第五章电磁场与电磁波 综合训练（word版含答案）

第5章电磁场与电磁波
一、选择题（共15题）
1．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与电源或线圈L相连，如图所示。当S从a拨到b之后，由L与C构成的电路中产生振荡电流。那么（　　）
A．若罐中的液面上升，振荡电流的频率变小
B．若罐中的液面上升，振荡电流的周期变小
C．当S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先变小后变大
D．当S从a拨到b之后的四分之一周期内，回路中的电流增大，L的自感电动势变大
2．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加恒定磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　）
A． B．
C． D．
3．匀强磁场的磁感线与一矩形线圈平面成α角，穿过线圈的磁通量为Φ，线圈面积为S，则磁场的磁通密度为（　　）
A． B． C． D．
4．用一平行板电容器和一个电感线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是
A．增大电容器两极板间的距离 B．减小电容器两极板间的距离
C．减小电容器两极板的正对面积 D．增大电容器两极板间的电压
5．如图所示，在一沿南北方向水平放置的直导线正下方有一小磁针。在导线中通有某一方向电流，小磁针静止时S极指向东偏南方向，由此可推断（　　）
A．此时导线中的电流方向为由北向南
B．若导线中通有相反方向的电流，小磁针静止时N极将指向东偏南方向
C．若将小磁针放置到导线正上方，小磁针静止时N极仍指向西偏北方向
D．若将导线中的电流增大，小磁针N极将略向西偏转
6．下列所举的电磁波中，电磁波的波长最长的是（　　）
A．收音机接收的短波 B．医院透视用的X射线
C．微波炉使用的微波 D．人体发出的红外线
7．下列关于磁场的说法中，正确的是(　　)
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C．电流与电流之间是通过电场发生作用的
D．磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生
8．如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B．方向与线框平面夹角为30°角，O1O2分别为bc边和ad边的中点．现将线框的右半边绕逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为（　　）
A． BS B． BS
C． BS D．（ ﹣1）BS
9．如图所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将（　　）
A．指北 B．指南 C．竖直向上 D．竖直向下
10．闭合线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，因磁场变化而发生电磁感应现象，则(　　)
A．穿过线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大
B．穿过线圈的磁通量变化量越大，产生的感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大
D．穿过线圈的磁感线条数越多，产生的感应电动势越大
11．如图，水平放置的的平行板电容器，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接。线圈置于磁感应强度均匀增大的磁场中，磁感应强度变化率为 。若已知电容器的电容为C，线圈面积为S，那么电容器上极板电性以及电容器电量分别是（　　）
A．正电， B．正电，
C．负电， D．负电，
12．下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场一定产生变化的电场
B．从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调
C．电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长
D．拍摄玻璃橱窗内的物体时，为了提高成像质量，往往在镜头前贴上增透膜
13．关于电磁场和电磁波的正确说法是（　　）
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场
B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波
C．电磁波传播速度总是3×108m/s
D．电磁波是一种物质，可以在真空中传播
14．如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻忽略不计，某瞬间回路中的电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，则下列说法正确的是（　　）
A．电容器两极板间的电压正在减小
B．此时电容器正在充电
C．线圈L中电流产生的磁场的磁感应强度正在增强
D．线圈L中的磁场能正在减小
15．从1822年至1831年的近十年时间里，英国科学家法拉第心系“磁生电”。在他的研究过程中有两个重要环节：（1）敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；（2）通过大量实验，将“磁生电”（产生感应电流）的情况概括为五种：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。结合你学过的相关知识，试判断下列说法正确的是（　　）
A．环节（1）提出“磁生电”思想是受到了奥斯特的“电流磁效应”的启发
B．环节（1）提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释
C．环节（2）中五种“磁生电”条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”
D．环节（2）中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”这一条件
二、填空题
16．如图，两平行放置的长直导线a和b中载有电流强度相等、方向相反的电流。则b右侧O点处的磁感应强度方向为　 　；在O点右侧再放置一根与a、b平行共面且通有与导线a同向电流的直导线c后，导线a受到的磁场力大小将　 　（选填“变大”、“变小”或“无法确定”）。
17．如图所示为一个温差电偶电源。这种电源将两种不同的金属铆接在一起，然后两端插入不同温度的水中。这样，两个输出端a和b之间就会产生电势差，从而可以当作电源使用。在a，b之间架设导线（图中未画出），然后发现导线上方的小磁针N极朝着垂直于纸面向外的方向偏转。请由此判断，该温差电源的a端为电源　 　（选填“正极”或“负极”）。欧姆当年正是利用这个装置探究出欧姆定律的。在此之前，科学家已经知道，这个温差电偶电源的开路电压只和高低温热源的温差有关，于是通过控制温差，欧姆可以在实验中控制电源的　 　（选填“电动势”或“内阻”）。
18．将面积为0.75m2的线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁感线垂直，已知穿过线圈平面的磁通量是1.50Wb，那么这个磁场的磁感强度大小是　 　T，此时这个磁感强度大小我们也可叫做　 　。
19．如图所示，在磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里,如图所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中磁感应强度最大的是　 　点，磁感应强度最小的是　 　点。
三、综合题
20．如图所示，“∠”形金属框架 平面与匀强磁场 垂直，导体棒 能紧贴金属框架运动，且始终与导轨 垂直。
（1）若 从 点出发，向右以 的速度匀速运动 时，回路的磁通量的变化是多少？
（2）在图中，若回路面积从 变成 从 变到 ，则回路中的磁通量变化量是多少？
21．我国的探月卫星在进入地月转移轨道时，由于卫星姿势的改变，卫星中一边长为 的正方形导线框由水平方向转至竖直方向，此处磁场磁感应强度 ，方向如图所示。（ ， ）
（1）该过程中磁通量的变化量的大小是多少？
（2）该过程导线框中有无感应电流？写出判断理由。
22．如图所示是一个交流发电机的示意图．线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=10cm，B=1T，线圈匝数n=100，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以600r/min的转速匀速转动．求：
（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；
（2）从如图示位置开始，感应电动势的瞬时表达式；
（3）从如图示位置开始经1/60秒时，安培表和电压表的读数；
（4）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，线圈上产生的热量；
（5）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，流过灯泡的电荷量；
（6）线圈转过一周外力所做的功。
23．如图所示，有一个垂直直面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10cm。现于纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在O处，a线圈半径为10cm，b线圈半径为15cm，问：
（1）在B减为0.5T的过程中，a和b中磁通量分别改变多少？
（2）磁感应强度B大小不变，方向绕直径转过30°过程中，a线圈中磁通量改变多少？
（3）磁感应强度B大小、方向均不变，线圈a绕直径转过180°过程中，a线圈中磁通量改变多少？
答案部分
1．A
【解答】AB．两块平行金属板构成的电容器C的中间的液体就是一种电介质，当液体的高度升高，相当于插入的电介质越多，电容增大，根据
电容C增大时，震荡的周期T增大，由
可以判定，LC回路的振荡频率f减小，B不符合题意，A符合题意；
C．当S从a拨到b之后的半个周期内，电容作为电源放电，电感产生电流，故磁场先变大，C不符合题意；
D．当S从a拨到b之后的四分之一周期内，回路中的电流逐渐增大，但电流变化越来越慢，故L自感电动势变小，D不符合题意。
故答案为：A。
2．D
【解答】装置的原理是利用电磁阻尼。当薄板进出磁场时产生感应电流，薄板受安培力，安培力总是阻碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来。只有D项阻碍上下左右振动最有效。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
3．B
【解答】磁通密度就是磁感应强度B，由Φ＝BS⊥＝BSsinα，B＝ ，B符合题意。
故答案为：B
4．B
【解答】根据 及 可得 ，则知增大电容器的电容可以增大发射电磁波的波长；由 可知，减小电容器两极板间的距离、增大两极板的正对面积都可以增大电容器的电容，B符合题意。
故答案为：B
5．D
【解答】A．导线没有通电流前，小磁针静止时N极指向北方，通电后小磁针静止时S极指向东偏南方向，即小磁针静止时N极指向西偏北方向，说明通电导线在小磁针处产生的磁场方向向西，根据安培定则可判断，通电导线的电流方向由南向北，A不符合题意；
B．由A知，通电导线的电流方向由南向北，若导线中通有相反方向的电流时，通电导线在小磁针处产生的磁场方向向东，则小磁针静止时N极将指向东偏北方向，B不符合题意；
C．此时通电导线的电流方向由南向北，若将小磁针放置到导线正上方，通电导线在小磁针处产生的磁场方向向东，则小磁针静止时N极指向东偏北方向，C不符合题意；
D．若将导线中的电流增大，则通电导线产生的磁场会增强，会使小磁针受到向西的磁场力变大，则小磁针N极将略向西偏转，D符合题意。
故答案为：D。
6．A
【解答】根据电磁波谱可知，电磁波按照波长逐渐减小的顺序为：长波、中波、短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，
故答案为：A。
7．A
【解答】AB.磁场和电场都是客观存在的特殊物质，它存在于磁体及电流周围，磁体之间发生相互作用是通过磁场产生的，磁场是客观存在的，不是人为规定的，A符合题意，B不符合题意；
C.电流与电流之间是通过磁场发生相互作用的，C不符合题意；
D. 磁体及电流周围都存在磁场，磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生作用的，D不符合题意。
故答案为：A
8．B
【解答】当线框转动前，面的磁通量为：Φ1=2BSsin30°=BS；当线框转动后，整个面的磁通量为：Φ2=BSsin30°+BScos30°= ，磁通量变化量为：△Φ=Φ1﹣Φ2= ，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B.
9．D
【解答】地磁场的分布规律与条形磁铁类似，在地理北极附近，地磁场竖直向下，此处小磁针的N极应竖直向下，D对.
故答案为：D
10．C
【解答】由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E=n ，即感应电动势与线圈匝数有关；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动势越大，穿过线圈的磁通量大，但若所用的时间长，则电动势可能小，ABD不符合题意，C符合题意；
故答案为：C．
11．A
【解答】线圈产生的感应电动势为
由楞次定律可判定上极板带正电荷；电容器的电容
其中 ，所以
故答案为：A。
12．B,C
【解答】A.变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，A不符合题意
B.从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调，是调制的反过程，B符合题意
C.从空气进入水中，频率不变，真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小，电磁波波长变短；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大，频率不变，波长变大，C符合题意
D.拍摄橱窗内的物体时，为了防止反射光的进入，通常加入偏振片，D不符合题意
故答案为：BC
13．B,D
【解答】变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，这种电磁场的交替产生由近及远地向外传播，形成了电磁波；电磁波是一种物质；可以在真空中传播；其在真空中传播的速度等于光在真空中的传播速度，
故答案为：BD.
14．B,D
【解答】依题意，由图中电流方向可知，电容器处于充电状态，两极板间的电压正在增加，线圈中流产生的磁场的磁感应强度正在减小，磁场能正在减小。AC不符合题意；BD符合题意。
故答案为：BD。
15．A,C
【解答】AB．法拉第敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想，是受到了奥斯特的“电流磁效应”的启发，A符合题意，B不符合题意；
C．环节（2）中五种“磁生电”条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”，C符合题意；
D．环节（2）中“在磁场中运动的导体”这种情况，可以视为运动的导体存在于某一假想的闭合回路中，当导体运动时，穿过闭合导体回路的磁通量会发生变化，D不符合题意。
故答案为：AC。
16．垂直纸面向外；无法确定
【解答】由右手定则可知，该磁场方向为垂直纸面向外。因c中通过的电流大小未知，故无法确定导线a受到的磁场力大小。
17．正极；电动势
【解答】导线上方的小磁针N极朝着垂直于纸面向外的方向偏转，说明小磁针所在位置磁场垂直于纸面向外，由安培定则可知，电源内部电流由b流向a，则该温差电源的a端为电源的正极。温差电偶电源的开路电压只和高低温热源的温差有关，高低温热源的温差不同，温差电偶电源的开路电压即电源电动势不同，通过控制温差，欧姆可以在实验中控制电源的电动势。
18．2.0；磁通密度
【解答】这个磁场的磁感强度大小是 此时这个磁感强度大小我们也可叫做磁通密度。
19．a；c
【解答】用右手螺旋定则判断通电直导线在abcd四个点上所产生的磁场方向，如图所示：
a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加变大，磁感应强度最大；
b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上。
c点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变小，磁感应强度最小；
d点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上；
即在这四点中磁感应强度最大的是a点，磁感应强度最小的是c点。
20．（1）解：棒向右以 的速度匀速运动 时，位移为
由于 ，此时回路的面积为
回路的磁通量即磁通量的变化量为
代入数据解得
（2）解：初始时
回路面积从 变到 ，B从 变到 时的磁通量为
故回路中的磁通量的变化为
代入数据解得
21．（1）解：线框在水平位置时穿过线框的磁通量为
当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角 ，穿过线框的磁通量为
该过程磁通量的改变量大小为
（2）解：有感应电流，因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化。
22．（1）解：感应电动势最大值为
（2）解：电动势瞬时值表达式：
（3）解：电表显示的是有效值，故安培表的读数为 ，
电压表读数为
（4）解：磁通量的变化量 ；流电的周期： ；
线圈转过的角度 ；用时
平均电动势 ；
故线圈上产生的热量为
（5）解：设从图示位置开始，转过90°角的过程中的通过电阻R电荷量为q，则： ，又 ，
解得
（6）解：线圈匀速转动一周的过程中，整体回路产生的热量 ，
联立解得 ；由能量守恒可知，外力做功
23．（1）解：a线圈面积正好与圆形磁场区域重合
磁通量的变化量
解得
b线圈面积大于圆形磁场面积，即线圈的一部分面积在磁场区域外，有磁感线穿过的面积与a线圈相同，故磁通量的变化量与a线圈相同
（2）解：磁场转过30°，a线圈面积在垂直磁场方向的投影为 ，则
磁通量的变化量
解得
（3）解：以线圈a正对读者的一面为观察对象，初状态磁感线从该面穿入，线圈转180°后，磁感线从该面穿出，故
可得