章末综合测评(六) 电磁现象与电磁波(分值：100分)一、单选题(共8个小题，每小题3分，共24分)1．建立了完整的电磁场理论，并首先预言电磁波存在的科学家是( )A．法拉第 B．奥斯特C．赫兹D．麦克斯韦D [麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了麦克斯韦预言的正确性，D正确。]2．关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A．通电导线在磁场中受力大的地方，磁感应强度一定大B．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向有关C．磁感线的疏密表示磁感应强度的大小D．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C [由通电导线在磁场中受力公式F＝BILsinθ可知，通电导线所受磁场力的大小还与导线与磁场的夹角有关，故A错误；磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与其他因素无关，磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，故C正确，B、D错误。]3．下列关于磁场和磁感线以及磁通量的描述，正确的是( )A．磁感线是肉眼看不见的曲线，但却客观存在B．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度一定为零C．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大D．异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，都是通过磁场发生的相互作用D [磁感线是人们为了方便研究磁场而假想的曲线，不是客观存在的，选项A错误；当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，故当穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零，选项B错误；穿过线圈的磁通量与线圈在磁场中的放置方式有关，故磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定越大，选项C错误；异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，都是通过
磁场发生的相互作用，选项D正确。]4．如图所示，一束电子沿z轴正向运动，则在图中y轴上A点的磁场方向是( )A．＋x方向B．－x方向C．＋y方向D．－y方向A [电子沿z轴正向运动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场产生的磁感线是以z轴上各点为圆心的同心圆，方向沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，则可知y轴A点磁场方向沿x轴正向，选项A正确。]5．关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场D [根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，D正确。]6．如图所示，在垂直于纸面的匀强磁场中(范围足够大)，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其产生感应电流( )A．向左平动B．向右平动C．绕O1O2转动D．向上或向下平动C [只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就会产生感应电流。当线圈
向左、向右、向上、向下等方向平动时穿过线圈的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项A、B、D错误；当线圈绕O1O2转动时穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，选项C正确。]7．如图所示，一个半球壳放在匀强磁场中，磁感线的方向与半球底面垂直，设半球壳表面积为S1，底面积为S2，半球面上的磁感应强度为B1，底面处的磁感应强度为B2，穿过它们的磁通量分别为Φ1和Φ2，则下列说法中正确的是( )A．由于Φ1＝Φ2，且S1＞S2，所以B1＜B2B．由于B1＝B2，且S1＞S2，所以Φ1＞Φ2C．Φ1＝Φ2，B1＝B2D．因为半球面是一曲面，无法判断上述结论是否正确C [因为磁场是匀强磁场，故B1＝B2；根据磁通量的定义可知，Φ1＝Φ2。故选C。]8．如图所示，四根通电长直导线A、B、C、D外层涂有绝缘物质，固定在水平面上且四个交点的连线构成一正方形，其中四根导线中通有大小相等的电流，方向如图所示，a、b、c、d为正方形对角线延长线上的四点。则关于a、b、c、d处的磁场，下列说法正确的是( )A．a、b两点的磁场方向垂直纸面向外B．a、c两点的磁场方向垂直纸面向外C．b、d两点的磁场方向垂直纸面向里D．a、d两点的磁场方向垂直纸面向里A [a、b、c、d四点的磁场由四根通电导线在该位置形成的磁场叠加而成。对a点，导线A在a点的磁场方向向里，导线B在a
点的磁场方向向外，且大小相等可抵消，导线C在a点的磁场方向向外，导线D在a点的磁场方向向外，因此a点的磁场方向向外；同理b点的磁场方向向外，c、d两点的磁场方向均向里，故只有选项A正确。]二、多选题(共4个小题，每小题4分，共16分)9．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场C．变化的电场周围一定产生变化的磁场D．电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/sBD [根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场。根据以上分析，选项B、D正确。]10．下列关于氢原子能级叙述中正确的是( )A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是连续的D．原子内电子的轨道是不连续的BD [按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由能级和能量子理论可知选项A错误，B正确；原子内电子轨道是不连续的，C错误，D正确。]11．一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是( )A B C D
AC [只有当通电导线电流方向垂直于磁场方向时，才可用表示磁感应强度B，A、C中电流方向与磁场方向垂直，B、D中电流方向与磁场方向不垂直，故A、C正确，B、D错误。]12．相互靠近的两条直导线互相垂直，如图所示，两导线中电流I1＞I2，要使A点的磁场增强且方向垂直纸面向里，则应( )A．保持I1不变，增强I2B．保持I2不变，增强I1C．I1和I2都增强D．增强I1，减弱I2BD [电流I1和电流I2在A点产生的磁场方向相反，由于I1＞I2，所以A点的合磁感应强度方向垂直纸面向里。为使A点磁场增强，必须使I1的磁场增强或减弱I2的磁场，所以B、D正确。]三、非选择题(共6小题，共60分)13．(6分)面积为500cm2的线圈共50匝，其平面与大小为0.4T的匀强磁场成30°角，如图所示，穿过该线圈平面的磁通量大小为________。若夹角θ从30°变成60°，则其磁通量的变化量为________。当线圈平面与磁感应强度B成0°夹角时，穿过线圈的磁通量为________，此情况下磁通密度大小是________。[解析] 由题意可知面积在垂直于磁场方向上的投影为Ssinθ。所以穿过该线圈平面的磁通量大小为Φ＝BSsinθ＝0.4×500×10－4×0.5Wb＝1×10－2Wb。当夹角θ变成60°时，磁通量Φ′＝BSsinθ＝0.4×500×10－4×Wb≈1.73×10－2Wb。
所以磁通量的变化量ΔΦ＝Φ′－Φ＝7.3×10－3Wb。当线圈平面与磁感应强度B成0°角时，S在垂直B方向上的投影为0，所以磁通量为0。无论线圈如何变化，磁场的强弱不变，所以磁通密度即单位面积上穿过的磁感线的条数不变，磁感应强度不变，为0.4T。[答案] 1×10－2Wb 7.3×10－3Wb 0 0.4T14．(8分)某同学在做“探究感应电流产生的条件”的实验时，进行了如下操作：(1)如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中________电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中________电流产生。(选填“有”或“无”)(2)如图所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中________电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中________电流产生。(选填“有”或“无”)(3)如图所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中________电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中________电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中________电流通过。(选填“有”或“无”)[解析] 实验一中：导体棒切割磁感线运动，引起回路面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。
实验二中：磁铁插入或拔出线圈时，引起线圈中的磁场变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。实验三中：开关闭合、断开、滑动变阻器的滑动触头移动时，A线圈中电流变化，从而引起穿过B的磁通量变化，产生了感应电流。[答案] (1)有 无 (2)有 无 (3)有 有 无15．(10分)如图所示，平面的面积S＝0.6m2，它与匀强磁场方向的夹角α＝30°，若该磁场磁感应强度B＝0.4T，磁场区域足够大。(1)求通过S的磁通量Φ1；(2)若线圈再顺时针转过120°时，求磁通量Φ2；(3)求这个过程中磁通量的变化量ΔΦ。[解析] (1)如图位置通过线圈的磁通量为Φ1＝BSsinα＝0.4×0.6×Wb＝0.12Wb。(2)再转过120°，线圈平面与磁场方向垂直，只不过磁感线穿过线圈的方向改变了。Φ2＝－BS＝－0.4×0.6Wb＝－0.24Wb。(3)转过120°过程磁通量变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb。[答案] (1)0.12Wb (2)－0.24Wb (3)0.36Wb16．(10分)三根平行的长直导线分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图所示，现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则O点实际磁感应强度的大小和方向如何？[解析] 根据安培定则可知，I1和I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同，I2在O
点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直，如图所示，故O点处实际磁感应强度大小为B0＝＝B。又tanθ＝＝2，则实际磁感应强度方向与斜边夹角为：θ＝arctan2。[答案] 见解析17．(12分)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t＝0时刻，磁感应强度大小为B0，此时刻MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式。[解析] 要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线框平面的磁通量不发生变化，在t＝0时刻，穿过线框平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2设t时刻的磁感应强度为B，此时刻磁通量为Φ2＝Bl(l＋vt)由Φ1＝Φ2得B＝。[答案] B＝18．(14分)某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4s。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，t＝173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示。雷达监视屏相邻刻线间表示的时间间隔为1.0×10－4s，电磁波的传播速度c＝3×108m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？
甲 乙[解析] 监视屏相邻刻线间的时间间隔t0＝1.0×10－4s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4s，乙图的时间间隔t2＝1×10－4s，则第一次飞机所在的位置距雷达的距离为s1＝c·＝6.0×104m，第二次飞机在雷达正上方，则飞机高度h＝c·＝1.5×104m，所以173s内飞机飞行的水平距离s＝＝5.8×104m，则v＝＝335m/s。[答案] 335m/s
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