魯科版（2019）高中物理必修第三冊章末綜合測評3　初識電磁場與電磁波　能源與可持續(xù)發(fā)展練習(xí)題（含答案）

章末綜合測評(三)初識電磁場與電磁波能源與可持續(xù)發(fā)展(時(shí)間：90分鐘分值：100分)1．(4分)建立了完整的電磁場理論，并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是()A．法拉第 B．奧斯特C．赫茲 D．麥克斯韋D[麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋預(yù)言的正確性，D正確。]2．(4分)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是()A．通電導(dǎo)線在磁場中受力大的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向有關(guān)C．磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小D．磁感線的指向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度減小的方向C[由通電導(dǎo)線在磁場中受力公式F＝BILsinθ可知，通電導(dǎo)線所受磁場力的大小還與導(dǎo)線與磁場的夾角有關(guān)，故A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)，磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，故C正確，B、D錯(cuò)誤。]3．(4分)下列關(guān)于磁場和磁感線以及磁通量的描述，正確的是()A．磁感線是肉眼看不見的曲線，但卻客觀存在B．穿過線圈的磁通量為零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，穿過閉合回路的磁通量也越大D．異名磁極相互吸引，同名磁極相互排斥，都是通過磁場發(fā)生的相互作用D[磁感線是人們?yōu)榱朔奖阊芯看艌龆傧氲那€，不是客觀存在的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，故當(dāng)穿過線圈的磁通量為零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；穿過線圈的磁通量與線圈在磁場中的放置方式有關(guān)，故磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，穿過閉合回路的磁通量不一定越大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；異名磁極相互吸引，同名磁極相互排斥，都是通過磁場發(fā)生的相互作用，選項(xiàng)D正確。]4．(4分)如圖所示，一束電子沿z軸正向運(yùn)動(dòng)，則在圖中Y軸上A點(diǎn)的磁場方向是()A．＋x方向 B．－x方向C．＋y方向 D．－y方向A[電子沿z軸正向運(yùn)動(dòng)，電流方向沿z軸負(fù)向，由安培定則可以判斷電流激發(fā)的磁場產(chǎn)生的磁感線是以z軸上各點(diǎn)為圓心的同心圓，方向沿順時(shí)針方向(沿z軸負(fù)方向看)，則可知y軸A點(diǎn)磁場方向沿x軸正向，選項(xiàng)A正確。]5．(4分)關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是()A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場D[根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場才產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，D正確。]6．(4分)如圖所示，在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中(范圍足夠大)，有一個(gè)矩形線圈abcd，線圈平面與磁場垂直，O1O2和O3O4都是線圈的對稱軸，應(yīng)使線圈怎樣運(yùn)動(dòng)才能使其產(chǎn)生感應(yīng)電流()A．向左平動(dòng) B．向右平動(dòng)C．繞O1O2轉(zhuǎn)動(dòng) D．向上或向下平動(dòng)C[只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)線圈向左、向右、向上、向下等方向平動(dòng)時(shí)穿過線圈的磁通量均不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤；當(dāng)線圈繞O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C正確。]7．(4分)兩塊完全相同的木塊A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，兩顆同樣的子彈以相同的水平速度射入兩木塊，穿透后子彈的速度分別為vA、vB，在子彈穿透木塊過程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱量分別為QA、QB，設(shè)木塊對子彈的摩擦力大小一定，則()A．vA>vB，QA>QB B．vA<vB，QA＝QBC．vA＝vB，QA<QB D．vA>vB，QA＝QBD[兩顆同樣的子彈穿透木塊的過程中，摩擦阻力Ff相同，子彈相對木塊滑動(dòng)的距離相同，所以摩擦力做功過程中產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝FfΔx相同，根據(jù)能量守恒定律有：eq\f(1,2)mv2＝QA＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，eq\f(1,2)mv2＝QB＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋eq\f(1,2)mBv′2，由以上兩式可知vA>vB，故選項(xiàng)D正確。]8．(6分)面積為500cm2的線圈共50匝，其平面與大小為0.4T的勻強(qiáng)磁場成30°角，如圖所示，穿過該線圈平面的磁通量大小為________。若夾角θ從30°變成60°，則其磁通量的變化量為________。當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成0°夾角時(shí)，穿過線圈的磁通量為________，此情況下磁通密度大小是________。[解析]由題意可知面積在垂直于磁場方向上的投影為Ssinθ。所以穿過該線圈平面的磁通量大小為Φ＝BSsinθ＝0.4×500×10－4×0.5Wb＝1×10－2Wb。當(dāng)夾角θ變成60°時(shí)，磁通量Φ′＝BSsinθ＝0.4×500×10－4×eq\f(\r(3),2)Wb＝1.73×10－2Wb。所以磁通量的變化量ΔΦ＝Φ′－Φ＝7.3×10－3Wb。當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成0°角時(shí)，S在垂直B方向上的投影為0，所以磁通量為0。無論線圈如何變化，磁場的強(qiáng)弱不變，所以磁通密度即單位面積上穿過的磁感線的條數(shù)不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，為0.4T。[答案]1×10－2Wb7.3×10－3Wb00.4T9．(10分)如圖所示，平面的面積S＝0.6m2，它與勻強(qiáng)磁場方向的夾角α＝30°，若該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T，磁場區(qū)域足夠大。(1)求通過S的磁通量Φ1；(2)若線圈再順時(shí)針轉(zhuǎn)過120°時(shí)，求磁通量Φ2；(3)求這個(gè)過程中磁通量的變化量ΔΦ。[解析](1)如圖位置通過線圈的磁通量為Φ1＝BSsinα＝0.4×0.6×eq\f(1,2)Wb＝0.12Wb。(2)再轉(zhuǎn)過120°，線圈平面與磁場方向垂直，只不過磁感線穿過線圈的方向改變了。Φ2＝－BS＝－0.4×0.6Wb＝－0.24Wb。(3)轉(zhuǎn)過120°過程磁通量變化量為ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb。[答案](1)0.12Wb(2)－0.24Wb(3)0.36Wb10.(10分)三根平行的長直導(dǎo)線分別垂直地通過一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，如圖所示，現(xiàn)在使每根通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則O點(diǎn)實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何？

[解析]根據(jù)安培定則可知，I1和I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B3方向相同，I2在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B1、B3方向垂直，如圖所示，故O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0＝eq\r(B1＋B32＋B\o\al(2,2))＝eq\r(5)B。又tanθ＝eq\f(B1＋B3,B2)＝2，則實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與斜邊夾角為：θ＝arctan2。[答案]見解析11．(4分)質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩物體的速度大小分別為v1和v2，位移分別為x1和x2，如圖所示，則這段時(shí)間內(nèi)此人所做的功的大小等于()A．Fx2 B．F(x1＋x2)C.eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)(m＋m1)veq\o\al(2,1) D.eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)BC[根據(jù)能量守恒可知，人通過做功消耗的化學(xué)能將全部轉(zhuǎn)化為物體m1和m2的動(dòng)能以及人的動(dòng)能，所以人做的功的大小等于F(x1＋x2)＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)(m＋m1)·veq\o\al(2,1)，故B、C正確。]12．(4分)關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是()A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場C．電場和磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場，即電磁場D．電荷的周圍一定有電場，也一定有磁場AB[變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合電路時(shí)，電路中有電流；若無閉合電路電場仍然存在，A正確。若要形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，B正確，C、D錯(cuò)誤。]13．(4分)如圖所示是云層之間閃電的模擬圖，圖中A、B是位于南、北方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中，兩云的尖端之間形成一個(gè)放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，則關(guān)于A、B的帶電情況的說法中正確的是()A．帶同種電荷 B．帶異種電荷C．B帶正電 D．A帶正電BD[由于閃電必發(fā)生在異種電荷之間，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；放電過程相當(dāng)于有電流從小磁針的下方通過，因N極向紙里轉(zhuǎn)，所以小磁針?biāo)谔幋艌龇较蛳蚶?，由安培定則知，電流方向由A→B，則A帶正電，B帶負(fù)電，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。]14．(4分)相互靠近的兩條直導(dǎo)線互相垂直，如圖所示，兩導(dǎo)線中電流I1＞I2，要使A點(diǎn)的磁場增強(qiáng)且方向垂直紙面向里，則應(yīng)()A．保持I1不變，增強(qiáng)I2B．保持I2不變，增強(qiáng)I1C．I1和I2都增強(qiáng)D．增強(qiáng)I1，減弱I2BD[電流I1和電流I2在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向相反，由于I1＞I2，所以A點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。為使A點(diǎn)磁場增強(qiáng)，必須使I1的磁場增強(qiáng)或減弱I2的磁場，所以B、D正確。]15．(4分)如圖所示，四根通電長直導(dǎo)線A、B、C、D外層涂有絕緣物質(zhì)，固定在水平面上且四個(gè)交點(diǎn)的連線構(gòu)成一正方形，其中四根導(dǎo)線中通有大小相等的電流，方向如圖所示，a、b、c、d為正方形對角線延長線上的四點(diǎn)。則關(guān)于a、b、c、d處的磁場，下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁場方向垂直紙面向外B．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的磁場方向垂直紙面向外C．b、d兩點(diǎn)的磁場方向垂直紙面向里D．a(chǎn)、d兩點(diǎn)的磁場方向垂直紙面向里A[a、b、c、d四點(diǎn)的磁場由四根通電導(dǎo)線在該位置形成的磁場疊加而成。對a點(diǎn)，導(dǎo)線A在a點(diǎn)的磁場方向向里，導(dǎo)線B在a點(diǎn)的磁場方向向外，且大小相等可抵消，導(dǎo)線C在a點(diǎn)的磁場方向向外，導(dǎo)線D在a點(diǎn)的磁場方向向外，因此a點(diǎn)的磁場方向向外；同理b點(diǎn)的磁場方向向外，c、d兩點(diǎn)的磁場方向均向里，故只有選項(xiàng)A正確。]16．(6分)某同學(xué)在做“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了如下操作：(1)如圖所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中________電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中________電流產(chǎn)生。(選填“有”或“無”)(2)如圖所示，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中________電流產(chǎn)生，但條形磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線圈中________電流產(chǎn)生。(選填“有”或“無”)(3)如圖所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時(shí)，電流表中________電流通過；若開關(guān)S一直閉合，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中________電流通過；而開關(guān)一直閉合，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭不動(dòng)時(shí)，電流表中________電流通過。(選填“有”或“無”)[解析]實(shí)驗(yàn)一中：導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)，引起回路面積發(fā)生變化，從而引起了磁通量的變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。實(shí)驗(yàn)二中：磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，引起線圈中的磁場變化，從而引起了磁通量的變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。實(shí)驗(yàn)三中：開關(guān)閉合、斷開、滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)時(shí)，A線圈中電流變化，從而引起穿過B的磁通量變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。[答案](1)有無(2)有無(3)有有無17．(10分)如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)。t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，此時(shí)刻MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t＝0開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化？請推導(dǎo)出這種情況下B與t的關(guān)系式。[解析]要使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，應(yīng)使穿過線框平面的磁通量不發(fā)生變化，在t＝0時(shí)刻，穿過線框平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2設(shè)t時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，此時(shí)刻磁通量為Φ2＝Bl(l＋vt)由Φ1＝Φ2得B＝eq\f(B0l,l＋vt)。[答案]B＝eq\f(B0l,l＋vt)18．(10分)如圖所示，質(zhì)量為m的小鐵塊A(A的長度可忽略)以水平速度v0從左側(cè)沖上質(zhì)量為m1、長為l、置于光滑水平面C上的木板B，剛好不從木板上掉下來，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，此時(shí)木板相對地位移為x1，求這一過程中：(1)木板增加的動(dòng)能；(2)小鐵塊減少的動(dòng)能；(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量；(4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。[解析](