第13章 电磁感应与电磁波初步 单元分层自测·提升通关卷 -2026-2027学年高二上学期物理同步培优训练(人教版必修第三册)
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内容正文:
2026-2027学年高二上学期物理章末自测
第十三章 电磁感应与电磁波初步·提升通关卷
注意事项:
1.建议用时:75分钟 试卷满分:100分。
2.测试范围:人教版必修第三册第13章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于电磁波,下列叙述正确的是( )
A.电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速
B.电磁波可以发生反射现象
C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D.随着科技的发展,可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
【答案】B
【详解】A.电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速,故A错误;
B.电磁波属于波的一种,能够发生反射等波特有的现象,故B正确;
CD.电磁波能在真空中传播,而机械波依赖于介质传播,不能在真空中传播,故CD错误。
故选B。
2.下列描述的物理现象正确的是( )
A.电磁波在介质中传播的速度只与介质有关
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关
C.验钞机检验钞票真伪体现了红外线的荧光作用
D.导体回路的磁通量发生变化时,导体回路中就一定产生感应电流
【答案】B
【详解】A.电磁波的传播速度在真空中达到最大,等于3×108m/s,而在其它介质中,电磁波的速度减小,故A错误;
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关,故B正确;
C.验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用,故C错误;
D.闭合导体回路的磁通量发生变化时,导体回路中就一定产生感应电流,故D错误。
故选B。
3.如图所示,地球是一个磁体,相当于一个大条形磁铁,为了解释地球的磁性,安培在19世纪用分子电流假说进行了说明,地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的,假设地球带负电,下列说法正确的是( )
A.在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极
B.地球磁体的N极位于地理的南极,地球磁体的S极与地理的北极重合
C.用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向,看到它的磁极一般指向地理的正南北方向
D.从地理北极向地理南极看,环形电流的方向沿逆时针方向
【答案】A
【详解】A.在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极,故A正确;
B.地球磁体的N极位于地理的南极附近,地球磁体的S极在地理的北极附近,并不完全重合,存在磁偏角,故B错误;
C.用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向,看到它的磁极一般指向地理的南北方向附近,不是正南北方向,由于地磁两极和地理两极不重合,存在磁偏角,小磁针指向的是地磁南北方向,并非地理正南北方向,故C错误;
D.忽略磁偏角,地球内部磁场从地理北极指向地理南极,根据安培定则,从地理北极向地理南极看,环形电流的方向沿顺时针方向;地球带负电,地球自转方向为自西向东,从地理北极向地理南极看,地球自转是逆时针,等效电流为顺时针方向,故D错误。
故选A。
4.如图,一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为方向水平向右的匀强磁场中,以导线中心为圆心的圆周上有、、、四个点,已知点的磁感应强度为0,则下列说法正确的是( )
A.导线中电流的方向垂直纸面向里
B.点的磁感应强度大小为
C.点的磁感应强度大小为
D.点的磁感应强度大小为
【答案】D
【详解】A.匀强磁场方向向右,且点合磁场为零,所以导线在点产生的磁场方向应向左。根据安培定则,导线中电流垂直纸面向外,故A错误;
BCD.通电直导线周围的磁场沿以导线为圆心的同心圆切线方向,同一圆周上各点的磁感应强度大小相等。设匀强磁场大小为,由点合磁场为零,导线在点的磁场与匀强磁场大小相等、方向相反,故导线磁场大小为。在点,导线磁场向右,和匀强磁场同向,因此
在点和点,导线磁场分别竖直向下、向上,均与匀强磁场垂直,因此,故BC错误,D正确。
故选D。
5.如图所示,矩形线圈abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向夹角,已知,,矩形线圈面积为S,磁感应强度大小为B,现将线圈绕ad顺时针旋转37°,则通过线圈的磁通量变化量为( )
A.BS B.-0.2BS C.0.2BS D.1.8BS
【答案】C
【详解】线圈水平放置时的磁通量为
线圈顺时针旋转37°时的磁通量为
则磁通量变化量为
故选C。
6.如图所示,空间中存在两根平行固定放置的无限长直导线与,它们通有大小相等、方向相反的电流,与导线垂直的直线上有M、O、N三点,M点与O点关于对称,O点与N点关于对称且,初始时,M点的磁感应强度大小为,O点的磁感应强度大小为,现仅改变中的电流方向而大小不变,则N点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】根据安培定则,两导线在O点处产生的磁感应强度方向相同大小相等,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,两导线在N点处的磁感应强度大小应该与M点一样(即为),根据对称性,在N点处产生的磁感应强度为
M点的磁感应强度大小为,则有
解得
现仅改变中的电流方向而大小不变,此时两导线在N点的磁感应强度方向相同,大小为
故选C。
7.如图为两形状完全相同的金属环、平行竖直的固定在绝缘水平面上,且两圆环的圆心、的连线为一条水平线,其中、、为该连线上的三点,相邻两点间的距离满足。当两金属环中通有从左向右看逆时针方向大小相等的电流时,经测量可得点的磁感应强度大小为,点的磁感应强度大小为。如果将右侧的金属环的电流方向变为与原来相反(大小不变),则点的磁感应强度大小应为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据右手螺旋定则可知,、、三点的磁感应强度方向均水平向左,
设,并且单个环形电流在距离圆心位置处磁感应强度为,在距离圆心处的磁感应强度为,因此点磁感应强度为
点磁感应强度为
当金属环的电流相反后,
联立得
故选A。
8.(多选)在下列几种运动情景中,能够产生感应电流的是( )
A.图甲所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
B.图乙所示,线圈从磁场中的M位置移动至N位置的过程
C.图丙所示,条形磁铁沿水平方向穿过固定在桌面的闭合金属圆环
D.图丁所示,金属框在同一平面内沿平行于通电直导线方向运动
【答案】ABC
【详解】A.图甲中,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动,穿过线框的磁通量发生周期性变化,产生感应电流,故A正确;
B.图乙中,磁场是非匀强磁场,线圈从M位置移动至N位置的过程,穿过线圈的磁感线条数发生变化,即磁通量变化,产生感应电流,故B正确;
C.图丙中,条形磁铁穿过闭合金属圆环,穿过圆环的磁通量发生变化,产生感应电流,故C正确;
D.图丁中,通电直导线产生的磁场在同一距离处磁感应强度大小相等,金属框沿平行于导线方向运动时,与导线的距离不变,穿过金属框的磁通量保持不变,不产生感应电流,故D错误。
故选ABC。
9.(多选)关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化,下列说法正确的是( )
A.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,电路中一定会产生感应电流
B.电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传播,也可以不需要介质进行无线传播
C.发电机是将电能转化为机械能的装置,是根据电磁感应原理制成的
D.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论
【答案】BD
【详解】A.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,电路中不一定会产生感应电流,例如,当部分导体运动方向与磁场方向平行时,没有产生感应电动势,此时,感应电流为0,故A错误;
B.电磁波本质是电磁场在空间的传播,可以通过电缆、光缆进行有线传播,也可以不需要介质进行无线传播,故B正确;
C.发电机是将机械能转化为电能的装置,是根据电磁感应原理制成的,故C错误;
D.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论,故D正确。
故选BD。
10.(多选)如图所示,abcd是边长为l的正方形金属框,磁场区域边界PM与PN的夹角,磁感应强度为B,此时P点位于cd的中点。下列说法正确的是( )
A.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度90°,金属框磁通量的变化量为
B.若将金属框以ad为轴向纸面外转动角度180°,金属框磁通量的变化量为
C.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度180°,金属框磁通量的变化量为
D.若将金属框向右移动l,金属框磁通量的变化量为
【答案】BC
【详解】A.金属框初始位置磁通量为
若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度90°,此时无磁感线穿过金属框,金属框的磁通量为0,故金属框磁通量的变化量为,故A错误;
B.若将金属框以ad为轴向纸面外转动角度180°,磁通量方向反向且为,则金属框磁通量的变化量为,故B正确;
C.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度180°,磁通量方向反向且为
则金属框磁通量的变化量为,故C正确;
D.若将金属框向右移动l,则金属框磁通量方向不变且为
则金属框磁通量的变化量为,故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.当甲、乙、丙中的导线通以如图所示方向的电流,小磁针静止时,N极垂直纸面向外的是________(填“甲”“乙”或“丙”);如图丁所示的通电螺线管,通电后形成图示方向的磁场,则电源正极为________(填“A”或“B”),小磁针静止后的左端为________(填“N”或“S”)极。
【答案】 乙 B N
【详解】[1]如图所示,甲图中的小磁针上有一直导线通以图中所示方向的电流时,据安培定则,直线电流在电流下方磁场垂直纸面向里,小磁针静止时,N极垂直纸面向里;
乙图中环形导线接上如图所示的直流电源时,据安培定则,环形电流在其环中心处产生的磁场方向垂直纸面向外,小磁针静止时,N极垂直纸面向外;
据安培定则可知,丙图中通电直导线旁的小磁针所在位置处的磁场垂直纸面向里,小磁针静止时N极将垂直纸面向里。
故填:乙。
[2]由丁图可知,通电螺线管右边为S极,据安培定则可知电流的方向,可知电源的左端B是正极。
[3]丁图中通电螺线管旁的小磁针位置的磁场水平向左,则小磁针静止后的左端为N极。
12.某兴趣小组利用磁敏电阻设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪,其中磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化规律如图甲所示,磁场测量仪的工作原理电路图如图乙所示,提供的器材有:
A.磁敏电阻(工作范围为)
B.电源(电动势为,内阻很小)
C.电流表(量程为,内阻不计)
D.电阻箱(最大阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.定值电阻(阻值为)
G.开关,导线若干
(1)电路连接:按照图乙所示连接实验电路,定值电阻应选用_____(填“”或“”)。
(2)按下列步骤进行调试:
①闭合开关,将电阻箱调为,然后将开关向_____(填“”或“”)端闭合,将电流表此时指针对应的刻度线标记为1.5T;
②逐步减小电阻箱的阻值,按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关向另一端闭合,测量仪即可正常使用。
(3)用调试好的磁场测量仪进行测量,当电流表的示数为时,待测磁场的磁感应强度为_____(结果保留两位有效数字)。
(4)使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,内阻明显变大,这将导致磁感应强度的测量结果_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)
(3)1.0
(4)偏大
【详解】(1)当磁感应强度为零时,磁敏电阻的阻值为
为了保护电流表,定值电阻的最小阻值为
故定值电阻应选用。
(2)本实验为替代法测电阻,故闭合开关,将电阻箱调为,然后将开关应向端闭合。
(3)当电流表的示数为时,磁敏电阻的阻值为。
由图甲可知待测磁场的磁感应强度为。
(4)由于电源的电动势略微变小,内阻变大,导致测得的电流值偏小,磁敏电阻的阻值偏大,由图像知这将导致磁感应强度的测量结果偏大。
三.计算题(本题共3小题,共38分)
13.如图所示,光滑的金属导轨ab、cd竖直平行固定放置,匀强磁场垂直导轨平面向外,导轨的间距为L。a、c两点用垂直导轨的导线连接,与导轨垂直放置始终保持良好接触的金属棒,受到竖直向上的拉力F(与重力mg等大)。时刻匀强磁场的磁感应强度为,金属棒从ef处开始以速度匀速下降,ef与ac相距也为L。求:
(1)时刻回路的磁通量;
(2)为使回路中不产生感应电流,请推导出从时刻开始,磁感应强度B随时间t变化的关系式。
【详解】(1)时刻,回路的面积此时回路的磁通量为
(2)要使回路中不产生感应电流,回路中的磁通量应保持不变,即时刻的磁通量
在时刻,金属棒下滑的距离
此时回路的面积为
此时回路的磁通量为
由于
则有
解得磁感应强度随时间变化的关系式为
14.在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线,导线与磁场方向垂直,导线长为1 cm,电流为0.5 A,所受的磁场力大小为5 × 10−4 N。
(1)求该位置的磁感应强度B的大小;
(2)有一面积S = 0.4 m2的矩形线圈abcd放入该磁场中,当线圈平面与水平方向夹角θ = 60°时,如图所示,求穿过线圈的磁通量Φ1;
(3)当线圈绕cd轴逆时针转动60°时,求此时的磁通量Φ2及该过程中磁通量的变化量ΔΦ。
【详解】(1)根据得,磁感应强度
(2)线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量
(3)线圈以cd为轴逆时针方向转过60°角后变为与磁场垂直,此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相同,故通过线圈的磁通量
该过程中磁通量的变化量
15.如图所示,固定的金属框架MON 与导体棒DE 构成回路,回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直,框架OM与ON 的夹角为45°,导体棒 DE始终与框架ON 垂直。
(1)若磁感应强度为 ,导体棒DE从O点出发,向右以速度v匀速运动时间t,求穿过回路的磁通量变化量;
(2)若导体棒 DE 向右运动,当回路面积从变到时,磁场的磁感应强度恰好从变到 ,求穿过回路的磁通量变化量;
(3)当 时,磁感应强度 ,导体棒DE从O点右侧2m处向右以2m/s的速度匀速运动,且此后闭合回路中没有感应电流产生,求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。
【详解】(1)DE从O点出发,向右以速度v匀速运动时间t,位移为
由图根据几何关系可知,此时回路面积为
回路的磁通量的变化量是
(2)根据题意可知
则回路中的磁通量变化量是
(3)根据题意可知,DE出发前穿过回路的磁通量为
DE从O点右侧2m处出发,向右以2m/s的速度匀速运动,t时,根据题意可知,三角形边长为
设此时磁感应强度大小为B,穿过回路的磁通量为
闭合回路中没有感应电流产生,故磁通量没变,则
整理得磁感应强度大小B随时间t变化的表达式
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第十三章 电磁感应与电磁波初步·提升通关卷
注意事项:
1.建议用时:75分钟 试卷满分:100分。
2.测试范围:人教版必修第三册第13章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于电磁波,下列叙述正确的是( )
A.电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速
B.电磁波可以发生反射现象
C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D.随着科技的发展,可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
2.下列描述的物理现象正确的是( )
A.电磁波在介质中传播的速度只与介质有关
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关
C.验钞机检验钞票真伪体现了红外线的荧光作用
D.导体回路的磁通量发生变化时,导体回路中就一定产生感应电流
3.如图所示,地球是一个磁体,相当于一个大条形磁铁,为了解释地球的磁性,安培在19世纪用分子电流假说进行了说明,地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的,假设地球带负电,下列说法正确的是( )
A.在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极
B.地球磁体的N极位于地理的南极,地球磁体的S极与地理的北极重合
C.用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向,看到它的磁极一般指向地理的正南北方向
D.从地理北极向地理南极看,环形电流的方向沿逆时针方向
4.如图,一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为方向水平向右的匀强磁场中,以导线中心为圆心的圆周上有、、、四个点,已知点的磁感应强度为0,则下列说法正确的是( )
A.导线中电流的方向垂直纸面向里 B.点的磁感应强度大小为
C.点的磁感应强度大小为 D.点的磁感应强度大小为
5.如图所示,矩形线圈abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向夹角,已知,,矩形线圈面积为S,磁感应强度大小为B,现将线圈绕ad顺时针旋转37°,则通过线圈的磁通量变化量为( )
A.BS B.-0.2BS C.0.2BS D.1.8BS
6.如图所示,空间中存在两根平行固定放置的无限长直导线与,它们通有大小相等、方向相反的电流,与导线垂直的直线上有M、O、N三点,M点与O点关于对称,O点与N点关于对称且,初始时,M点的磁感应强度大小为,O点的磁感应强度大小为,现仅改变中的电流方向而大小不变,则N点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7.如图为两形状完全相同的金属环、平行竖直的固定在绝缘水平面上,且两圆环的圆心、的连线为一条水平线,其中、、为该连线上的三点,相邻两点间的距离满足。当两金属环中通有从左向右看逆时针方向大小相等的电流时,经测量可得点的磁感应强度大小为,点的磁感应强度大小为。如果将右侧的金属环的电流方向变为与原来相反(大小不变),则点的磁感应强度大小应为( )
A. B. C. D.
8.(多选)在下列几种运动情景中,能够产生感应电流的是( )
A.图甲所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
B.图乙所示,线圈从磁场中的M位置移动至N位置的过程
C.图丙所示,条形磁铁沿水平方向穿过固定在桌面的闭合金属圆环
D.图丁所示,金属框在同一平面内沿平行于通电直导线方向运动
9.(多选)关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化,下列说法正确的是( )
A.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,电路中一定会产生感应电流
B.电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传播,也可以不需要介质进行无线传播
C.发电机是将电能转化为机械能的装置,是根据电磁感应原理制成的
D.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论
10.(多选)如图所示,abcd是边长为l的正方形金属框,磁场区域边界PM与PN的夹角,磁感应强度为B,此时P点位于cd的中点。下列说法正确的是( )
A.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度90°,金属框磁通量的变化量为
B.若将金属框以ad为轴向纸面外转动角度180°,金属框磁通量的变化量为
C.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度180°,金属框磁通量的变化量为
D.若将金属框向右移动l,金属框磁通量的变化量为
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.当甲、乙、丙中的导线通以如图所示方向的电流,小磁针静止时,N极垂直纸面向外的是________(填“甲”“乙”或“丙”);如图丁所示的通电螺线管,通电后形成图示方向的磁场,则电源正极为________(填“A”或“B”),小磁针静止后的左端为________(填“N”或“S”)极。
12.某兴趣小组利用磁敏电阻设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪,其中磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化规律如图甲所示,磁场测量仪的工作原理电路图如图乙所示,提供的器材有:
A.磁敏电阻(工作范围为)
B.电源(电动势为,内阻很小)
C.电流表(量程为,内阻不计)
D.电阻箱(最大阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.定值电阻(阻值为)
G.开关,导线若干
(1)电路连接:按照图乙所示连接实验电路,定值电阻应选用_____(填“”或“”)。
(2)按下列步骤进行调试:
①闭合开关,将电阻箱调为,然后将开关向_____(填“”或“”)端闭合,将电流表此时指针对应的刻度线标记为1.5T;
②逐步减小电阻箱的阻值,按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关向另一端闭合,测量仪即可正常使用。
(3)用调试好的磁场测量仪进行测量,当电流表的示数为时,待测磁场的磁感应强度为_____(结果保留两位有效数字)。
(4)使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,内阻明显变大,这将导致磁感应强度的测量结果_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三.计算题(本题共3小题,共38分)
13.如图所示,光滑的金属导轨ab、cd竖直平行固定放置,匀强磁场垂直导轨平面向外,导轨的间距为L。a、c两点用垂直导轨的导线连接,与导轨垂直放置始终保持良好接触的金属棒,受到竖直向上的拉力F(与重力mg等大)。时刻匀强磁场的磁感应强度为,金属棒从ef处开始以速度匀速下降,ef与ac相距也为L。求:
(1)时刻回路的磁通量;
(2)为使回路中不产生感应电流,请推导出从时刻开始,磁感应强度B随时间t变化的关系式。
14.在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线,导线与磁场方向垂直,导线长为1 cm,电流为0.5 A,所受的磁场力大小为5 × 10−4 N。
(1)求该位置的磁感应强度B的大小;
(2)有一面积S = 0.4 m2的矩形线圈abcd放入该磁场中,当线圈平面与水平方向夹角θ = 60°时,如图所示,求穿过线圈的磁通量Φ1;
(3)当线圈绕cd轴逆时针转动60°时,求此时的磁通量Φ2及该过程中磁通量的变化量ΔΦ。
15.如图所示,固定的金属框架MON 与导体棒DE 构成回路,回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直,框架OM与ON 的夹角为45°,导体棒 DE始终与框架ON 垂直。
(1)若磁感应强度为 ,导体棒DE从O点出发,向右以速度v匀速运动时间t,求穿过回路的磁通量变化量;
(2)若导体棒 DE 向右运动,当回路面积从变到时,磁场的磁感应强度恰好从变到 ,求穿过回路的磁通量变化量;
(3)当 时,磁感应强度 ,导体棒DE从O点右侧2m处向右以2m/s的速度匀速运动,且此后闭合回路中没有感应电流产生,求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。
试题 第3页(共6页) 试题 第4页(共6页)
试题 第1页(共6页) 试题 第2页(共6页)
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第十三章 电磁感应与电磁波初步·提升通关卷
参考答案
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
B
A
D
C
C
A
ABC
BD
BC
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.乙 B N
12.(1)
(2)
(3)1.0
(4)偏大
三.计算题(本题共3小题,共38分)
13.(1)时刻,回路的面积此时回路的磁通量为
(2)要使回路中不产生感应电流,回路中的磁通量应保持不变,即时刻的磁通量
在时刻,金属棒下滑的距离
此时回路的面积为
此时回路的磁通量为
由于
则有
解得磁感应强度随时间变化的关系式为
14.(1)根据得,磁感应强度
(2)线圈在垂直磁场方向上的投影面积
穿过线圈的磁通量
(3)线圈以cd为轴逆时针方向转过60°角后变为与磁场垂直,此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相同,故通过线圈的磁通量
该过程中磁通量的变化量
15.(1)DE从O点出发,向右以速度v匀速运动时间t,位移为
由图根据几何关系可知,此时回路面积为
回路的磁通量的变化量是
(2)根据题意可知
则回路中的磁通量变化量是
(3)根据题意可知,DE出发前穿过回路的磁通量为
DE从O点右侧2m处出发,向右以2m/s的速度匀速运动,t时,根据题意可知,三角形边长为
设此时磁感应强度大小为B,穿过回路的磁通量为
闭合回路中没有感应电流产生,故磁通量没变,则
整理得磁感应强度大小B随时间t变化的表达式
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2026-2027学年高二上学期物理章末自测
第十三章 电磁感应与电磁波初步·提升通关卷
注意事项:
1.建议用时:75分钟 试卷满分:100分。
2.测试范围:人教版必修第三册第13章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于电磁波,下列叙述正确的是( )
A.电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速
B.电磁波可以发生反射现象
C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D.随着科技的发展,可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
2.下列描述的物理现象正确的是( )
A.电磁波在介质中传播的速度只与介质有关
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关
C.验钞机检验钞票真伪体现了红外线的荧光作用
D.导体回路的磁通量发生变化时,导体回路中就一定产生感应电流
3.如图所示,地球是一个磁体,相当于一个大条形磁铁,为了解释地球的磁性,安培在19世纪用分子电流假说进行了说明,地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的,假设地球带负电,下列说法正确的是( )
A.在地球的内部磁感线由地磁的S极指向地磁的N极
B.地球磁体的N极位于地理的南极,地球磁体的S极与地理的北极重合
C.用一个能自由转动的小磁针观察地磁场的方向,看到它的磁极一般指向地理的正南北方向
D.从地理北极向地理南极看,环形电流的方向沿逆时针方向
4.如图,一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为方向水平向右的匀强磁场中,以导线中心为圆心的圆周上有、、、四个点,已知点的磁感应强度为0,则下列说法正确的是( )
A.导线中电流的方向垂直纸面向里 B.点的磁感应强度大小为
C.点的磁感应强度大小为 D.点的磁感应强度大小为
5.如图所示,矩形线圈abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向夹角,已知,,矩形线圈面积为S,磁感应强度大小为B,现将线圈绕ad顺时针旋转37°,则通过线圈的磁通量变化量为( )
A.BS B.-0.2BS C.0.2BS D.1.8BS
6.如图所示,空间中存在两根平行固定放置的无限长直导线与,它们通有大小相等、方向相反的电流,与导线垂直的直线上有M、O、N三点,M点与O点关于对称,O点与N点关于对称且,初始时,M点的磁感应强度大小为,O点的磁感应强度大小为,现仅改变中的电流方向而大小不变,则N点的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7.如图为两形状完全相同的金属环、平行竖直的固定在绝缘水平面上,且两圆环的圆心、的连线为一条水平线,其中、、为该连线上的三点,相邻两点间的距离满足。当两金属环中通有从左向右看逆时针方向大小相等的电流时,经测量可得点的磁感应强度大小为,点的磁感应强度大小为。如果将右侧的金属环的电流方向变为与原来相反(大小不变),则点的磁感应强度大小应为( )
A. B. C. D.
8.(多选)在下列几种运动情景中,能够产生感应电流的是( )
A.图甲所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
B.图乙所示,线圈从磁场中的M位置移动至N位置的过程
C.图丙所示,条形磁铁沿水平方向穿过固定在桌面的闭合金属圆环
D.图丁所示,金属框在同一平面内沿平行于通电直导线方向运动
9.(多选)关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化,下列说法正确的是( )
A.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,电路中一定会产生感应电流
B.电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传播,也可以不需要介质进行无线传播
C.发电机是将电能转化为机械能的装置,是根据电磁感应原理制成的
D.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论
10.(多选)如图所示,abcd是边长为l的正方形金属框,磁场区域边界PM与PN的夹角,磁感应强度为B,此时P点位于cd的中点。下列说法正确的是( )
A.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度90°,金属框磁通量的变化量为
B.若将金属框以ad为轴向纸面外转动角度180°,金属框磁通量的变化量为
C.若将金属框以bd为轴向纸面外转动角度180°,金属框磁通量的变化量为
D.若将金属框向右移动l,金属框磁通量的变化量为
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.当甲、乙、丙中的导线通以如图所示方向的电流,小磁针静止时,N极垂直纸面向外的是________(填“甲”“乙”或“丙”);如图丁所示的通电螺线管,通电后形成图示方向的磁场,则电源正极为________(填“A”或“B”),小磁针静止后的左端为________(填“N”或“S”)极。
12.某兴趣小组利用磁敏电阻设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪,其中磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化规律如图甲所示,磁场测量仪的工作原理电路图如图乙所示,提供的器材有:
A.磁敏电阻(工作范围为)
B.电源(电动势为,内阻很小)
C.电流表(量程为,内阻不计)
D.电阻箱(最大阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.定值电阻(阻值为)
G.开关,导线若干
(1)电路连接:按照图乙所示连接实验电路,定值电阻应选用_____(填“”或“”)。
(2)按下列步骤进行调试:
①闭合开关,将电阻箱调为,然后将开关向_____(填“”或“”)端闭合,将电流表此时指针对应的刻度线标记为1.5T;
②逐步减小电阻箱的阻值,按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关向另一端闭合,测量仪即可正常使用。
(3)用调试好的磁场测量仪进行测量,当电流表的示数为时,待测磁场的磁感应强度为_____(结果保留两位有效数字)。
(4)使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,内阻明显变大,这将导致磁感应强度的测量结果_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三.计算题(本题共3小题,共38分)
13.如图所示,光滑的金属导轨ab、cd竖直平行固定放置,匀强磁场垂直导轨平面向外,导轨的间距为L。a、c两点用垂直导轨的导线连接,与导轨垂直放置始终保持良好接触的金属棒,受到竖直向上的拉力F(与重力mg等大)。时刻匀强磁场的磁感应强度为,金属棒从ef处开始以速度匀速下降,ef与ac相距也为L。求:
(1)时刻回路的磁通量;
(2)为使回路中不产生感应电流,请推导出从时刻开始,磁感应强度B随时间t变化的关系式。
14.在磁感线向下的匀强磁场中放入一通电导线,导线与磁场方向垂直,导线长为1 cm,电流为0.5 A,所受的磁场力大小为5 × 10−4 N。
(1)求该位置的磁感应强度B的大小;
(2)有一面积S = 0.4 m2的矩形线圈abcd放入该磁场中,当线圈平面与水平方向夹角θ = 60°时,如图所示,求穿过线圈的磁通量Φ1;
(3)当线圈绕cd轴逆时针转动60°时,求此时的磁通量Φ2及该过程中磁通量的变化量ΔΦ。
15.如图所示,固定的金属框架MON 与导体棒DE 构成回路,回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直,框架OM与ON 的夹角为45°,导体棒 DE始终与框架ON 垂直。
(1)若磁感应强度为 ,导体棒DE从O点出发,向右以速度v匀速运动时间t,求穿过回路的磁通量变化量;
(2)若导体棒 DE 向右运动,当回路面积从变到时,磁场的磁感应强度恰好从变到 ,求穿过回路的磁通量变化量;
(3)当 时,磁感应强度 ,导体棒DE从O点右侧2m处向右以2m/s的速度匀速运动,且此后闭合回路中没有感应电流产生,求磁感应强度大小B随时间t变化的表达式。
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