吉林东北师范大学附属中学物理第十三章 电磁感应与电磁波精选测试卷专题练习一、第十三章 电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难）1．如图所示，三根相互平行的固定长直导线1L 、2L 和3L 垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a 的正方形的四个点上， 1L 与2L 中的电流均为I ，方向均垂直于纸面向外， 3L 中的电流为2I ，方向垂直纸面向里（已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导线r 处的磁感应强度kIB r（其中k 为常数）．某时刻有一质子（电量为e ）正好沿与x 轴正方向成45°斜向上经过原点O ，速度大小为v ，则质子此时所受磁场力为( )A ．方向垂直纸面向里，大小为23kIveB ．方向垂直纸面向外，大小为32kIveC ．方向垂直纸面向里，大小为32kIvea D ．方向垂直纸面向外，大小为232kIvea【答案】B 【解析】 【详解】根据安培定则，作出三根导线分别在O 点的磁场方向，如图：由题意知，L 1在O 点产生的磁感应强度大小为B 1＝ kI a，L 2在O 点产生的磁感应强度大小为B2＝2kIa，L3在O点产生的磁感应强度大小为B3＝2kIa，先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量为B2x＝2kIasin45°＝2kIa，同理沿y轴负方向的分量为B2y＝2kIasin45°＝2kIa，故x轴方向的合磁感应强度为B x＝B1+B2x＝32kIa，y轴方向的合磁感应强度为B y＝B3−B2y＝32kIa，故最终的合磁感应强度的大小为22322x ykIB B Ba＝＝，方向为tanα＝yxBB＝1，则α=45°，如图：故某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为垂直纸面向外，大小为f＝eBv＝322kIvea，故B正确; 故选B．【点睛】磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.2．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）A．0 B．0.5B C．B D．2 B【答案】A【解析】试题分析：乙为双绕线圈，两股导线产生的磁场相互抵消，管内磁感应强度为零，故A正确．考点：磁场的叠加名师点睛：本题比较简单，考查了通电螺线管周围的磁场，弄清两图中电流以及导线的绕法的异同即可正确解答本题．3．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中没有感应电流的是（）A．将电键突然断开的瞬间B．线圈中通以恒定的电流C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动D．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动【答案】B【解析】【详解】A.将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无消失，穿过铜环a的磁通量减小，产生感应电流，故A不符合题意；B.线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环a的磁通量不变，没有感应电流产生，故B符合题意；C.通电时，使变阻器的滑片P作加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a磁通量变化，产生感应电流，故C不符合题意；D.通电时，使变阻器的滑片P作匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，回路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过铜环a磁通量增大，产生感应电流，故D不符合题意；4．如图所示为水平放置的两根等高固定长直导线的截面图，O点是两导线间距离的中点，a、b是过O点的竖直线上与O点距离相等的两点，两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流．下列说法正确的是( )A．两导线之间存在相互吸引的安培力B．O点的磁感应强度为零C．O点的磁感应强度方向竖直向下D．a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相反【答案】C【解析】【分析】【详解】由图可知，两处电流的方向相反，所以它们之间存在相互排斥的作用力．故A错误．由安培定则可知，左侧的电流在O处产生的磁场方向竖直向下，右侧的电流在O处产生的磁场方向竖直向下，方向相同，所以合磁场的方向向下．故B错误，C正确．结合安培定则，分别作出两处电流在a、b两点的磁场方向如图，可知a、b两点的磁感应强度方向相同．故D错误．故选C.5．如图所示，三根完全相同的通电直导线a、b、c平行固定，三根导线截面的连线构成一等边三角形，O点为三角形的中心，整个空间有磁感应强度大小为B、方向平行于等边三角形所在平面且垂直bc边指向a的匀强磁场。
现在三根导线中通以方向均向里的电流，其中I b=I c=I。
已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度的大小跟电流成正比，导线b在O 点产生的磁感应强度大小为B。
则下列说法正确的是（）A．若O点的磁感应强度平行ac边，则I a=（13IB．若O点的磁感应强度平行ab边，则I a=（1＋33）IC．若O点的磁感应强度垂直ac边，则I a=31）ID．若O点的磁感应强度垂直ab边，则I a=31）I【答案】A【解析】【详解】三条直导线在O点的磁场方向如图；其中B c和B b的合场强水平向右大小为B bc=B；方向水平向右。
A ．若O 点的磁感应强度平行ac 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在垂直于ac 方向的合磁场为零，即sin 30cos30cos300c a B B B +-=其中B c =B =kI ，解得I a =（13I 选项A 正确；B ．若O 点的磁感应强度平行ab 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在垂直于ab 方向的合磁场为零，即sin 30cos30sin 300b a B B B -+=其中B b =B =kI ，解得I a =3-1）I选项B 错误；C ．若O 点的磁感应强度垂直ac 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在平行于ac 方向的合磁场为零，即cos30sin 30-sin 300a bc B B B +=表达式无解，则O 点的磁感应强度的方向不可能垂直ac 边，选项C 错误；D ．若O 点的磁感应强度垂直ab 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在平行于ab 方向的合磁场为零，即cos30cos 60cos 600bc a B B B +-=其中B c =B =kI ，解得I a =3）I选项D 错误。
故选A 。
6．正三角形ABC 在纸面内，在顶点B 、C 处分别有垂直纸面的长直导线，通有方向如图所示、大小相等的电流，正方形abcd 也在纸面内，A 点为正方形对角线的交点，ac 连线与BC 平行，要使A 点处的磁感应强度为零，可行的措施是A．在a点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向外B．在b点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向里C．在c点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向外D．在d点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向里【答案】A【解析】【详解】由图可知，B导线中方向向里，C导线中方向向外，根据安培定则知两导线在a点处的磁'=．如图所示：感应强度方向夹角为120°，合磁感应强度B B要使A点处的磁感应强度为零，则：A.在a点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向外，根据安培定则可知a 在A点产生的磁场方向向上，A点处的磁感应强度可能为零，故A正确；B.在b点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向里，根据安培定则可知b 在A点产生的磁场方向向左，A点处的磁感应强度不可能为零，故B错误；C.在c点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向外，根据安培定则可知c 在A点产生的磁场方向向下，A点处的磁感应强度不可能为零，故C错误；D.在d点加一个垂直纸面的通电长直导线，电流方向垂直纸面向里，根据安培定则可知b 在A点产生的磁场方向向右，A点处的磁感应强度不可能为零，故D错误。
7．2019年被称为5G元年，这一年全球很多国家开通了5G网络。
5G网络使用的无线电波通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G通信频率在0.3GHz~3.0GHz 间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。
下列说法正确的是（）A．4G信号是横波，5G信号是纵波B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象C．5G信号比4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大D．5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站【答案】D【解析】【分析】【详解】A．4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A错误；B．4G和5G信号的频率不同，不能发生稳定的干涉现象，故B错误；C．5G信号比4G信号波长小，频率高，光子的能量大，故相同时间传递的信息量更大，故C错误；D．因5G信号的频率高，则波长小，4G信号的频率低，则波长长，则5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故D正确。
故选D。
8．通电直导线在其周围形成的磁场中某一点的磁感应强度大小与电流的大小成正比，与该点到导线的垂直距离成反比．如图所示，菱形ABCD在水平面内，O点为菱形的中心，∠DAB＝60°，在A、B、C三点垂直于水平面放置三根平行直导线，导线中电流的大小和方向均相同，则O点和D点处的磁感应强度方向的关系以及大小之比为( )A．相反，1∶2 B．相同，1∶1C．垂直，2∶1 D．垂直，1∶2【答案】B【解析】【详解】如图甲所示，A、C处导线在O点处产生的磁场的磁感应强度等大反向，矢量和为零，B处导线在O点处产生的磁场的磁感应强度沿OC方向，设菱形的边长为a，导线中的电流大小为I，则O点处的磁感应强度大小为02BkIa．如图乙所示，A、C处导线在D点处产生的磁场的磁感应强度的矢量和为kIa，方向垂直BD向右，B处导线在D点处产生的磁场的磁感应强度方向垂直BD向右，大小为kIa，因此D点处的磁感应强度方向垂直BD向右，大小为2D B kIa=，则O 、D 两点处的磁感应强度方向相同，大小之比为1∶1，B 正确．9．如图，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP =90︒。
在M 、N 处各有一条长直导线垂直于纸面放置，导线中通有大小相等的恒定电流、方向如图所示，这时O 点磁感应强度的大小为B 1；若将N 处的长直导线移至P 处，则O 点的磁感应强度大小变为B 2。