第五章初识电磁场与电磁波 单元训练（Word版含答案）

第5章初识电磁场与电磁波
一、选择题（共14题）
1．如图所示，一水平闭合导线框由条形磁铁的S极附近下落，从图中位置1经位置2到达位置3，其中位置2所在平面是跟磁铁中心轴线重合的水平面，位置1和位置3都靠近位置2。则在该过程中（　　）
A．线框从位置1到位置2和从位置2到位置3都有感应电流产生
B．线框从位置1到位置2和从位置2到位置3都没有感应电流产生
C．线框从位置1到位置2有感应电流产生，从位置2到位置3没有感应电流产生
D．线框从位置1到位置2没有感应电流产生，从位置2到位置3有感应电流产生
2．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
3．1823年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁捅入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生．在实验时， 科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把连在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里．他想，反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电流应该是“稳定”的),插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及．就这样，科拉顿开始了实验，然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置，科拉顿失败了，以下关于科拉顿实验的说法中正确的是
A．螺旋线圈中磁通量没有改变
B．实验中没有感应电流
C．科拉顿的实验装置是错误的
D．科拉顿实验没有观察到感应电流是因为跑到另一间房观察时，电磁感应过程已结束
4．如图，导体棒MN垂直放置在光滑水平导轨ad和bc上与电阻R形成闭合回路．垂直导轨平面仅在abcd区域存在竖直向下的匀强磁场，以下有关感应电流的说法正确的是（）
A．若导体棒MN水平向左运动，通过电阻R电流方向从d→R→c
B．若导体棒MN水平向右运动，通过电阻R电流方向从d→R→c
C．当导体棒MN绕其中点O顺时针方向转动，通过电阻R电流方向从c→R→d
D．当导体棒MN绕其中点O顺时针方向转动，电阻R没有感应电流通过
5．如图所示，在绝缘水平桌面上，有一东西向放置的水平导体棒ab置于竖直向下的匀强磁场中，ab棒用柔软的导线与相距较远的导体棒cd连接，cd棒南北向固定在绝缘水平桌面上，其东侧桌面上有一水平光滑金属导轨，导体棒ef置于导轨上与电源形成闭合电路，导体棒ef与导体棒cd平行且相距较近。现迅速移动ab棒，发现ef棒向西运动靠近cd棒，是因为ab棒迅速（　　）
A．向东移动
B．向北移动
C．向西移动
D．向南移动
6．下列说法正确的是（ ）
A．电场强度、电流强度、磁感应强度都是矢量
B．用GPS定位行驶的汽车时，汽车可视为质点
C．米、千克、库仑都是国际单位制中的基本单位
D．“探究求合力的方法”的实验体现了控制变量的思想
7．2019年北京时间4月10日21时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T：常量，c为真空中的光速，G为万有引力常量，M为黑洞质量，k是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下几个选项，不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是：
A． B． C．J·K-1 D．
8．在探究影响感应电流方向的因素实验中，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。下图为某同学的部分实验记录，在图1中，电流计指针向左偏转。以下说法正确的是（　　）
A．在图2所示实验过程中，电流计指针应该向左偏转
B．在图3所示实验过程中，电流计指针应该向左偏转
C．这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与线圈的绕向有关
D．这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向有关
9．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．只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流
C．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流
D．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生
10．下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（　　）
A．图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大电流，圆线圈中有感应电流
B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中持续有感应电流
C．图丙中的闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流
D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流
11．如图是一款磁悬浮蓝牙音箱，可实现与手机的无线信息传递，底座通电后，上面的磁体音箱就会在底座产生的磁场作用下悬浮起来，下列说法不正确的是（　　）
A．音箱悬浮时在竖直方向受到两个力，即重力和磁场的作用力
B．底座通电后能产生磁场，与电动机的工作原理相同
C．音箱悬浮利用了同名磁极相互排斥
D．无线信息传递利用的电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s
12．等腰三角形线框abc与长直导线MN绝缘，且线框被导线分成面积相等的两部分，如图所示，接通电源瞬间有由N流向M的电流，则在（ ）
A．线框中无感应电流 B．线框中有沿abca方向感应电流
C．线框中有沿acba方向感应电流 D．条件不足无法判断
13．如图所示，表示了闭合回路的一部分导体在磁场中运动的情况．其中不会产生感应电流的是（ ）
A． B． C． D．
14．下列说法正确的是
A．如果振源停止振动，在介质中传播的波立即消失
B．用单色平行光照射单缝，缝宽不变，光的波长越长，衍射现象越显著
C．太阳光经过偏振片后，光强度减弱，且和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场
E．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的波长长，这说明该星系正在远离我们而去
二、填空题
15．（1）某广播电台发射的电磁波的波长是500m，它的频率是______ Hz；
（2）异名磁极相互______、同种电荷相互______（填“吸引”或“排斥”）．
16．自然界中的磁体总存在着_______________个磁极，同名磁极相互__________,异名磁极相互________。
17．磁场是存在于磁体和___________周围空间的一种物质；通常用_________来定量描述磁场的强弱．
18．如图所示为一电磁选矿机的示意图，其中M为矿石漏斗，D为电磁铁．在开矿中，所开采出的矿石有含铁矿石和非含铁矿石，那么矿石经过选矿机后，落入B槽中的矿石是________，落入A槽中的矿石是________．
三、综合题
19．如图所示，动圈式话筒主要由永久磁铁、导电线圈和振动膜片组成。请分析动圈式话筒是怎样把声音信号转变为电流信号的。
20．如图所示，当磁感应强度B增大时，试分析放在该磁场中金属圆环中感应电流的方向。
21．如图所示，在匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈。你能采取哪些措施使该线圈中产生感应电流？为什么？
22．阅读如下资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，因此被称为热辐射．热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ＝5．67×10－8 W/（m2·K4）．
在下面的问题中，把研究对象都简单地看成黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径RS＝6．96×105 km，太阳表面温度T＝5 770 K，火星半径r＝3 395 km，球面积S＝4πR2，其中R为球的半径。
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7～1×10－5 m范围内，求相应的频率范围；
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
线框从位置1到位置2，穿过线框的磁通量减小，从位置2到位置3，穿过线框的磁通量增大，磁通量均有变化，都有感应电流产生，A正确。
故选A。
2．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。
3．D
【详解】
科拉顿用条形磁铁在线圈中进行插进和抽出的实验时，线圈中的磁通量发生了变化，电流表的回路中有感应电流产生；当他跑到另一个房间时，由于磁铁在线圈中不动，此时没有感应电流，所以他无法观察到．故ABC错误，D正确。
故选D．
4．C
【详解】
由右手定则可知，若导体棒MN水平向左运动，通过电阻R电流方向从c→R→d，选项A错误； 若导体棒MN水平向右运动，由于导体棒不切割磁感线，故不产生感应电流，选项B错误； 当导体棒MN绕其中点O顺时针方向转动，由右手定则可知，通过电阻R电流方向从c→R→d，选项C正确，D错误；故选C.
5．B
【详解】
ef棒电流向南，ef棒与cd棒相互吸引，则cd棒电流也向南，由右手定则可知ab棒向北运动，故B正确，ACD错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．矢量是既有大小，又有方向的物理量，矢量运算时遵循平行四边形定则，电场强度、磁感应强度都是矢量，而电流强度是标量，因为尽管电流强度有方向，但其运算时遵守代数运算法则，不遵守平行四边形定则，故A错误。
B．用GPS定位系统确定汽车位置时，汽车的大小和形状可忽略不计，可以把汽车视为质点，故B正确。
C．库仑不是国际单位制中的基本单位，故C错误。
D．合力与分力等效替代的关系，“探究求合力的方法”的实验体现了等效替代的思想。故D错误。
7．A
【详解】
由可得，则k的单位是：，则不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是A，故选A.
8．D
【详解】
如图1所示，当磁铁的N极向下运动时，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向上，由安培定则可知感应电流的方向螺旋向下，此时电流从下向上流过电流表，发现电流表指针向左偏转，可知电流表指针偏转方向与电流方向间的关系：电流从下向上流过电流表，电流表指针向左偏转，电流从上向下流过电流表，则电流表指针向右偏转；
A．在图2所示实验过程中，磁铁的S极向下运动时，穿过螺线管向上的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向下，由安培定则可知感应电流的方向螺旋向上，此时电流从上向下流过电流表，电流计指针应该向右偏转，故A错误；
B．在图3所示实验过程中，磁铁的N极向上运动时，穿过螺线管向下的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向下，由安培定则可知感应电流的方向螺旋向上，此时电流从上向下流过电流表，电流计指针应该向右偏转，故B错误；
CD．同理可知图4穿过螺线管向上的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向上，由安培定则可知感应电流的方向螺旋向下，此时电流从下向上流过电流表，电流计指针应该向左偏转，所以这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向、磁铁运动的方向有关，而实验中线圈缠绕方向一致，所以不能研究感应电流的磁场方向与线圈的绕向的关系，故C错误，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．导体在磁场中运动，即使是闭合的回路，导体的运动既可以是沿磁感线运动，也可是切割磁感线，只有切割使得磁通量发生变化才会产生感应电流，A错误；
B．闭合电路中有磁通量，不一定有磁通量的变化，所以闭合电路中就不一定有感应电流，B错误；
C．只要闭合电路中有磁通量变化，闭合电路中就有感应电流，C正确；
D．只有闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动才能产生感应电流，D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使增大通过导线电流，圆线圈中也不会有感应电流产生，故A错误；
B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，在图示位置穿过线圈磁通量的变化率为零，所以正方形线圈中无感应电流，故B错误；
C．在题图示的情况下，线框以为轴旋转时，线框中的磁通量始终为零，线框中磁通量也就不变化，不产生感应电流，故C错误；
D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．音箱悬浮时处于平衡状态受力平衡，它受到竖直向下的重力和竖直向上的磁场的作用力，是一对平衡力，A正确；
B．底座通电后能产生磁场是因为通电导体周围存在磁场，而电动机的工作原理通电线圈在磁场中受力转动，B错误；
C．音箱悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理，C正确；
D．电磁波在空气中的传播速度是3×108m/s，D正确。
故选B。
12．C
【详解】
试题分析：MN右侧与BC左侧之间的区域MNcb与MN较近，电流在区域MNcb产生的磁场的磁感线较多，所以通过区域MNcb的磁通量增加较快，产生的感应电动势较大，根据楞次定律和右手螺旋定则知，线框中有沿acba方向感应电流，C正确
13．BC
【详解】
试题分析：产生感应电流的条件必须是穿过闭合电路的磁通量发生变化，题中已经是闭合回路了，只要使得闭合回路的磁通量发生变化即可，闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合回路的磁通量一定发生变化，即产生感应电流，AD图导体切割磁感线，产生感应电流，BC图导体没有切割磁感线，没有感应电流，故BC正确
14．BDE
【详解】
A、由于机械波依据介质传播，如果振源停止振动，在介质中传播的振动不会立即停止，故A错误．B、用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光的波长越长，衍射现象越显著；故B正确．C、太阳光是自然光，穿过偏振片后，光强度减小；可见光是电磁波的一种，电磁波的速度等于光速，医院“B超”中的超声波是声波，不同；故C错误．D、麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场；故D正确．E、根据多普勒效应，可知，当自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，由c=λf，得接收的频率变小，因此说明该星系正在远离我们而去，故E正确．故选BDE．
15． 6×105 吸引 排斥
【详解】
（1）电磁波的波长是500m，它的频率是；
（2）根据磁极之间的相互作用规律可知：异名磁极相互吸引、同种电荷相互排斥．
16． 两 排斥 吸引
【详解】
自然界中的磁体总存在着两个磁极，即N极和S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
17． 电流 磁感应强度
【详解】
根据电流的磁效应，电流周围存在磁场；
磁场的强弱通常用磁感应强度来描述。
18． 含铁矿石 非含铁矿石
【详解】
含铁矿石被电磁铁D磁化吸引，故落入B槽；非含铁矿石不受D的作用，故落入A槽．
19．声音形成的声波导致振动膜片前后振动，带动导电线圈前后移动，切割永久磁铁形成的磁场，产生感应电流，即形成电流信号。
【详解】
声音形成的声波导致振动膜片前后振动，带动导电线圈前后移动，切割永久磁铁形成的磁场，产生感应电流，即形成电流信号。
20．顺时针方向
【详解】
圆环中感应电流的产生并不是由导线切割磁感线引起，故无法用右手定则判断感应电流的方向，而只能用楞次定律判断。由于穿过圆环的磁通量变大，感应电流的磁场方向应和原来的磁场方向相反（即右手大拇指垂直纸面向里），用右手螺旋定则可确定圆环中感应电流方向应是顺时针方向。
21．当穿过线圈的磁通量发生变化时，就会产生感应电流，采取的措施有：
1．使线圈扩张；
2．使线圈缩小；
3．使线圈以某一直径为轴旋转；
4．将线圈拉出磁场。
22．（1）3×1013～1．5×1015 Hz （2）1．38×1030J （3）204 K
【详解】
（1）由ν＝得
ν1＝Hz＝1.5×1015 Hz，ν2＝Hz＝3×1013 Hz
所以辐射的频率范围是3×1013～1.5×1015 Hz
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量
E＝P0t·S＝σT4t·4π，
式中t＝3 600 s，
代入数据得
E＝5.67×10－8×5 7704×3 600×4×3.14×（6.96×105×103）2 J＝1.38×1030 J
（3）火星单位时间内吸引来自太阳的辐射能量
P入＝4πσT4·
火星单位时间单位面积内向外辐射的能量为σT′4
所以火星单位时间内向外辐射的能量
P出＝4πr2σT′4（其中4πr2为火星的表面积，T′为火星的温度）
火星处于热平衡状态，则P入＝P出,即
＝4πr2σT′4
得火星的温度T′＝＝204 K
答案第1页，共2页