第五章 初识电磁场与电磁波 单元测试题1（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1（解析版）
一、选择题（共40分）
1．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
2．关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　）
A．由可知，B与F成正比，与的乘积成反比
B．磁感应强度的方向与放在该处的小磁针N极所受磁场力的方向相同
C．通电导线在某处不受磁场力，则该处磁感应强度一定为零
D．垂直磁场方向放置的通电导线受的磁场力方向为该处磁感应强度的方向
3．如图所示，导线AB可在置于匀强磁场中的不计电阻的金属框架上滑动，则下列判断正确的是（　　）
A．AB向左匀加速运动时，电流表中电流均匀增大
B．AB向左减速运动时，电流表中有电流方向由a→b
C．AB向右加速运动时；电流表中有电流方向由b→a
D．AB向左匀速运动时，电流表中有电流方向由a→b
4．三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
5．在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。以下的推导关系中正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示是法拉第发现电磁感应现象的装置示意图，软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M与电源，开关S1相连，线圈N与电阻R。开关S2相连。下列说法正确的是（　　）
A．先闭合S2，再闭合S1，有电流从a→R→b
B．先闭合S1，稳定后再闭合S2有电流从a→R→b
C．先闭合S2，再闭合S1，有电流从b→R→a
D．先闭合S1，稳定后再闭合S2，有电流从b→R→a
7．如图所示，半径为、质量为且分布均匀的闭合金属圆环用长为的丝线悬挂于天花板下，在其下方横放着一根通电直导线，今将环拉至摆线与竖直方向成的位置，无初速释放，设环在摆动过程中始终保持与导线在同-平面内，则（　　）
A．环能摆到右侧同一高度处（不计空气阻力）
B．环第一次摆到最低点所用时间等于
C．环运动中所受安培力始终与速度方向相反
D．环运动中所受安培力始终沿竖直方向
8．下列现象中属于静电现象的是（　　）
A．家用电路中合上电键灯泡会亮
B．脱衣服时会听到“噼啪”声
C．磁带录音机录音过程的电现象
D．梳头发时，头发会一根根飘起来
9．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可相互激发，形成电磁
C．利用电磁波传递信号可实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D．电磁波可由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
10．如图所示，空间两个区域存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，为其边界，为其对称轴。一导线折成边长为的正方形闭合回路，回路在纸面内以恒定速度向右运动，则（　　）
A．当运动到关于对称的位置时穿过回路的磁通量向外
B．当运动到关于对称的位置时穿过回路的磁通量为零
C．在从边与重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量一直减少
D．在从边与重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加
二、实验题（共15分）
11．科学家通过长期研究，发现了电和磁的联系，其中最重要的两项研究如下图所
示．
（1）甲图是研究_________现象的装置，根据这一现象，制成了_________机．
（2）乙图是研究______现象的装置，根据这一现象，制成了_____机，它是把______能转化为机械能．
12．用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。
(1)图中已经用导线将部分器材连接，请将实物间的连线补充完整_____；
(2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，这是由于线圈_____（填“A”或“B”）中有了感应电流。
(3)在开关闭合且稳定后，使滑动变阻器的滑片向右匀速滑动，此过程中灵敏电流计的指针_____（选填“向右偏”、“不偏转”或“向左偏”）。
三、解答题（共45分）
13．如下图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，从而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的原理。
14．某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该增加还是减少线圈的匝数？说明理由。??
15．如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容40，电阻R的阻值3Ω，电源电动势1.5V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻，请画出电感线圈中电流I随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。
16．如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型轨导，在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10m/s2）．
（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；
（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；
（3）计算4s内回路产生的焦耳热．
参考答案
1．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。
2．B
【详解】
A．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与电流所受的安培力F以及IL无关，选项A错误；
B．磁感应强度的方向与放在该处的小磁针N极所受磁场力的方向相同，选项B正确；
C．通电导线在某处不受磁场力，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处磁感应强度不一定为零，选项C错误；
D．垂直磁场方向放置的通电导线受的磁场力方向与该处磁感应强度的方向垂直，选项D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．AB向左匀加速运动时，左线圈中电流均匀增大，原线圈中磁场均匀增强，副线圈中磁通量均匀增大，产生恒定的感应电动势，则副线圈中产生大小不变的电流，所以电流表中电流不变，故A错误；
B．AB向左减速运动时，左线圈产生由A到B的减小的电流，其磁场在右线圈中竖直向上，右线圈中磁通量减小，由楞次定律知右线圈感应电流的磁场竖直向上，故电流表中有电流方向由b→a，故B错误；
C．AB向右加速运动时，左线圈产生由B到A的增大的电流，其磁场在右线圈中竖直向下，右线圈中磁通量增大，由楞次定律知右线圈感应电流的磁场竖直向上，故电流表中有电流方向由b→a，故C正确；
D．AB向左匀速运动时，左线圈中电流保持不变，右线圈中磁通量不变，无电流产生，故D错误。
故选C。
4．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。
5．D
【详解】
A.根据
F=ma
可知
则A错误；
B.
根据
可得
选项B错误；
C.
根据
W=Fx
可知
选项C错误；
D.
根据
W=Fx
和
W=Uq
选项D正确。
故选D。
6．C
【详解】
BD．先闭合S1后闭合S2，右边线圈磁通量就不发生变化，所以不会有电流产生，B、D错误；
AC．先闭合S2后闭合S1，则右边磁通量增加，根据安培定则定则可知，穿过右边的磁通量方向向下再增加，楞次定律可知，感应电流磁场向上，根据安培定则可知流过电阻的电流为,故C正确，A错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．根据电流的磁场的特点可知，导线上方的磁场是不均匀的，靠近导线处的磁场强，远离导线的地方磁场弱。所以在圆环运动的过程中，穿过圆环的磁通量会发生变化，所以能产生感应电流。电磁感应的过程中一部分的机械能转化为电能，所以环的机械能减小，环不能摆到右侧同一高度处。故A错误；
B．若没有磁场时，依据单摆的周期公式
那么环第一次摆到最低点所用的时间等于，而现在导线中电流的方向向右，可知导线上方的磁场的方向向外，当环在最低点时向外的磁通量增大，出现感应电流，从而阻碍磁通量增大，从而导致环第一次摆到最低点所用的时间大于，故B错误；
CD．导线上方的磁场是不均匀的，靠近导线处的磁场强，远离导线的地方磁场弱，若采用极性思维的方法：假设环向上的过程中穿出磁场，向下的过程中进入磁场，根据楞次定律可知，环向上运动的过程中受到的安培力的方向向下，环向下运动的过程中受到的安培力的方向向上，与环的轨迹无关，所以环运动中所受安培力始终沿竖直方向，而不是始终与速度方向相反。故D正确，C错误。
故选D。
8．BD
【详解】
A．家庭电路合上开关，灯泡会亮，这电流经过灯泡时，电流做功现象，A错误；
B．脱衣服时会听到“噼啪”声，正负电荷中和湮灭，是静电现象，B正确；
C．磁带录音机录音过程的电现象是磁现象，C错误；
D．梳头发时，头发会一根根飘起来，这是带电体吸附轻小物体的现象，D正确；
故选BD。
9．AB
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，故A正确；
B．变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场，相互激发，形成电磁波，故B正确；
C．电磁波可在介质中传播，所以可以根据电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行无线传播，故C错误；
D．当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还会继续传播一段时间，故D错误。
故选AB。
10．BD
【详解】
AB．正方形闭合回路运动到关于对称的位置时，穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，故穿过回路的磁通量为零，选项A错误B正确；
CD．正方形闭合回路在从边与重合的位置运动到完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加，选项C错误D正确。
故选BD。
11．电磁感应
发电
磁场对电流作用
电动
电
【详解】
(1)[1][2]甲图中导体棒与电流表相连，无供电装置，是演示部分导体切割磁感线会产生感应电流的现象，故为演示电磁感应的装置，由这一原理我们制出了发电机。
(2)[3][4][5]乙图中有电源供电，而无电流表，但能看到通电导线在磁场中的运动，故本实验是研究磁场对电流作用的装置，通过这一现象，我们制成了电动机，它是把电能转化为机械能。
12．
B
向左偏
【详解】
(1)[1]本实验中线圈A与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化，从而使线圈B产生电磁感应线象，故线圈B应与检流计相连，如图所示
(2)[2]闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈B中有了感应电流，产生感应电流的原因是其磁通量发生变化。
(3)[3]如果在闭合电键时，线圈中的电流增大，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流，指针向右偏。闭合电键后，滑动变阻器的滑片向右移动，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流，根据楞次定律知，感应电流的方向与闭合电键的瞬间电流方向相反，则电流表指针向左偏。
13．见解析
【详解】
线圈A与电源连接，线圈A中流过恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流；断开开关S时，线圈A中电流迅速减小为零，穿过线圈B的磁通量迅速减小，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一段短时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D吸引力减小，弹簧E的作用力比磁场力大，才将衔铁D拉起，触头C离开，电路断开。
14．减小线圈匝数
【详解】
收不到高频率的电台信号，因此需要增加调谐电路的固有频率，根据
可知，减小线圈匝数，会导致自感系数减小，从而导致固有频率增加，即应该减小线圈的匝数。
15．
【详解】
在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为
当断开开关
后电流在LC电路中振荡，周期为
则振动图像如图；
16．（1）见解析；（2）0.2A，顺时针方向（3）0.04J
【详解】
（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动
代入数据解得
t
=
1s
x
=
0.5m
即导体棒在1s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x=0.5m
（2）前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E
=0，I=0
后2s回路产生的电动势为
回路的总电阻为
R=5λ=0.5Ω
得电流为
I
=
0.2A
根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向
.
（3）前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为
Q
=
I2Rt
=
0.04J