第5章电磁场与电磁波 课后练习-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word含答案）

第5章电磁场与电磁波
一、选择题（共15题）
1．下列物理量全部属于矢量的一组是（　　）
A．磁感应强度、质量、速度 B．时间、质量、路程
C．电场强度、加速度、力 D．功、功率、速度
2．关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线
B．磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线
C．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷
D．磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向
3．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
4．无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度B的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比，即B＝ (式中k为常数)．如图所示，两根相距L的无限长直导线分别通有电流I和3I．在两根导线的连线上有a、b两点，a点为两根直导线连线的中点，b点距电流为I的导线的距离为L．下列说法正确的是
A．a点和b点的磁感应强度方向相反
B．a点磁感应强度为零
C．a点和b点的磁感应强度大小比为8∶1
D．a点和b点的磁感应强度大小比为16∶1
5．下列四幅图表示的工具或装置，利用地球磁场工作的是( )
A． B．
C． D．
6．在国际单位制中，导出单位可用基本单位表示，下列物理量的单位用基本单位表示正确的是（　　）
A．功： B．功率： C．电荷量： D．磁通量：
7．下列说法中正确的是
A．电荷量e的数值最早是由法国物理学安培测得的
B．法拉第不仅提出了场的的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像
C．特斯拉提出分子电流假说，很好的解释了磁现象的电本质
D．伽利略认为力是维持物体运动的原因
8．下图所示的四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，其中说法不正确的是（ ）
A．卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量
B．奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场
C．密立根通过实验研究，测出了元电荷的数值
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
9．两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通以相同强度的电流，方向如图所示，那么电流所产生的磁场在导线所在的平面内最强且向里的在哪个区域
A．区域1 B．区域2 C．区域3 D．区域4
10．如图所示，a、b、c、d是圆心为O的圆上的四个点，直径ac、bd相互垂直，两根长直导线垂直于圆所在的平面分别固定在b、d处，导线中通有大小相等、垂直纸面向外的电流，关于a、O、c三点的磁感应强度，下列说法正确的是（　　）
A．a、O和c三点方向相同 B．O点最大
C．O点为零 D．a、c两点方向相同
11．一束带电粒子沿水平方向匀速飞过小磁针上方时，磁针的N极向西偏转，这一束带电粒子可能是（　　）
A．向南飞行的正离子束
B．向南飞行的负离子束
C．向西飞行的正离子束
D．向西飞行的负离子束
12．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2。当把乙环的电流改为等大反向电流后，c点的磁感应强度大小为（　　）
A． B．
C． D．
13．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是（　　）
A．如图所示位置时等于BS
B．若使框架绕OO′转过60°角，磁通量为BS
C．若从初始位置转过90°角，磁通量为零
D．若从初始位置转过180°角，磁通量的变化量大小为零
14．下列关于磁场的说法中正确的是 (　　)
A．磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的
B．永磁体的磁场是由原子内部电子的运动产生的
C．宏观电荷的定向运动能产生磁场
D．所有的磁场都是由电荷的运动产生的
15．如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a，b，c，d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是（ ）
A．直导线中电流方向是垂直纸面向里的
B．c点的实际磁感应强度也为0
C．d点实际磁感应强度为T，方向斜向下，与B夹角为45°
D．b、d两点的磁感应强度相同
二、填空题
16．把一个面积为5.0×10-2m2的单匝矩形线圈放在磁感应强度为2.0×10-2T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是________Wb．
17．光是传播中的电磁场，即电磁波。“电磁波的振动方向”指的是__________方向。
18．“电生磁”的发现
1820年，丹麦物理学家______发现了电流的磁效应。
19．判断下列说法的正误。
（1）磁感应强度是矢量，磁感应强度的方向就是磁场的方向。( )
（2）磁感应强度的方向与小磁针在任何情况下N极受力的方向都相同。( )
（3）通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零。( )
（4）磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比。( )
（5）穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零。( )
三、综合题
20．查阅资料，了解明代伟大的航海家郑和利用罗盘导航，访问了亚非哪些国家。
21．如图所示，矩形线圈abcd的一半放在磁感应强度的匀强磁场中，已知ab边长为10cm，bc边长为20cm。求：
(1)线框在图示位置的磁通量；
(2)以线框的ab边为轴，线框平面向纸里转过60°时，穿过线框的磁通量是多少？
(3)以通过b点的与线框平面的垂线为轴，线框平面转过60°时，穿过线框的磁通量是多少？
22．磁场、安培力的问题，在很多方面都与电场、库仑力的问题相似．
（1）我们定义电场强度时，在该点引入试探电荷q，测得试探电荷在该点所受电场力为F，用F与q的比值定义该点的电场强度，即．
①与之类比，请你定义磁场中某一点的磁感应强度．
②有人根据磁感应强度定义提出：一个磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I 和导线长度L 的乘积IL 成反比．这种说法是否正确，为什么？
23．如图，在平面直角坐标系xOy中，直角三角形区域ABC内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1，线段CO=OB=L，θ=30°；第三象限内存在垂直纸面的匀强磁场B2（图中未画出），过C点放置着一面与y轴平行的足够大荧光屏CD；第四象限正方形区域OBFE内存在沿x轴正方向的匀强电场。一电子以速度v0从x轴上P点沿y轴正方向射入磁场，恰以O点为圆心做圆周运动且刚好不从AC边射出磁场；此后电子经第四象限进入第三象限，经过y轴时速度方向与y轴负方向成60°角，最后到达荧光屏时速度方向恰好与荧光屏平行。已知电子的质量为m、电荷量为e，不计电子的重力，求：
(1)P点距O点的距离d；
(2)电子在电场中的运动时间t；
(3)第三象限内的磁感应强度B2的大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．质量为标量，所以A错误；
B．时间、路程、质量都是标量，所以B错误；
D．功、功率为标量，所以D错误；
C．电场强度、加速度、力都是矢量，所以C正确；
故选C。
2．A
【详解】
试题分析：电场线和磁感线都是科学家来描述电磁场时用的一种模型，是不存在的．磁感线是闭合的，例如通电的螺线管的内部和外部都有磁感线，在磁体的外部磁感线起始于N极，终止于S极，内部磁感线起始于S极，终止于N极它们是闭合的，A正确；C错误；磁感线和电场线不一定是互相平行的曲线，磁感线和电场线都既表示磁场和电场的方向也可以表示强弱，BD错误．故选A．
3．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。
4．D
【详解】
试题分析：根据右手螺旋法则，导线周围的磁场的磁感线，是围绕导线形成的同心圆，3I导线与I导线在a处的磁感应强度方向都向下，则合磁感应强度方向向下的；根据，3I导线在b处的磁感应强度方向向下，而I导线在b处的磁感应强度方向向上，因3I导线产生的磁场较大，则合磁感应强度方向向下，因此a点和b点的磁感应强度方向相同，故A B错误；3I导线与I导线在a处的磁感应强度大小，而3I导线与I导线在b处的磁感应强度大小，则a点和b点的磁感应强度大小之比为16：1，故C错误，D正确．故选D.
5．B
【详解】
磁卡是利用磁条工作,磁性黑板是利用黑板的磁性;电磁起重机是利用电磁体;只有指南针是利用地磁场工作,磁体的S极指向南方;故B正确；ACD错误；
6．C
【详解】
在国际单位制中，力学的基本单位是、、，电学的基本单位是A，本题中、、都不是基本单位，由可知电荷量单位是用基本单位表示的。
故选C。
7．B
【详解】
A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，故A错误；
B．法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图象，故B正确；
C．安培提出分子电流假说，很好的解释了磁现象的电本质，故C错误；
D．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
试题分析：A图实验是卡文迪许做的扭秤实验；卡文迪许通过扭秤实验，测出万有引力常量，故A正确；
B图实验是奥斯特研究电流磁效应的实验；奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，故B正确；
C图是密立根通过实验研究，测出了元电荷的数值．故C正确；D图该实验是伽利略做的斜面实验；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，故D错误；本题选择不正确的，故选D．
9．C
【详解】
试题分析：两根非常靠近且相互垂直的长直导线，当通上如图所示方向的电流时，根据安培定则可得：
电流方向水平向右的直导线在区域1、区域2磁场方向垂直纸面向外，在区域3、区域4磁场方向垂直纸面向内，电流方向竖直向下的直导线在区域1、区域4磁场方向垂直纸面向外，在区域2、区域3磁场方向垂直纸面向内，所以根据的磁场的叠加原理，可得：区域1里磁感线垂直纸面向外，区域3里磁感线垂直纸面向内，则两电流所产生的磁场垂直导线平面向内且最强的在区域3，故C正确，ABD错误；故选C．
10．C
【详解】
根据右手螺旋定则，d处导线在O点产生的磁场方向水平向左，b处导线在O点产生的磁场方向水平向右，合成后磁感应强度等于0， d在c处产生的磁场方向垂直于cd偏左上，b在c出产生的磁场方向垂直bc偏右上，则根据平行四边形定则，知c处的磁场方向竖直向上；同理可知，a处的磁场方向竖直向下；ABD错误，C正确。
故选C。
11．B
【详解】
A．向南飞行的正离子束，带正电，形成的电流方向向南，根据安培定则可知，在下方产生的磁场方向向东，则N极转向东，S极转向西，不符合题意，故A错误；
B．向南飞行的负离子束，带负电，形成的电流方向向北，根据安培定则可知，正离子束在下方产生的磁场方向向西，则N极转向西，S极转向东，符合题意，故B正确；
C．向西飞行的正离子束，带正电，形成的电流方向向西，根据安培定则可知，正离子束在下方产生的磁场方向向南，则N极转向南，不符合题意，故C错误；
D．向西飞行的负离子束，带负电，形成的电流方向向东，根据安培定则可知，在下方产生的磁场方向向北，则N极不偏转，不符合题意．故D错误。
故选B。
12．A
【详解】
因为b点的磁感应强度大小为B2，根据安培定则，则两环在b点的磁感应强度均为，则乙环在a点的场强为 ，因为a点和c点磁感应强度相等，所以甲环在 c点的磁感应强度大小为，乙换电流等大反向后，乙环在c点产生的磁感应强度为 ，则c点的磁感应强度为。
故选A。
13．ABC
【详解】
在题图所示的位置时，磁感线与框架平面垂直
Φ＝BS
当框架绕OO′轴转过60°时可以将图改画成侧视图如图所示
Φ＝BS⊥＝BS·cos 60°＝BS
转过90°时，框架平行于磁感线
Φ＝0
框架转过180°时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过方向改变了，因而
Φ1＝BS
Φ2＝－BS
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS
故ABC正确，D错误。
故选ABC。
14．ABCD
【详解】
A、磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的，故A正确；
B、永磁体的磁场是由原子内部电子的运动产生的恒定磁场，故选项B正确；
C、电荷定向移动时形成电流，电流周围存在磁场，所以宏观电荷定向移动时会产生磁场，故C正确；
D、根据安培分子电流假说可知，所有的磁场都是由电荷的运动产生的，故选项D正确．
15．AC
【详解】
A．由题，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里．故A正确；
B．据上题分析可知，通电导线在c点产生的磁感应强度大小为B=1T，方向水平向右，与匀强磁场方向相同，则c点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同．故B错误；
C．通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下，根据磁场的叠加原理可得d点感应强度为
Bd=B=T
方向与B的方向成45°斜向下．故C正确；
D．由上分析可知b、d两点的磁感应强度大小相同，方向不同，选项D错误。
故选AC。
16．10-3
【详解】
当线圈转动至与磁场方向垂直时，穿过线圈平面的磁通量变大；Φ=BS=2.0×10-2T×5.0×10-2m2=1.0×10-3Wb；
17．电场
【详解】
光是传播中的电磁场，即电磁波。“电磁波的振动方向”指的是电场方向。
18．奥斯特
19． 对 对 错 错 错
20．郑和七下西洋共计到过的国家和地区，分别是：
占城(今越南归仁以南)、爪哇、旧港、苏门答腊、阿鲁、那孤儿、真腊(今柬埔寨)、暹罗(今泰国)、满刺加、彭亨、急兰丹、浡泥(今文莱)、古里、柯枝、小葛兰(大葛兰)、沙里湾尼、加异勒、南渤里(又称南巫里)、榜葛喇(今孟加拉)、苏禄(今菲律宾)、溜山(今马尔代夫)、锡兰山、别罗里(今斯里兰卡)、忽鲁漠斯(今伊朗)、祖法儿(今阿曼)、刺撒(今北也门)、阿丹(今也门)、天方(今沙特麦加)、木骨都束、竹步、卡喇哇(今索马里)、麻林(今肯尼亚)、比刺、孙刺(莫桑比克一带)。
21．(1)；(2)；(3) 。
【详解】
(1)通过某一面的磁通量，可理解为穿过该面的磁感线条数，在题设条件下，磁通量应等于磁感应强度B与线圈在磁场中的面积的乘积，故有
(2)将视图改画成如图所示（从上往下看），可见穿过线框的磁通量与(1)一样，所以
(3)按题意作出示意图如图所示，可以看出，转过后整个线框恰好全部进入磁场区域，此时有
22．①见解析；②不正确．因为某处的磁感应强由场源决定，与F和IL无关
【详解】
(1)①垂直于磁场放置一电流元IL，测量电流元在该点所受磁场力为F，用F与IL的比值定义该点磁感应强度，即；
②不正确；因为某处的磁感应强由场源决定，与F和IL无关；
23．(1)；(2)；(3)或
【详解】
(1)电子在区域内以点为圆心做匀速圆周运动，在点与相切，其运动轨迹如图：
在中，根据几何知识有
d=
(2)电子从点进入电场做类平抛运动，设电子从边离开且在电场中运动的时间为，在方向上有
根据运动学规律有
解得
(3)电子在第三象限运动时速度
做匀速圆周运动有两种情况
①若磁场方向垂直于纸面向里，设其做匀速圆周运动的轨道半径为，圆心在，根
据几何知识有
洛伦兹力提供向心力
解得
②若磁场方向垂直于纸面向外，设其做匀速圆周运动的轨道半径为，圆心为，根据几何知识有
根据牛顿第二定律有
解得