。已知点磁感应强度为0。将环形导体绕z轴顺时针转过90°，其他不变，则点磁感应强度大小为（　　） A．0 B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）小明网上购买音乐会门票后，直接通过“刷身份证”方式即可顺利检票。当身份证靠近检验机器时，机器的感应电路中就会产生电流，识别听众身份，极大的提高了检票效率。下列说法正确的是（　　） A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应 B．身份证靠近读卡机器时，会使机器产生感应电流，这是电磁感应现象 C．只要导体做切割磁感线运动，一定能产生感应电流 D．身份证靠近读卡机器时，读卡器内闭合线圈磁通量发生变化，不能产生感应电流 9．（本题6分）如图，空间中存在垂直于纸面的有界匀强磁场，圆形闭合金属线圈处于位置1、2、3、4时，均与磁场边界相切。线圈在下列运动过程中，能产生感应电流的是（　　） A．从位置1平移到位置2 B．从位置2平移到位置3 C．从位置3平移到位置4 D．在位置2以圆形线圈的任一直径为轴转动 10．（本题6分）如图所示，两根通电导线P、Q沿垂直纸面的方向放置，导线P、Q中通有电流，电流的方向未画出，O点为两导线连线的中点，，a、b两点位于PQ连线段的中垂线上并关于O点对称，且已知c点的磁感应强度为零，d点的磁感应强度方向垂直cd向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比，则下列说法正确的是（　　） A．P中的电流方向垂直纸面向外、Q中的电流方向垂直纸面向里 B． C．O点的磁感应强度方向垂直cd向上 D．若，方向不变，则a、b两点的磁感应强度相同 三、作图题 11．（本题6分）在如图所示的四幅图中，分别给出了磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向[图（3）中小磁针在螺线管内部]，请标出对应的磁感线方向或电流方向。 四、实验题 12．（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。 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）某地地磁场磁感应强度的水平分量，竖直分量求： (1)地磁场的大小及它与水平方向的夹角。 (2)在水平面内的面积内地磁场的磁通量。 15．（本题19分）如图所示，有一个100匝的、边长的正方形线圈，线圈放在磁感应强度的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将磁场的方向反向或将这个线圈的形状由正方形改成圆形（周长不变），则在这两个过程中穿过线圈的磁通量分别变化了多少？ 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 $