第五章 初识电磁场与电磁波 单元测试（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
第五章
初识电磁场与电磁波
单元测试（解析版）
一、选择题（共50分）
1．关于感应电动势、磁通量、磁通量的变化量，下列说法不正确的是（　　）
A．穿过回路磁通量越大，磁通量变化量不一定越大，回路中感应电动势也不一定越大
B．回路中感应电动势与线圈匝数有关
C．穿过回路的磁通量的变化率为0，回路中的感应电动势一定为0
D．某一时刻穿过回路的磁通量为0，回路中的感应电动势一定为0
2．在物理学的发展过程中，许多科学家做出了突出贡献，下列关于科学家和他们的贡献说法正确的是（　　）
A．牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系
B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并测出了自然界的最小带电单位
C．安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质
D．法拉第通过大量实验发现了电磁感应现象，并总结出法拉第电磁感应定律
3．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现电荷间相互作用力的规律
B．楞次发现通电导线在磁场中受力的规律
C．奥斯特发现了电流的磁效应
D．安培发现了电磁感应现象
4．如图所示，赤道附近地区的几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长约20
m的导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。甲、乙两位同学按某一方向摇动导线的AB段，另两位同学观察电流计的指针。下列说法正确的是（　　）
A．若摇绳同学沿南北方向站立，摇绳过程中观察到电流计指针偏转不明显，其主要原因是导线太短
B．若摇绳同学沿东西方向站立，当导线运动到最高点时回路中的电流最小
C．若摇绳同学沿东西方向站立，摇绳过程中回路中的电流方向始终不变
D．若摇绳同学沿东西方向站立，换用更细的导线会使电流计指针偏转更明显
5．电磁波在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．雷达是利用无线电波中的长波来测定物体位置
B．太阳辐射在黄绿光附近辐射最强，人眼对黄绿光最敏感
C．在电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调谐
D．紫外线的波长比可见光的波长更长，具有较高的能量，可以用来灭菌消毒
6．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是（　　）
A．只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流
B．只要闭合电路中磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流
C．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生
D．只要有磁感线穿过闭合电路，闭合电路中就有感应电流
7．如图所示，互相绝缘的三根无限长的直导线的一部分、、组成一个等边三角形。三根导线所通过的电流大小相等，方向如图所示。O为三角形的正中心，M、N分别为O点关于、的对称点。已知三根导线中的电流在O点所形成的合磁场的磁感应强度大小为，在M点所形成的合磁场的磁感应强度大小为，则此时在N点的合磁场的磁感应强度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．下列叙述正确的是（
）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
9．在LC振荡电路中，某时刻线圈中产生如图所示的磁场，且磁场正在逐渐减弱，则该时刻（　　）
A．电容器的带电量正在增大
B．电容器的上极板带正电
C．电容器极板间的电场向上
D．振荡电路中磁场能正在向电场能转化
10．图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯，线圈的绕向如图所示，金属棒ab可在两平行的金属导轨上沿导轨滑行，匀强磁场方向垂直纸面向里，若电流计
G中有向上的电流通过，则ab棒的运动可能是（　　）
A．向左匀加速运动
B．向左匀减速运动
C．向右匀减速运动
D．向右匀加速运动
二、实验题（共15分）
11．某实验小组利用如图所示的装置“探究影响感应电流方向的因素”，通过将条形磁铁插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表（指针静止时指在刻度盘中央）指针的偏转方向判断感应电流的方向。除了图中的实验器材外，还有干电池、开关、导线、滑动变阻器
(1)下列说法正确的有______
A．实验前，要弄清线圈导线的绕向
B．实验前，要弄清电流表指针摆动的方向与流入电流表电流方向的关系
C．实验中，将条形磁铁插入或拔出线圈的速度越小，电流表指针摆动幅度越大
(2)实验现象的记录表如下，请填写相关空格（选填“增大”“减小”“相同”或“相反”）
相对运动情况
原磁场方向
/
/
/
/
磁通量的变化情况
______
______
/
/
感应电流的磁场方向(线圈中)
/
/
/
/
感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系
______
______
/
/
(3)该实验小组的实验结论是：感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化。该结论是否正确？_______若不正确请写出正确的结论。_______。
12．为了探究电磁感应现象，所用的实验器材有：电池、线圈L1、线圈L2、滑动变阻器、电流表、开关、导线若干。回答下列问题：
(1)请将实物图中没有连接的导线补接完整。（________）
(2)若闭合开关时观察到灵敏电流计的指针向左偏了一下，然后进行实验。
①开关闭合后，在将原线圈L1插入副线圈L2的过程中，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。?
②开关闭合后，线圈L1放在L2中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将______（选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。?
③开关闭合后，线圈L1放在L2中不动，在突然断开开关时，灵敏电流计指针_______（选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。
三、解答题（共35分）
13．一根长为0.20m的直导线，垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有1A的电流时，导线受到的安培力大小为0.08N，则：
(1)磁场的磁感应强度为多大？
(2)当导线中的电流增大为2A时，此时磁场的磁感应强度为多大？导线受到的安培力为多大？
14．如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，依次经过磁铁上端位置Ⅱ、磁铁中部位置Ⅲ、磁铁下端位置Ⅳ，最后到达下方位置V。在Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→V的过程中，请分析穿过圆环的磁通量变化情况。
15．一个500匝、面积为的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在内由增加到，在此过程中，请求以下：
穿过线圈的磁通量的变化量
磁通量的平均变化率
线圈中的感应电动势的大小．
参考答案
1．D
【详解】
A．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
穿过回路的磁通量越大，磁通量的变化量不一定越大，磁通量的变化率不一定越大，回路中的感应电动势不一定越大，A正确；
B．由
可知，回路中的感应电动势与线圈的匝数有关，B正确；
C．穿过回路的磁通量的变化率为0，由
可知，回路中的感应电动势一定为0，C正确；
D．某一时刻穿过回路的磁通量为0，但是磁通量的变化率不一定为零，由
可知，回路中的感应电动势不一定为0，D错误。
故选D。
2．C
【详解】
A．伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系，选项A错误；
B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，密立根测出了自然界的最小带电单位，选项B错误；
C．安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质，选项C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，但法拉第电磁感应定律不是法拉第总结出来的，故D错误；
故选C。
3．C
【详解】
A．库伦发现电荷间相互作用力的规律，选项A错误；
B．安培发现通电导线在磁场中受力的规律，选项B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，选项C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，选项D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．赤道附近地区地磁场的方向由南指向北，与地面平行，两同学沿南北站立舞动绳子，切割磁感线效果不明显，所以不易观察到感应电流，A错误；
B．沿东西方向站立，舞动绳子运动到最高点时，绳子的速度方向与地磁场方向平行，切割磁感线效果最差，感应电动势最小，B正确；
C．沿东西方向站立舞动绳子，绳子有上升和下降，方向相反，感应电流相反，C错误；
D．更换更细导线，由
可知，电阻变大，电流更小，指针偏转更不明显，D错误；
故选B。
5．B
【详解】
A．微波波长较短，直线传播性能好，雷达是利用微波来测定物体位置的，故A错误；
B．太阳辐射在黄绿光附近辐射最强，而人眼也对黄绿光最敏感，故B正确；
C．在电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故C错误；
D．紫外线的波长比可见光的波长更短，频率更高，因而具有较高的能量，可以用来灭菌消毒，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．闭合电路整体在磁场中作切割磁感线运动，而闭合电路中磁通量却没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，A错误；
B．只要闭合电路中有磁通量变化，闭合电路中就有感应电流，B正确；
C．闭合电路的部分导体切割磁感线才有感应电流产生，C错误；
D．闭合电路中有磁感线但没有变化，闭合电路中就没有感应电流，D错误。
故选B。
7．A
【详解】
根据右手螺旋定则和对称性可知，ab、ef在O点产生的场强等大反向，相互抵消，O点的场强由cd产生的，场强大小为B1；同样ab、ef在N点产生的场强也是等大反向，因此N点的场强也只有cd产生的，大小也为B1。
故选A。
8．AD
【详解】
A．根据热辐射定义知一切物体都在辐射电磁波，A正确；
BCD．根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，BC错误、D正确。
故选AD。
9．ABD
【详解】
根据线圈中的磁场方向可知回路中的电流方向为逆时针方向，因磁场正在减弱，则电流正在减小，电容器正在充电，电容器的带电量正在增大，且上极板带正电，电容器极板间场强向下，振荡电路中磁场能正在向电场能转化。
故选ABD。
10．BD
【分析】
考查楞次定律。
【详解】
A．金属棒向左匀加速运动时，由右手定则判断可知，棒中产生向下的感应电流，而且感应电流增大，电流产生的磁感应强度增大，穿过左侧线圈磁场向上，磁通量增加，由楞次定律可知，通过G的电流向下，故A项错误；
B．金属棒向左匀减速运动时，由右手定则判断可知，棒中产生向下的感应电流，而且感应电流减小，电流产生的磁感应强度减小，穿过左侧线圈磁场向上，磁通量减小，由楞次定律可知，通过G的电流向上，故B项正确；
C．金属棒向右匀减速运动时，由右手定则判断可知，棒中产生向上的感应电流，而且感应电流减小，电流产生的磁感应强度减小，穿过左侧线圈磁场向下，磁通量减小，由楞次定律可知，通过G的电流向下，故C项错误；
D．金属棒向右匀加速运动时，由右手定则判断可知，棒中产生向上的感应电流，而且感应电流增大，电流产生的磁感应强度增大，穿过左侧线圈磁场向下，磁通量增大，由楞次定律可知，通过G的电流向上，故D项正确；
故选BD。
11．AB
增大
减小
相反
相同
不正确
结论：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【详解】
(1)[1]AB．为了探究感应电流的方向，应实验前，要弄清线圈导线的绕向和电流表指针摆动的方向与流入电流表电流方向的关系，故AB正确；
C．实验中，将条形磁铁插入或拔出线圈的速度越小，则磁通量变化越慢，产生的感应电流越小，电流表指针摆动幅度越小，故C错误。
故选AB
(2)[2]条形磁铁插入线圈过程中，穿过线圈的磁通量增大
[3]条形磁铁拔出线圈的过程中，穿过线圈的磁通量减小
[4]由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向竖直向上，原磁场方向竖直向下，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反
[5]由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向竖直向下，原磁场方向竖直向下，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相相同
(3)[6][7]感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化这一结论不正确，其正确的结论为感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
12．见解析
向左
向左
向右
【详解】
(1)[1]电路连接如图所示
(2)[2]由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。开关闭合后，将原线圈L1插入副线圈L2的过程中，穿过L2的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流计正接线柱流入，则电流计的指针将向左偏转。
[3]线圈L1放在L2中不动，穿过L2的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过L2的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流计正接线柱流入，则电流计的指针将向左偏转。
[4]线圈L1放在L2中不动，穿过L2的磁场向下，突然断开开关时，穿过L2的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流计负接线柱流入，则电流计的指针将向右偏转。
13．(1)0.4T；(2)0.16N
【详解】
.(1)直导线所受安培力为
代入数据，得
(2)磁场中磁感应强度由磁场本身决定，所以当导线中的电流增大时，磁场中的磁感应强度仍然为0.4T。
此时导线所受安培力为
14．见解析
【详解】
圆环从I到II过程中，穿过线圈的磁感线条数增多，则磁通量变大；由II到中部的过程，线圈包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线，内外磁感线相互抵消；因越到中间外部磁感线越少；故本过程磁通量是变大的；而Ⅲ→Ⅳ的过程是II到中部的过程的相反过程，磁通量是变小的；Ⅳ→Ⅴ的过程中远离磁铁，磁通量变小。
15．（1）?Wb（2）?（3）12V
【解析】
【分析】
由磁通量公式：，即可求解磁通量的变化；从而求出磁通量变化率，再由法拉第电磁感应定律，即可求解;
【详解】
（1）磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式：来计算，
所以：；
（2）磁通量的变化率：；
（3）根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为．
【点睛】
考查磁通量的变化，磁通量的变化率及感应电动势如何求，注意它们之间的关联，同时养成单位统一的好习惯．
16．(1)，流过ab的电流从b流向a；，流过ab的电流从b流向a；(2)
【详解】
(1)ab边刚进入Ⅱ时，此时cd边在磁场里面切割磁感线，由右手定则可知，流过ab的电流从b流向a；感应电动势为
则感应电流
线圈刚进入Ⅲ时，ab、cd两边同时切割磁感线，由右手定则可知，两条边切割产生的感应电流是同向的，故流过ab的电流从b流向a；感应电动势为
则感应电流
(2)在ab边穿过宽为s的Ⅱ区过程中，cd边受安培力，则有
由于匀速运动，拉力大小等于安培力，通过距离为s，所以拉力做功
当ab边进入Ⅲ区、cd边未进入Ⅱ区过程中，ab边、cd边都受安培力，则有
由于匀速运动，拉力大小等于2F2，通过距离为（L-s），故拉力做功为
当cd边通过Ⅱ区过程中，只有ab边受安培力，有
由于匀速运动，拉力大小等于安培力，通过距离为s，所以拉力做功
当线圈完全进入Ⅲ区后，无感应电流，不受安培力，拉力为零，不做功，所以总功为
代入解得