高中物理单元测试——第三章电磁场与电磁波初步（较易版01）

高中物理单元测试 —— 第三章 电磁场与电磁波初步（较易版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于电场线与磁感线，下列说法中，正确的是（　　） A．都是电场或磁场中实际存在的线 B．都是封闭的曲线 C．疏密都能反映各自场的强弱 D．切向方向都是该处电荷或电流的受力方向 【答案】C 【详解】A．电场线与磁感线是人们为了方便研究而在电场或磁场引入的假想的线，故A错误； B．电场线是非闭合曲线，磁感线是闭合曲线，故B错误； C．根据电场线与磁感线特点，疏密都能反映各自场的强弱，故C正确； D．电场线的切向方向为电场强度方向，即正电荷所受的电场力方向；磁感线方向为该点的磁感应强度方向，根据安培定则可知，磁感应强度方向并不是电流的受力方向，故D错误。 故选 C。 2．（本题4分）一根钢条靠近磁针的磁极，磁针被吸引过来，则（　　） A．钢条一定具有磁性 B．钢条一定没有磁性 C．钢条可能有磁性，也可能没有磁性 D．条件不足，无法判断 【答案】C 【详解】一根钢条靠近磁针的磁极，磁针被吸引过来。钢条可能是磁体，钢条和磁针的接触端是异名磁极相互吸引。钢条也可能不具有磁性，二者吸引是因为磁体吸引磁性材料。故A项、B项和D项错误，C项正确。 故选C。 3．（本题4分）关于磁感应强度，下列说法中正确的是（     ） A．由知，与成正比，与成反比 B．由知，一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．磁场中某点磁感应强度的方向，与放在该点的小磁针极所受磁场力的方向一致 D．磁场中某点磁感应强度的方向，与放在该处的电流元所受安培力的方向一致 【答案】C 【详解】A．是采用比值法定义的，B与F、IL等无关，不能说B与F成正比，与IL成反比，故A错误； B．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处不一定无磁场，也可能是因为导线与磁场平行，故B错误； CD．物理学规定磁感应强度的方向就是小磁针静止时N极所受磁场力的方向，与放在该处的电流元所受安培力的方向垂直，故C正确，D错误。 故选C。 4．（本题4分）如图所示，两根平行长直导线分别垂直纸面放置，点为两导线连线的中点，两根导线中的电流大小相等，其中左侧导线的电流方向垂直于纸面向里，右侧导线的电流方向垂直于纸面向外，通电导线在某点产生的磁感应强度（为常数，为点到通电导线的垂直距离），此时点的磁感应强度大小为，点为中垂线上一点，且和两导线截面的连线构成正三角形，则点的磁感应强度大小为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设边长为L，根据安培定则和磁场的叠加原理可知，在O点 在P点，两分矢量夹角120°，大小相等，合磁场方向垂直底边向下，有 联立解得 故选B。 5．（本题4分）下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．爱因斯坦最早提出能量量子化假说 B．电磁波的频率越高，其能量子的能量越大 C．电磁波的波长越长，其能量子的能量越大 D．普朗克认为光是由一个个不可分割的能量子组成，每个能量子为一个光子 【答案】B 【详解】A．能量量子化假说由普朗克于1900年首次提出（用于解释黑体辐射），故A错误； B．由可知，频率越高，能量子的能量越大，故B正确； C．由可知波长越长，能量子的能量越小，故C错误； D．普朗克提出能量量子化时，仅假设物质振子能量是量子化的，并未直接应用于光，爱因斯坦首次提出光由能量子（光子）组成，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）关于电磁波和能量量子化，下列说法中正确的是（　　） A．普朗克认为微观粒子的能量是连续的 B．电磁波是麦克斯韦预言，而赫兹证实了电磁波 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 【答案】B 【详解】A．普朗克在1900年提出能量量子化假说，认为微观粒子的能量是离散的（即，其中为普朗克常数），而非连续的，故A错误； B．麦克斯韦于1865年通过方程组预言电磁波的存在，赫兹在1887年通过实验首次证实电磁波，故B正确； C．麦克斯韦方程组表明，均匀变化的电场产生恒定磁场（因变化率恒定），而恒定磁场不会激发电场，因此无法形成传播的电磁波，故C错误； D．在真空中，所有电磁波（包括无线电波、红外线、可见光、紫外线）的传播速度均为光速，速度相同；但波长从无线电波到紫外线依次变短（无线电波波长最长，紫外线波长最短），故D错误。 故选B。 7．（本题4分）如图所示，置于绝缘水平面上、沿顺时针方向的环形电流在圆心O点产生的磁感应强度的大小为B，环形电流上的a、b两点的连线为圆环的直径，现将右边半圆环绕直径ab向上弯折，则O点的磁感应强度的大小变为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】环形电流的非常小的一段弧长近似为直导线的电流，每一段通电直导线在O点产生的磁感应强度的方向均竖直向下，因此根据对称性，两段半圆环中的电流在O点产生的磁感应强度的大小均为，方向均竖直向下，将右边半圆环绕直径ab向上弯折后，右边半圆环中的电流在O点产生的磁感应强度的方向也转过了，根据磁场的矢量叠加可得，O点的磁感应强度的大小变为 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）市面上有一种有趣的磁浮玩具，打开电源后，磁性玩偶会稳定地漂浮起来。其内部构造如图所示，其中滑动变阻器的阻值可改变，则下列说法正确的是（　　） A．该玩具的电源必须是交流电源 B．a端应接电源正极 C．软铁内的磁感线朝向上方 D．滑动变阻器的滑片向上滑动，玩偶的高度会上升 【答案】BD 【详解】AB．由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的正极，而b端为电源的负极，故A错误，B正确； C．根据线圈的上端为S极，则软铁内的磁感线朝向下方，故C错误； D．若滑动变阻器的滑片向上滑动，可变电阻的电阻值调小，则线圈中的电流增大，玩偶的高度会上升，故D正确。 故选BD。 9．（本题6分）如图所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中能使线圈产生感应电流的是（　　） A．以bc边为轴转动90° B．以ad边为轴转动90° C．将线圈向下平移 D．将线圈向上平移 【答案】AB 【详解】AB．以bc边为轴转动90°和以ad为轴转动90°的过程，穿过矩形线圈的磁通量都发生变化，由产生感应电流的条件可知，线圈中能产生感应电流，AB正确； CD．而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量均不变，根据产生感应电流的条件可知，线圈中不产生感应电流，CD错误。 故选AB。 10．（本题6分）如图甲，某科技小组要探究长直导线周围磁场分布情况，将长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方、与导线距离为r的P处放置一枚可自由转动的小磁针。当导线中通以恒定电流后，小磁针N极向纸外偏转，测得小磁针静止时N极偏离南北方向的角度θ，其正切值与的关系图像如图乙所示。已知实验所在处地磁场水平分量大小恒为，则下列判断正确的是（　　） A．导线中的电流方向由北向南 B．电流在P处产生的磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向 C．电流在导线正下方处产生的磁场的磁感应强度大小为 D．导线正下方处磁场的磁感应强度大小为 【答案】AD 【详解】A．小磁针N极向纸外偏转，表明电流产生的磁场在小磁针位置的方向向东，根据安培定则可知，导线中的电流方向由北向南，故A正确； B．电流在P处产生的磁场与地磁场水平分量的合磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向，故B错误； CD．令通电导线在P处产生的磁场的磁感应强度为B1，根据磁场的叠加原理有 根据图乙可知，当时有 解得 根据矢量合成，导线正下方处磁场的磁感应强度大小为 故C错误，D正确。 故选AD。 三、作图题 11．（本题6分）如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。 【答案】 【详解】略。 四、实验题 12．（本题6分）某小组同学用如图所示装置。做“探究影响感应电流方向的因素”实验。    (1)关于该实验、下列说法不正确的是（　　） A．需保持磁铁运动的速率不变 B．需记录感应电流产生的磁场方向 C．需记录磁铁在线圈中的磁场方向 D．需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系 (2)某次实验中，小组同学观察到感应电流方向如图所示，则条形磁铁的运动方向为___________（选填“向上”或“向下”）。 (3)法拉第研究电磁感应时，他将M、N两个线圈绕在同一个铁环上。线圈M接到电源上，线圈N接入电流表，如图所示。闭合开关S瞬间。通过电流表的电流方向为___________。（选填“向上”或“向下”）。断开开关S瞬间。线圈N中___________（选填“是”或“否”）有感应电流产生。 【答案】(1)A (2)向下 (3) 向上 是 【详解】（1）A．本实验探究的是感应电流方向与磁通量变化方向的关系，不需要控制磁铁运动的速率不变，速率只影响感应电动势的大小，不影响感应电流的方向，故A错误； B．为了判断感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系，需记录感应电流产生的磁场方向，故B正确； C．为了判断磁通量是增加还是减少，需记录磁铁在线圈中的磁场方向，故C正确； D．实验通过电流计指针偏转方向来判断电流方向，因此需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，故D正确。 本题选择错误的，故选A。 （2）由图可知，线圈中感应电流的方向使得根据安培定则判断出的感应磁场方向向上。条形磁铁下端为N极，原磁场方向向下。感应磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律“增反减同”，说明穿过线圈的磁通量在增大，即磁铁正在靠近线圈，所以条形磁铁的运动方向为向下。 （3）[1]闭合开关S瞬间，线圈M中电流从无到有，产生的磁场增强，根据安培定则可知穿过线圈N的磁通量向下增加。根据楞次定律，线圈N中产生感应电流磁场向上，由楞次定律可判断，通过电流表的电流方向为向上。 [2]断开开关S瞬间，线圈M中电流消失，穿过线圈N的磁通量减小，磁通量发生变化，根据感应电流产生的条件，线圈N中是有感应电流产生的。 13．（本题9分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中 （1）在对螺线管通电______（选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零； （2）若读数为负，要使读数出现正值的操作是：______或______。 （3）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为( ) A．5mT      B．－5mT      C．3mT      D．－3mT （4）用传感器测量通电螺线管轴线上的磁感应强度，然后绘出B－x图像，设x=0处为螺线管的中央，下面哪个图最符合实际情况( ) A． B． C． D． 【答案】 前 将电源正负极对换 将探管从另一端插入 D B 【详解】（1）[1]在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则会有误差。 （2）[2][3]若读数为负，要使读数出现正值可以将电流的方向反向，即将电源正负极对换，或者从另一端插入。 （3）[4]减小通电螺线管的电流后，螺线管内的磁感应强度变小，由于从螺线管的另一端插入，磁传感器的读数可能为－3mT。 故选D。 （4）[5]通电螺线管的内部可认为是匀强磁场，所以在中间位置一定范围内磁场强度几乎不变，内部磁场比螺线管端口磁场强度大，结合图像。 故选B。 五、解答题 14．（本题14分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度的方向竖直向下，且与平面垂直，已知平面的面积为。穿过平面的磁通量是多大？穿过平面的磁通量是多大？穿过平面的磁通量是多大？ 【答案】穿过平面的磁通量，穿过平面的磁通量，穿过平面的磁通量 【详解】磁通量计算公式为，其中为平面在垂直磁场方向的投影面积。 平面与磁场方向垂直，投影面积等于自身面积，故 平面在垂直磁场方向的投影面积等于，故 平面与磁场方向平行，投影面积为0，故 15．（本题19分）如图所示，金属框架MON与导体棒DE构成的闭合回路处在匀强磁场中，回路所在平面与磁场垂直。 (1)若B＝0.1T，DE从O点出发，向右以1m/s的速度匀速运动4s时，回路的磁通量的变化量是多少? (2)若回路面积，且保持不变，而B从0.1T变到0.8T，则通过回路的磁通量的变化量是多少? (3)若回路面积从变到，磁感应强度从B＝0.1T变到，则回路中的磁通量变化量是多少? 【答案】(1)0.8Wb (2)5.6Wb (3)13.6Wb 【详解】（1）导体棒向右以1m/s的速度匀速运动4s时，位移为x＝vt＝1×4m＝4m 此时回路的面积为 所以回路的磁通量的变化量为 （2）时的磁通量为 回路中的磁通量的变化量为 （3）回路面积，时的磁通量为 所以回路中的磁通量的变化量为 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第三章 电磁场与电磁波初步（较易版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于电场线与磁感线，下列说法中，正确的是（　　） A．都是电场或磁场中实际存在的线 B．都是封闭的曲线 C．疏密都能反映各自场的强弱 D．切向方向都是该处电荷或电流的受力方向 2．（本题4分）一根钢条靠近磁针的磁极，磁针被吸引过来，则（　　） A．钢条一定具有磁性 B．钢条一定没有磁性 C．钢条可能有磁性，也可能没有磁性 D．条件不足，无法判断 3．（本题4分）关于磁感应强度，下列说法中正确的是（     ） A．由知，与成正比，与成反比 B．由知，一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．磁场中某点磁感应强度的方向，与放在该点的小磁针极所受磁场力的方向一致 D．磁场中某点磁感应强度的方向，与放在该处的电流元所受安培力的方向一致 4．（本题4分）如图所示，两根平行长直导线分别垂直纸面放置，点为两导线连线的中点，两根导线中的电流大小相等，其中左侧导线的电流方向垂直于纸面向里，右侧导线的电流方向垂直于纸面向外，通电导线在某点产生的磁感应强度（为常数，为点到通电导线的垂直距离），此时点的磁感应强度大小为，点为中垂线上一点，且和两导线截面的连线构成正三角形，则点的磁感应强度大小为（    ） A． B． C． D． 5．（本题4分）下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．爱因斯坦最早提出能量量子化假说 B．电磁波的频率越高，其能量子的能量越大 C．电磁波的波长越长，其能量子的能量越大 D．普朗克认为光是由一个个不可分割的能量子组成，每个能量子为一个光子 6．（本题4分）关于电磁波和能量量子化，下列说法中正确的是（　　） A．普朗克认为微观粒子的能量是连续的 B．电磁波是麦克斯韦预言，而赫兹证实了电磁波 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 7．（本题4分）如图所示，置于绝缘水平面上、沿顺时针方向的环形电流在圆心O点产生的磁感应强度的大小为B，环形电流上的a、b两点的连线为圆环的直径，现将右边半圆环绕直径ab向上弯折，则O点的磁感应强度的大小变为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）市面上有一种有趣的磁浮玩具，打开电源后，磁性玩偶会稳定地漂浮起来。其内部构造如图所示，其中滑动变阻器的阻值可改变，则下列说法正确的是（　　） A．该玩具的电源必须是交流电源 B．a端应接电源正极 C．软铁内的磁感线朝向上方 D．滑动变阻器的滑片向上滑动，玩偶的高度会上升 9．（本题6分）如图所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中能使线圈产生感应电流的是（　　） A．以bc边为轴转动90° B．以ad边为轴转动90° C．将线圈向下平移 D．将线圈向上平移 10．（本题6分）如图甲，某科技小组要探究长直导线周围磁场分布情况，将长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方、与导线距离为r的P处放置一枚可自由转动的小磁针。当导线中通以恒定电流后，小磁针N极向纸外偏转，测得小磁针静止时N极偏离南北方向的角度θ，其正切值与的关系图像如图乙所示。已知实验所在处地磁场水平分量大小恒为，则下列判断正确的是（　　） A．导线中的电流方向由北向南 B．电流在P处产生的磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向 C．电流在导线正下方处产生的磁场的磁感应强度大小为 D．导线正下方处磁场的磁感应强度大小为 三、作图题 11．（本题6分）如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。 四、实验题 12．（本题6分）某小组同学用如图所示装置。做“探究影响感应电流方向的因素”实验。    (1)关于该实验、下列说法不正确的是（　　） A．需保持磁铁运动的速率不变 B．需记录感应电流产生的磁场方向 C．需记录磁铁在线圈中的磁场方向 D．需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系 (2)某次实验中，小组同学观察到感应电流方向如图所示，则条形磁铁的运动方向为___________（选填“向上”或“向下”）。 (3)法拉第研究电磁感应时，他将M、N两个线圈绕在同一个铁环上。线圈M接到电源上，线圈N接入电流表，如图所示。闭合开关S瞬间。通过电流表的电流方向为___________。（选填“向上”或“向下”）。断开开关S瞬间。线圈N中___________（选填“是”或“否”）有感应电流产生。 13．（本题9分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中 （1）在对螺线管通电______（选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零； （2）若读数为负，要使读数出现正值的操作是：______或______。 （3）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为( ) A．5mT      B．－5mT      C．3mT      D．－3mT （4）用传感器测量通电螺线管轴线上的磁感应强度，然后绘出B－x图像，设x=0处为螺线管的中央，下面哪个图最符合实际情况( ) A． B． C． D． 五、解答题 14．（本题14分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度的方向竖直向下，且与平面垂直，已知平面的面积为。穿过平面的磁通量是多大？穿过平面的磁通量是多大？穿过平面的磁通量是多大？ 15．（本题19分）如图所示，金属框架MON与导体棒DE构成的闭合回路处在匀强磁场中，回路所在平面与磁场垂直。 (1)若B＝0.1T，DE从O点出发，向右以1m/s的速度匀速运动4s时，回路的磁通量的变化量是多少? (2)若回路面积，且保持不变，而B从0.1T变到0.8T，则通过回路的磁通量的变化量是多少? (3)若回路面积从变到，磁感应强度从B＝0.1T变到，则回路中的磁通量变化量是多少? 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $