《第十一章電磁感應電磁波》試卷(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、一個閉合線圈在均勻磁場中旋轉，當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈內的磁通量和感應電動勢分別是：A.磁通量最大，感應電動勢為零B.磁通量最小，感應電動勢最大C.磁通量最大，感應電動勢最大D.磁通量最小，感應電動勢為零2、關于電磁波傳播，下列說法正確的是：A.電磁波只能在真空中傳播B.電磁波在不同介質中的傳播速度相同C.電磁波的傳播不需要介質D.電磁波不能傳遞能量3、在一個勻強磁場中，一個金屬棒以速度v垂直于磁場方向運動。金屬棒中產生的感應電動勢E與金屬棒的長度L、速度v和磁感應強度B之間的關系是：A.E∝L/vB.E∝v/LC.E∝L/vBD.E∝vLB4、以下哪種現象屬于電磁感應現象：A.水流中的水滴旋轉B.磁針在磁場中轉動C.燈泡通電后發(fā)光D.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動5、當一個閉合導體回路中的磁通量發(fā)生變化時，根據法拉第電磁感應定律，以下哪個描述是正確的？A.回路中不會產生任何電流B.回路中產生的電動勢與磁通量的變化率成正比C.回路中產生的電動勢與磁通量成正比D.回路中產生的電動勢與磁通量的變化量成正比6、在下列哪種情況下，可以觀察到電磁波的傳播？A.電荷靜止不動B.電荷以恒定速度直線運動C.電荷加速或減速D.電荷繞固定點做勻速圓周運動7、一個閉合回路中的磁通量在1秒內從0變化到10Wb，并且變化是均勻的，那么回路中產生的感應電動勢（E）為：A.0VB.1VC.10VD.100V二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、下列現象中，屬于電磁感應現象的是（）A.閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產生感應電流B.通電導體在磁場中受到力的作用，導致運動方向改變C.磁鐵靠近鐵釘時，鐵釘被磁化D.電磁波在空間中傳播2、關于電磁波，以下說法正確的是（）A.電磁波在真空中的傳播速度與光的傳播速度相同B.電磁波的傳播不需要介質C.所有頻率的電磁波在真空中的傳播速度都是一樣的D.電磁波的頻率越高，其波長越短3、下列現象中，屬于電磁感應現象的是：A.在磁場中運動的導體切割磁感線，導體兩端產生電壓B.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產生電流C.通電導線周圍的磁場變化，導致閉合電路中的電流變化D.電磁波在真空中的傳播三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題一、實驗題（共10分）實驗目的：探究電磁感應現象。實驗器材：閉合電路、導體棒、磁鐵、導線、開關、電流表、電源、滑動變阻器、鐵芯線圈等。實驗步驟：將閉合電路、導體棒、磁鐵、導線、開關、電流表、電源、滑動變阻器、鐵芯線圈等連接成如下電路：電源——開關——閉合電路——導體棒——導線——鐵芯線圈——電流表——電源開啟電源，讓導體棒在磁鐵中做切割磁感線運動。觀察電流表指針的變化，并記錄實驗數據。改變導體棒的切割磁感線速度，重復步驟2和3。實驗數據記錄表：導體棒切割磁感線速度電流表示數（A）0.1m/s0.2A0.2m/s0.4A0.3m/s0.6A0.4m/s0.8A實驗問題：在實驗過程中，電流表示數的變化說明了什么？分析實驗數據，導體棒切割磁感線速度與電流表示數之間的關系是什么？第二題題目：一個長直導線通以電流，電流方向向上。現有一平面鏡位于導線正下方，鏡面與地面垂直。一個水平放置的電子在導線正上方某點以垂直于導線方向射出，不計空氣阻力。試分析電子在平面鏡中的成像情況。第三題題目：在“電磁感應現象的探究”實驗中，以下器材和步驟是必需的：器材：磁體導線開關滑動變阻器電流表電源導軌鐵芯線圈磁通量計（可選）步驟：將導線繞在鐵芯線圈上，形成閉合電路。將導軌固定在實驗臺上，導線放置在導軌上。將磁體放置在導軌的一端。閉合開關，使電流通過導線。緩慢地移動磁體，觀察電流表指針的偏轉。請回答以下問題：（1）上述實驗中，哪些器材是必需的？請簡要說明理由。（2）在實驗過程中，為什么需要緩慢移動磁體？（3）請簡述如何使用磁通量計來驗證電磁感應現象。第四題一、計算題（共30分）一個長直導線通有電流I，其長度為L，放置在x軸上。在y軸上有一個面積為S的正方形線圈，線圈邊長為a，且線圈中心與導線中心相距d。當導線中的電流以恒定的速率變化時，求線圈中產生的感應電動勢E。已知：L=0.5mI=5Aa=0.2mS=0.04m2d=0.1mμ?=4π×10??N/A2（1）求線圈中產生的感應電動勢E（10分）（2）如果導線中的電流變化率是1A/s，求此時線圈中感應電動勢E的大?。?0分）（3）若導線中的電流變化率為0.5A/s，求此時線圈中感應電動勢E的大小（10分）第五題一、分析題（共20分）某同學在探究電磁感應現象的實驗中，設計了以下實驗步驟：將一個閉合電路的導體棒放置在水平方向上的勻強磁場中，使導體棒與磁場方向垂直；用手迅速將導體棒抽出磁場區(qū)域；觀察電路中的電流計指針是否發(fā)生偏轉。請回答以下問題：（1）根據實驗步驟，判斷該實驗能否觀察到電磁感應現象？為什么？（5分）（2）如果實驗過程中，導體棒在磁場中做勻速運動，電路中的電流計指針是否會發(fā)生偏轉？為什么？（5分）（3）若將導體棒改為線圈，且線圈在磁場中做勻速運動，電路中的電流計指針會發(fā)生偏轉嗎？為什么？（5分）（4）在實驗過程中，若要觀察電路中的電流計指針發(fā)生偏轉，應采取哪些措施？（5分）《第十一章電磁感應電磁波》試卷及答案一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、一個閉合線圈在均勻磁場中旋轉，當線圈平面與磁場方向垂直時，線圈內的磁通量和感應電動勢分別是：A.磁通量最大，感應電動勢為零B.磁通量最小，感應電動勢最大C.磁通量最大，感應電動勢最大D.磁通量最小，感應電動勢為零答案：A解析：根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小與穿過線圈的磁通量的變化率成正比。當線圈平面與磁場方向垂直時，此時磁通量Φ達到最大值（因為cosθ=1,其中θ是線圈平面法線與磁場方向的夾角）。但是，在這個位置上，磁通量的變化率為零，因此感應電動勢ε也為零。所以正確選項是A。2、關于電磁波傳播，下列說法正確的是：A.電磁波只能在真空中傳播B.電磁波在不同介質中的傳播速度相同C.電磁波的傳播不需要介質D.電磁波不能傳遞能量答案：C解析：電磁波是一種橫波，可以在真空或物質中傳播，并且不需要依靠任何介質來傳播。這是電磁波與聲波等機械波的主要區(qū)別之一。此外，電磁波能夠攜帶能量，例如光能、熱能等。因此，選項C是正確的。選項A錯誤，因為電磁波不僅限于在真空中傳播；選項B錯誤，因為電磁波在不同介質中的傳播速度通常是不同的，它取決于介質的性質；選項D錯誤，因為電磁波確實可以傳遞能量。3、在一個勻強磁場中，一個金屬棒以速度v垂直于磁場方向運動。金屬棒中產生的感應電動勢E與金屬棒的長度L、速度v和磁感應強度B之間的關系是：A.E∝L/vB.E∝v/LC.E∝L/vBD.E∝vLB答案：C解析：根據法拉第電磁感應定律，金屬棒在磁場中運動時產生的感應電動勢E與金屬棒的長度L、速度v和磁感應強度B成正比，即E∝L/vB。因此，正確答案是C。4、以下哪種現象屬于電磁感應現象：A.水流中的水滴旋轉B.磁針在磁場中轉動C.燈泡通電后發(fā)光D.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動答案：D解析：電磁感應現象是指閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中產生電動勢的現象。選項A、B、C描述的現象與電磁感應無關，而選項D正是電磁感應的定義。因此，正確答案是D。5、當一個閉合導體回路中的磁通量發(fā)生變化時，根據法拉第電磁感應定律，以下哪個描述是正確的？A.回路中不會產生任何電流B.回路中產生的電動勢與磁通量的變化率成正比C.回路中產生的電動勢與磁通量成正比D.回路中產生的電動勢與磁通量的變化量成正比答案：B解析：根據法拉第電磁感應定律，閉合導體回路中產生的電動勢（即感應電動勢）與穿過該回路的磁通量變化率成正比。公式表達為ε=?dΦBdt，其中6、在下列哪種情況下，可以觀察到電磁波的傳播？A.電荷靜止不動B.電荷以恒定速度直線運動C.電荷加速或減速D.電荷繞固定點做勻速圓周運動答案：C解析：電磁波是由變化的電場和磁場相互垂直振蕩而形成的橫波。當電荷加速或減速時，會擾動周圍的電場和磁場，從而產生電磁波。如果電荷靜止不動或以恒定速度直線運動，則不會產生電磁波；同樣地，電荷做勻速圓周運動雖然也是加速運動，但因為是周期性的，并且在經典理論中不直接導致電磁波的發(fā)射（除非考慮量子效應）。因此，能夠觀察到電磁波傳播的情況是C，即電荷加速或減速。不過，值得注意的是，對于電子等微觀粒子，在做勻速圓周運動時，由于其加速度方向不斷改變，也會輻射出電磁波，這在實際情況中如同步輻射光源中可見。所以在教學情境下，C選項是最符合題意的答案。7、一個閉合回路中的磁通量在1秒內從0變化到10Wb，并且變化是均勻的，那么回路中產生的感應電動勢（E）為：A.0VB.1VC.10VD.100V答案：C.10V解析：根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢E等于磁通量Φ隨時間的變化率，即E=-dΦ/dt。題目中磁通量變化是均勻的，因此可以使用平均變化率來近似計算感應電動勢。這里磁通量Φ從0變化到10Wb，時間t為1秒，所以感應電動勢E=ΔΦ/Δt=10Wb/1s=10V。注意，題目中要求的是感應電動勢的大小，不需要考慮方向。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、下列現象中，屬于電磁感應現象的是（）A.閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產生感應電流B.通電導體在磁場中受到力的作用，導致運動方向改變C.磁鐵靠近鐵釘時，鐵釘被磁化D.電磁波在空間中傳播答案：A解析：電磁感應現象是指閉合電路中的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產生感應電流。選項A描述的正是這一現象。選項B描述的是安培力現象，選項C描述的是磁化現象，選項D描述的是電磁波的傳播，這些都不屬于電磁感應現象。因此，正確答案是A。2、關于電磁波，以下說法正確的是（）A.電磁波在真空中的傳播速度與光的傳播速度相同B.電磁波的傳播不需要介質C.所有頻率的電磁波在真空中的傳播速度都是一樣的D.電磁波的頻率越高，其波長越短答案：ABCD解析：電磁波在真空中的傳播速度確實與光的傳播速度相同，約為3×108米/秒，因此選項A正確。電磁波的傳播不需要介質，可以在真空中傳播，因此選項B正確。在真空中，所有頻率的電磁波傳播速度都是一樣的，因此選項C正確。電磁波的頻率越高，其波長越短，這是由電磁波的基本關系式c=λf（其中3、下列現象中，屬于電磁感應現象的是：A.在磁場中運動的導體切割磁感線，導體兩端產生電壓B.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中產生電流C.通電導線周圍的磁場變化，導致閉合電路中的電流變化D.電磁波在真空中的傳播答案：AB解析：電磁感應現象是指當閉合回路中的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，回路中會產生感應電流。因此，選項A和B描述的現象都屬于電磁感應現象。選項C描述的是電流的磁效應，而選項D描述的是電磁波的傳播，這兩者與電磁感應現象不同。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題一、實驗題（共10分）實驗目的：探究電磁感應現象。實驗器材：閉合電路、導體棒、磁鐵、導線、開關、電流表、電源、滑動變阻器、鐵芯線圈等。實驗步驟：將閉合電路、導體棒、磁鐵、導線、開關、電流表、電源、滑動變阻器、鐵芯線圈等連接成如下電路：電源——開關——閉合電路——導體棒——導線——鐵芯線圈——電流表——電源開啟電源，讓導體棒在磁鐵中做切割磁感線運動。觀察電流表指針的變化，并記錄實驗數據。改變導體棒的切割磁感線速度，重復步驟2和3。實驗數據記錄表：導體棒切割磁感線速度電流表示數（A）0.1m/s0.2A0.2m/s0.4A0.3m/s0.6A0.4m/s0.8A實驗問題：在實驗過程中，電流表示數的變化說明了什么？分析實驗數據，導體棒切割磁感線速度與電流表示數之間的關系是什么？答案及解析：在實驗過程中，電流表示數的變化說明了導體棒切割磁感線運動時，閉合電路中產生了感應電流。當導體棒的運動速度增加時，電流表示數也隨之增加；當導體棒的運動速度減小時，電流表示數也隨之減小。分析實驗數據，導體棒切割磁感線速度與電流表示數之間的關系是成正比關系。即導體棒切割磁感線速度越大，閉合電路中產生的感應電流越大；導體棒切割磁感線速度越小，閉合電路中產生的感應電流越小。這是因為根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢與導體棒切割磁感線速度成正比。第二題題目：一個長直導線通以電流，電流方向向上?，F有一平面鏡位于導線正下方，鏡面與地面垂直。一個水平放置的電子在導線正上方某點以垂直于導線方向射出，不計空氣阻力。試分析電子在平面鏡中的成像情況。答案：電子在平面鏡中的成像情況如下：由于電子帶負電，根據電磁感應原理，電子在導線產生的磁場中會受到洛倫茲力作用。由于電流方向向上，根據右手螺旋定則，導線周圍的磁場方向在導線正下方是向內的。電子在向內的磁場中會受到向上的洛倫茲力，因此電子的運動軌跡會向導線方向偏轉。電子在偏轉過程中，由于其速度方向不斷變化，洛倫茲力的方向也會隨之變化。由于電子的速度逐漸減小，最終在某一位置速度減小到零，此時電子將開始反向運動，軌跡將向導線相反方向偏轉。電子在反向運動的過程中，由于速度方向的變化，洛倫茲力的方向也會隨之變化。最終，電子將以某一速度沿導線方向運動，并在平面鏡中成像。解析：根據法拉第電磁感應定律，變化的磁場會在導體中產生感應電流，從而產生磁場。這個感應磁場與原磁場疊加，形成一個復合磁場。根據洛倫茲力定律，帶電粒子在磁場中會受到洛倫茲力作用，力的方向由右手定則確定。對于電子，由于帶負電，其受力方向與正電荷相反。電子在復合磁場中的運動軌跡將是一條螺旋線，向導線方向偏轉，然后反向偏轉，最終沿導線方向運動。電子在平面鏡中的成像可以通過光的反射定律來分析。由于電子的運動軌跡是連續(xù)的，因此其反射像也是連續(xù)的，最終會在平面鏡中形成一個沿導線方向運動的電子像。電子像的位置、大小和方向取決于電子的實際運動軌跡和平面鏡的位置。在實際計算中，需要根據電子的初始速度、磁場強度和導線位置等因素進行具體計算。第三題題目：在“電磁感應現象的探究”實驗中，以下器材和步驟是必需的：器材：磁體導線開關滑動變阻器電流表電源導軌鐵芯線圈磁通量計（可選）步驟：將導線繞在鐵芯線圈上，形成閉合電路。將導軌固定在實驗臺上，導線放置在導軌上。將磁體放置在導軌的一端。閉合開關，使電流通過導線。緩慢地移動磁體，觀察電流表指針的偏轉。請回答以下問題：（1）上述實驗中，哪些器材是必需的？請簡要說明理由。（2）在實驗過程中，為什么需要緩慢移動磁體？（3）請簡述如何使用磁通量計來驗證電磁感應現象。答案：（1）必需的器材包括：磁體、導線、開關、滑動變阻器、電流表、電源、導軌、鐵芯線圈。理由如下：磁體：提供磁場，使導線中的電流產生電磁感應。導線、開關、電源：構成閉合電路，使電流通過導線?；瑒幼冏杵鳎赫{節(jié)電路中的電流大小，以觀察電流表指針的偏轉。電流表：測量電路中的電流大小，以驗證電磁感應現象。導軌：固定導線和鐵芯線圈，保證實驗的穩(wěn)定性。鐵芯線圈：增強磁場，提高電磁感應現象的顯著性。（2）在實驗過程中，需要緩慢移動磁體，原因如下：緩慢移動磁體可以保證電流表指針的偏轉穩(wěn)定，便于觀察和記錄。如果快速移動磁體，電流表指針的偏轉可能過于劇烈，難以準確讀取數據。（3）使用磁通量計驗證電磁感應現象的方法如下：將磁通量計放置在鐵芯線圈附近，并調整位置，使其與線圈平行。在閉合電路后，緩慢移動磁體，同時觀察磁通量計的讀數。當磁通量發(fā)生變化時，磁通量計的讀數也會發(fā)生變化，從而驗證了電磁感應現象。第四題一、計算題（共30分）一個長直導線通有電流I，其長度為L，放置在x軸上。在y軸上有一個面積為S的正方形線圈，線圈邊長為a，且線圈中心與導線中心相距d。當導線中的電流以恒定的速率變化時，求線圈中產生的感應電動勢E。已知：L=0.5mI=5Aa=0.2mS=0.04m2d=0.1mμ?=4π×10??N/A2（1）求線圈中產生的感應電動勢E（10分）（2）如果導線中的電流變化率是1A/s，求此時線圈中感應電動勢E的大?。?0分）（3）若導線中的電流變化率為0.5A/s，求此時線圈中感應電動勢E的大?。?0分）答案：（1）E=2μ?I2d/(a2)（10分）解析：根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢E的大小與電流的變化率成正比，與導線的長度、線圈的面積和線圈與導線之間的距離成反比。根據題目所給條件，可以列出公式：E=2μ?I2d/(a2)（2）E=2μ?(I+t)(I-t)d/(a2)（10分）解析：由于電流變化率為1A/s，所以在時間t內電流的變化量為tA。代入公式得：E=2μ?(I+t)(I-t)d/(a2)當t=1s時，E=2μ?(I+1)(I-1)d/(a2)。（3）E=2μ?(I+0.5t)(I-0.5t)d/(a2)（10分）解析：同樣地，由于電流變化率為0.5A/s，所以在時間t內電流的變化量為0.5tA。代入公式得：E=2μ?(I+0.5t)(I-0.5t)d/(