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1（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1（解析版）
一、选择题（共40分）
1．奥斯特首先发现电流周围存在磁场。随后，物理学家提出“磁生电”的闪光思想。很多科学家为证实这种思想进行了多年的艰苦研究，首先成功发现“磁生电”的物理学家是（　　）
A．法拉第
B．爱因斯坦
C．牛顿
D．霍金
2．如图所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。当开关S断开后，电磁铁还会继续吸住衔铁D一小段时间，之后弹簧才把衔铁D拉起，能做到延时的主要原因是（　　）
A．线圈A中的电流逐渐减小
B．线圈B中产生了感应电流
C．铁芯中有剩磁起主要作用
D．衔铁D有剩磁起主要作用
3．关于物理学史，以下说法不正确的是（　　）
A．牛顿最早通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因
B．法拉第最早引入场的概念并用场线描述电场和磁场
C．卢瑟福基于α粒子散射实验提出了原子核式结构模型
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在
4．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．T1＜T2
B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
5．关于电磁波理论，下列说法正确的是（　　）
A．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
6．一个长直密绕螺线管N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与螺线管轴线重合，如图甲所示。螺线管N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是（　　）
A．t=时刻，圆环有收缩的趋势
B．t=时刻，圆环中感应电流最大
C．t=时刻，圆环有收缩的趋势
D．t=和t=时刻，圆环内有相同的感应电流
7．三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示。现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有（　　）
A．O点处实际磁感应强度的大小为B
B．O点处实际磁感应强度的大小为B
C．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°
D．O点处实际磁感应强度的方向沿斜面向下
8．波粒二象性是微观粒子的基本特征，以下说法正确的有（　　）
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
9．关于电磁波，下列说法正确的是（
）
A．可见光的波长比紫外线的长
B．卫星是用X射线来传输信号的
C．在电磁波谱中，频率最高的是射线
D．医用消毒灯利用的是紫光具有消毒作用的特性
10．如图所示，若在磁体的两磁极上装有极靴，可使线圈转动时，无论转到什么位置，线圈平面始终与磁场平行。现用导线将A、B两线框连接成闭合回路，一同学轻轻拨动线框B，使线框B沿顺时针方向转动，转动过程中某一时刻A、B两线框恰处于图中所示的位置，则（　　）
A．此时线框A在顺时针转动
B．此时线框A在逆时针转动
C．线框A可视为发电机，线框B可视为电动机
D．线框B可视为发电机，线框A可视为电动机
二、实验题（共15分）
11．在图甲中，不通电时电流表指针停在正中央，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏．现在按图乙连接方式将电流表与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合回路.
(1)将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
(2)螺线管A放在B中不动，电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
(3)螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的指针将_________（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；
(4)螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将_______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转．
12．如图所示，甲、乙都是铝环，甲环是闭合的，乙环是断开的。横梁可以绕中间的支点转动。用磁铁的任一极去靠近铝环，发生的现象是
（1）__________，从上往下俯视，横梁逆时针转动；
（2）__________，从上往下俯视，横梁顺时针转动；
（3）__________，横梁不转动。
A．磁铁靠近甲环过程中
B．磁铁从甲环移开过程中
C．磁铁靠近乙环过程中
D．磁铁从乙环移开过程中
三、解答题（共45分）
13．如图所示，竖直放置的通电直导线ab位于垂直纸面向里的匀强磁场中，导线ab长L=0.2m，通以大小I=0.5A、方向向上的电流，导线ab所受的安培力的大小F=0.1N。
（1）判断导线ab所受的安培力的方向；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）若导线ab通以电流大小改为I＇=2A，求导线ab所受的安培力大小F＇。
14．打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。接着，按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触，你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象？
15．如图所示，MN、PQ为两足够长的光滑平行金属导轨，两导轨的间距L=1.0m，导轨所在平面与水平面间夹角θ=37°，N、Q间连接一阻值R=0.3Ω的定值电阻，在导轨所在空间内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。将一根质量m=0.1kg的金属棒ab垂直于MN、PQ方向置于导轨上，金属棒与导轨接触的两点间的电阻r=0.2Ω，导轨的电阻可忽略不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，当金属棒沿导轨下滑x=4.05m时，速度达到v=5m/s。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求金属棒由静止释放后沿导轨下滑x=4.05m时：
（1）通过金属棒的电流方向；
（2）电路中产生的电热Q；
（3）通过金属棒的电荷量q；
（4）所用的时间t。（第4小题保留3位小数）
16．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11
s，波长为694.3
nm，发射功率为1.0×1010
W。
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每1
cm2吸收能量达到60
J以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是50
mm2，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
参考答案
1．A
【详解】
1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，即“电生磁”的现象，英国科学家法拉第坚信电与磁是紧密联系的，经过十多年的艰苦研究，于1831年发现了电磁感应现象，即“磁生电”的现象。
故选A。
2．B
【详解】
当开关S断开后，电磁铁还会继续吸住衔铁一段时间是由于通过B线圈的磁通量减少，由于互感现象，B中产生互感电流，产生的电流磁场对衔铁仍有吸引，故能够延时，B对,ACD错。
故选B。
3．A
【详解】
A．伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因，
A错误；
B．根据物理学史可知，法拉第最早引入场的概念并用场线描述电场和磁场，B正确；
C．根据物理学史可知，在1909年，物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验后，根据实验结果提出了原子核式结构模型，C正确；
D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，D正确。
本题选不正确的，故选A。
4．D
【详解】
A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1>T2，故A错误；
B．由图像可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误；
C．由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大，故C错误；
Ｄ．有图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
AB.
根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，故AB均错误；
C．做非匀变速运动的电荷可以在周围空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误；
故选C。
6．C
【详解】
A．由图可知，在t=时刻，通过线圈N的电流增大，则线圈产生的磁场增大，所以穿过金属环M的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环有扩大的趋势，所以A错误；
B．在
t=时刻，电流最大，磁场最大，磁通量最大，但是磁通量的变化率最小为0，所以圆环中感应电流最小为0，所以B错误；
C．在t=时刻，通过线圈N的电流减小，则线圈产生的磁场减小，所以穿过金属环M的磁通量减小，根据楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，所以C正确；
D．在
t=和t=时刻，圆环内的感应电动势与电流大小相等，但方向相反，所以D错误；
故选C。
7．B
【详解】
AB．由题意可知，三平行的通电导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向如图
则有
A错误，B正确；
CD．设O点处实际磁感应强度的方向与斜边的夹角为α，根据矢量的合成与分解的法则，结合三角函数关系，则有
所以磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan2，故CD错误。
故选B。
8．BD
【详解】
A．光电效应揭示了光的粒子性，A错误；
B．衍射是波特有的性质，热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性，B正确；
C．黑体辐射的实验规律用能量量子化解释，C错误；
D．根据可知动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等，D正确。
故选BD。
9．AC
【详解】
A．可见光中紫光的频率最高而波长最短，而紫外线的频率比紫光更高，波长比紫光更短，故A正确；
B．卫星是利用微波来传输信号的，故B错误；
C．在电磁波谱中，频率最高的是射线，故C正确；
D．紫外线可以消毒，常应用于消毒灯，能起到杀菌、净化空气的作用，故D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
CD．根据题意可知线框B先转动产生电流，线框A中有了电流后，受到安培力的作用才转动，所以线框B可视为发电机，线框A可视为电动机，故D正确，C错误；
AB．根据安培定则可知在线框B中产生从上往下看顺时针的电流，在线框A中的电流方向从上往下看是顺时针方向的电流，根据安培左手定则可知线框A将逆时针方向转动，故A错误，B正确。
故选BD。
11．向左
不发生
向右
向右
【分析】
由安培定则判断出判断出线圈A产生的磁场方向，然后判断出穿过线圈B的磁通量如何变化，最后由楞次定律判断出感应电流的方向，确定电流表指针的偏转方向.
【详解】
(1)甲电路测出电流表是正进负出向左偏.将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏转；
(2)螺线管A放在B中不动，穿过B的磁通量不变，不产生感应电流，电流表的指针将不发生偏转；
(3)螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向下，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，A线圈的电流减小，穿过B的磁通量变小，由楞次定律可知感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；
(4)螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然切断开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转．
【点睛】
熟练掌握并灵活应用安培定则及楞次定律即可正确解题.
12．B
A
CD
【详解】
（1）[1]磁铁从甲环移开过程中，发生电磁感应，有感应电流，阻碍相对运动，从上往下俯视，横梁逆时针转动，故选B；
（2）[2]磁铁靠近甲环过程中，发生电磁感应，有感应电流，有感应电流，阻碍相对运动，从上往下俯视，横梁顺时针转动，故选A；
（3）[3]磁铁相对于乙环运动过程中，由于乙环未闭合，没有感应电流，所以，横梁均不转动，故选CD。
13．（1）水平向左
（2）1T
（3）0.4N
【分析】
考查磁感应强度的定义和安培力的方向判断及大小计算。
【详解】
（1）根据左手定则：打开手掌，四指并拢伸直，大拇指垂直四指且与手掌在同一平面上，让磁感线穿过掌心，四指指向电流方向，则大拇指方向为安培力方向，可以判断，导线ab所受的安培力的方向水平向左；
（2）根据磁感应强度的定义式：
代入数据解得：；
（3）由安培力公式：
代入数据解得：。
14．见解析
【详解】
电池盒的两根引线反复碰触时，电流迅速变化，产生的电场迅速变化，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场形成电磁波向外传播，当电磁波遇到收音机时被接收到，从而发出咯咯的声响。
15．（1）从b流向a；（2）1.18J；（3）1.62C；（4）1.373s
【详解】
（1）根据右手定则可知通过金属棒的电流方向为从b流向a。
（2）根据能量守恒定律可得
（3）通过金属棒的电荷量为
（4）对金属棒应用动量定理有
根据（3）题中结论并代入数据解得
t≈1.373s
16．(1)3.0×10－3
m　(2)300个
【详解】
(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需要的时间，所以一个光脉冲的长度为
?L=c?t=3.0×l08×l.0×10-11m=3.0×10-3m
(2)一个光脉冲所具有的能量为
?E=P?t=1.0×l010×l.0×10-11J
消除面积为50mm2的色斑需要的光脉冲数是
=300（个）