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绝密★启用前
专题五电磁感应和交流电（基础）
姓名
准考证号
本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100 分，考试时间90 分钟。
考生注意：
1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题
卷和答题纸规定的位置上。
2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，
在本试题卷上的作答一律无效。
3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作
图时先使用2B 铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。
4.可能用到的相关参数：重力加速度g 取10m/s2
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共10 小题，每小题3 分，共30 分。每小题列出的四个备选项中只有
一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不给分）
1．已知匝数为n 的正方形线框，面积为S，垂直于磁场放置在磁感应强度为B 的匀强磁场
中，如图所示，则穿过该线框的磁通量为（ ）
A．Φ=nBS
B．Φ=BS
C．
D．
【答案】B
【详解】穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，且当线圈平面与磁场垂直时，有
故选B。
2．今年是国际计量大会修订国际单位制的65 周年，小明同学想对物理量和单位进行归类，
下列物理量和单位的组合中，物理量是矢量且单位为国际基本单位表示的是（ ）
A．路程mol
B．力N
C．磁感应强度cd
D．电流元A m
⋅
【答案】D
【详解】A．路程是标量，其国际单位为m，而非mol，故A 错误；
B．力是矢量，但其单位N 是导出单位（1N=1kg·m/s²），故B 错误；
C．磁感应强度是矢量，但其国际单位是T，而非坎德拉（cd），且T 是导出单位，故C 错
误；
D．电流元是矢量，其单位为（A m
⋅），属于国际基本单位，故D 正确。
故选D。
3．奥斯特发现电流磁效应的实验示意图如图所示。他将导线沿水平方向放置在小磁针的上
方，通电后发现小磁针转动了。当小磁针重新静止时其N 极的指向为（ ）
A．向纸面外
B．向纸面里
C．水平向右
D．水平向左
【答案】B
【详解】根据右手螺旋定则，导线下方的磁场方向为垂直纸面向里，小磁针N 极指向磁场
方向，即N 极指向纸面里。
故选B。
4．以下物理量为矢量，且单位用国际单位制基本单位表示正确的是（ ）
A．磁通量T·m2
B．电场强度 kg·m/（C·s2）
C．磁感应强度kg/（A·s2）
D．电流A
【答案】C
【详解】A．磁通量为标量，故A 错误；
B．电场强度是矢量，根据
可知电场强度单位可表示为kg·m/（A·s3），故B 错误；
C．磁感应强度是矢量，根据
可知磁感应强度单位可表示为kg/（A·s2），故C 正确；
D．电流是标量，故D 错误。
故选C。
5．下列物理量属于矢量的是（ ）
A．磁感应强度
B．速率
C．电阻
D．电势
【答案】A
【详解】A．磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量，故A 正确；
B．速率只有大小，没有方向，是标量，故B 错误；
C．电阻只有大小，没有方向，是标量，故C 错误；
D．电势只有大小，没有方向，是标量，故D 错误。
故选A。
6．如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L 和一个滑动变阻器R，原线圈输入电
压的有效值恒定，现将滑动变阻器R 的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（ ）
A．副线圈M、N 两端的输出电压增大
B．原线圈的输入功率增大
C．灯泡L 两端的电压减小
D．原线圈中的电流增大
【答案】C
【详解】A．副线圈的输出电压由原线圈的输入电压及原副线圈的匝数比决定，原线圈的
输入电压及原副线圈的匝数比没变，故副线圈的输出电压不变，故A 错误；
B．副线圈的输出电压不变，总电阻增大，则输出功率减小，输出功率决定输入功率，故
输入功率减小，故B 错误；
C．副线圈的输出电压不变。总电阻增大，故总电流减小，灯泡L 两端的电压减小，故C
正确；
D．副线圈电流减小导致原线圈中的电流减小，故D 错误。 。
故选C。
7．单位为
的物理量是（ ）
A．磁感应强度
B．电场强度
C．磁通量
D．功率
【答案】A
【详解】由
可知，单位库仑（C）可写成A∙s，则单位
可表示为
，而根据
可知，其单位正是
，因此可知单位为
的物理量是磁感应强度。
故选A。
8．如图所示，R 是一个光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。理想变压器原、副线圈
的匝数比
，电压表和电流表均为理想交流电表。从某时刻开始在原线圈两端加
上交变电压，其瞬时值表达式为
V，则下列说法正确的是（ ）
A．输入电压的频率为100Hz
B．随着天色渐暗，电流表A1的示数一定变小
C．随着天色渐暗，电流表A2的示数一定变大
D．电压表的示数为22V
【答案】B
【详解】D．由题意可知变压器原线圈两端的电压
又
则副线圈中电压表的示数
选项D 错误；
A．由题意可知
可得
，选项A 错误；
BC．随着天色渐暗，光敏电阻的阻值变大，由于电压不变，则副线圈电路中的电流变小，
电流表A2的示数变小，则原线圈中的电流也变小，电流表A1的示数变小，选项B 正确，C
错误。
故选B。
9．钳型表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁
芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正
比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。我国日常所用交流电的频率为
50Hz，现用一钳型电流表测量某一电流，电表读数为10A；若被测交流电的电流大小一样
但频率变为60Hz，用该钳型电流表再次进行测量，则读数将是（ ）
A．8.3A
B．10A
C．12A
D．14A
【答案】C
【详解】由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，即
由于
可得
即感应电动势的有效值与交变电流的频率成正比，由欧姆定律可知，电流的有效值与交变
电流的频率成正比，故用该钳型电流表再次进行测量，则读数将是
C 正确。
故选C。
10．如图所示，金属圆环放在绝缘水平面上，通有沿逆时针（俯视看）方向的恒定电流
，
带有绝缘外皮的长直导线放在圆环上，圆环的圆心在直导线上，直导线中通有向右的恒定
电流
，圆环圆心正上方的
点的磁感应强度大小为
，此时直导线电流在
点处产生磁
场的磁感应强度大小为
；若将直导线中的电流减为零，则
点的磁感应强度大小为
（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】设圆环中电流在
点产生的磁场磁感应强度大小为
，直导线中电流为
时在
点产生的磁场有磁感应强度大小为
根据安培定则可知，两个磁场的磁感应强度垂直，根据题意有
解得
故选A。
二、选择题Ⅱ（本题共3 小题，每小题4 分，共12 分。每小题列出的四个备选项中至少有
一个是符合题目要求的。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错的得0 分）
11．许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是（ ）
A．紫外验钞机利用的是紫外线的化学作用
B．X 光透视利用的是光的穿透作用
C．工业上的金属探伤利用的是γ 射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
【答案】BCD
【详解】A．紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这
些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，故A 错误；
B．X 射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，故B
正确；
C．γ 射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，故C 正确；
D．一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，故D 正确。
故选BCD。
12．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率（ ）
A．随输电线电阻的增大而增大
B．和输送电压的平方成正比
C．和输电线上电压降落的平方成正比
D．和输电线中电流强度的平方成正比
【答案】ACD
【详解】输电线上损失的电功率为
则在输电线上损失的电功率与输电线的电阻成正比，和输电线中电流强度的平方成正比，
所以AD 正确；
根据
则在输电线上损失的电功率和输电线上电压降落的平方成正比，所以B 错误；C 正确；
故选ACD。
13．下列各图中，已标出电流I 和磁感应强度B 的方向，其中符合右手螺旋定则的是（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】CD
【详解】A．直导线电流方向垂直纸面向外，根据右手螺旋定则判断可知，磁感线的环绕
方向应该为逆时针，故A 错误；
B．直导线电流方向向上，根据右手螺旋定则判断可知，直导线的右侧磁场方向应垂直纸
面向里，直导线的左侧磁场方向应垂直纸面向外，故B 错误；
CD．根据右手螺旋定则判断可知，CD 正确。
故选CD。
非选择题部分
三、非选择题(本题共6 小题，共58 分)
14．利用手机中的磁传感器可测量埋在地下的水平高压直流长直电缆的深度。在手机上建
立了空间直角坐标系
后保持方位不变，且
始终竖直向上，如图（a）所示。电缆上
方的水平地面上有E、F、G、H 四个点，如图（b）所示。
长均为
且垂直平
分。电缆通电前将各分量调零，通电后测得四点的分量数据见表，其中
。则电缆
中电流沿____________（选填“
”、“
”、“
”或“
”）方向，距离地面的深
度为__________m。
方
位
E
8
0
6
F
8
0
G
0
0
H
0
0
【答案】
1.2
【详解】[1]如图所示为通电直导线周围的磁感线示意图
由题中数据可知，E、F 两点水平方向的磁感应强度大小相等，方向均沿+x 方向，竖直方
向的磁感应强度大小相等，E 点沿+z 方向分量与F 点沿-z 方向分量相等，结合G、H 两点
在y、z 方向磁感应强度均为零可知E、F 点位置如图所示，G、H 在EF 的中垂线上，故电
缆中电流沿
方向。
[2]F 点的磁感应强度分解如图所示
可得
EF 长为
，由几何关系可得
解得距离地面的深度为
15．1831 年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极
之间，两电刷M、N 分别与圆盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计G 相连。金属
盘绕中心轴沿图示方向转动，试回答下列问题：
（1）电刷M 的电势___________（填“高”、“等”或“低”）于电刷N 的电势；
（2）若只提高金属盘的转速，电流计G 的示数将变___________（填“大”或“小”）；
（3）若仅将电刷M 靠近电刷N，电流计G 的示数将变___________（填“大”或“小”）；
（4）若仅将变阻器的滑片向右滑动，电流计G 的示数将变___________（填“大”或
“小”）；
（5）实验结束后，断开开关时，开关处___________（填“有可能”或“不可能”）出现
火花放电。
【答案】 低 大 小 大 有可能
【详解】（1）[1]根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，
金属盘产生的感应电流方向从M 到N，则电刷M 的电势低于电刷N 的电势；
（2）[2]若只提高金属盘转速，感应电动势增大，故电流计的示数变大；
（3）[3]若仅将电刷M 移近N，使电刷MN 之间距离减小，切割磁感线的有效长度减小，
产生的感应电动势减小，感应电流减小，则电流计的示数变小；
（4）[4]若仅将滑动变阻器滑动头向右滑，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路电流增
大，磁场增强，电流计的示数将增大；
（5）[5]实验结束后，断开开关时，由于电路中电流减小，在线圈中产生感应电动势，则
开关处可能出现火花放电。
16．如图所示，在粗糙的水平面上，粗细均匀的单匝正方形闭合金属线圈
竖直放置，
已知线圈边长为L，总电阻为R，线圈的质量为m。在线圈右侧有一长为L、宽为
的矩
形区域，矩形区域中存在磁感应强度大小为B、垂直于线圈平面向外的匀强磁场。现给线
圈施加一水平拉力，使线圈从初始位置以速度v 匀速穿过磁场区域，线圈在穿过磁场区域
的运动过程中，
边一直处在磁场区域且始终未离开地面。求：
（1）
边框在磁场区域运动过程中，
边框受到的安培力的大小；
（2）线圈穿过磁场区域过程中产生的焦耳热。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）由法拉第电磁感应定律得
由电路特点得
（2）焦耳热为
联立解得：
17．由某种导线绕成边长为l 的N 匝正方形线圈，线圈总电阻为r，外接如图甲所示的电路，
滑动变阻器总电阻为3r，定值电阻的阻值为r。正方形线圈处于垂直线圈平面向里的磁场
中，磁感应强度随时间变化的
图像如图乙所示。
（1）在
（
远大于电容器的充电时间）的时间段内滑动变阻器滑片缓慢从上端往下
端滑动，求该过程中电容器极板所带的最大电荷量Q；
（2）在电容器获得最大电荷量时保持滑动变阻器滑片的位置不动，同时在极板正中央位置
放一比荷为k 的带正电小球，恰能保持不动，如图丙所示，已知电容器的电容为C。求：
①电容器极板间距离d；②带电小球从开始运动时计时，经过多长时间小球回到原位置？
（设带电小球不会与电容器的极板发生碰撞，不计空气阻力，重力加速度为g）
【答案】（1）
；（2）①
，②
【详解】(1)在
时间段内，设线圈产生的感应电动势为
，由图乙可知
设滑动变阻器上段的电阻为
，外电路的总电阻为
，最大电阻为
，则
当
时，外电路的电阻达到最大值，最大电阻为
此时外电路的最大电压为
电容器极板所带最大电荷量为
联立解得
(2)①设带正电的小球质量为m，电荷量为q，小球在电容器中处于静止状态时满足
比荷为
联立解得
②在
时间段内，设线圈产生的感应电动势为
，由图乙可知
电容器极板间的电压为
从2t0时刻开始，小球向上做加速运动，加速度为a，据牛顿第二定律可得
解得
a=g
即小球以加速度a 向上加速运动，时间为t0，然后以加速度g 减速到零，时间也为t0，然后
做自由落体运动回到原位置，用时为t，由位移公式可得
小球回到原位置用的总时间为
18．如图所示，一对平行金属导轨间距为l，导轨平面与水平面的夹角
=30°。在导轨上与
导轨垂直的水平虚线ab 与导轨下端的距离为
，虚线到导轨下端之间的整个空间充满匀
强磁场（图中阴影部分），磁场方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度为B。在距导轨下
端
处有一金属棒MN 垂直导轨置于导轨上，恰好能保持静止，在虚线上方距离为d 处将
另一光滑的金属棒PQ 垂直于导轨静止释放到导轨上（棒PQ 与导轨间的摩擦力可忽略），
已知棒PQ 刚进入磁场时的加速度为
（方向沿导轨向下，g 为重力加速度），棒PQ 和
MN 的质量各为m 和2m，回路的总电阻保持不变。棒MN 所受滑动摩擦力等于最大静摩擦
力。求：
（1）回路的总电阻R。
（2）两根金属棒脱离导轨时的速度大小各为多大？
【答案】（1）
；（2）
，
【详解】（1）棒PQ 从开始运动至进入磁场时，由机械能守恒定律可得
刚进入磁场时受到的安培力为
感应电流为
由牛顿定律可得
将
代入解得回路的总电阻
（2）棒PQ 刚进入磁场时，对棒MN，有
解得其加速度
由于两棒的加速度相等，在磁场中运动过程相同时间内速度的增量相等，相对速度保持不
变，因此感应电流保持不变，安培力不变，两棒做加速度相等的匀加速运动直到棒MN 脱
离导轨。设两棒在磁场运动过程不会相遇，棒MN 开始运动至脱离导轨时，经过的时间为
t，末速为
，有
解得棒MN 脱离导轨时的速度
棒PQ 在时间t 内位移为
解得
因此两棒在磁场运动过程不会相遇，棒PQ 脱离导轨时速度为v，在磁场运动全过程，由动
能定理可得
解得
19．如图所示中
和
为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距为
，电阻不计，
导轨所在平面与磁感应强度为
的匀强磁场垂直，质量为
，电阻为
的
金属杆
始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触，导轨两端分别接有滑动变阻器
和阻
值为
的电阻
，当杆
达到稳定状态时以速度匀速下滑，整个电路消耗的电功率为
，试求：
（1）当
做匀速运动时通过
的电流大小；
（2）当
做匀速运动时的速度大小；
（3）当
做匀速运动时滑动变阻器接入电路的阻值。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）根据题意可知，当
作匀速运动时，由平衡条件有
又有
可得，当
作匀速运动时，通过
的电流为
（2）当
作匀速运动时，重力的功率等于整个电路消耗的电功率，则有
解得
（3）根据题意可知，当
作匀速运动时，感应电动势为
由闭合回路欧姆定律可得，回路的总电阻为
又有
解得
