鲁科版 (2019)必修 第三册第5章 初识电磁场与电磁波本章综合与测试同步测试题

第5章　初识电磁场与电磁波

本章达标检测

(满分:100分;时间:90分钟)

一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。第1—7小题只有一个选项正确,第8小题有多个选项正确。全选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)

1.(2020上海外国语大学附属宏达高级中学高二月考)某同学学习磁感应强度知识时,形成了下列看法,其中错误的是              (　　)

A.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量

B.磁场中某点磁感应强度大小是由磁场自身决定的

C.虽然B=,但磁感应强度B与通电导线受到的磁场力F并不成正比

D.磁场中某处磁感应强度的方向就是该处一小段通电导线所受磁场力的方向

2.(2020广东佛山一中高二月考)关于电磁场理论的认识,下列说法中正确的是              (　　)

A.赫兹预言了电磁场的存在

B.在电场的周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场

C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场

D.周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场

3.(2020江苏连云港检测)指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时,其N极指向如图中虚线(南北向)所示,若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极指向北偏东)所示。则以下判断正确的是              (　　)

A.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由东向西的电流

B.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由西向东的电流

C.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流

D.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由南向北的电流

4.(2020湖南长沙长郡中学检测)实验室有一旧的学生直流电源,输出端的符号模糊不清,无法辨认正负极。某同学设计了下面判断电源极性的方法:在桌面上放一个小磁针,在磁针东面附近放一螺线管,如图所示(黑色为N极),闭合开关后,小磁针指南的一端向东偏转,下述判断正确的是              (　　)

A.电源的A端是正极,在电源内部电流由A流向B

B.电源的A端是正极,在电源内部电流由B流向A

C.电源的B端是正极,在电源内部电流由A流向B

D.电源的B端是正极,在电源内部电流由B流向A

5.(2020河北张家口第一中学检测)如图所示,一个条形磁铁水平放置,在条形磁铁的N极右方有一个小圆环,圆环水平放置,圆环从位置a水平向下平移到位置b和c,a和c关于条形磁铁位置对称,b在a、c中间,圆环在a、b、c三个位置穿过其中的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3,则下列说法正确的是              (　　)

A.由位置a到c,穿过圆环磁通量的变化量为0

B.Φ1、Φ2和Φ3中,Φ2最小

C.Φ1=Φ3<Φ2

D.以上说法均错误

6.(2020黑龙江大庆实验中学高二月考)如图所示,M、N、P和Q是以MN为直径的半圆弧上的四点,O为半圆弧的圆心,∠MOQ=60°,∠NOP=60°,在N、Q处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的磁感应强度大小为B1,若将Q处长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小为B2,那么B1与B2之比为              (　　)

A.1∶1 B.1∶2 C.∶2 D.∶1

7.(2020浙江龙港第二高级中学高二月考)下列关于磁场的相关判断和描述正确的是              (　　)

A.甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实

B.乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发,到S极终止

C.丙图中导线通电后,其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实

D.丁图中环形导线通电后,其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实

8.(2020辽宁瓦房店实验高级中学高二月考)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说,即能量子假说,下列说法属于能量子假说内容的是              (　　)

A.物质发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是一份一份进行的

B.能量子假说中将每一份能量单位称为“能量子”

C.能量子假说中的能量子的能量ε=hν,ν为辐射的频率,h为普朗克常量

D.能量子假说认为能量是连续的,是不可分割的

二、非选择题(共3小题,52分)

9.(19分)(2019天津第一中学检测)逆向思维是一种重要的思想方法,在这种思想方法的引领下,许多重要的科学定律被发现。“电生磁,磁生电”这种逆向互生的关系,体现了物理学中的一种对称美。请思考:

(1)1831年,物理学家法拉第用如图所示的实验,成功发现了磁生电现象,当开关始终处于闭合状态时,a线圈中　　　　(选填“有”或“无”)感应电流产生,当开关闭合或断开瞬间,a线圈中　　　　(选填“有”或“无”)感应电流产生。 

(2)如图是某兴趣小组研究磁生电现象所准备的器材。

请你协助该小组完成如下工作,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方式:

① 

　; 

② 

　; 

③ 

　。 

10.(12分)(2020重庆巴蜀中学检测)三根平行的长直导线位于一个等腰直角三角形的三个顶点处,且垂直于该三角形所在的平面,每根导线中电流的方向如图所示。现若使每根通电导线在斜边中点O处产生的磁感应强度大小均为B,则O点实际磁感应强度的大小和方向如何?

11.(21分)(2020湖南长沙雅礼中学检测)一个单匝矩形线圈abcd,边长ab=30 cm,bc=20 cm,如图所示放在Oxyz直角坐标系内,线圈平面垂直于Oxy平面,与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α=30°和β=60°,匀强磁场的磁感应强度B=0.01 T。试计算:当磁场方向分别沿Ox,Oy,Oz方向时,穿过线圈的磁通量各为多少?

答案全解全析

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一、选择题

1.D　磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,故A不符合题意;磁感应强度反映磁场本身的性质,取决于磁场本身,故B不符合题意;磁感应强度反映磁场本身的性质,与放入磁场的电流元的F、IL无关,不能说B与F成正比,与IL成反比,故C不符合题意;根据左手定则可知,磁场中某处磁感应强度的方向与该处一小段通电导线所受磁场力的方向垂直,故D符合题意。

2.D　麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁场的存在,故A错误;变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场,如果电场不变化,不会产生磁场,如果磁场不变化,不会产生电场,故B错误;均匀变化的电场周围产生的是恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生的是恒定的电场,故C错误;周期性变化的电场周围产生的是周期性变化的磁场,故D正确。

3.C　若指南针静止时N极指向北偏东方向,则有一指向东的磁场,由安培定则知,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流,故C正确。

4.C　由于小磁针指南的一端向东偏转,所以螺线管的左端为N极,由安培定则可知电源的B端为正极,在电源外电流由B通过螺线管流向A,在电源内部电流由A流向B,故C正确。

5.B　圆环在位置b时,磁场方向与圆环面平行,穿过圆环的磁通量为0,在位置a时磁感线从圆环下表面向上穿过圆环,在位置c时磁感线从圆环上表面向下穿过圆环;磁通量虽为标量,但有正负之分,正负代表磁感线穿过圆环的方向,选项A、C、D错,B正确。

6.D　设N处长直导线在O点产生的磁感应强度为B,则N、Q处长直导线在O点产生的磁感应强度大小为B1=2B cos 30°=B,若将Q处长直导线移至P处,则O点的磁感应强度大小为B2=2B cos 60°=B,所以=,故D正确,A、B、C错误。

7.C　根据安培定则,同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,故A错误;磁感线是闭合曲线,在磁体内部从S极指向N极,故B错误;根据右手螺旋定则,直导线下方有垂直纸面向里的磁场,N极向纸面内转动,故C正确;根据右手螺旋定则,环形导线内部有垂直纸面向外的磁场,N极向纸面外转动,故D错误。

8.ABC　能量子假说认为,物质发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是一份一份进行的,每一份能量单位称为“能量子”, 能量子的能量ε=hν,其中ν为辐射的频率,h为普朗克常量,故A、B、C符合题意,D不符合题意。

二、非选择题

9.答案　(1)无(3分)　有(3分)　(2)见解析(图4分,每空3分)

解析　(1)因穿过a线圈的磁通量不变,所以无感应电流产生。闭合开关瞬间,穿过a线圈的磁通量突然增大,所以有感应电流产生。断开开关瞬间,穿过a线圈的磁通量突然减小,所以有感应电流产生。

(2)实物连接如图所示。①将原线圈A插入副线圈B中,合上(或断开)开关瞬间;②合上开关后,将原线圈A插入副线圈B中或从副线圈B中抽出;③合上开关,将原线圈A插入副线圈B后,移动滑动变阻器的滑片。

10.答案　见解析

解析　先根据安培定则确定每根通电导线在O点产生的磁感应强度的方向,再根据矢量合成法则求出最后结果。I1、I3在O点产生的磁感应强度B1=B3,方向均为垂直于斜边指向I2;              (3分)

电流I2在O点产生的磁感应强度B2在斜边上,由O指向I3。 (3分)

可见,B2与B1、B3方向垂直,如图所示,所以O点的磁感应强度大小为BO===B。 (3分)

设BO与斜边的夹角为α,则tan α===2 (3分)

11.答案　3×10-4 Wb　3×10-4 Wb　0

解析　匀强磁场中,穿过垂直于磁场方向、面积为S的平面的磁通量为Φ=BS,题中磁场沿Ox,Oy,Oz方向时,找出矩形线圈在垂直于磁场方向上的投影面积,就可直接用上述公式计算。

矩形线圈的面积S=ab×bc=0.30×0.20 m2=6×10-2 m2 (3分)

面积S垂直于三条坐标轴上的投影面积的大小分别为

Sx=S cos β=6×10-2× m2=3×10-2 m2 (3分)

Sy=S cos α=6×10-2× m2=3×10-2 m2 (3分)

Sz=0 (3分)

当磁感应强度B沿Ox方向时,穿过线圈的磁通量Φx=BSx=0.01×3×10-2 Wb=3×10-4 Wb(3分)

当磁感应强度B沿Oy方向时,穿过线圈的磁通量Φy=BSy=0.01×3×10-2 Wb=3×10-4 Wb(3分)

当磁感应强度B沿Oz方向时,穿过线圈的磁通量Φz=BSz=0。 (3分)