新教材適用高中物理第三章電磁場與電磁波初步測評B教科版必修第三冊

第三章測評(B)(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.關(guān)于電磁波傳播速度的表達(dá)式v=λf,下列結(jié)論正確的是()A.電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān)B.頻率越高,傳播速度就越大C.放射能量越大,傳播速度就越大D.波長越長,傳播速度就越大答案:A解析:電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān),在真空中的傳播速度等于光速,在真空中傳播時傳播速度與波長、頻率、能量均無關(guān),故A正確,B、C、D錯誤。2.地球是一個大磁體,它的磁場分布狀況與一個條形磁鐵的磁場分布狀況相像,下列說法正確的是()A.地磁場的方向是沿地球上經(jīng)線方向的B.地磁場的方向是與地面平行的C.地磁場的方向是從北向南方向的D.在地磁南極上空,地磁場的方向是豎直向下的答案:D解析:地球是一巨大磁體,地磁場的北極在地理的南極旁邊,而地磁場的南極在地理的北極旁邊,地磁場存在磁偏角,地磁場的方向與經(jīng)線方向不一樣,故A錯誤;地磁場的方向并不是完全與地面平行,故B錯誤;地理南極為地磁場北極,地理北極是地磁場南極,故地磁場的方向為由南向北,故C錯誤;由于磁感線由N極指向S極,故在地磁場南極的上空,地磁場的方向是豎直向下的,故D正確。3.如圖所示,邊長為l的正方形線框abcd內(nèi)部有一邊長為l2的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感強(qiáng)度為B,下列說法正確的是(A.磁通量是矢量,既有大小又有方向B.圖示位置時,穿過線框的磁通量為Bl2C.圖示位置時,穿過線框的磁通量為14BlD.從圖示位置繞bc轉(zhuǎn)過90°的過程中,穿過線框的磁通量削減Bl2答案:C解析:磁通量是一個雙向標(biāo)量,穿入為正,穿出為負(fù),但是磁通量不是矢量,故A錯誤;依據(jù)題圖可知,只有虛線范圍內(nèi)有磁場,所以有效面積S等于虛線所圍的面積,故圖示位置時,穿過線框的磁通量Φ=B(12l)2=14Bl2,故B錯誤,C正確;從圖示位置繞bc轉(zhuǎn)過90°的過程中,穿過線框的磁通量從14Bl2變?yōu)?,磁通量減小了14.如圖所示,光滑絕緣水平面上兩根通電導(dǎo)體棒平行放置,它們的電流方向相同,I1大于I2,則在A、B連線的中點,磁場方向()A.豎直向下 B.豎直向上C.水平向左 D.水平向右答案:A解析:依據(jù)安培定則可知,A處電流在連線中點的磁場方向豎直向下,B處電流在連線中點的磁場方向豎直向上,I1大于I2,電流大的在相同距離處產(chǎn)生的磁場強(qiáng),故連線中點處的磁場方向豎直向下,故A正確,B、C、D錯誤。5.如圖所示,線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)連接到電源上,線圈B與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。小磁針位于直導(dǎo)線的正下方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列不能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是 ()A.開關(guān)閉合的瞬間B.開關(guān)斷開的瞬間C.開關(guān)閉合時,滑動變阻器滑片不動D.開關(guān)閉合時,快速移動滑動變阻器的滑片答案:C解析:開關(guān)閉合時,滑動變阻器滑片不動,線圈A中電流恒定,穿過線圈B的磁通量不變,連接線圈B的回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,小磁針不偏轉(zhuǎn)。開關(guān)斷開的瞬間、閉合的瞬間,閉合后快速移動滑動變阻器的滑片,這三種狀況下,均可導(dǎo)致線圈B的磁通量變更,連接線圈B的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,小磁針偏轉(zhuǎn)。本題選不能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的,故選C。6.如圖,在方向水平向右、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,垂直于磁場和紙面放入一根電流方向垂直于紙面對外的通電直導(dǎo)線,在以導(dǎo)線為中心,半徑為r的圓周上有對稱的a、b、c、d四個點,則下列說法正確的是()A.a點的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度大于c點實際磁感應(yīng)強(qiáng)度B.a點的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度小于c點實際磁感應(yīng)強(qiáng)度C.b、d兩點的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D.b、d兩點的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等答案:AD解析:用右手螺旋定則推斷通電直導(dǎo)線在a、b、c、d四個點上所產(chǎn)生的磁場方向,如圖所示:電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和原磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,實際磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩者之和,電流在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和原磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,實際磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩者之差,所以a點的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度大于c點實際磁感應(yīng)強(qiáng)度,故A正確,B錯誤。b點有向右的磁場,還有電流產(chǎn)生的向下的磁場,疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向向右下,利用勾股定理即可求出大小;d點有向右的磁場,還有電流產(chǎn)生的向上的磁場,疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向向右上,利用勾股定理即可求出大小,b、d兩點的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向不同,故C錯誤,D正確。7.關(guān)于電場和磁場的概念,以下說法正確的是()A.電荷放入電場中某區(qū)域內(nèi)的隨意位置,電荷受到的電場力都相同,則該區(qū)域內(nèi)的電場肯定是勻強(qiáng)電場B.放入電場中某位置的電荷受到的電場力不為零,則該位置的電場強(qiáng)度肯定不為零C.一小段長為L的通有電流為I的導(dǎo)體,在磁場中受到的安培力為F,則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B肯定為FD.一小段通電導(dǎo)體在磁場中某位置受到的安培力為零,則該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度肯定為零答案:AB解析:電荷放入電場中某區(qū)域內(nèi)的隨意位置,電荷受到的電場力相同,則該區(qū)域內(nèi)的電場肯定是勻強(qiáng)電場,故A正確;由電場的基本性質(zhì)可知,放入電場中某位置的電荷受到的電場力不為零,則該位置電場強(qiáng)度肯定不為零,故B正確;一小段長為L的通有電流為I的導(dǎo)體,在磁場中受到的安培力為F,該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不肯定為FIL8.如圖所示,兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點,c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c,d到O點的距離均相等。關(guān)于這幾點處的磁場,下列說法正確的是()A.O點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同C.c、d兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反D.a、b、c、d、O五點處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都相同答案:BD解析:依據(jù)右手螺旋定則,M處導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,N處導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,合成后磁感應(yīng)強(qiáng)度不等于0,故A錯誤。M在a處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,在b處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,N在a處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,在b處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,依據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加及對稱性知,a、b兩點處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故B正確。M在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直于cM偏下,在d處產(chǎn)生的磁場方向垂直dM偏下,N在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直于cN偏下,在d處產(chǎn)生的磁場方向垂直于dN偏下,依據(jù)平行四邊形定則,知c處的磁場方向豎直向下,d處的磁場方向豎直向下,且合成后的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,故C錯誤。由以上分析可知,a、b、c、d、O五點處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都豎直向下,方向相同,故D正確。二、試驗題(本題共2小題,共18分)9.(8分)如圖所示,在探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件試驗中,閉合開關(guān),將條形磁鐵插入或拔出線圈時,靈敏電流計的指針(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”);當(dāng)磁鐵停在線圈中時,靈敏電流計的指針不偏轉(zhuǎn)。大量試驗表明:只要穿過閉合電路的發(fā)生變更,閉合電路中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

答案:偏轉(zhuǎn)磁通量解析:依據(jù)電磁感應(yīng)的條件,當(dāng)閉合電路的磁通量發(fā)生變更時,回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。將磁鐵插入或拔出線圈時,通過線圈的磁通量肯定發(fā)生變更,所以線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。10.(10分)矢量的合成法則遵從平行四邊形定則,當(dāng)空間同時存在多個電場或者多個磁場時,場的疊加就是電場強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量合成。如圖所示,在光滑絕緣水平面上,a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的3個頂點,回答問題:(1)兩個帶等量異號電荷小球,a點放正電小球,b點放負(fù)電小球,電荷量肯定值均為q,靜電力常量為k。則c點電場強(qiáng)度的大小為,方向為。

(2)拿走兩個小球,換成兩根直導(dǎo)線垂直abc平面放置,a處電流方向向外,b處電流方向向里,每根導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。則c點磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為,方向為。

(3)a點處直導(dǎo)線電流在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。

答案:(1)kql2平行于(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)依據(jù)庫侖定律,a、b點電荷在c處的電場強(qiáng)度方向如圖所示。再依據(jù)矢量的合成法則,則有Ea=Eb=kq三角形abc是正三角形,則E=kql2,方向平行于(2)依據(jù)安培定則可知,導(dǎo)線a在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直于ac方向向右,導(dǎo)線b在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直于bc方向向左,如圖所示。依據(jù)平行四邊形定則得到,C處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度為B總=Ba=Bb=B,方向垂直于ab向上。(3)依據(jù)安培定則可知,a點處直導(dǎo)線電流在c點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向要么垂直ac向右,要么垂直ac向左。三、計算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(12分)車載MP3可以把MP3中儲存的音樂以無線放射方式放射到車載調(diào)頻立體聲收音設(shè)備中,車主只需將汽車收音機(jī)的頻率設(shè)定為車載MP3的頻率,或讓收音機(jī)搜尋到該頻率即可進(jìn)行播放,已知光速c=3.0×108m/s。(1)求所放射的無線電波的波速v。(2)某車載MP3的設(shè)置頻率f=104.5MHz,求所放射的無線電波的波長λ。答案:(1)3.0×108m/s(2)2.87m解析:(1)電磁波在空氣中的傳播速度大約是c=3.0×108m/s。(2)車載MP3的設(shè)置頻率f=104.5MHz=1.045×108Hzλ=cf=3×12.(14分)一種延時繼電器的示意圖如圖所示,鐵芯上有兩個線圈A和B。當(dāng)S1閉合時,電磁鐵將吸引銜鐵D,使觸頭C接通電路工作。(1)假如閉合S2,當(dāng)S1斷開時,要延遲一段時間,彈簧才將銜鐵D拉起使觸頭C斷開電路,這種延遲是由于線圈A還是B的作用?是應(yīng)用了什么物理原理?(2)假如斷開S2,當(dāng)S1斷開時,是否還有延時作用?答案:(1)B電磁感應(yīng)(2)無解析:(1)當(dāng)S1斷開時,導(dǎo)致線圈B中的磁通量變小,從而出現(xiàn)感應(yīng)電流,致使F仍有磁性,延遲一段時間D才被釋放。所以由于B線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時釋放D的作用。(2)若斷開B線圈的開關(guān)S2,當(dāng)S1斷開,F馬上沒有磁性,所以沒有延時功能。13.(16分)如圖所示,一矩形線框abcd,共有1匝,有一半放在具有志向邊界的B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中,線框可繞ab邊或繞cd邊轉(zhuǎn)動,ad=20cm,cd=10cm。求:(1)該線框在圖示位置的磁通量;(2)線框由圖示位置繞ab邊,垂直紙面對外轉(zhuǎn)過60°角時的磁通量;(3)線框由圖示位置繞cd邊,垂直紙面對外轉(zhuǎn)過60°