第五章 初识电磁场与电磁波 单元检测（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
单元检测（解析版）
一、选择题（共40分）
1．在电磁波谱中，红外线、可见光和紫外线三种电磁波频率大小的关系是
A．红外线的频率最大，可见光的频率最小
B．紫外线的频率最大，红外线的频率最小
C．可见光的频率最大，红外线的频率最小
D．紫外线的频率最大，可见光的频率最小
2．如图所示，四根相互平行的通有电流均为的长直导线a、b、c、d，放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时，四边形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为（　　）
A．2B，方向向左
B．2B，方向向下
C．B，方向向右
D．B，方向向上
3．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
4．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
5．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要以下不符合物理学历史的是（　　）
A．伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度的概念，并探究出自由落体运动的规律
B．密立根通过油滴实验测得了元电荷的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像
D．安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应
6．老师做了一个物理小实验让学生观察∶图中，AB都是很轻的铝环，环B是闭合的，环A是不闭合的。A、B环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止，同学们看到的现象是（　　）
A．无论磁铁插向A环还是B环，横杆都发生转动
B．条形磁铁N极环靠近A环时，A环靠近磁铁
C．条形磁铁N极环靠近B环时，B环向磁铁这侧运动
D．条形磁铁S极环远离B时，B环向磁铁这侧运动，但追不上磁铁
7．新冠病毒会引起体温升高、肺炎等症状，人们往往通过红外测温技术和X射线透视技术来检测病情。下列说法正确的是（　　）
A．红外测温技术利用了红外线的荧光效应
B．使用红外体温计测温时一定要与人体接触
C．X射线可以透视是因为它的波长较长，容易发生明显衍射，可以绕过人体继续传播
D．X射线可以透视是因为它能够穿透物质，所以可用来检查人体内部器官
8．条形磁铁放在光滑的水平面上，以条形磁铁的中央位置的正上方某点为圆心，水平固定一铜质圆环如图所示，不计空气阻力，以下判断中正确的是（　　）
A．释放圆环，下落过程中环的机械能守恒
B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大
C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁向右运动的过程中做减速运动
D．给磁铁水平向右的初速度，圆环将受到向左的磁场力
9．以下说法正确的是________。
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，则条纹间距变宽
E.波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关
10．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空和介质中的传播速度相同
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，更容易产生显著的衍射现象
D．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失
E.反射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传播也可以通过光缆传输
二、实验题（共15分）
11．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置．在同学连线完成后，如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：
a．将A线圈迅速插入B线圈时，灵敏电流计指针将向_______?偏转一下．（左或者右）
b．A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将向?_______偏转一下．（左或者右）
12．用如图所示的装置来“探究电磁感应现象和感应电流的方向”，带铁芯的线圈甲与阻值较大的电阻R0、电流表A、电源E、开关S、滑动变阻器R组成回路；套在空心铁圆柱体上的线圈乙的两端接到另一个电流表B上，线圈甲的铁芯有一小部分插在空心铁圆柱体内。两电流表完全相同，零刻度线在表盘中央，如果电流从正接线柱流入，指针向左偏转，反之向右偏转，回答下列问题：
（1）闭合开关S一段时间后，电流表B的指针是否有偏转？___________（选填“有”或“没有”）；
（2）闭合开关S一段时间后，当滑动变阻器滑片较快地向a端滑动时，电流表A的指针___________，电流表B的指针___________；（均选填“向左偏”、“向右偏”或“不偏转”）
（3）滑动变阻器滑片保持不动，闭合开关S一段时间后，线圈乙以及空心铁圆柱体向左移动，电流表B的指针偏转情况是___________（选填“向左偏”、“向右偏”或“不偏转”）。
二、实验题（共15分）
13．如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率，k为正的常量。用电阻率为ρ，横截面积为S的硬导线做成一边长为l的正方形闭合方框，将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求：
(1)回路中感应电动势的大小；
(2)回路中感应电流的大小及方向；
(3)磁场对方框的作用力的大小随时间的变化率。
14．如图所示，电吉他的弦是磁性物质，可被永磁体磁化．当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来。
（1）请解释电吉他是如何产生电流的。
（2）弦能否改用尼龙材料。
15．如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动。
（1）请用楞次定律判断感应电流的方向。
（2）感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？根据课本P27右手定则，自己试着做一做。
16．若某种电磁波在真空中的频率为，试回答下列问题：
(1)该电磁波的波长为多少？（电磁波在真空中的传播速度为）
(2)该电磁波属于哪个波段？（红外线波长范围为，紫外线的波长范围为5~370nm）
(3)现代科技可以使电磁波在特定介质中的传播速度大大减小。当频率为的电磁波以900m/s的速度传播时，电磁波的波长变为多少？
参考答案
1．B
【详解】
在电磁波谱中，红外线、可见光和紫外线三种电磁波频率大小的关系是,紫外线的频率最大，红外线的频率最小。
故选B。
2．A
【详解】
根据安培定则可知四根通电导线在0点产生的磁感应强度的方向：a导线中电流产生的磁感应强度的方向为bd，大小为B；c导线中电流产生的磁感应强度的方向为bd，大小为B；同理，b导线中电流产生的磁感应强度的方向为ca，大小为B，d导线中电流产生的磁感应强度的方向为ca，大小为B，则根据平行四边形定则进行合成可知，四根通电导线同时存在时的磁感应强度大小为B，方向水平向左。
故选A。
3．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。
4．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。
5．D
【详解】
A．在物理学的发展历程中，伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度概念用来描述物体的运动，伽利略将斜面实验结论合理外推，间接证明自由落体运动是匀变速直线运动，故A正确，不符合题意；
B．密立根通过油滴实验测得了元电荷的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，故B正确，不符合题意；
C．法拉第不仅提出了场的概念，而且用电场线形象直观地描绘了场的清晰图象。故C正确，不符合题意；
D．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，故D错误，符合题意。
故选D。
6．D
【详解】
AB．当条形磁铁N极靠近A环时，A环中不产生感应电流，磁铁对A环没有安培力作用，A环将静止不动，故AB错误；
C．条形磁铁N极环靠近B环时，穿过B环的磁通量增加，B环闭合产生感应电流，磁铁对B环产生安培力，阻碍两者相对运动，B环将远离磁铁，故C错误；
D．条形磁铁N极环远离B环时，穿过B环的磁通量减小，B环闭合产生感应电流，磁铁对B环产生安培力，阻碍两者相对运动，B环将靠近磁铁，但追不上磁铁，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．红外测温技术利用了红外线的热效应，故A错误；
B．红外体温计测温是通过接收人体辐射的红外线进行测温，故使用过程中不需要与人体接触，故B错误；
CD．X射线可以透视是因为其有较强的穿透能力，医学上检查人体内部器官和透视人体，故C错误，D正确；
故选D。
8．AC
【详解】
A．圆环下落过程中，通过圆环磁通量始终为零，故无感应电流产生，所以与磁铁间无相互作用力，圆环下落过程中只有重力做功，故机械能守恒，故A正确；
B．磁铁只受重力和桌面的支持力，二力平衡，故B错误；
C．由楞次定律，感应电流产生的效果（所受安培力）总是阻碍产生感应电流的原因（相对运动），故C正确；D错误。
故选AC。
9．BDE
【详解】
A.
光的偏振现象说明光是一种横波，A错误；
B．根据爱因斯坦相对论可知，时间和空间与物质的运动状态有关，B正确；
C．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，C错误；
D．由双缝干涉实验的条纹间距公式
可得：屏幕到孔的距离L和两个缝之间的距离d不变时，条纹间距与波长
成正比；若仅将入射光由绿色光变为红光，入射光的频率降低，入射光的波长变长，因此条纹间距变宽，D正确；
E．波的传播频率等于振源机械振动的频率，与介质无关，E正确；
故选BDE。
10．BCE
【详解】
A．电磁波在不同介质中的速度不同，故A错误；
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确；
C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，因波长较长，故更容易产生显著的衍射现象，故C正确；
D．电磁波本身是种能量形式，波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波仍可以继续传播，故D错误；
E．电磁波可以传递信息，反射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传播也可以通过光缆传输，故E正确。
故选BCE。
11．右
左
【详解】
闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；
a．[1]．将A线圈迅速插入B线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转．
b．[2]．A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将左偏转．
【点睛】
磁场方向不变，磁通量的变化不变时电流方向不变，电流表指针偏转方向相同，磁通量的变化相反时，电流表指针方向相反．
12．没有
向左偏
向右偏
向左偏
【详解】
（1）[1]闭合开关S一段时间后，电流稳定，右侧电路无感应电流产生，因此电流表B的指针是没有偏转；
（2）[2]闭合开关S一段时间后，当滑动变阻器滑片较快地向a端滑动时，接入电路的电阻变小，但电流依旧从正接线柱流入，电流表A的指针向左偏转；
[3]
闭合开关S一段时间后，当滑动变阻器滑片较快地向a端滑动时，穿过图乙螺线管的磁场右指向左逐渐减小，根据楞次定律增反减同可知感应电流的磁场自左向右，再由右手螺旋定则可知流经电流表B的电流从负接线柱流入，指针向右偏转；
（3）[4]
线圈乙以及空心铁圆柱体向左移动，穿过线圈乙的磁通量增加，根据楞次定律增反减同可知感应电流的磁场自右向左，再由右手螺旋定则可知流经电流表B的电流从正接线柱流入，指针向左偏转。
13．（1）；（2），方向为逆时针；（3）.
【详解】
(1)由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
E=
(2)线框电阻R=ρ，电流大小为
由楞次定律可知电流方向为逆时针
(3)安培力为F=BIl，B=B0+kt，则
F=
所以
14．（1）当被磁化的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，所以有感应电流产生；（2）弦不能改用尼龙材料，因为尼龙材料不会被磁化，当弦振动时，不会造成穿过线圈的磁通量发生变化，没有感应电流产生.
【详解】
（1）当被磁化的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，所以有感应电流产生。
（2）弦不能改用尼龙材料，因为尼龙材料不会被磁化，当弦振动时，不会造成穿过线圈的磁通量发生变化，没有感应电流产生。
15．（1）感应电流的方向为a→d→c→b→a；（2）满足右手定则
【详解】
略
16．(1)；(2)紫外线波段；(3)
【详解】
（1）由波速公式得
（2）该电磁波属于紫外线波段。
（3）由得