教科版高中物理必修第三册章末综合测评3电磁场与电磁波初步含答案

这是一份教科版高中物理必修第三册章末综合测评3电磁场与电磁波初步含答案，共9页。

章末综合测评(三)　电磁场与电磁波初步1．超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是(　　)①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同　②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反　③超导体使磁体处于失重状态　④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡A．①③　　　B．①④　　　C．②③　　　D．②④D　[同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电流的磁场方向和磁体的磁场方向相反。磁体悬浮在空中，重力和磁力平衡，D正确。]2．取两根完全相同的长导线，用其中一根绕成如图(a)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(b)所示的螺线管，并通以大小也为I电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为(　　)图(a)　　 　图(b)A．0.5B B．BC．2B D．0D　[将长导线对折之后绕成图(b)所示的螺线管，根据右手螺旋定则，产生等大反向的两个磁场，相互抵消，所以磁感应强度为零，故D项正确。]3．如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列说法正确的是(　　)A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处的磁感应强度方向不同C　[a、b、c、d四个点的磁感应强度均为M、N两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，M、N在O点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，A错误；由对称性可知，a、b两点处，c、d两处的磁感应强度大小和方向均相同，B错误，C正确；a、c两点处的磁感应强度均垂直于ab连线竖直向下，方向相同，D错误。]4．下列各选项中是直线电流、环形电流磁场的磁感线分布图，其中电流方向与磁感线方向关系正确的是(　　)A　　　B　　　　C　　　　DA　[电流方向向上，由右手螺旋定则可得磁场为逆时针(从上向下看)，故A正确；电流方向向下，由右手螺旋定则可得磁场为顺时针(从上向下看)，故B错误；C图中电流为环形电流，由右手螺旋定则可知内部磁场应向右，故C错误；D图中由右手螺旋定则可知内部磁感线方向向左，故D错误。]5．如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止，N指向正确的是(　　)A．小磁针a B．小磁针bC．小磁针c D．小磁针dC　[由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，由同名磁场相互排斥，异名磁极相互吸引知，只有小磁针c的指向正确，C正确。]6．(多选)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的3个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是(　　)A．B1＝B2＜B3B．B1＝B2＝B3C．a和b处磁场方向垂直纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里AC　[本题考查磁场的叠加，由于通过3条导线的电流大小相等，结合安培定则可判断出3条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且B1＝B2＜B3，故选项A、C正确。]7．如图所示，三根长直通电导线中电流大小相同，通电电流方向为：b导线和d导线中电流垂直纸面向里，c导线中电流垂直纸面向外，a点为b、d两点的连线中点，ac垂直于bd，且ab＝ad＝ac。则a点的磁场方向为(　　)A．垂直纸面指向纸外B．垂直纸面指向纸里C．沿纸面由a指向bD．沿纸面由a指向dC　[通电导线b、d在a点产生的磁场互相抵消，故a点磁场方向即通电导线c在a点产生的磁场方向，根据安培定则，C正确。]8．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为 ；若使框架绕OO′轴转过30°角，则穿过框架平面的磁通量为 ；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为 ；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化量是 。[解析]　初始位置时，S⊥B，故Φ1＝BS；框架转过30°时，Φ2＝BScos 30°＝eq \f(\r(3),2)BS；框架转过90°时，S∥B，故Φ3＝BScos 90°＝0；从初始位置转过180°的过程中：规定初始位置时穿过方向为正，则Φ1＝BS，Φ1′＝－BS，故ΔΦ＝|Φ1′－Φ1|＝2BS。[答案]　BS　eq \f(\r(3),2)BS　0　2BS9．如图所示，有一通电长直导线MN，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导线正下方，并竖直向上运动，则在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？[解析]　根据直线电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱，把线圈P从MN下方运动到上方的过程中的几个特殊位置画出，如图所示(为画清楚，把线圈错开了)。分析磁通量变化时可以通过穿过线圈的磁感线的条数(注意应是净条数)的变化来分析。Ⅰ→Ⅱ　磁通量增加Ⅱ→Ⅲ　磁通量减小(Ⅲ位置时Φ＝0)Ⅲ→Ⅳ　磁通量增加Ⅳ→Ⅴ　磁通量减小所以整个过程磁通量的变化经历了：增加→减小→增加→减小。[答案]　增加→减小→增加→减小10．如图所示，两线圈绕在圆环铁芯上。当开关S处于下列不同状态时，小灯泡会有什么反应？(1)S闭合的瞬间；(2)S保持闭合状态时；(3)S断开的瞬间；(4)若将左边线圈与交流电源相连，S闭合时，小灯泡又会怎样反应？[解析]　(1)S闭合的瞬间，小灯泡闪亮一下。(2)S保持闭合状态时，小灯泡不亮。(3)S断开的瞬间，小灯泡闪亮一下。(4)如果将左边的线圈与交流电源相连，S闭合时，小灯泡持续亮。[答案]　见解析11．(多选)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)A．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B．电磁波的传播需要介质C．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的CD　[要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以A选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，所以D选项正确。]12．(多选)如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图中，八个相同的磁铁都处于静止状态，其中甲、乙中的弹簧都处于伸长状态，则(　　)A．对地面压力最大的是丁B．对地面压力最小的是甲C．甲、乙对地面的压力相等D．丙、丁对地面的压力相等BD　[设磁铁的质量为m，图甲中对地面的压力小于mg，图乙中对地面的压力大于mg，但小于2mg，图丙、丁中对地面的压力都等于2mg，故B、D项正确。]13．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线AB　[X射线具有较强的穿透能力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射，故C错误；电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故D错误。]14．(多选)如图，竖直放置的长直导线ef中通有恒定电流，有一矩形线框abcd与导线在同一平面内，在下列情况中线框产生感应电流的是(　　)A．导线中电流强度变大B．线框向右平动C．线框向下平动D．线框以直导线ef为轴转动AB　[导线中电流强度增大，导线产生的磁场将增强，使得穿过线框的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故A正确；当线框左右移动，由于通电导线的远近将导致磁场的强弱发生变化，所以使得穿过线框的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故B正确；当线框上下移动时，由于线框的磁通量没有发生变化，所以没有感应电动势，也没有感应电流，故C错误；当线框以直导线ef为轴旋转过程中，穿过线框的磁通量没有变化，所以不产生感应电流，故D错误。]15．(多选)两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线ab连线的中点，M、N为ab连线的中垂线上的两点且与a、b等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法中正确的是(　　)A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D．若在N点放一小磁针，静止时其北极垂直MN向上BD　[根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，M点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向下，N点磁场向上，方向相反，故A错误，B正确；当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度为零，则知O点的磁感应强度为零，故C错误；若在N点放一小磁针，静止时其北极垂直MN指向上，故D正确。]16．一水平放置的矩形线框abcd在条形磁铁的S极附近下落，在下落过程中，线框平面保持水平，如图所示，位置1和3都靠近位置2。则线框从位置1到位置2的过程中，线框内 感应电流，因为穿过线框的磁通量 ，从位置2到位置3的过程中，线框内 感应电流，因为穿过线框的磁通量 。[解析]　如图所示，线框从位置1到位置2的过程中，穿过线框的磁通量减小，则产生感应电流；线圈从位置2到位置3的过程中，线框内穿过的磁通量增加，则也会产生感应电流。[答案]　有　减小　有　增大17．如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场的方向垂直。(1)若使线圈绕轴OO′转过60°角，则穿过线圈平面的磁通量为多少？(2)若从初始位置转过120°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少？[解析]　(1)线圈绕轴OO′转过60°角时，穿过线圈的磁通量为Φ1＝BS⊥＝BScos 60°＝eq \f(1,2)BS。(2)若从初始位置转过120°角，则此时磁感线穿过线圈的方向改变了，此时穿过线圈的磁通量为Φ2＝BS⊥＝－BScos 60°＝－eq \f(1,2)BS，又初始状态的磁通量为Φ0＝BS，所以磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ0|＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(－\f(1,2)BS－BS))＝eq \f(3,2)BS。[答案]　(1)eq \f(1,2)BS　(2)eq \f(3,2)BS18．如果小朋友误吞了金属类物品于腹腔内，如何把它取出来呢？某同学在学习了磁场之后，设计出了这样一个仪器，如图所示。当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，再拉出整条塑料管。(1)你能说出这种仪器的原理吗？(2)如果小朋友不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？[解析]　(1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上的活动永磁铁使固铁磁化，固铁磁化后能吸引磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出。(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体，而易拉罐拉环是铝合金材料，不是铁磁性物质，因此不能取出；回形针是铁磁性物体，可以用此仪器取出。(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的金属物品，可通过调节电流大小使磁性增强，从而顺利把金属物品取出来，故使用电磁铁应更实用一些。[答案]　见解析