教科版高中物理必修第三册第三章电磁场与电磁波初步测试(B)含答案

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第三章测评(B)(时间:60分钟　满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.关于电磁波传播速度的表达式v=λf,下列结论正确的是(　　)A.电磁波的传播速度与传播介质有关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.波长越长,传播速度就越大答案:A解析:电磁波的传播速度与传播介质有关,在真空中的传播速度等于光速,在真空中传播时传播速度与波长、频率、能量均无关,故A正确,B、C、D错误。2.地球是一个大磁体,它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似,下列说法正确的是(　　)A.地磁场的方向是沿地球上经线方向的B.地磁场的方向是与地面平行的C.地磁场的方向是从北向南方向的D.在地磁南极上空,地磁场的方向是竖直向下的答案:D解析:地球是一巨大磁体,地磁场的北极在地理的南极附近,而地磁场的南极在地理的北极附近,地磁场存在磁偏角,地磁场的方向与经线方向不一致,故A错误;地磁场的方向并不是完全与地面平行,故B错误;地理南极为地磁场北极,地理北极是地磁场南极,故地磁场的方向为由南向北,故C错误;由于磁感线由N极指向S极,故在地磁场南极的上空,地磁场的方向是竖直向下的,故D正确。3.如图所示,边长为l的正方形线框abcd内部有一边长为l2的正方形区域的匀强磁场,磁场的磁感强度为B,下列说法正确的是(　　)A.磁通量是矢量,既有大小又有方向B.图示位置时,穿过线框的磁通量为Bl2C.图示位置时,穿过线框的磁通量为14Bl2D.从图示位置绕bc转过90°的过程中,穿过线框的磁通量减少Bl2答案:C解析:磁通量是一个双向标量,穿入为正,穿出为负,但是磁通量不是矢量,故A错误;根据题图可知,只有虚线范围内有磁场,所以有效面积S等于虚线所围的面积,故图示位置时,穿过线框的磁通量Φ=B(12l)2=14Bl2,故B错误,C正确;从图示位置绕bc转过90°的过程中,穿过线框的磁通量从14Bl2变为0,磁通量减小了14Bl2,故D错误。4.如图所示,光滑绝缘水平面上两根通电导体棒平行放置,它们的电流方向相同,I1大于I2,则在A、B连线的中点,磁场方向(　　) 　　　　　　　　　　　　　A.竖直向下 B.竖直向上C.水平向左 D.水平向右答案:A解析:根据安培定则可知,A处电流在连线中点的磁场方向竖直向下,B处电流在连线中点的磁场方向竖直向上,I1大于I2,电流大的在相同距离处产生的磁场强,故连线中点处的磁场方向竖直向下,故A正确,B、C、D错误。5.如图所示,线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。小磁针位于直导线的正下方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列不能使小磁针发生偏转的是 (　　)A.开关闭合的瞬间B.开关断开的瞬间C.开关闭合时,滑动变阻器滑片不动D.开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片答案:C解析:开关闭合时,滑动变阻器滑片不动,线圈A中电流恒定,穿过线圈B的磁通量不变,连接线圈B的回路中不产生感应电流,小磁针不偏转。开关断开的瞬间、闭合的瞬间,闭合后迅速移动滑动变阻器的滑片,这三种情况下,均可导致线圈B的磁通量改变,连接线圈B的回路中产生感应电流,小磁针偏转。本题选不能使小磁针发生偏转的,故选C。6.如图,在方向水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中,垂直于磁场和纸面放入一根电流方向垂直于纸面向外的通电直导线,在以导线为中心,半径为r的圆周上有对称的a、b、c、d四个点,则下列说法正确的是(　　)A.a点的实际磁感应强度大于c点实际磁感应强度B.a点的实际磁感应强度小于c点实际磁感应强度C.b、d两点的实际磁感应强度方向相同D.b、d两点的实际磁感应强度大小相等答案:AD解析:用右手螺旋定则判断通电直导线在a、b、c、d四个点上所产生的磁场方向,如图所示:电流在a点产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同,实际磁感应强度是两者之和,电流在c点产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反,实际磁感应强度是两者之差,所以a点的实际磁感应强度大于c点实际磁感应强度,故A正确,B错误。b点有向右的磁场,还有电流产生的向下的磁场,叠加后磁感应强度的方向向右下,利用勾股定理即可求出大小;d点有向右的磁场,还有电流产生的向上的磁场,叠加后磁感应强度的方向向右上,利用勾股定理即可求出大小,b、d两点的实际磁感应强度大小相等,方向不同,故C错误,D正确。7.关于电场和磁场的概念,以下说法正确的是(　　)A.电荷放入电场中某区域内的任意位置,电荷受到的电场力都相同,则该区域内的电场一定是匀强电场B.放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零,则该位置的电场强度一定不为零C.一小段长为L的通有电流为I的导体,在磁场中受到的安培力为F,则该磁场的磁感应强度B一定为FILD.一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零,则该位置的磁感应强度一定为零答案:AB解析:电荷放入电场中某区域内的任意位置,电荷受到的电场力相同,则该区域内的电场一定是匀强电场,故A正确;由电场的基本性质可知,放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零,则该位置电场强度一定不为零,故B正确;一小段长为L的通有电流为I的导体,在磁场中受到的安培力为F,该磁场的磁感应强度B不一定为FIL,因为导体与磁场是否垂直放置不确定,故C错误;一小段通电导体在磁场中某位置受到的磁场力为零,该位置的磁感应强度不一定为零,导体可能与磁场平行,故D错误。8.如图所示,两根相互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。关于这几点处的磁场,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,方向相同C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相反D.a、b、c、d、O五点处磁感应强度的方向都相同答案:BD解析:根据右手螺旋定则,M处导线在O点产生的磁场方向竖直向下,N处导线在O点产生的磁场方向竖直向下,合成后磁感应强度不等于0,故A错误。M在a处产生的磁场方向竖直向下,在b处产生的磁场方向竖直向下,N在a处产生的磁场方向竖直向下,在b处产生的磁场方向竖直向下,根据磁感应强度的叠加及对称性知,a、b两点处磁感应强度大小相等,方向相同,故B正确。M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下,在d处产生的磁场方向垂直dM偏下,N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下,在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下,根据平行四边形定则,知c处的磁场方向竖直向下,d处的磁场方向竖直向下,且合成后的磁感应强度大小相等,故C错误。由以上分析可知,a、b、c、d、O五点处磁感应强度的方向都竖直向下,方向相同,故D正确。二、实验题(本题共2小题,共18分)9.(8分)如图所示,在探究产生感应电流的条件实验中,闭合开关,将条形磁铁插入或拔出线圈时,灵敏电流计的指针　　　　(选填“偏转”或“不偏转”);当磁铁停在线圈中时,灵敏电流计的指针不偏转。大量实验表明:只要穿过闭合电路的　　　　　　发生变化,闭合电路中就会有感应电流产生。 答案:偏转　磁通量解析:根据电磁感应的条件,当闭合电路的磁通量发生变化时,回路中就有感应电流产生。将磁铁插入或拔出线圈时,通过线圈的磁通量一定发生变化,所以线圈中有感应电流产生。10.(10分)矢量的合成法则遵从平行四边形定则,当空间同时存在多个电场或者多个磁场时,场的叠加就是电场强度或磁感应强度的矢量合成。如图所示,在光滑绝缘水平面上,a、b和c分别位于边长为l的正三角形的3个顶点,回答问题: (1)两个带等量异号电荷小球,a点放正电小球,b点放负电小球,电荷量绝对值均为q,静电力常量为k。则c点电场强度的大小为　　　,方向为　　　　　。 (2)拿走两个小球,换成两根直导线垂直abc平面放置,a处电流方向向外,b处电流方向向里,每根导线在c点产生的磁感应强度大小均为B。则c点磁感应强度的大小为　　　,方向为　　　　。 (3)a点处直导线电流在c点产生的磁感应强度方向　　　　　　　　。 答案:(1)kql2　平行于ab向右(2)B　垂直于ab向上(3)要么垂直ac向右,要么垂直ac向左解析:(1)根据库仑定律,a、b 点电荷在c处的电场强度方向如图所示。再根据矢量的合成法则,则有Ea=Eb=kql2三角形abc是正三角形,则E=kql2,方向平行于ab向右。(2)根据安培定则可知,导线a在c处产生的磁场方向垂直于ac方向向右,导线b在c处产生的磁场方向垂直于bc方向向左,如图所示。根据平行四边形定则得到,C处的总磁感应强度为B总=Ba=Bb=B,方向垂直于ab向上。(3)根据安培定则可知,a点处直导线电流在c点产生的磁感应强度方向要么垂直ac向右,要么垂直ac向左。三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(12分)车载MP3可以把MP3中储存的音乐以无线发射方式发射到车载调频立体声收音设备中,车主只需将汽车收音机的频率设定为车载MP3的频率,或让收音机搜索到该频率即可进行播放,已知光速c=3.0×108 m/s。(1)求所发射的无线电波的波速v。(2)某车载MP3的设置频率f=104.5 MHz,求所发射的无线电波的波长λ。答案:(1)3.0×108 m/s　(2)2.87 m解析:(1)电磁波在空气中的传播速度大约是c=3.0×108 m/s。(2)车载MP3的设置频率f=104.5 MHz=1.045×108 Hzλ=cf=3×1081.045×108=2.87 m。12.(14分)一种延时继电器的示意图如图所示,铁芯上有两个线圈A和B。当S1闭合时,电磁铁将吸引衔铁D,使触头C接通电路工作。(1)如果闭合S2,当S1断开时,要延迟一段时间,弹簧才将衔铁D拉起使触头C断开电路,这种延迟是由于线圈A还是B的作用?是应用了什么物理原理?(2)如果断开S2,当S1断开时,是否还有延时作用?答案:(1)B　电磁感应　(2)无解析:(1)当S1断开时,导致线圈B中的磁通量变小,从而出现感应电流,致使F仍有磁性,延迟一段时间D才被释放。所以由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用。(2)若断开B线圈的开关S2,当S1断开,F立即没有磁性,所以没有延时功能。13.(16分)如图所示,一矩形线框abcd,共有1匝,有一半放在具有理想边界的B=0.1 T的匀强磁场中,线框可绕ab边或绕cd边转动,ad=20 cm,cd=10 cm。求:(1)该线框在图示位置的磁通量;(2)线框由图示位置绕ab边,垂直纸面向外转过60°角时的磁通量;(3)线框由图示位置绕cd边,垂直纸面向外转过60°角时的磁通量。答案:(1)1×10-3 Wb(2)1×10-3 Wb(3)0解析:(1)当长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时,磁通量为Φ1=B·S=0.1×12×0.2×0.1 Wb=1×10-3 Wb。(2)线框由图示位置绕ab边,垂直纸面向外转过60°角时,由几何关系可知,cd边恰好到达磁场的边界处,所以磁通量不变,则Φ2=Φ1=1×10-3 Wb。(3)当线框以cd为轴从图中位置转过60°的瞬间,线框在垂直于磁场方向投影的面积为0,则磁通量为零。