第5章初识电磁场与电磁波课后练习（word版含答案）

第5章初识电磁场与电磁波
一、选择题（共15题）
1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是
A．磁感应强度的方向，就是小磁针北极所受磁场力的方向
B．由知，B与F成正比，与IL成反比
C．由知，一小段通电导线在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场
D．若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为
2．下列关于物理学史上的四个重大发现，其中说法正确的是（　　）
A．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量
B．法拉第通过实验研究，发现了电流的磁效应
C．奥斯特通过实验研究，发现了电磁感应现象
D．牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因
3．下列叙述正确的是（　　）
A．楞次最早提出了分子电流假说
B．法拉第最先发现通电导体周围存在磁场
C．安培最先通过油滴实验测定了元电荷的大小
D．电场强度，磁感应强度，电容都是采用比值法定义的
4．下列以物理学家命名单位的物理量中，是矢量的是( )
A．特斯拉 B．法拉 C．欧姆 D．安培
5．关于磁现象及应用，下列说法中正确的是（　　）
A．军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是磁场对电流的作用原理
B．地球是一个大磁体，北半球地磁场方向相对地面是斜向上的
C．电场线一定是不闭合的，磁感线没有起点也没有终点，磁感线一定是闭合的
D．磁与电是紧密联系的，有磁必有电，有电必有磁
6．如图为三根通电平行直导线的断面图，若它们的电流大小都相同，且，则A点的磁感应强度的方向是（　　）
A．沿纸面由A指向D
B．垂直纸面指向纸里
C．沿纸面由A指向B
D．沿纸面背离AC方向
7．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，线圈A放在线圈B中，在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转.下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关后，将线圈A从线圈B中抽出时，电流计指针向右偏转
B．闭合开关后，滑片P向右滑动时，电流计指针向右偏转
C．闭合开关后，线圈A、B保持不动，电流计指针一直向右偏转
D．断开开关瞬间，电流计指针向右偏转
8．六根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正六边形，为正六边形的中心，通过长直导线、、、、、的电流分别为、、、、、，、，中通过的电流大小相等，、、中通过的电流大小相等，电流方向如图所示．已知通电长直导线在距导线处产生的磁感应强度大小为，此时点处的磁感应强度大小为，导线在处产生磁场的磁感应强度大小为，则移除导线后，导线所在处的磁感应强度大小为（　　）
A．0 B． C． D．
9．磁感应强度的单位是（ ）
A．特斯拉 B．韦伯 C．欧姆 D．安培
10．下列表达式中属于比值定义式的是（　　）
A． B．
C． D．
11．关于电磁感应现象，下列说法正确的是（　　）
A．线圈放在磁场中就一定能产生感应电流
B．闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，一定能产生感应电流
C．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的磁通量的变化
D．穿过线圈的磁通量变化量越大，感应电动势越大
12．如图所示，上世纪70年代科学家发现一种“趋磁细菌”，体内的磁性小颗粒有规则排列成“指南针”。它是一种厌氧细菌，喜欢生活在海底缺氧的淤泥中，当被搅到有氧的海水中时，会利用自身“指南针”沿着地磁场的磁感线回到海底淤泥中。下列说法正确的是（　　）
A．赤道的“趋磁细菌”顺着地磁场方向竖直返回淤泥中
B．南半球的“趋磁细菌”逆着地磁场方向朝南返回淤泥中
C．北半球的“趋磁细菌”顺着地磁场方向朝南返回淤泥中
D．两极的“趋磁细菌”沿着地磁场的磁感线不能返回淤泥中
13．用一把梳子在气球上摩擦带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波，该电磁波（ ）
A．是横波
B．不能在火星表面传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s
14．下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波中最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进人体对钙的吸收
C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透能力比较强
D．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线
15．如图所示，固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流，闭合的矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中（线框不会发生翻转），下列判断正确的是（ ）
A．线框所在处的磁场垂直纸面向外
B．穿过线框的磁通量逐渐减小
C．线框中产生感应电流
D．线框的机械能不变
二、填空题
16．17世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________．
17．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，CD段受安培力___________（填“向上”“向下”“向左”“向右”或“为零”），感应电动势最大值为___________，感应电动势平均值为___________。
18．把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：
(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力__________．
(2)当滑片向左移动时，拉力______________．
(3)当滑片不动时，拉力____________．(填“变大”、“不变”或“变小”)
19．闭合线圈的匝数为n，总电阻为R，在一段时间内穿过线圈的磁通量变化为△，则通过导线某一截面的电荷量为_______．
三、综合题
20．磁场中放一与磁场方向垂直的直导线，通入的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为。
(1)导线所在处的磁感应强度是多大？
(2)如果把导线中的电流增大到5A，导线所在处的磁感应强度是多大？
(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以确定该处没有磁场？
21．20世纪20年代，剑桥大学学生G·泰勒做了一个实验，在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底片，整个装置如图所示小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹．泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是．已知光速．
（1）假如起作用的光波波长约为500nm，计算从一个光子到来和下一光子到来所相隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；
（2）如果当时实验用的箱子长1.2m，根据（1）的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？
22．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10W的氩激光器，能发出波长的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要的能量，求：
（1）每次“点焊”视网膜的时间．
（2）在这段时间内发出的激光光子的数量．
23．静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。
(1)如图所示，真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体，静电力常量为k。以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图所示：
a．求x1处场强E1；
b．若x1R大于Rx2距离，x1R之间电势差绝对值为U1，Rx2之间电势差绝对值为U2，请比较U1、U2大小并说明理由。
(2)现在科学技术研究中常要用到调整电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图。如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R。穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应。
a．求在t0时刻后，电子运动的速度大小；
b．为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图丙所示。两个同心圆，内圆半径为R，内圆内有均匀的“加速磁场”B1，方向垂直纸面向外。另外在两圆面之间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场B2，B2之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面在B2磁场中做逆时针的圆周运动（圆心为O，半径为R）。现使B1随时间均匀变化，变化率（常数）为了使电子保持在同一半径R上做圆周运动，求磁场B2的变化率。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A、磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是小磁针北极所受磁场力的方向．故A正确．B、是采用比值法定义的，B与F、IL等无关，不能说B与F成正比，与IL成反比．故B错误．C、一小段通电导线在某处不受磁场力，该处不一定无磁场，也可能是因为导线与磁场平行．故C错误．D、只有当通过导线垂直放入磁场中，磁感应强度才为，若导线与磁场不垂直，则磁感应强度大于故D错误．故选A．
2．A
【详解】
A．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量，选项A正确；
B．奥斯特通过实验研究，发现了电流的磁效应，选项B错误；
C．法拉第通过实验研究，发现了电磁感应现象，选项C错误；
D．伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，选项D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．安培最早提出了分子电流假说，故A错误；
B．奥斯特最先发现通电导体周围存在磁场，故B错误；
C．密立根最先通过油滴实验测定了元电荷的大小，故C错误；
D．电场强度
磁感应强度
电容
都是采用比值法定义的，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A.特斯拉是磁感应强度的单位，磁感应强度是有大小，又有方向的矢量,A正确.
B.法拉都电容的单位，电容是只有大小，没有方向的标量；B错误
C.欧姆是电阻的单位，电阻是只有大小，没有方向的标量；C错误
D.安培是电流强度的单位，电流强度是有大小，又有方向，但合成法则不遵循平行四边形定则．D错误
故选A．
5．C
【详解】
A．军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是磁极间的相互作用规律，故A错误；
B．地球是一个大磁体，在北半球斜向下方，在南半球斜向上方，故B错误；
C．磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线，静电场中的电场线不是闭合曲线，起始于正电荷（或无穷远处），止于无穷远处（或负电荷），故C正确；
D．磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都有一定的条件，运动的电荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
用右手螺旋定则得，直导线B在A点产生磁场与直导线D在A点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线C在A点产生磁场，方向从A指向D。
故选A。
7．B
【详解】
在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转，说明穿过线圈的磁通量增加时电流计的指针向右偏转；
A．闭合开关后，将线圈A从线圈B中抽出时，穿过线圈的磁通量减小，则电流计指针向左偏转，选项A错误；
B．闭合开关后，滑片P向右滑动时，回路中电流变大，穿过线圈的磁通量变大，则电流计指针向右偏转，选项B正确；
C．闭合开关后，线圈A、B保持不动，穿过线圈的磁通量不变，则电流计指针不偏转，选项C错误；
D．断开开关瞬间，回路中电流变小，穿过线圈的磁通量变小，则电流计指针向左偏转，选项D错误；
故选B。
8．A
【详解】
结合题图可知各导线在点产生的磁场方向如图1所示，、、中通过的电流大小相等，且到点的距离相等，、、三条导线在点产生磁场的磁感应强度大小均为，合磁感应强度大小为，则、、三条导线在点产生磁场的合磁感应强度大小为，结合上述分析可知，、、三条导线中的电流大小是、、三条导线中电流大小的2倍；去掉导线后剩余导线在导线处产生磁场的方向如图2所示，由
知
夹角为120°
夹角为60°
由平行四边形定则求得导线所在处的合磁感应强度为0。
故选A。
9．A
【详解】
磁感应强度的单位是特斯拉，记为T，A正确，
10．D
【详解】
A．加速度的定义是速度变化量与所用时间的比值，加速度的比值定义式是 ，而公式表示，加速度与力F成正比，与m成反比，不属于比值定义，故A不符合题意；
B．电流的比值定义式为 ，而表示电流与电压成正比，与电阻成反比，不属于比值定义，故B不符合题意；
C．电功率的比值定义式为 ，热功率的比值定义式为，而不属于比值定义，故C不符合题意；
D．当通电导体与磁场垂直时，磁感应强度等于导体所受安培力与导体长度和电流乘积的比值，即磁感应强度的比值定义式为，故D符合题意。
故选D。
11．C
【详解】
A．感应电流产生的条件是，只有穿过闭合电路的磁通量发生变化，线圈中才会有感应电流产生，故A错误．
B．闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，若穿过线圈的磁通量变化，则产生感应电流，若穿过线圈的磁通量不变，则没有感应电流，故B错误．
C．电磁感应现象中，感应电流的磁场总阻碍原来磁场的磁通量的变化，即原来的磁场增强，则感应电流的磁场与原磁场方向向相反，若原磁场减弱，则感应电流的磁场与原磁场方向相同，故C正确；
D．根据法拉第电磁感应强度可知，穿过线圈的磁通量变化量越快，感应电动势越大；而穿过线圈的磁通量变化量大，感应电动势不一定大，故D错误．
故选C．
12．B
【详解】
A．趋磁细菌会利用自身“指南针”沿着地磁场的磁感线回到海底淤泥中，所以赤道的“趋磁细菌”顺着地磁场方向向北回到淤泥中，故A错误；
B．南半球的“趋磁细菌”作为指南针，S极受力大于N极受力，所以逆着地磁场方向朝南返回淤泥中，故B正确；
C．同B的分析，北半球的“趋磁细菌”顺着地磁场方向朝北返回淤泥中，故C错误；
D．两极的“趋磁细菌”沿着地磁场的磁感线竖直返回淤泥中，故D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
A．电磁波传播方向与电磁场方向垂直，是横波，A项正确；
B．电磁波传播不需要介质，可以在火星表面传播，B项错误；
C．电磁波可以朝任意方向传播，C项错误；
D．电磁波在空气中的传播速度接近光速，D项正确。
故选AD。
14．AC
【详解】
A．无线电波的波长长，易发生衍射现象，故A正确；
B．紫外线的频率比可见光高，故B错误；
C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透能力比较强，故C正确；
D．任何物体都能辐射红外线，故D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
A．根据安培定则可知，线框所在处的磁场垂直纸面向里，A错误；
B．线框在下落过程中，距离长直导线越远，所在处磁场越弱，穿过线框的磁通量越小，B正确；
C．穿过线框的磁通量发生变化，线框中产生感应电流，C正确；
D．线框中产生了电能，根据能量守恒可知，线框的机械能减小，D错误。
故选BC。
16． 惠更斯 牛顿 干涉 衍射 光电效应 波粒二象性
【详解】
17世纪，荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动说，但由于牛顿支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的干涉、衍射现象，波动说才得到了公认，后来又发现了光电效应，证实光具有粒子性，因而光具有波粒二象性。
17． 向下 Bav
【详解】
从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，由左手定则可知，CD段受安培力向下；
感应电动势最大值为
感应电动势平均值为
18．变小 ；变大；不变
【详解】
试题分析：铅球相当于口朝下的线圈，当滑动变阻器的滑动头向右移动时，电流增大磁场增强，由楞次定律可知线圈与铅球互相排斥，则拉力变小；理由类似于上面，由于电流减小，由楞次定律可知线圈与铅球互相吸引，则拉力变大；同理，滑动变阻器的滑动端不移动时，电流没有变化，则铅球没有感应电流出现，则拉力不变
19．
【详解】
由法拉第电磁感应定律：，由殴姆定律有： ;电量公式为：Q=I△t
三式联立可得： ．
20．(1)2T ；(2)2T； (3)否
【详解】
(1)根据磁感应强度的定义式
代入数据得
(2)磁感应强度是由磁场自身因素决定的，和导线的长度、电流的大小均无关，所以导线中电流增大到5A时，导线所在处的磁感应强度仍是2T。
(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行。故不能确定该处没有磁场。
21．（1）； 240m（2）见解析
【详解】
（1）的光子能量为
因每秒到达底片的光子数为
个个
如光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间隔是
两相邻光子间平均距离为
．
（2）由（1）的计算结果可知，两光子间距有240m，而箱子长只有1.2m，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动．这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性．因此，衍射图形的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达概率较大的区域，而暗区是光子到达概率较小的区域．这个实验支持了光波是概率波的观点．
22．（1） （2）个
【详解】
(1)已知激光器的功率P=10W，每次“点焊”需要的能量E=2×10-3J，根据E=Pt得，每次“点焊”视网膜的时间是
(2)设每个光子的能量为E0，则
在这段时间内发出的激光光子的数量
23．(1)a．；b．见解析； (2)a．；b．
【详解】
(1)a．设Ox1球体带电量为Q＇
x1处场强
b．U1>U2，E-x面积代表的物理量为电势差U，根据图像，x1R之间的面积大于Rx2之间的面积
(2)a．
在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子在磁场中作匀速圆周运动，受到洛伦兹力等于向心力
解得
b．
电子作圆周运动时受到洛伦兹力等于向心力
由法拉第电磁感应定律B1产生的电动势为
感生电场的电场强度
电子所受电场力为
由动量定理
若要使半径不变
答案第1页，共2页