教科版高中物理必修第三册电磁场与电磁波初步检测试题含答案

电磁场与电磁波初步　检测试题

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(共12小题,每小题4分,共48分。1～6小题为单项选择题,7～12小题为多项选择题,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错误的不得分)

1.电磁铁的应用相当广泛,它是利用电流周围产生磁场的原理工作的,最先发现电流周围存在磁场的科学家是(　B　)

A.库仑      B.奥斯特

C.麦克斯韦 D.亚里士多德

解析:库仑研究了电荷间作用力的规律,故A错误;奥斯特最先发现电流周围存在磁场,故B正确;麦克斯韦建立了完整的电磁场理论,预言了电磁波的存在,故C错误;亚里士多德提出了力是维持物体运动的原因,重物比轻物下落快的观点,故D错误。

2.下列关于电磁波的叙述中,不正确的是(　B　)

A.电磁波是电磁场由发生区域向远处传播的

B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s

C.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短

D.电磁波具有波的一切特征

解析:电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生,故A项正确;电磁波只有在真空中传播时,其速度为3×

108 m/s,故B项错误;电磁波在传播过程中其频率f不变,由波速公式v=λf知,由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小,所以可得此时波长变短,故C项正确;电磁波是一种波,具有波的一切特征,故D项正确。

3.如图所示,OO1为条形磁铁的轴线,a、b、c为轴线上的点,则这三点的磁场强弱关系为(　B　)

A.Ba=Bb=Bc    B.Ba>Bb>Bc 

C.Ba>Bc>Bb    D.Ba<Bb<Bc

解析:在条形磁铁的轴线上,离磁铁越远,磁场越弱,所以选项B正确。

4.如图所示,通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由1平移到2,第二次将线框绕cd边翻转到2,设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则(　B　)

A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1<ΔΦ2

C.ΔΦ1=ΔΦ2 D.无法确定

解析:设线框在位置1时的磁通量为Φ1,在位置2时的磁通量为Φ2,直线电流产生的磁场在1处比在2处要强,若平移线框,则ΔΦ1=Φ1-Φ2,若转动线框,磁感线是从线框的正反两面穿过的,一正一负,因此ΔΦ2=Φ1+Φ2。根据分析知ΔΦ1<ΔΦ2,选项B正确。

5.下列各图标出了磁场方向、运动电荷速度方向以及电荷的受力方向,其中正确的是(　B　)

解析:根据左手定则可知:A图中洛伦兹力方向应该向上,故A错误;B图中电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系符合左手定则,故B正确;C图中电荷运动方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,故C错误;D图中电荷运动方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,故D错误。

6.下列选项中能产生感应电流的是(　B　)

解析:A项中线圈没有闭合,无感应电流产生,C项中穿过线圈的磁通量始终为零,不发生变化,D项中线圈在匀强磁场中平动,穿过线圈的磁通量不变化,故A,C,D错误;B项中闭合回路的面积增大,穿过回路的磁通量增大,有感应电流产生,故B正确。

7.下列说法正确的是(　CD　)

A.闭合金属线圈处在变化的磁场中,一定产生感应电流

B.闭合金属线圈在磁场中运动,一定产生感应电流

C.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电流产生

D.闭合金属线圈在磁场中转动,线圈中不一定产生感应电流

解析:闭合金属线圈处在变化的磁场中,如果线圈平面与磁场的方向平行,磁通量没有变化,没有感应电流产生,故A错误;整个的闭合金属线圈在磁场中做切割磁感线运动时,闭合金属线圈中磁通量没有变化,就没有感应电流产生,故B错误;根据感应电流产生的条件可知,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电流产生,故C正确;闭合金属线圈在磁场中转动,若线圈平面与磁场的方向平行,则磁通量没有变化,不会产生感应电流,故D正确。

8.关于电磁波的应用,下列说法正确的是(　ABC　)

A.无线电波广泛应用于通信和广播

B.红外线探测器能探测出物体的红外辐射

C.适量的紫外线照射,对人体健康有益

D.因为γ射线穿透能力不强,可用来检查金属内部伤痕

解析:无线电波波长较长,广泛用于通信和广播,A正确;所有物体都会发射红外线,热物体的红外线辐射比冷物体的强,红外线具有热效应,应用有夜视仪、红外摄影、红外遥感等,B正确;适量的紫外线照射,有利于人体合成维生素D,促进钙的吸收,对人体健康有益,C正确;工业上利用γ射线来检查金属内部伤痕,是因为γ射线穿透能力很强,D错误。

9.如图所示,一导体棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上,并与金属导轨组成闭合回路。当回路中通有电流时,导体棒受到安培力的作用。要使安培力增大,可采用的方法有(　AC　)

A.增大磁感应强度 B.减小磁感应强度

C.增大电流       D.减小电流

解析:由F=BIL知A,C正确。

10.在空间某处存在一个变化的磁场,则下列说法正确的是(　CD　)

A.在变化的磁场周围一定能产生变化的电场

B.在磁场中放一个闭合线圈,线圈里一定有感应电流

C.在磁场中放一个闭合线圈,线圈里不一定有感应电流

D.变化的磁场周围产生电场,跟闭合线圈的存在与否无关

解析:均匀变化的磁场周围产生稳定的电场,A错误;在磁场中放置一个闭合线圈,如果穿过线圈的磁通量没有变化,则不会产生感应电动势,也就不会有感应电流,B错误,C正确;变化的磁场周围一定产生电场,与是否存在闭合线圈无关,D正确。

11.下列说法正确的是(　AD　)

A.采用数字信号通信抗干扰能力较强,容易加密,便于计算机处理

B.我国古代的“烽火台”发出的信号是模拟信号

C.在数字信号通信中,同一条通信线路不能综合传输声音、图像和各种数据

D.数字电视和模拟电视的区别之一在于是否与电视台进行交互式的信息传输

解析:我国古代的“烽火台”是传递信息的一种方式,但是不属于模拟信号,故B项不正确。数字信号通信的优点就是抗干扰能力强,容易加密,便于计算机处理,同一条通信线路可以综合传输声音、图像和各种数据,因此A项正确,C项不正确;数字电视可实现交互式信息传输,选项D正确。

12.社会越发展,人与人之间的联系越广泛,信息的产生、传递、处理和运用就越频繁,对信息技术的要求就越高。现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传递和处理。对现代信息技术而言,下列说法正确的是(　AD　)

A.信息的拾取需要传感器

B.信息的拾取需要电磁波

C.信息的传递需要传感器

D.信息的传递需要电磁波

解析:在现代信息技术中,信息的拾取需要传感器,而信息的传递则需要电磁波。

二、非选择题(共6小题,共52分)

13.(8分)如图所示,条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中,电流计G的读数　　　　(选填“为零”或“不为零”);若条形磁铁A在线圈B中保持不动,电流计G的读数　　　　(选填“为零”或“不为零”)。 

解析:当把磁铁A插入线圈时,穿过闭合线圈的磁通量增大,线圈B中有感应电流产生,电流计G指针不为零;保持磁铁A在线圈B中静止,穿过线圈B的磁通量不变,线圈中不产生感应电流,电流计G指针为零。

答案:不为零　为零

14.(8分)如图所示为研究电磁感应现象的实验装置,部分导线已连接。

(1)请用笔画线代替导线将实验器材连接起来构成实验电路图,要求移动滑动变阻器滑片时灵敏电流计指针发生偏转。

(2)在实验过程中灵敏电流计指针发生偏转时,A、B两个线圈中　　　(选填“A”或“B”)线圈相当于电源。 

(3)正确连接电路后,在实验过程中发现,开关闭合瞬间灵敏电流计的指针向右偏,则下列说法正确的是　　　(多选)。 

A.闭合开关稳定后,将滑片向右移动,灵敏电流计的指针向右偏

B.闭合开关稳定后,将A线圈拔出来的过程中,灵敏电流计的指针向右偏

C.闭合开关稳定后俯视A、B两线圈,若A线圈中的电流为顺时针方向,则在断开开关瞬间,B线圈中的感应电流为顺时针方向

D.闭合开关稳定后俯视A、B两线圈,若A线圈中的电流为顺时针方向,则在断开开关瞬间,B线圈中的感应电流方向不能确定,因为电流的方向与A、B两线圈的绕向有关

解析:(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分,要使A线圈产生磁场必须对其通电,故电源、开关、滑动变阻器、A线圈组成闭合电路,灵敏电流计与B线圈组成另一个闭合电路,如图所示。

(2)由以上分析可知,B线圈相当于电源。

(3)由题意可知,开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向右偏,则当磁通量增大时,指针右偏;若磁通量减小时,则左偏。闭合开关稳定后,将滑片向右移动,使得流过A线圈的电流增大,那么穿过线圈B的磁通量增大,因此灵敏电流计的指针向右偏,A正确;闭合开关稳定后,将A线圈拔出来的过程中,磁通量减小,因此灵敏电流计指针向左偏,B错误;闭合开关稳定后俯视A、B两线圈,若A线圈中的电流为顺时针方向,则在断开开关瞬间,B线圈中有感应电流,但由于A、B两线圈的绕向不知,因此无法判定B线圈中的感应电流方向,C错误,D正确。

答案:(1)图见解析　(2)B　(3)AD

15.(8分)在赤道上的地磁场可以看成沿南北走向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.5×10-4 T。如果赤道上有一根沿东西方向的直导线,长为20 m,载有从东到西的电流30 A。地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?

解析:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西。则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下。

安培力的大小为F=BIL,

解得F=3×10-2 N。

答案:3×10-2 N　方向为竖直向下

16.(8分)如图所示,在水平面上放置的相距为0.2 m的平行金属导轨与电源、开关、导线AB、滑动变阻器可构成闭合电路,磁感应强度为B=0.5 T的匀强磁场竖直向下,导线AB的质量m=0.5 kg,它与导轨之间的动摩擦因数μ=0.05。当开关S闭合时,电路中电流为5 A。求:

(g取10 m/s2)

(1)此时导线AB受到的安培力大小及方向;

(2)此时导线AB的加速度大小。

解析:(1)导线受到的安培力大小

F=BIL=0.5×5×0.2 N=0.5 N,

方向水平向左。

(2)由牛顿第二定律有

F-μmg=ma,

AB的加速度a=0.5 m/s2。

答案:见解析

17.(10分)如图所示,n匝矩形线圈abcd的面积为S,O1、O2分别为ab和cd的中点,左边有垂直线圈平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。

(1)线圈平面与磁感应强度B垂直时,穿过线圈平面的磁通量为多少?

(2)若线圈从图示位置绕O1O2转过37°,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少?

(3)若线圈从图示位置绕O1O2转过180°,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少?

解析:(1)根据磁通量定义可知

Φ1=B×0.5S=0.5BS。

(2)线圈绕O1O2转过37°时,穿过线圈平面的磁通量为Φ2=B(0.5S×

cos 37°)=0.4BS,

磁通量的变化量ΔΦ=Φ1-Φ2,

解得ΔΦ=0.1BS。

(3)线圈绕O1O2转过180°时,穿过线圈平面的磁通量为Φ3=-B×0.5S=

-0.5BS,

磁通量的变化量ΔΦ′=Φ1-Φ3,

解得ΔΦ′=BS。

答案:(1)0.5BS　(2)0.1BS　(3)BS

18.(10分)无线电广播的中波波段波长范围是187～560 m,为了避免临近电台的干扰,两个电台的频率范围至少相差104 Hz,则在此波段中最多容纳的电台数约为多少?

解析:λ1=187 m,λ2=560 m。

根据f=可以得到

f1== Hz≈1.6×106 Hz,

f2== Hz≈5.4×105 Hz,

所以中波波段频率范围是5.4×105 ～1.6×106 Hz,

此波段中能容纳的电台数约为n==106(个)。

答案:106个