2022-2023学年鲁科版必修第三册 第五章 初识电磁场和电磁波 单元测试1

第五章 初识电磁场和电磁波

满分：100分   时间：60分钟

一、选择题（本题共12小题，每小题6分，共72分）

1.关于电磁波，下列说法正确的是(   )

A.可见光的波长比紫外线的短

B.卫星是用X射线来传输信号的

C.在电磁波谱中，频率最高的是γ射线

D.医用消毒灯利用的是紫光具有消毒作用的特性

2.下列关于能量量子化的说法，正确的是(   )

A.能量子与电磁波的频率成反比

B.电磁波波长越长，其能量子越大

C.微观粒子的能量是不连续（分立）的

D.能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的

3.磁力玻璃擦是目前很时尚的玻璃清洁器，其原理是利用异性磁极的吸引作用使外面的一片跟着里面的一片运动，旧式磁力玻璃擦在使用时由于相对移动会导致前后两面的同性磁极间距较小，由于同性磁极间的斥力作用很容易脱落，其内部N、S磁极分布如图甲所示。经过改进后，新式磁力玻璃擦内部的N、S磁极分布如图乙所示，使用时两片不易脱落，关于两种磁力玻璃擦，下列说法正确的是(   )
 

A.图甲中前后面的同性磁极间距较小，同性磁极相互斥力大，容易脱落

B.图甲中前后面的异性磁极间距较小，异性磁极相互引力大，不容易脱落

C.图乙中前后面的同性磁极间距较大，同性磁极相互斥力小，不容易脱落

D.图乙中前后面的异性磁极间距较大，异性磁极相互引力小，容易脱落

4.如图所示，一钢块静置在斜面上，现将一条形磁铁靠近斜面顶点放置，系统仍静止，则下列说法正确的是(   )
 

A.钢块被磁化，且其b端为N极 B.钢块被磁化，且其b端为S极

C.钢块所受摩擦力一定减小 D.地面对斜面的摩擦力增大

5.如图为某磁场的磁感线，以图中的O为起点，取竖直向上的方向为y轴的正方向，由磁感线的分布情况分析该磁场在y轴上的磁感应强度的大小随y变化的规律可能正确的是(   )
 

A. B. C. D.

6.如图所示，真空中一根绝缘杆连接的两个带等量异种电荷的点电荷以相同的角速度绕O点在水平面内匀速转动，已知距离O点较近，则O点的磁感应强度方向为(   )
 

A.竖直向上 B.竖直向下 C.O点磁感应强度为零   D.无法确定

7.如图所示，是两根在同一竖直平面内的平行导线，在两根导线的中间悬挂一个小磁针，小磁针静止时与两导线处在同一竖直平面内，当两导线中通以大小相等的电流时，小磁针的N极向纸面内转动，则两导线中的电流方向为(   )
 

A.都向上

B.都向下

C.中的电流方向向下，中的电流方向向上

D.中的电流方向向上，中的电流方向向下

8.如图，两根平行长直导线相距，通有大小相等、方向相同的恒定电流；是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为和。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是(   )
 

A.a处的磁感应强度大小比c处的大 B.两处的磁感应强度大小相等

C.两处的磁感应强度方向相同 D.b处的磁感应强度为零

9.安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B.如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面.某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正方向保持竖直向上.当磁感应强度分量与各坐标轴的正方向相同时其测量值为正值.根据表中测量结果可推知(   )

A.测量地点位于南极极点附近 B.测量地点位于北极极点附近

C.当地的地磁场大小约为 D.第3次测量时y轴正向指向东方

10.“4G改变生活，5G改变社会”。目前中国建成了100多万座5G基站，占全球70%以上，中国企业的5G核心专利以绝对优势位居全球榜首。5G网络使用的无线电通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G网络（无线电通信频率在之间）通信拥有更大的带宽，相同时间传递的信息量更大。下列说法正确的是(   )

A.5G信号比4G信号传播速度更快

B.5G信号比4G信号波长更长

C.5G信号和4G信号都是横波

D.5G信号比4G信号更容易绕过障碍物，便于远距离传播

11.如图所示，质量为m、长度为L的一导体棒用细线悬挂在匀强磁场中，磁场方向平行于纸面.导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I，细线偏离竖直方向静止(   )

A.若磁场方向竖直向下，则磁感应强度

B.若磁场方向平行于细线向下，则磁感应强度

C.若磁场方向水平向左，则磁感应强度

D.磁感应强度B的最小值为

12.2020年在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是(   )

A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短

B.红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒

C.微波主要用于广播及其他信号的传播

D.X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞

二、计算题（共28分）

13.（10分）在电视节目中，我们经常看到主持人与派到外国的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？（已知地球的质量为，地球半径为，引力常量为，忽略卫星转发信号所需的时间，计算结果保留2位有效数字）

14.（18分）如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为的匀强磁场中，以导线为中心、R为半径的圆周上有四个点，已知c点的实际磁感应强度为0。

（1）直导线中电流方向？

（2）a点的磁感应强度大小和方向？

（3）b点的磁感应强度大小和方向？

答案以及解析

1.答案：C

解析：可见光中紫光的频率最高而波长最短，而紫外线的频率比紫光更高，波长比紫光更短，故A错误；卫星是利用微波来传输信号的，故B错误；在电磁波谱中，频率最高的是γ射线，故C正确；紫外线可以消毒，常应用于消毒灯，能起到杀菌、净化空气的作用，医用消毒灯利用的是紫外线，故D错误。故选C。

2.答案：C

解析：由可知，能量子与电磁波的频率成正比，A错误；由可知，电磁波波长越长，其能量子越小，B错误；普朗克提出了量子假说，他认为物质辐射（或吸收）的能量都是不连续的，是一份一份进行的，C正确；能量子假设是由普朗克最早提出来的，D错误。

3.答案：AC

解析：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，题图甲中前后面的同性磁极间距较小，同性磁极相互斥力大，容易脱落，题图乙中前后面的同性磁极间距较大，同性磁极相互斥力小，不容易脱落，故AC正确。

4.答案：B

解析：根据磁化的相邻相异原理，钢块的b端为S极，故A错误，B正确；钢块被磁化后，受到条形磁铁的吸引力，但吸引力大小不确定，所以钢块所受摩擦力可能仍沿斜面向上，数值减小，但也可能反向增大，C错误；系统总重力虽然增加，但系统静止，地面对斜面的摩擦力仍为零，D错误。

5.答案：C

解析：磁感线的疏密程度表示B的大小，因此沿y轴方向B先减小后增大，故最有可能正确的为C选项。

6.答案：A

解析：两电荷做圆周运动的周期相同，根据等效环形电流可知正负电荷形成的环形电流大小相等、方向相反；距离O点较近，在O点处的磁场方向向上，比在O点处形成的向下的磁场强，则在O点处的磁场向上，选项A对，BCD错。

7.答案：D

解析：小磁针所在位置跟两导线距离相等，两导线中的电流在该处产生的磁场的磁感应强度大小相等，小磁针N极向纸面内转动，说明合磁场方向指向纸面内，两电流在该处产生的磁场方向均指向纸面内，由安培定则可知，中的电流方向向上，中的电流方向向下，D正确。

8.答案：AD

解析：根据安培定则可知，在两导线所在的平面上每根直导线在自身左侧产生的磁场的方向垂直平面向里，在右侧垂直平面向外，离导线越远处产生的磁场越弱，由于两导线电流大小相等，因此在离导线相等距离处产生的磁感应强度大小相等，根据磁场叠加规律可知，b处的磁感应强度为零，两导线在a处产生的合磁场比在c处产生的合磁场强，在a处的合磁场方向垂直平面向里，在c处产生的合磁场方向垂直平面向外，因此AD项正确，BC项错误。

9.答案：C

解析：AB.z轴正向保持竖直向上，，测量地点位于赤道。AB错误；

C.，当地的地磁场大小约为

C正确；

D.赤道上地磁场的方向沿水平方向从南指向北，第3次测量时y轴正向指向西方

D错误。

故选C。

10.答案：C

解析：A.5G信号和4G信号都是电磁波，真空中，5G信号比4G信号传播速度相同，故A错误；

B.5G信号比4G信号频率更高，波长更短，故B错误；

C.5G信号和4G信号都是横波，故C正确；

D.4G信号比5G信号波长长，更容易绕过障碍物，故D错误。

故选C。

11.答案：B

解析：A.磁场方向竖直向下，由左手定则可知，安培力水平向左，根据平衡

解得

A错误；

B.若磁场方向平行于细线向下，由左手定则可知，安培力垂直绳子斜左向上，根据平衡

解得

B正确；

C.若磁场方向水平向左，由左手定则可知，受安培力竖直向上，根据平衡，绳子拉力为零

解得

C错误；

D.根据三力平衡，当安培力垂直于绳子方向时，安培力最小，磁感应强度B的最小，根据选项B可知，最小值为，D错误。

故选B。

12.答案：BD

解析：A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长，故A错误；
B.根据红外线的热效应原理可以用来加热理疗，根据紫外线的荧光效应可以用来消毒、杀菌，故B正确；
C.无线电波中的中长短波主要用于广播及其他信号传输；无线电波中的微波一般用于卫星通信、电视等，故C错误；
D.X射线穿透能力较强，可以诊断病情；电磁波中频率最大为γ射线，有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，故D正确。
故选BD。

13.答案：见解析

解析：主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的。
设同步卫星距地面的高度为h，由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得

则一方讲话另一方听到所需的最少时间是

14.答案：（1）垂直纸面向外

（2）2T，方向向右

（3），方向与B的方向成45°斜向右下

解析：（1）由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外；

（2）根据右手螺旋定则可知通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向向右；

（3）根据右手螺旋定则可知通电导线在b处的磁感应强度竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为，方向与B的方向成45°斜向右下。