第5章 单元测试 练习 高中物理新鲁科版必修第三册（2022年）

单元测试

一、选择题（有15小题，1-12为单项选择题，每题5分，13-15为多项选择题，每题6分，共78分，多选题选不全的得4分，有错选的得0分）

1．指南针是中国古代的四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认最早的磁性定向工具。指南针能指南北方向的原因是(　　)

A．指南针的两个磁极相互排斥

B．指南针的两个磁极相互吸引

C.指南针能吸引铁、钴、镍等物质

D．地磁场对指南针的作用

2．信鸽有惊人的远距离辨认方向的本领。为了弄清信鸽究竟靠什么来判断方向，科学家们曾经做过这样一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下缚了一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍数千米至数十千米的地方，逐批放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回到鸽舍，而缚着磁铁的信鸽却全部飞散了，这一实验证实了人们的一个猜想——信鸽高超的认路本领是依赖于(　　)

A．信鸽的眼力和对地形地貌极强的记忆力

B．信鸽对地磁场的感应

C．信鸽发射并接收反射回来的超声波

D．信鸽发射并接收反射回来的次声波

3.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为(　　)

A．πBR2     B．πBr2

C．nπBR2     D．nπBr2

4．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体。当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是(　　)

A．磁体的吸铁性

B．磁极间的相互作用规律

C．电荷间的相互作用规律

D．磁场对电流的作用原理

5．a、b、c三根铁棒用细线悬挂于天花板上，静止后呈现如图所示的状态，若其中有一根没有磁性，则可以判断没有磁性的那根铁棒为(　　)

A．a     B．b

C．c     D．无法确定

6、如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是 （   ）

7.如图所示，一矩形线框，从 abcd位置移动到a'b' c'd'位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是（线框平行于纸面移动）（    ）

A.一直增加

B.一直减少

C.先增加后减少

D.先增加，再减少直到零，然后再增加，最后减少

8.如图所示，虚线框内有匀强磁场，Φ1和Φ2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有（   ）

A.Φ1>Φ2    B.Φ1=Φ2      C.Φ1<Φ2    D.无法确定

9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)。则在此过程中磁通量的变化量的大小为(　　)

A．BS    B．BS     C．BS    D．2BS

10.下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　)

A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体

B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康

C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象

D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光

11、类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　)

A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用

B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象

C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播

D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波

12.如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是(　　)

A．Δx＝，方向向上   B．Δx＝，方向向下

C．Δx＝，方向向上   D．Δx＝，方向向下

13.（多选）如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图中所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈 a、b、c、d中感应电流的情况是（   ）

A.线圈a中无感应电流     B.线圈b中有感应电流

C.线圈c中有感应电流     D.线圈d中无感应电流

14.(多选)太赫兹辐射是指频率大于0.3  THz(1 THz＝1012 Hz)，波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4 THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实。关于4.4 THz的T射线下列说法中正确的是(　　)

A．它的波长比可见光长                      B．它是原子内层电子受激发产生的

C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象   D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性

15、(多选)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)

A．变化的磁场能够在空间产生电场         B．电磁波在真空和介质中传播的速度相同

C．电磁波既可能是横波，也可能是纵波     D．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝

二、计算题（有3小题，共22分）

16.（7分）有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L=0.20m的正方形，放在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状在5s内由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?磁通量的变化率是多少？

17.（7分）某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173 s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波的传播速度为c＝3×108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？

18．（8分）有一根粗细均匀的软铁棒，其截面积为8 cm2，将绝缘导线绕在软铁棒上，当导线中通有电流时，软铁棒中部穿过0.5 cm2的横截面积的磁通量为5.5×10－5 Wb。求：

(1)软铁棒中的磁感应强度的大小；

(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量是多少？

(3)指出哪端是螺线管的N极

参考答案

1．D　地球本身是一个巨大的磁体，地球的磁场对放入其中的指南针有力的作用。选项D正确。

2．B   信鸽翅膀下的磁铁影响了信鸽对地磁场方向的判断，影响了飞行方向。

3.  B　由于线圈平面与磁感线垂直并且是匀强磁场，线圈的面积应取有效面积，所以穿过线圈的磁通量为Φ＝BS＝Bπr2，与线圈匝数无关。选项B正确。

4．B　磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用规律知，水雷中的小磁针发生转动，从而触发水雷发生爆炸，选项B正确。

5．A　由题图可知，b、c相互排斥，所以b、c两根铁棒都有磁性，所以铁棒a没有磁性，故A正确。

6、B   选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验。选项 B是研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流。选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验。选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场。

7.  D  离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小，故A、B、C项错误，D项正确。

8.  B   由于磁场穿过圆环1和圆环2的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即，故选B。

9．C　取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，则Φ1＝BS sin 30°＝BS，线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，磁通量Φ2＝－BS cos 30°＝－BS，故磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS，即变化量的大小为|ΔΦ|＝BS。

10.　D    X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确．

11、D  电磁波是电磁场传播形成的。在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波。故选D。

12.  B　线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡状态，安培力为FA＝nBIl，且开始时方向向上，改变电流方向后方向向下，大小不变．设在电流反向之前弹簧的伸长为x，则反向之后弹簧的伸长为(x＋Δx)，由平衡条件知kx＋nBIl＝mg及k(x＋Δx)＝nBIl＋mg，联立解得Δx＝，且线框向下移动，B对．

13.  CD   根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生。选项C、D正确，A、B错误。

14.  AC  电磁波中波长从长到短依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。由已知条件，T射线介于无线电波和红外线之间，可见它的波长比可见光长，A对；原子内层电子受激发产生的是X射线，B错；波长越长的电磁波，更容易表现出波动性，所以C对，D错。

15、AD   变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这是麦克斯韦电磁场理论的两大支柱，A正确；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，在真空中传播的速度最大，B错误；在传播方向的任一点，电场与磁场互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，电磁波是横波，C错误；电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝，D正确．

二、计算题

16.（7分）有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L=0.20m的正方形，放在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状在5s内由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?磁通量的变化率是多少？

解析：5.0×10-3Wb；1.0×10-Wb/s。

线圈为正方形时，其面积S1=L2=0.2×0.2=0.04m2；

改成圆形后，其周长不变，周长为 4×0.2=0.8m；面积 S2=πr2=π( 0.8/2π )2= 0.05m2；

则磁通量的变化量

△Φ=B(S2-S1)=0.5×(0.05-0.04)=0.005Wb;

磁通量的变化率

0.005Wb÷5s =1.0×10-3 Wb/s；

答：磁通量改变了 0.005W，磁通量的变化率1.0×10-3 Wb/s。

17.（7分）某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173 s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波的传播速度为c＝3×108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？

【答案】　336 m/s

【解析】由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4 s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4 s，乙图时间间隔t2＝1×10－4 s．所以，第一次战斗机距雷达的距离为s1＝c×＝6.0×104 m，第二次战斗机在雷达正上方．所以，战斗机的高度h＝c×＝1.5×104 m，故173 s内战斗机飞行的水平距离为s＝＝5.8×104 m．所以，v＝≈336 m/s.

18．（8分）有一根粗细均匀的软铁棒，其截面积为8 cm2，将绝缘导线绕在软铁棒上，当导线中通有电流时，软铁棒中部穿过0.5 cm2的横截面积的磁通量为5.5×10－5 Wb。求：

(1)软铁棒中的磁感应强度的大小；

(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量是多少？

[解析]　(1)软铁棒中的磁感应强度

B＝＝ T＝1.1 T。

(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量为

Φ′＝BS＝1.1×8×10－4 Wb＝8.8×10－4 Wb。

（3）由安培定则判断右端是N极

[答案]　(1)1.1 T　(2)8.8×10－4 Wb  (3)右端