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第十三章 电磁感应与电磁波初步 单元测试
一、单选题
1．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说， 电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图为一分子电流模型，电量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向在水平面内做匀速圆周运动，则该环形电流的大小和磁场的方向为 （　　）
A． ，竖直向下 B．，竖直向上
C．，竖直向下 D．，竖直向上
2．磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　）
A．图示左侧通电导线受到安培力向下 B． c、d两点的磁感应强度相等
C．圆柱内的磁感应强度处处为零 D．a、b两点的磁感应强度大小相同
3．下列有关磁场的四个表述，说法正确的是（　　）
A．磁场是客观存在的一种物质，磁感线也是真实存在的
B．磁场中的一小段通电导线在该处受力为零，此处磁感应强度B不一定为零
C．由定义式可知，电流I越大，导线L越长，某点的磁感应强度B就越小
D．在同一幅图中，磁感线越稀疏的位置，磁感应强度越大
4．某中学物理兴趣小组将一金属圆环竖直放置，在圆环的中心放置一小磁针，圆环未通电时，小磁针在圆环平面内，如图所示。现使圆环通以电流时，小磁针转动稳定后N极北偏东，当圆环通以电流I时，小磁针转动稳定后N极北偏东。已知通电圆环电流在圆环中心激发的磁场的磁感应强度强弱与电流大小成正比，则电流I的方向和大小分别为（　　）
A．从西向东看，逆时针方向， B．从西向东看，顺时针方向，
C．从西向东看，顺时针方向， D．从西向东看，逆时针方向，
5．下列各图所描述的物理情境中，线圈或回路中能产生感应电流的是（　　）
A．甲图中开关S闭合的瞬间，线圈N中能产生感应电流
B．乙图中条形磁铁放入圆形线圈中不动后，线圈中能产生感应电流
C．丙图中矩形导电线圈平面垂直于磁场方向向右平移中，线圈中能产生感应电流
D．丁图中增大通入的电流，水平放置的圆形线框中能产生感应电流
6．在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示实验中与发现光电效应现象有关的是（ ）
A． B．C． D．
7．如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（　　）
A．图甲是黑体辐射的实验规律，爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了光电效应现象
B．图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是
C．图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用α射线的穿透能力来测量钢板的厚度
D．图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些可减小链式反应的速度
二、多选题
8．如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列说法正确的是（　　）
A．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
B．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
C．电子沿着MN的中垂线方向运动时，速度不变
D．电子沿着MN的中垂线方向运动时，轨迹偏向M侧
9．如图，竖直面内固定有两条互相平行的长直绝缘导线，它们的电流强度相等，方向都竖直向向下，已知通电长直导线在空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该点到长直导线的距离成反比。a、b、c三点水平共线，与两导线相互垂直；b、e、f三点竖直共线，与两导线共面；b是两导线距离的中点，a到距离是b到距离的一半，b、c两点到的距离相等。若导线在a点磁感应强度为B，a、b、c、e、f五点的磁感应强度分别为，则下列说法正确的是（　　）
A．
B．两导线会产生相互排斥的作用力
C．，磁场方向垂直于纸面向里
D．，磁场方向垂直于纸面向外
10．随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波， 则以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小
B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快
C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播
D．甲波与乙波有可能发生干涉现象
三、实验题
11．某实验小组用如图甲所示的实验装置测量当地的重力加速度。电磁铁、小钢球和光电门处于同一竖直线上，小球吸在电磁铁上时测量出小球球心到光电门中心的竖直距离为h。
(1)电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料，硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了，本实验中的电磁铁的铁芯应该用 （选填“硬”或“软”）磁性材料制作；
(2)本实验 （选填“需要”或“不需要”）测量小球的质量；
(3)用游标卡尺测量小球的直径时应使用 （选填“内”或“外”）测量爪测量。游标卡尺的示数如图乙所示，则小球的直径 ；
(4)调整小球的下落高度h，断开电磁铁电源，记录计时装置显示的挡光时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图丙所示。已知图线的斜率为k，则当地的重力加速度为 （用表示）；
(5)小明每次测量h时均测量的是电磁铁下端到光电门下端的距离，仍作出图像，他是否可以通过图像求得重力加速度？请简要说明理由 。
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”）。
13．某实验小组用图（a）所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。该小组同学记录了磁体运动的四种情况，并标出相应感应电流的方向，如图（b）所示，请回答下面问题：
(1)对实验甲进行分析：当磁体靠近线圈，即穿过线圈的磁通量增加，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向 （选填“向上”或“向下”），与磁体的磁场方向 （选填“相同”或“相反”），这是 （选填“促进”或“阻碍”）穿过线圈的磁通量增加；同样的方法对实验乙、丙、丁进行分析，并把相关分析结果记录在下列表格中。
甲 乙 丙 丁
原磁场方向 向下 向上 向下 向上
穿过线圈的磁通量变化情况 增加 增加 减小 减小
感应电流的方向（在螺线管上方俯视） 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应电流的磁场方向 向下 向下 向上
原磁场与感应电流磁场方向的关系 相反 相同 相同
(2)总结上述实验结果，可以得到关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的 的变化。
14．奥斯特实验首次揭示了电与磁的联系。如图所示，通电直导线正下方有一小磁针。

（1）当直导线不通电流时，小磁针的Ｎ极指向地理上的 （填“南”或“北”）极附近。
（2）为了更好的完成此实验，直导线应该 （填“东西”或“南北”）放置。
（3）当直导线通有如图所示的电流时，小磁针的N极将垂直纸面向 （填“里”或“外”）偏转。
（4）已知环形电流在圆心处的磁感应强度大小与其半径成反比，通电直导线在其延长线上的磁感应强度为零。纸面内闭合导线框a、b由同心半圆与直线构成，通以大小相同的电流，如图所示。a、b在其圆心Oa、Ob处的磁感应强度的大小Ba Bb（填“>”“=”或“<”），Oa处的磁场方向垂直纸面向 （填“里”或“外”）。

参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B C A B D BC AC AC
1．B
【详解】电子圆周运动的周期
根据电流的定义可得环形电流的大小为
由于电子绕核顺时针运动，故电流方向为逆时针方向，根据安培定则可知，磁场方向竖直向上。
故选B。
2．D
【详解】A．根据左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向上，选项A错误；
B．因c点磁感线较d点密集，可知 c、d两点的磁感应强度不相等，选项B错误；
C．圆柱相当磁体，则内部的磁感应强度不为零，选项C错误；
D．a、b两点的磁感线疏密程度相同，可知磁感应强度大小相同，选项D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．磁场是真实存在的，是看不见、摸不到的；磁感线不是真实存在的，是科学家为了研究方便假想出来的，故A错误；
B．小段通电导线平行放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度不一定为零，故B正确；
C．磁感应强度只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的取向无关，故C错误；
D．磁感线的疏密程度反应磁感应强度的强弱，在同一幅图中，磁感线越稀疏的位置，磁感应强度越小，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】设小磁针所在位置的地磁场的大小为，方向向北，圆环通以电流时，小磁针转动稳定后N极北偏东，所以此时圆环产生的磁场向东，大小为
当圆环通以电流I时，小磁针转动稳定后N极北偏东，则此时圆环产生的磁场向东，大小为
又因为通电圆环电流在圆环中心激发的磁场的磁感应强度强弱与电流大小成正比，则
所以
根据安培定则可知，电流的方向为从西向东看，顺时针方向。
故选C。
5．A
【详解】A．甲图中开关S闭合瞬间，穿过线圈N的磁通量增大，所以线圈N中产生感应电流，故A正确；
B．乙图中条形磁铁放入圆形线圈中不动后，穿过线圈平面的磁通量不变，所以线圈中不产生感应电流，故B错误；
C．丙图中矩形导电线圈平面垂直于磁场方向向右平移中，金属框中磁通量不发生变化，所以不会在金属框中产生感应电流，故C错误；
D．丁图中增大通入的电流，穿过线圈的磁通量始终为零，所以在线圈中不会产生感应电流，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】A. 杨氏双缝干涉实验与光电效应现象无关，故A错误；
B. 光电效应实验，故B正确；
C. 该实验室赫兹证明光是电磁波所做的，与光电效应无关，故C错误；
D. 粒子散射实验，是研究原子内部结构的，与光电效应无关，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．图甲是黑体辐射的实验规律，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了黑体辐射强度随波长分布的规律，解决了“紫外灾难”问题，故A错误；
B．图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是，故B错误；
C．图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用射线的穿透能力来测量钢板的厚度，故C错误；
D．图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些，吸收更多的中子，从而可减小链式反应的速度，故D正确。
故选D。
8．BC
【详解】A．由安培定则可知a、b两处的磁感应强度方向相同，由对称性可知大小也相同，故A错误；
B．由矢量的合成可以知道，c、d两点的磁感应强度大小相等，方向相同，都向下，故B正确；
CD．电子沿着MN的中垂线方向运动时，速度与磁感应强度方向平行，不受洛伦兹力，速度不变，故C正确，D错误。
故选BC。
9．AC
【详解】AD．三点竖直共线，到导线的距离相等，导线在中垂线处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，有
故A正确，D错误；
B．根据两导线产生的磁感应强度方向，由左手定则分析可知，两导线相互吸引。故B错误；
C．根据通电长直导线在空间某位置产生的磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比，由可得
两导线在a点产生的磁感应强度方向相同，均垂直于纸面向里，则
方向垂直于纸面向里，故C正确。
故选AC。
10．AC
【详解】A．甲、乙波的波长比可见光大，根据 ，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确；
B．真空中， 甲波的传播速度等于乙波的传播速度，都等于3.0×108m/s，B错误；
C．甲、乙波都是电磁波，电磁波都是横波， 都能在真空中传播，C正确；
D．甲波与乙波的频率不相同，不能发生干涉现象，D错误。
故选AC。
11．(1)软
(2)不需要
(3) 外 10.15
(4)
(5)可以；因为每次h的测量误差相等，图像斜率不变
【详解】（1）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，所以本实验中的电磁铁的铁芯应该用软磁性材料制作；
（2）某实验小组用实验装置测量当地的重力加速度，则让小球做自由落体运动即可，故不需要测量小球质量；
（3）[1][2]如图所示
用b即外测量爪测量直径；根据游标卡尺规律可得
（4）小球经过光电门速度为
小球做自由落体运动，有
整理解得
其中
解得
（5）因为每次h的测量误差相等，图像斜率不变，则重力加速度大小不变，所以可以通过图像求得重力加速度。
12．(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。
13．(1) 向上 相反 阻碍
(2)磁通量
【详解】（1）[1][2][3]右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向上，而原磁场方向由N极指向S极，即原磁场方向向下，所以感应磁场方向与原磁场方向相反；感应电流的磁场阻碍穿过线圈的磁通量增加。
（2）感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
14． 北 南北 里 < 外
【详解】（1）[1]地磁场的南极在地理北极附近。因此当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的北极附近。
（2）[2]当导线沿东西方向放置时，其下方磁场方向沿南北方向；因为小磁针通常情况下受到地磁场的作用指向南北方向，需要避免地磁场的作用对实验结果造成影响，所以应使通电导线沿南北方向放置。
（3）[3]由安培定则，当直导线通有如图所示的电流时，小磁针的N极将向垂直纸面向里偏转。
（4）[4]导线框圆心处的磁场为两个环形电流产生的磁感应强度矢量和。根据右手螺旋定则可知顺时针电流在导线框a圆心处处产生的磁场垂直纸面向里，逆时针电流在圆心处产生的磁场垂直于纸面向外，所以此处的合磁感应强度为两个磁场磁感应强度之差；导线框b圆心处的磁场方向为两个电流的磁场之和，两个电流都是顺时针方向，在圆心处产生的磁场均垂直于纸面向里，所以此处的磁感应强度为两个磁场产生的磁感应强度之和，所以
Ba[5]根据上面的分析可知线框a圆心处的磁场方向为两个磁感应强度矢量之差，根据题意可知环形电流在圆心处的磁感应强度大小与其半径成反比，所以合磁场方向垂直纸面向外。

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