第五章 初识电磁场与电磁波 单元过关测试（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
单元过关测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．水力发电中所使用的发电机应用了（
）
A．磁场对电流的作用原理
B．电磁感应原理
C．电流的热效应
D．库仑定律
2．下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是（　　）
A．经过调制后的高频电磁波向外辐射的能量更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长不变
D．经过调制后的电磁波在空间传播波长变长
3．首先发现中子的是（　　）
A．查德威克
B．普朗克
C．爱因斯坦
D．贝可勒东
4．下列叙述正确的是（　　）
A．力、长度和时间是力学中三个基本物理量，它们的单位牛顿、米和秒就是基本单位
B．根据功率的定义式，当时间间隔非常小时，就可以用这一间隔内的平均功率表示间隔内某一时刻的瞬时功率，这应用了控制变量法
C．探究加速度与质量、合外力关系实验采用的是等效替代的方法
D．国际单位制中磁感应强度的单位是T，如果用国际单位制的基本单位来表示，则可以表示为
5．一个面积S
=
0.05m2匝数n
=
100的闭合线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（
）
A．0
~
2s内线圈中感应电流的方向发生了改变
B．2
~
4s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C．0
~
2s内线圈中产生的感应电动势等于10V
D．在第3s末线圈中的感应电动势等于零
6．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．
7．华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一。光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩模，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图。芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是（　　）
A．波长长的光源
B．频率大的光源
C．强度小的光源
D．强度大的光源
8．如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是
（　　）
A．O点处的磁感应强度为零
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同
D．a、c两点处的磁感应强度的方向相同
9．如图所示，矩形闭合金属线圈放置在固定的水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于水平薄板的正下方（磁极间距略大于矩形线圈的宽度）。当磁铁全部匀速向右通过线圈时，线圈始终静止不动，那么线圈受到薄板摩擦力的方向和线圈中产生感应电流的方向（从上向下看）是（
）
A．摩擦力方向一直向左
B．摩擦力方向先向左、后向右
C．感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针
D．感应电流的方向顺时针→逆时针
10．在如图所示的电磁感应实验中，线圈与检流计组成闭合电路，线圈与电池、滑动变阻器、开关组成闭合电路，线圈置于线圈中。在实验中，以下的实验现象应该出现的是（　　）
A．在闭合开关的瞬间检流计指针将发生偏转，然后指针偏转角度维持不变
B．在闭合开关的瞬间检流计指针将发生偏转，然后指针又回到零刻度
C．闭合开关后，滑动变阻器滑片向右或向左移动过程中，检流计指针都将发生编转
D．在断开开关的瞬间，检流计指针不发生偏转
11．在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒、，如图所示，两根导体棒匀速移动的速度分别为和，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是（　　）
A．、均向右运动，且
B．、均向右运动，且
C．、均向左运动，且
D．向右运动，向左运动，且
12．如图甲所示，重力为G的矩形闭合线框用一条绝缘细绳悬挂，线框下方有一通电直导线，通电直导线通以图乙所示正弦交变电流，绝缘细绳张力为T，设由m到n为直导线电流正方向，则（　　）
A．时刻，
B．时刻，矩形闭合线框内的感应电流为零
C．时间内，矩形闭合线框内感应电流方向为
D．时间内，矩形闭合线框有扩张趋势
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．桌面上放着一个单匝矩形线圈，线圈中心上方0.2m处有一竖立的条形磁铁（如图），此时线圈内的磁通量为0.04Wb。把条形磁铁竖放到线圈内的桌面上时，线圈内的磁通量为0.12Wb。分别计算以下两个过程中线圈中的：
(1)磁通量变化量
(2)把条形磁铁从图中位置在0.2s内放到单匝线圈内的桌面上产生的电动势
(3)换用10匝的矩形线圈，线圈的面积和原来的单匝线圈相同，把条形磁铁仍从图中位置在0.2s内放到线圈内的桌面上产生的电动势
14．如图所示，匀强磁场的匀磁感应强度B=0.8
T，矩形线圈的面积，B与线圈所在平面垂直，线圈一半在磁场中，则当线圈从图示位置绕边转过60°时，穿过线圈的磁通量的变化量为多少？
15．图示为法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图，其中导线a、b与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内，将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘，转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流（有电流通过灯泡L）。已知铜盘的直径为d，匀强磁场的磁感应强度大小为B，回路的总电阻为R，从上往下看铜盘逆时针匀速转动的角速度为。则
(1)分析并判断通过灯泡L的电流方向；
(2)求通过灯泡L的电流。
16．收音机的调频电路由自感线圈和可变电容器组成，调节可变电容器的电容，可以改变调谐电路的频率。已知中波频率范围为535～1605kHz，那么，
(1)收听中波段最低频率电台时的电容是收听最高频率电台电容的多少倍？
(2)收音机在中波段所接收的无线电波的波长范围是从多少米到多少米？
参考答案
1．B
【详解】
水力发电中所使用的发电机应用了电磁感应原理。
故选B。
2．A
【详解】
调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，穿透能力更强，即辐射本领更强；电磁波的波速接近光速，所以传播速度不变；据c=λf可知，频率变大，波长变短，故A正确BCD错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．查德威克发现了中子，A正确；
B．普朗克首次提出了能量子的概念，B错误；
C．爱因斯坦最早认识到能量子的意义，提出光子说，C错误；
D．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核可以再分，D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．力不是基本物理量，A错误；
B．根据功率的定义式，当时间间隔非常小时，就可以用这一间隔内的平均功率表示间隔内某一时刻的瞬时功率，应用了极限法，B错误；
C．探究加速度与质量、合外力关系实验采用的是控制变量法，C错误；
D．根据
解得
则
5．C
【详解】
A．在0
~
2s内线圈的磁通量变化率是恒定的，则产生的电流为恒定电流，A错误；
B．在2
~
4s内穿过线圈的磁通量的变化量为Φ
=
2BS不等于零，B错误；
C．在0
~
2s内线圈中产生的感应电动势为
E
=
n
=
100
×
0.1V
=
10V
C正确；
D．在2
~
4s内线圈的磁通量变化率是恒定的且不为零，则产生的电流为恒定电流，所以在第3s末线圈中的感应电动势不等于零，D错误。
故选C。
6．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。
7．B
【详解】
由光子的能量公式，即
可知，频率越大额光子能量越大，光子的能量与光子的强度无光，而根据公式
可得，波长越长，光子的频率越小，ACD错误，B正确。
故选B。
8．AB
【详解】
A．直导线M在O点的磁感应强度大小为B，竖直向下，同理可知，直导线N在O点的磁感应强度大小也为B，竖直向上，故O点处的磁感应强度为零，A正确；
B．直导线M、N在a点的磁感应强度方向相反，但M产生的磁感应强度较大，故a点的合磁感应强度竖直向下，同理可知，b点的合磁感应强度竖直上，大小与a点的相等，故a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反B正确；
C．如图所示，B为c点的磁感应强度，方向水平向右
同理可知，d点的磁感应强度与c点大小相等，方向水平向左，C错误；
D．由BC的分析可知，a、c两点处的磁感应强度的方向不同，D错误。
故选AB。
9．AC
【详解】
蹄形磁铁磁场方向从N极出S极进，越靠近磁极磁场强度越大，当N极靠近线圈到全部进入线圈的过程中，线圈中方向线上的磁场增加，磁通量增大，则线圈中会产生感应电流来阻碍磁通量的增加，根据楞次定律，产生感应电流的磁场方向向下，根据右手则，线圈中会产生顺时针方向的感应电流，N极向右运动使得线圈中磁通量的增加，整个线圈因为要阻碍磁通量的增加，所以线圈会有向右运动的趋势，所以在这个过程中线圈受到向左的摩擦力；当N极继续向右运动到线圈刚好到蹄形磁铁两磁极中间位置的过程中，线圈中方向线上的磁场减少，磁通量减小，则线圈中会产生感应电流来阻碍磁通量的减小，根据楞次定律，产生感应电流的磁场方向向上，根据右手则，线圈中会产生逆时针方向的感应电流，N极向右运动使得线圈中磁通量的减小，整个线圈因为要阻碍磁通量的减小，所以线圈会有向右运动的趋势，所以在这个过程中线圈受到向左的摩擦力；当磁铁继续向右运动到S极完全进入线圈的过程，S极逐渐靠近线圈，线圈中向下的磁场增加，磁通量增大，则线圈中会产生感应电流来阻碍磁通量的增加，根据楞次定律，产生感应电流的磁场方向向上，根据右手则，线圈中会产生逆时针方向的感应电流，S极向右运动使得线圈中磁通量的增加，整个线圈因为要阻碍磁通量的增加，所以线圈会有向右运动的趋势，所以在这个过程中线圈受到向左的摩擦力；当线圈继续向右运动，S极逐渐远离线圈到完全磁铁完全经过线圈，在此过程中，线圈中向下的磁场减小，磁通量减小，则线圈中会产生感应电流来阻碍磁通量的减小，根据楞次定律，产生感应电流的磁场方向向下，根据右手则，线圈中会产生逆顺时针方向的感应电流，S极向右运动使得线圈中磁通量的减小，整个线圈因为要阻碍磁通量的增加，所以线圈会有向右运动的趋势，所以在这个过程中线圈受到向左的摩擦力。所以AC正确，BD错误。
故选AC。
10．BC
【详解】
AB．在闭合开关的瞬间，线圈A中电流变大，产生磁场变大，穿过B的磁通量变大，检流计指针将发生偏转，稳定后，A产生的磁场不变，穿过B的磁通量不变，则B中没有感应电流，此时，检流计指针回到零刻度，故A错误B正确；
C．闭合开关后，滑动变阻器滑片向右或向左移动过程中，线圈A中电流变化，穿过B的磁通量变化，检流计指针都将发生编转，故C正确；
D．在断开开关的瞬间，穿过B的磁通量消失，检流计指针将发生偏转，故D错误。
故选BC。
11．BCD
【详解】
A．ab、cd均向右运动，v1=v2，穿过回路的磁通量没有变化，不产生感应电流，故A错误。
B．ab、cd均向右运动，v1＞v2，穿过回路的磁通量增大，将产生感应电流，故B正确。
C．ab、cd均向左运动，v1＞v2，穿过回路的磁通量减小，将产生感应电流，故C正确。
D．ab向右运动，cd向左运动，穿过回路的磁通量增大，将产生感应电流，故D正确。
故选BCD。
12．AD
【详解】
A．时刻，中电流最大，形成的磁场最强，线框中的磁通量也最大，但此时磁通量变化率为零，所以线框内感应电流为零，不受安培力，故，A正确；
B．时刻，中电流为零，故线框中的磁通量为零，但此时磁通量变化率最大，感应电流最强，B错误；
C．在时间内，内电流正在减小，形成磁场正在减弱，线框为了“阻碍”的减少，产生的感应电流形成的磁场必然垂直纸面向外，所以感应电流方向为，C错误；
D．线框为了“阻碍”的减少，通过面积的扩张减缓的减少，D正确；
故选AD。
13．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)磁通量变化量：
(2)依据法拉第电磁感应定律，则有：
(3)同理可得：
14．0
【详解】
根据可知
因此得
.
15．(1)电流方向为由b经L到a；(2)
【解析】
【详解】
(1)由右手定则可以判断，铜盘中心为电源的正极，边缘为电源的负极，电流由导线b流入灯泡L，再由导线a流向铜盘，通过灯泡L的电流方向为由b经L到a。
(2)回路中产生的感应电动势为
通过灯泡L的电流为
解得
16．(1)9；(2)560.7m～186.9m
【详解】
(1)据公式
得
即
(2)据公式
得