2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册第三章 电磁场与电磁波初步 单元测试卷（word版含答案）

第三章 电磁场与电磁波初步单元测试
一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选顶中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中符合物理学史实及物理思想方法的的是（　　）
A．安培提出了用电场线形象直观的描绘抽象的电场
B．奥斯特受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说
C．法拉第经过多年的潜心钻研发现了电流的磁效应
D．磁感应强度（）是用比值法定义的物理量
2．假设地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的，则正确表示环形电流方向的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，在、处存在与纸面垂直，且通有大小相等、方向相反电流的长直导线，已知、、在、的连线上，为的中点，、位于的中垂线上，且、、、到点的距离均相等。下列说法正确的是（　　）
A．点处的磁感应强度为零 B．、两点处的的磁感应强度方向相反
C．、两点处的磁感应强度方向相同 D．、两点处的磁感应强度方向不同
4．磁贴纱窗的软磁条的外部磁感线正面图如图所示，以下说法正确的是（　　）
A．磁感线不是封闭的曲线，可以相交于一点
B．软磁条内部a位置应为N极
C．磁感线与电场线一样真实存在于空间之中
D．软磁条内部ab之间的磁感线方向应为a指向b
5．如图所示，小磁针的N极指向正确的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
6．以下物理量中属于矢量的是（　　）
A．功 B．电流 C．磁感应强度 D．磁通量
7．如图所示，线框abcd的左侧放置一通有恒定电流的长直导线，线框从位置Ⅰ按照以下四种方式运动（位置Ⅰ和位置Ⅲ关于MN对称），磁通量变化量的绝对值最大的是（　　）
A．平移到位置Ⅱ
B．以bd为转轴转到位置Ⅱ
C．以MN为转轴转到位置Ⅲ
D．平移到位置Ⅲ
8．如图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量Φa、Φb比较，则（　　）
A．Φa>Φb B．Φa=Φb C．Φa＜Φb D．不能确定
9．如图为演示电磁感应现象的实验装置，线圈与灵敏电流计G组成闭合电路。演示过程中，下列描述正确的是（　　）
A．条形磁铁插入线圈的过程，灵敏电流计指针摆动
B．条形磁铁插入线圈的过程，灵敏电流计指针无摆动
C．条形磁铁在线圈中保持静止，灵敏电流计指针摆动
D．条形磁铁从线圈中拔出的过程，灵敏电流计指针无摆动
10．下列四种情境中，说法正确的是（　　）
A．甲图中，金属框在匀强磁场中向右运动时产生电流
B．乙图中，金属框在磁场中按图示方向转动时产生电流
C．丙图中，通电直导线与金属圆环直径重合，增大导线中的电流时金属环中产生电流
D．丁图中，磁铁向铝环B靠近时铝环B中产生电流
11．在飞机上不允许使用手机的原因是（　　）
A．使用手机可能引起火灾
B．飞机的电子设备会受到手机电磁信号的干扰
C．会伤害人的眼睛
D．这些场所需要安静
12．麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了（　　）
A．电阻的存在 B．电流的存在
C．电磁波的存在 D．电压的存在
13．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（　　）
A．T1>T2
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分。选对但不全的得1分。有选错的得0分）
14．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，并与磁针指向平行，如图所示。此时小磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是（　　）
A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束
15．如图所示，为直角坐标系中的棱柱，ac>bc空间中存在与面垂直的匀强磁场，通过面积S1（所围的面积）、S2（所围的面积）和S（所围的面积）的磁通量分别为中1、2和3，则（　　）
A．1=2+3 B．1>2+3 C．2=3 D．2>3
16．如图甲所示为某品牌手机的无线充电器，其工作原理简化后如图乙所示．将交流电（电流随时间按正弦规律变化）接入送电线圈，手机电池通过转换电路连接受电线圈，将手机放在送电线圈上方即可对电池充电。关于无线充电的以下说法正确的是（　　）
A．该原理是应用了电磁感应
B．充电器工作时辐射出电磁波
C．受电线圈内产生的是恒定电流
D．若将恒定电流接入送电线圈，也可以对手机充电
三、实验题
17．（6分）某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的中心轴线上，如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与x轴正方向成60°角的方向。已知该地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为3×10-5T。
（1）请在图上标明螺线管导线的绕向；______
（2）可得出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小为______（结果保留一位有效数字）。
18．（6分）如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）请将图中所缺的导线补接完整_______。
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后：
①将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将_______（填“偏转”或“不偏转”）；
②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针将_______（填“偏转”或“不偏转”）；
四、解答题
19．（10分）将面积为的导线环置入通电螺线管中部，环面与磁场方向垂直，已知穿过导线环的磁通量是，求导线环处磁场的磁感应强度。
20．（10分）已知某广播电视台的频率是20000 kHz，求此电台发出的电磁波的波长是多少？是属于中波还是短波？（国际规定：中波波长为3000m～200m，短波波长为200m～10m）
21．（11分）光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400~700 nm。400 nm、700 nm电磁波辐射的能量子的值各是多少？
22．（12分）如图所示，金属框架AOC处于与框架垂直的匀强磁场中，∠AOC=45°，导体棒PQ与框架接触良好构成回路，且PQ⊥OC。
(1)若匀强磁场磁感应强度B=0.2T，PQ从O点出发，向右以0.5m/s的速度匀速运动2s时，回路的磁通量的变化是多少？
(2)在图中，若回路面积从S0=0.5m2变成St=2.5m2，B从B0=0.2T变到Bt=0.4T，则回路中的磁通量变化量是多少？
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．D
【详解】
A．法拉第提出了用电场线形象直观的描绘抽象的电场，选项A错误；
B．安培受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说，选项B错误；
C．奥斯特经过多年的潜心钻研发现了电流的磁效应，选项C错误；
D．磁感应强度
（）
是用比值法定义的物理量，感应强度B与F、IL无关，由磁场本身决定，选项D正确。
故选D。
2．D
【详解】
地磁的北极在地理南极的附近，在用安培定则判定环形电流的方向时，右手的拇指必需指向南方（下方）；则四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故D正确，ABC错误。
故选D。
3．C
【详解】
A．、、、四个点的磁感应强度均为、两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，、在点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，故A错误；
B．M在a处产生的磁场方向竖直向下，在b处产生的磁场方向竖直向下，N在a处产生的磁场方向竖直向下，b处产生的磁场方向竖直向下，根据场强的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故B错误；
C．M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏向右下，在d处产生的磁场方向垂直dM偏向左下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏向左下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏向右下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向竖直向下，d处的磁场方向竖直向下，且合场强大小相等，故C正确；
D．由以上分析可知，a、c两点处磁感应强度的方向都竖直向下，方向相同，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．磁感应是闭合的曲线，不能交于一点。A错误；
B．在磁铁外部，磁感应是从北极到南极，所以软磁条内部a位置应为S极。B错误；
C．磁感线与电场线一样都是假想的曲线。C错误；
D．软磁条内部ab之间的磁感线方向应为a指向b。D正确。
故选D。
5．D
【详解】
根据右手螺旋定则可知通电螺线管左侧为N极，右侧为S极，磁感线在外部由N极S极，内部由S极指向N极。而静止时小磁针N极指向为磁感线方向，可知小磁针的N极指向正确的只有d。
故选D。
6．C
【详解】
ABD．功，电流，磁通量均是标量，ABD错误；
C．磁感应强度是矢量，C正确。
故选C。
7．D
【详解】
由图可知，电流的方向向上，由安培定则可知，电流右侧磁场的方向向里，左侧磁场的方向向外；通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越疏。
设线框的横截面积为S，位置I处平均磁感应强度为B1，位置Ⅱ处平均磁感应强度为B2，将线框从位置I平移到位置Ⅱ，磁通量的变化量的大小：
△Φ1=(B1﹣B2）S
将线框从位置I以bd为转轴转到位置Ⅱ，磁通量的变化量的大小
以MN为转轴转到位置Ⅲ时，初末磁通量相同，故磁通量的变化为零；平移到以MN为对称轴的位置III时，磁场方向反向，线圈没有变化，故磁通量变化量大小为2B1S。
由以上分析可知，磁通量变化最大的是Ⅲ，ABC错误，D正确。
故选D。
8．A
【详解】
根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa>Φb。
故选A。
9．A
【详解】
AB．条形磁铁插入线圈的过程，闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，故灵敏电流计指针摆动，B错误，A正确；
C．条形磁铁在线圈中保持静止，闭合回路的磁通量不发生变化，没有感应电流产生，灵敏电流计指针不摆动，C错误；
D．条形磁铁从线圈中拔出的过程，闭合回路的磁通量发生变化，有感应电流产生，故灵敏电流计指针摆动，D错误。
故选A。
10．B
【详解】
A．甲图中，金属框在匀强磁场中向右运动时，穿过金属框的磁通量不变，不能产生电流，故A错误；
B．乙图中，金属框在磁场中按图示方向转动时，穿过金属框的磁通量会发生变化，会产生电流，故B正确；
C．丙图中，由于通电直导线与金属圆环直径重合，根据安培定则以及对称性可知穿过金属圆环的磁通量始终为零，即使增大导线中的电流，金属环中也不产生电流，故C错误；
D．丁图中，磁铁向铝环B靠近时，铝环B中磁通量变化，但由于铝环B没有构成闭合回路，所以铝环B中不产生电流，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
手机在使用时会发射电磁波，在飞机上不允许使用手机的原因是飞机的电子设备会受到手机电磁信号的干扰，故选B。
12．C
【详解】
麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，故选C。
13．B
【详解】
A．由图可知，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1>T2，故A正确，不符合题意；
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关外，与黑体的材料及表面状况无关，故B错误，符合题意；
C．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，很好的解释了黑体辐射的实验规律,故C正确，不符合题意；
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，这个小孔就可以近似为一个绝对黑体，故D正确。
故选B。
14．AD
【详解】
A．向右飞行的正离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，选项A正确；
B．向左飞行的正离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向里，则N极转向里，S极转向外，选项B错误；
C．向右飞行的负离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向里，则N极转向里，S极转向外，选项C错误；
D．向左飞行的负离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，选项D正确．
故选AD。
15．AD
【详解】
由于ac>bc，所以S2在磁场方向的等效面积大于S在磁场方向的等效面积，则
2>3
由于磁场方向垂直面S1，等效面积欸S1；由题意可知，S2、S的等效面积之和等于S1，则
1=2+3
故AD正确，BC错误。
故选AD。
16．AB
【详解】
A．当送电线圈通上正弦交流电时，在受电线圈中会产生感应电动势，则该原理是应用了电磁感应，选项A正确；
B．根据电磁波产生的原理可知，充电器工作时辐射出电磁波，选项B正确；
C．因为在送电线圈上是正弦交流电，则在受电线圈内产生的是同频率的正弦交流电流，选项C错误；
D．若将恒定电流接入送电线圈，由于穿过受电线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，不能对手机充电，选项D错误。
故选AB。
17． 5×10-5T
【详解】
（1）由小磁针静止时北极指向可知导线的绕向如图所示
（2）由题意，可知
B=B地tan60°≈5×10-5T
18． 偏转 偏转
【详解】
（1）连线如图所示
（2）①将小线圈迅速插入大线圈时，通过大线圈的磁通量发生变化，大线圈产生感应电流，所以灵敏电流计指针将偏转。
②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，小线圈中的电流发生变化，通过大线圈的磁通量发生变化，大线圈产生感应电流，灵敏电流计指针将偏转。
19．
【详解】
根据磁通量的定义式得
20．，属于短波
【详解】
根据公式，故该电磁波的波长
属于短波．
21．4.97×10－19 J，2.84×10－19 J
【详解】
根据公式
ν＝，ε＝hν
可知
400 nm电磁波辐射的能量子
ε1＝h＝6.63×10－34×J≈4.97×10－19J
700 nm电磁波辐射的能量子
ε2＝h ＝6.63×10－34×J≈2.84×10－19J
22．(1)0.1Wb；(2)0.9Wb
【详解】
(1)导体棒向右以0.5m/s的速度匀速运动2s时，位移为：
由于∠AOC=45°此时回路的面积为
回路的磁通量即磁通量的变化量
(2)回路面积从0.5m2变到2.5m2，B从0.2T变到0.4T时的磁通量
故回路中的磁通量的变化量
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页