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2

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.关于电磁场理论，下列说法正确的是(   )

A.在电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场

B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场

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一定产生周期性变化的磁场

2.关于公式，下列结论中正确的是(   )

A.波长越长，传播速度就越大 B.频率越高，传播速度就越大

C.发射能量越大，传播速度就越大 D.电磁波的传播速度与传播介质有关

3.取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当该螺线管中通以大小为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B；若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以大小也为I的电流，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为(   )
 

A.0 B. C.B D.

4.电视机中显像管的偏转线圈是绕在铁环上的两个通电导线串联而成的，电流方向如图所示，则铁环中心O处的磁场方向为(   )
 

A.向下 B.向上 C.垂直纸面向里 D.垂直纸面向外

5.如图所示，正四棱柱的中心轴线处有一无限长的载流直导线，已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离成反比，对该电流的磁场，下列说法正确的是(   )
 

A.同一条侧棱上各点的磁感应强度大小都相等

B.四条侧棱上的磁感应强度都相同

C.在直线上，从a到b，磁感应强度先增大后减小

D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大

6.某磁场的磁感线如图所示，则下列说法正确的是(   )
 

A.M点的切线方向和该点的磁场方向垂直 B.M点的磁场比N点的磁场弱

C.M点的磁场比N点的磁场强 D.M点的磁场方向和N点的磁场方向相同

7.如图，足够长的直线靠近通电螺线管，与螺线管平行。用磁传感器测量上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是(   )
 

A. B.

C. D.

8.如图所示，在匀强磁场中闭合铜环与闭合金属框相接触，当铜环向右移动时（金属框不动），下列说法正确的是(   )
 

A.闭合铜环内没有感应电流，因为磁通量没有变化

B.金属框内没有感应电流，因为磁通量没有变化

C.金属框边有感应电流，因为回路中的磁通量增加了

D.铜环的半圆中有感应电流，因为回路中的磁通量减少了

9.为了做好新冠疫情防控工作，学校利用红外测温枪对出入学生进行体温检测。下列关于红外测温枪的说法正确的是(   )
 

A. 红外测温枪接收到的是学生身体的热量信号

B. 体温越高，测温枪接收到的最强辐射频率越高

C. 红外线是光，不属于电磁波

D. 红外线属于电磁波，其波长小于紫外线的波长

10.如图所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，若要使矩形线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是(   )
 

A.将线圈向上平移一小段距离 B.将线圈垂直纸面向外平移一小段距离

C.以为轴转动（小于30°） D.以为轴转动（小于30°）

11.如图，在等边三角形abc的a点和b点分别放置垂直于三角形平面的无限长直导线，两导线通电电流相等，a点的导线电流向里，b点的导线电流向外。已知两通电导线在c点形成的磁感应强度大小为B。已知无限长直导线在某点形成的磁感应强度可表示为，其中k为比例系数，I为电流强度，r为该点到导线距离，则o点的磁感应强度为(   )
 

A.大小为，方向垂直向下 B.大小为，方向垂直向上

C.大小为，方向垂直向上 D.大小为，方向垂直向下

12.如图，是水平放置的通电螺线管轴线上的两点，c是螺线管轴线中点，是通电螺线管中垂线上关于轴线对称的两点，则下列关于4个点的说法中正确的是(   )
 

A.c点处的磁感应强度最大 B.两点处的磁感应强度相同
C.两点处的磁感应强度方向相同 D.c点处的磁感应强度方向水平向左

二、计算题（共28分）

13.（12分）场是物质存在的一种形式。我们可以通过物体在场中的受力情况来研究场的强弱，并由此定义了电场强度、磁感应强度等物理量。

（1）写出电场强度的定义式，并说明公式中各物理量的含义；

（2）写出磁感应强度的定义式，并说明公式中各物理量的含义。

14.（16分）如图所示，一长为L的导线围成正方形闭合线圈，线圈放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向的夹角为θ。
 

（1）求穿过该线圈的磁通量Φ；

（2）不改变磁场的磁感应强度大小，只改变磁场的磁感应强度方向以及线圈的形状，求穿过线圈磁通量的最大值。

答案以及解析

1.答案：D

解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，A、B、C错误，D正确。

2.答案：D

解析：电磁波的传播速度与传播介质有关，与波长、频率、发射能量均无关，A、B、C错误，故D正确。

3.答案：A

解析：题图乙中螺线管等效为两个通以等大、反向电流的通电螺线管，两螺线管中的电流方向相反，由安培定则可知产生的磁场方向也是大小相等、方向相反的，所以螺线管内中部的磁感应强度为零，故选A。

4.答案：A

解析：由安培定则可判断出，铁环的上部分顶点处相当于磁体的N极，下部分的底点处相当于S极，而O点在铁环线圈的外部，即O点在磁体外部，所以O点的磁场方向向下，因此A项正确。

5.答案：AC

解析：因通电直导线的磁场分布规律是，故AC正确，D错误。四条侧棱上的磁感应强度大小相等，但不同侧棱上的点的磁感应强度方向不同，故B错误。

6.答案：C

解析：M点的切线方向和该点的磁场方向相同，选项A错误；磁感线越密集的地方磁场越强，则M点的磁场比N点的磁场强，选项B错误，C正确；磁感线的切线方向是磁场的方向，因M点磁感线的切线方向与N点磁感线的切线方向不同，则M点的磁场方向和N点的磁场方向不相同，选项D错误。

7.答案：C

解析：通电螺线管外部上方，越靠近中间，磁场的磁感应强度越小，左右两侧，越靠近螺线管，磁场的磁感应强度越大，所以用磁传感器测量直线上各点的磁感应强度B时，在计算机屏幕上显示的大致图像是C。

8.答案：CD

解析：在铜环向右移动的过程中，虽然闭合回路的磁通量没有变化，但与之相联系的回路和回路的磁通量却同时发生变化。回路的磁通量在逐渐增大，有感应电流产生；回路的磁通量在逐渐减小，也有感应电流产生。选项AB错误，选项CD正确。

9.答案：B

解析：A.红外测温枪接收到的是人体辐射出来的红外线，并非身体热量，故A错误；
B.体温越高，测温枪接收到的最强辐射频率越高，故B正确；
C.红外线属于电磁波，故C错误；
D.红外线波长大于紫外线的波长，故D错误；
故选B。

10.答案：D

解析：产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。将线圈向上平移一小段距离，回路中的磁通量不发生变化，无感应电流，故A错误；将线圈垂直纸面向外平移一小段距离，线圈在垂直于B的平面内的投影面积始终不变，回路中的磁通量不发生变化，无感应电流，故B错误；以为轴转动（小于30°），线圈在垂直于B的平面内的投影面积始终不变，回路中的磁通量不变，无感应电流，故C错误；以为轴转动（小于30°），线圈在垂直于B的平面内的投影面积一直在减小，导致回路中的磁通量发生变化，会产生感应电流，故D正确。

11.答案：D

解析：如图所示，两通电导线分别在c点形成的磁感应强度大小相等，两磁场方向夹角为，由题知c点的磁感应强度大小为B，根据几何关系知每根导线在c点形成的磯感应强度大小也为B。已知，由可知每根导线在o点形成的磁感应强度大小为，方向均垂直于边向下，则o点的磁感应强度大小为，方向垂直向下，D正确。
 

12.答案：AB

解析：a点在螺线管左端，c点在螺线管内部，两点在螺线管中部，此时c点处磁感线最密集，故c点处磁感应强度最大，关于轴线对称，磁感应强度大小相等，方向相同，故A、B正确；c点位于通电螺线管内部，此时磁感线方向由S极指向N极，故c点磁感应强度方向向右，b在通电螺线管外部，磁感线从N极出发回到S极，故b点磁感应强度方向向左，a点在S极附近，故a点的磁感应强度方向向右，故两点磁感应强度方向相同，两点磁感应强度方向相反，故C、D错误。故选A、B。

13.答案：见解析

解析：解：（1）指的是电场中某点的电场强度，F指的是检验电荷在该点受到的库仑力，q指的是检验电荷所带的电荷量。电场强度的大小是由场源电荷的电荷量及到场源电荷的距离决定的，与检验电荷的电荷量无关。
（2）指的是磁场中某点的磁感应强度，F指的是通电导线垂直磁感应强度时受到的磁场力，I指的是通电电流的大小，L指的是通电导线的有效长度。磁感应强度是由磁体（或电流）及位置决定的，与检验通电导线的电流、长度无关。

14.答案：（1）

（2）

解析：（1）此时穿过线圈平面的磁通量为

即
（2）在不改变磁场的磁感应强度大小的情况下，当线圈为圆形，线圈平面和磁场垂直时，磁通量最大，此时线圈面积为

则