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 单元测试题（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
单元测试题（解析版）
一、选择题（共40分）
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是（　　）
A．闭合线圈靠近磁铁时产生电流
B．通电线圈在磁场中受磁场作用力转动
C．磁铁吸引小磁针
D．小磁针在通电导线附近发生偏转
2．下列论述中正确的是（　　）
A．安培发现了电流的周围存在磁场即电流的磁效应
B．奥斯特发现了电磁感应现象
C．楞次找到了判断感应电流方向的方法
D．法拉第指出感应电动势大小与穿过电路的磁通量成正比
3．a、b为垂直于纸面的通电平行长直导线，已知两导线在P点产生的磁场方向如图所示，则关于a、b两导线中的电流方向判断正确的是（　　）
A．a、b中电流都垂直纸面向外
B．a、b中电流都垂直纸面向里
C．a中电流垂直纸面向里，b中电流垂直纸面向外
D．a中电流垂直纸面向外，b中电流垂直纸面向里
4．如图所示、两条绝缘导体棒相互垂直固定，电流按图示方向通入两导体棒。a、b、c、d四点到两导体棒距离都为L，磁感应强度分别为Ba、Bb、Bc、Bd。以下说法正确的是（　　）
A．Ba与Bb相同
B．Ba与Bc相同
C．Bb与Bc相同
D．Bb与Bd相同
5．如图所示，固定于绝缘水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿金属架以速度v向右匀速运动。时，磁感应强度为，此时，到达的位置恰好使构成一个边长为L的正方形。为使棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度B随时间t变化的关系式正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，将一线圈放在垂直纸面向里的匀强磁场B中，当整个线圈在磁场区域内按如下方式运动时，有感应电流产生的是（　　）
A．线圈以ab边为轴转动
B．线圈垂直于纸面向里运动
C．线圈平行于纸面向右运动
D．线圈平行于纸面向上运动
7．下列说法中正确的有（　　）
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会产生感应电流
C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，闭合电路中一定会产生感应电流
D．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
8．以下说法正确的是（　　）
A．电源电动势一定等于电源两极间的电压
B．磁场是一种客观存在的物质
C．电流周围存在磁场，首先是法拉第发现的
D．磁通量只要发生变化，电路中就一定有感应电动势产生
9．对光的认识，下列说法正确的是（
）
A．少量光子的行为易表现为粒子性，大量光子的行为易表现为波动性
B．光的波动性是光子本身的一种属性
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D．光的波粒二象性可以理解为在某种场合下光的波动性表现明显，在某种场合下，光的粒子性表现明显
10．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向左运动，则PQ所做的运动可能是(导体切割磁感线速度越大，感应电流越大)(　　)
A．向右加速运动
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向左减速运动
二、实验题（共15分）
11．某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象．他连接好电路并检查无误后，闭合电键的瞬间观察到电流表G指针向右偏转，电键闭合后，他还进行了下列操作：
（1）将滑动变阻器的滑动触头P快速向接线柱C移动，电流计指针将________（填“左偏”、“右偏”或“不偏”）．
（2）将线圈A中的铁芯快速抽出，电流计指针将______（填“左偏”、“右偏”或“不偏”）．
12．如图所示，为“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将图中电路补充完整______；
(2)如果在闭合开关时，灵敏电流计指针向左偏转了一下，那么合上开关后，将线圈A插入线圈B的过程中，电流计指针将______；（选填“向左偏”、“向右偏”“不偏转”）
(3)电路连好，将线圈A插入线圈B中后，下列操作可以使电流计指针向右偏的是______；
A．滑动变阻器滑片向右滑动
B．断开开关
C．插入铁芯
D．拔出线圈A
三、解答题（共45分）
13．某同学A说，当条形磁铁一端插入闭合的螺线管中时，螺线管中有感应电流出
现，所以只要闭合回路中磁场发生变化，回路中就一定有感应电流产生。另一同学B说，当闭合回路一部分在空间运动时，回路中没有感应电流出现，但这并不能确定这一空间一定没有磁场。你认为这两位同学的说法正确吗？如正确，请说明理由。如不正确，请说明正确的推理结果。
14．如图所示，线圈的自感系数L＝0.5
mH
，
电容器的电容C＝0.2
μF．电源电动势E＝4
V
，
电阻的阻值R＝10
Ω
，
不计线圈和电源的内阻，闭合开关S
，
待电路中电流稳定后
断开S
，
求
（1）LC回路的振荡频率．
（2）LC回路振荡电流的有效值．
（3）从断开S到电容器上极板带正电荷最多所经历的最短时间．
15．飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37．5kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置．那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？
16．阅读如下资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，因此被称为热辐射．热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ＝5．67×10－8
W/（m2·K4）．
在下面的问题中，把研究对象都简单地看成黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径RS＝6．96×105
km，太阳表面温度T＝5
770
K，火星半径r＝3
395
km，球面积S＝4πR2，其中R为球的半径。
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7～1×10－5
m范围内，求相应的频率范围；
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
参考答案
1．A
【分析】
产生感应电流的现象是电磁感应现象，感应电流的产生条件是闭合回路磁通量发生变化。
【详解】
A.闭合线圈靠近磁铁时，闭合回路磁通量发生变化，产生感应电流，是电磁感应现象，故A正确；
B.通电线圈在磁场中发生转动属于电流受到安培力的作用产生的，不是电磁感应现象，故B错误；
C.磁铁吸引小磁针属于磁现象，不是电磁感应现象，故C错误；
D.小磁针在通电导线附近发生偏转是由于电流产生磁场引起的，不是电磁感应现象，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
A．奥斯特发现了电流的周围存在磁场即电流的磁效应，故A错误；
B．法拉第发现了电磁感应现象，故B错误；
C．楞次找到了判断感应电流方向的方法，即楞次定律，故C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
根据安培定则，当a、b中电流都垂直纸面向外时，两电流在P点产生的磁场方向如图，合成后可沿图示方向。
故选A。
4．D
【详解】
据右手螺旋定则分别画出两导线在四个区域的磁场方向，如图所示
距导线距离相同，磁感应强度大小相同，结合场强的叠加原理可知，a点和c点合磁感应强度大小相等，方向相反，b点和d点合磁感应强度均为零，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
为使MN棒中不产生感应电流，则要使得穿过闭合回路的磁通量不变，即
解得
故选A。
6．A
【详解】
A．当线圈绕ab边转动时，其磁通量发生变化，故有感应电流产生，故A正确；
BCD．由于磁场是匀强磁场，把线圈向右拉动，或向上拉动，或垂直纸面向里运动，其磁通量均不变化，均无感应电流产生，故BCD错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．若闭合回路中磁通量没有变化，则闭合回路中没有感应电流，故A错误；
B．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中一定会产生感应电流，故B正确；
C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，磁通量不一定发生变化，电路中不一定会产生感应电流，故C错误；
D．没有说螺线管是闭合回路，所以螺线管内部不一定由感应电流，故D错误。
故选B。
8．BD
【详解】
A．电源电动势等于电源没有接入电路前两极间的电压，电源接入电路后，电源两极间的电压小于电源电动势，故A错误；
B．磁场是磁体周围存在的一种看不见的特殊物质，是真实的存在，故B正确；
C．电流周围存在磁场，首先是奥斯特发现的，故C错误；
D．当穿过电路的磁通量发生变化时，电路中就有感应电动势，当电路闭合时，电路才有感应电流，故D正确。
故选BD。
9．ABD
【详解】
少量光子的行为易表现为粒子性，大量光子的行为易表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性。
故选ABD。
10．AD
【详解】
ABCD．MN在磁场力的作用下向左运动，由左手定则判断电流从N到M，由安培定则判断线圈中磁场方向向下。再根据楞次定律（增反减同）可得，线圈中磁场增大时，磁场方向向上，即PQ向右加速；线圈中磁场减小时，磁场方向向下，即PQ向左减速，AD正确，BC错误。
故选AD。
11．右偏
左偏
【详解】
（1）[1]
闭合电键的瞬间，B线圈磁通量变大，观察到电流表G指针向右偏转，滑动触头向C移动，阻值减小，电流变大，磁场变大，穿过B的磁通量变大，指针右偏；
（2）[2]快速抽出铁芯，磁场减弱，则指针左偏
12．
向左偏
BD
【详解】
(1)[1]“研究电磁感应现象”时
电源、开关、滑动变阻器、原线圈应组成闭合回路，副线圈与灵敏电流计组成闭合回路，将图中电路补充完整如图
(2)[2]如果在闭合开关时，穿过副线圈得磁通量增大，灵敏电流计指针向左偏转了一下；那么合上开关后，将线圈A插入线圈B的过程中，穿过副线圈得磁通量也增大，电流计指针将也
“向左偏”。
(3)[3]
穿过副线圈得磁通量增大，灵敏电流计指针向左偏转，则要使电流计指针向右偏，穿过副线圈得磁通量应减小。
A．滑动变阻器滑片向右滑动，电阻变小，原线圈电流增大，穿过副线圈得磁通量增大，选项A错误；
B．断开开关，穿过副线圈得磁通量减小，选项B正确；
C．插入铁芯，穿过副线圈得磁通量增大，选项C错误；
D．拔出线圈A，穿过副线圈得磁通量减小，选项D正确。
故选BD。
13．A不正确，B正确。理由见解析。
【详解】
A不正确。闭合回路磁场变化的同时，若回路面积也变化可能导致磁通量不变化，此时无感应电流产生。
B正确。如这部分导体运动时不切割磁感线，没有感应电流，但磁场存在。
14．（1）1.6×104Hz
（2）0.28
A
（3）4.7×10－5S
【详解】
(1)根据,可求得频率为f=1.6×104Hz．
(2)LC回路的最大电流为
振荡电流产生正弦式交变电流，
(3)由，得T=6.25×10-5s．当S断开时，电容器上的带电量为零，然后电容器开始充电，且下极板带正电，
故当电容器上极板带正电荷量最大，经历的最短时间为.
【点睛】
该题考查振荡电路产生的振荡电流周期公式，理解充电与放电过程，电量，电场强度，电压，电流的大小如何变化．
15．8000m
【详解】
由C=λf得：
【点睛】
已知黑匣子发出的频率，则可由波速、波长及频率的关系求得该波的波长．
16．（1）3×1013～1．5×1015
Hz
（2）1．38×1030J
（3）204
K
【详解】
（1）由ν＝得
ν1＝Hz＝1.5×1015
Hz，ν2＝Hz＝3×1013
Hz
所以辐射的频率范围是3×1013～1.5×1015
Hz
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量
E＝P0t·S＝σT4t·4π，
式中t＝3
600
s，
代入数据得
E＝5.67×10－8×5
7704×3
600×4×3.14×（6.96×105×103）2
J＝1.38×1030
J
（3）火星单位时间内吸引来自太阳的辐射能量
P入＝4πσT4·
火星单位时间单位面积内向外辐射的能量为σT′4
所以火星单位时间内向外辐射的能量
P出＝4πr2σT′4（其中4πr2为火星的表面积，T′为火星的温度）
火星处于热平衡状态，则P入＝P出,即
＝4πr2σT′4
得火星的温度T′＝＝204
K