2024-2025年新教材高中物理第3章電磁場與電磁波初步章末綜合測評3含解析教科版必修第三冊

PAGEPAGE7章末綜合測評(三)電磁場與電磁波初步(時間：90分鐘分值：100分)1．(4分)超導是當今高科技的熱點之一，當一塊磁體靠近超導體時，超導體中會產(chǎn)生強大的電流，對磁體有排斥作用，這種排斥力可使磁體懸浮在空中，磁懸浮列車就采納了這項技術，磁體懸浮的原理是()①超導體電流的磁場方向與磁體的磁場方向相同②超導體電流的磁場方向與磁體的磁場方向相反③超導體使磁體處于失重狀態(tài)④超導體對磁體的磁力與磁體的重力相平衡A．①③B．①④C．②③D．②④D[同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以電流的磁場方向和磁體的磁場方向相反。磁體懸浮在空中，重力和磁力平衡，D正確。]2．(4分)取兩根完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖(a)所示的螺線管，當該螺線管中通以大小為I的電流時，測得螺線管內中部的磁感應強度大小為B。若將另一根長導線對折后繞成如圖(b)所示的螺線管，并通以大小也為I電流時，則在螺線管內中部的磁感應強度大小為()圖(a)圖(b)A．0.5BB．BC．2BD．0D[將長導線對折之后繞成圖(b)所示的螺線管，依據(jù)右手螺旋定則，產(chǎn)生等大反向的兩個磁場，相互抵消，所以磁感應強度為零，故D項正確。]3．(4分)如圖所示，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、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。下列說法正確的是()A．O點處的磁感應強度為零B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等、方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等、方向相同D．a(chǎn)、c兩點處的磁感應強度方向不同C[a、b、c、d四個點的磁感應強度均為M、N兩長直導線在各點的磁感應強度的疊加，由安培定則可知，M、N在O點處磁感應強度的方向相同，合磁感應強度豎直向下，不為零，A錯誤；由對稱性可知，a、b兩點處，c、d兩處的磁感應強度大小和方向均相同，B錯誤，C正確；a、c兩點處的磁感應強度均垂直于ab連線豎直向下，方向相同，D錯誤。]4．(4分)下列各選項中是直線電流、環(huán)形電流磁場的磁感線分布圖，其中電流方向與磁感線方向關系正確的是()ABCDA[電流方向向上，由右手螺旋定則可得磁場為逆時針(從上向下看)，故A正確；電流方向向下，由右手螺旋定則可得磁場為順時針(從上向下看)，故B錯誤；C圖中電流為環(huán)形電流，由右手螺旋定則可知內部磁場應向右，故C錯誤；D圖中由右手螺旋定則可知內部磁感線方向向左，故D錯誤。]5．(4分)如圖所示，通電螺線管四周能自由轉動的小磁針a、b、c、d已靜止，N指向正確的是()A．小磁針a B．小磁針bC．小磁針c D．小磁針dC[由右手螺旋定則推斷出通電螺線管的左端為N極，右端為S極，由同名磁場相互排斥，異名磁極相互吸引知，只有小磁針c的指向正確，C正確。]6．(4分)(多選)3條在同一平面(紙面)內的長直絕緣導線組成一等邊三角形，在導線中通過的電流均為I，方向如圖所示。a、b和c三點分別位于三角形的3個頂角的平分線上，且到相應頂點的距離相等。將a、b和c處的磁感應強度大小分別記為B1、B2和B3，下列說法正確的是()A．B1＝B2＜B3B．B1＝B2＝B3C．a(chǎn)和b處磁場方向垂直紙面對外，c處磁場方向垂直于紙面對里D．a(chǎn)處磁場方向垂直于紙面對外，b和c處磁場方向垂直于紙面對里AC[本題考查磁場的疊加，由于通過3條導線的電流大小相等，結合安培定則可推斷出3條導線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應強度垂直紙面對外，在c處垂直紙面對里，且B1＝B2＜B3，故選項AC正確。]7．(4分)如圖所示，三根長直通電導線中電流大小相同，通電電流方向為：b導線和d導線中電流垂直紙面對里，c導線中電流垂直紙面對外，a點為b、d兩點的連線中點，ac垂直于bd，且ab＝ad＝ac。則a點的磁場方向為()A．垂直紙面指向紙外 B．垂直紙面指向紙里C．沿紙面由a指向b D．沿紙面由a指向dC[通電導線b、d在a點產(chǎn)生的磁場相互抵消，故a點磁場方向即通電導線c在a點產(chǎn)生的磁場方向，依據(jù)安培定則，C正確。]8．(4分)如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量為________；若使框架繞OO′軸轉過30°角，則穿過框架平面的磁通量為________；若從初始位置轉過90°角，則穿過框架平面的磁通量為________；若從初始位置轉過180°角，則穿過框架平面的磁通量的變更量是________。[解析]初始位置時，S⊥B，故Φ1＝BS；框架轉過30°時，Φ2＝BScos30°＝eq\f(\r(3),2)BS；框架轉過90°時，S∥B，故Φ3＝BScos90°＝0；從初始位置轉過180°的過程中：規(guī)定初始位置時穿過方向為正，則Φ1＝BS，Φ1′＝－BS，故ΔΦ＝|Φ1′－Φ1|＝2BS。[答案]BSeq\f(\r(3),2)BS02BS9．(10分)如圖所示，有一通電長直導線MN，通入向右的電流I，另有一閉合線圈P位于導線正下方，并豎直向上運動，則在線圈P到達MN上方的過程中，穿過P的磁通量是如何變更的？[解析]依據(jù)直線電流磁場特點，靠近導線處磁場強，遠離導線處磁場弱，把線圈P從MN下方運動到上方的過程中的幾個特別位置畫出，如圖所示(為畫清晰，把線圈錯開了)。分析磁通量變更時可以通過穿過線圈的磁感線的條數(shù)(留意應是凈條數(shù))的變更來分析。Ⅰ→Ⅱ磁通量增加Ⅱ→Ⅲ磁通量減小(Ⅲ位置時Φ＝0)Ⅲ→Ⅳ磁通量增加Ⅳ→Ⅴ磁通量減小所以整個過程磁通量的變更經(jīng)驗了：增加→減小→增加→減小。[答案]增加→減小→增加→減小10．(10分)如圖所示，兩線圈繞在圓環(huán)鐵芯上。當開關S處于下列不同狀態(tài)時，小燈泡會有什么反應？(1)S閉合的瞬間；(2)S保持閉合狀態(tài)時；(3)S斷開的瞬間；(4)若將左邊線圈與溝通電源相連，S閉合時，小燈泡又會怎樣反應？[解析](1)S閉合的瞬間，小燈泡閃亮一下。(2)S保持閉合狀態(tài)時，小燈泡不亮。(3)S斷開的瞬間，小燈泡閃亮一下。(4)假如將左邊的線圈與溝通電源相連，S閉合時，小燈泡持續(xù)亮。[答案]見解析11．(4分)(多選)下列關于電磁波的說法正確的是()A．只要電場和磁場發(fā)生變更，就能產(chǎn)生電磁波B．電磁波的傳播須要介質C．停止放射電磁波，放射出去的電磁波仍能獨立存在D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的CD[要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變更的電場(或磁場)產(chǎn)生的磁場(或電場)必需是非勻稱變更的，所以A選項錯誤；電磁波是物質波，電磁波的傳播可以不須要介質而在真空中傳播，B選項錯誤；電磁波可以脫離“波源”而獨立存在，C選項正確；電磁波可以使電荷移動，說明電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量傳播的過程，所以D選項正確。]12．(4分)(多選)如圖所示，甲、乙、丙、丁四幅圖中，八個相同的磁鐵都處于靜止狀態(tài)，其中甲、乙中的彈簧都處于伸長狀態(tài)，則()A．對地面壓力最大的是丁B．對地面壓力最小的是甲C．甲、乙對地面的壓力相等D．丙、丁對地面的壓力相等BD[設磁鐵的質量為m，圖甲中對地面的壓力小于mg，圖乙中對地面的壓力大于mg，但小于2mg，圖丙、丁中對地面的壓力都等于2mg，故BD項正確。]13．(4分)(多選)關于電磁波譜，下列說法中正確的是()A．X射線對生命物質有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C．紫外線比紫光更簡單發(fā)生干涉和衍射D．在電磁波譜中，最簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線AB[X射線具有較強的穿透實力，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，故A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故B正確；紫外線比紫光的波長短，更不簡單發(fā)生衍射，故C錯誤；電磁波譜中，最簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無線電波，故D錯誤。]14．(4分)(多選)如圖，豎直放置的長直導線ef中通有恒定電流，有一矩形線框abcd與導線在同一平面內，在下列狀況中線框產(chǎn)生感應電流的是()A．導線中電流強度變大B．線框向右平動C．線框向下平動D．線框以直導線ef為軸轉動AB[導線中電流強度增大，導線產(chǎn)生的磁場將增加，使得穿過線框的磁通量發(fā)生變更，從而產(chǎn)生感應電流，故A正確；當線框左右移動，由于通電導線的遠近將導致磁場的強弱發(fā)生變更，所以使得穿過線框的磁通量發(fā)生變更，從而產(chǎn)生感應電流，故B正確；當線框上下移動時，由于線框的磁通量沒有發(fā)生變更，所以沒有感應電動勢，也沒有感應電流，故C錯誤；當線框以直導線ef為軸旋轉過程中，穿過線框的磁通量沒有變更，所以不產(chǎn)生感應電流，故D錯誤。]15．(4分)(多選)兩根長直導線a、b平行放置，如圖所示為垂直于導線的截面圖，圖中O點為兩根導線ab連線的中點，M、N為ab連線的中垂線上的兩點且與a、b等距，兩導線中通有等大、同向的恒定電流，已知直線電流在某點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B的大小跟該點到通電導線的距離r成反比，則下列說法中正確的是()A．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相同B．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反C．在線段MN上各點的磁感應強度都不行能為零D．若在N點放一小磁針，靜止時其北極垂直MN向上BD[依據(jù)安培定則推斷得知，兩根通電導線產(chǎn)生的磁場方向均沿逆時針方向，由于對稱，兩根通電導線在M、N兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，依據(jù)平行四邊形進行合成得到，M點和N點的磁感應強度大小相等，M點磁場向下，N點磁場向上，方向相反，故A錯誤，B正確；當兩根通電導線在同一點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等、方向相反時，合磁感應強度為零，則知O點的磁感應強度為零，故C錯誤；若在N點放一小磁針，靜止時其北極垂直MN指向上，故D正確。]16．(4分)一水平放置的矩形線框abcd在條形磁鐵的S極旁邊下落，在下落過程中，線框平面保持水平，如圖所示，位置1和3都靠近位置2。則線框從位置1到位置2的過程中，線框內________感應電流，因為穿過線框的磁通量________，從位置2到位置3的過程中，線框內________感應電流，因為穿過線框的磁通量________。[解析]如圖所示，線框從位置1到位置2的過程中，穿過線框的磁通量減小，則產(chǎn)生感應電流；線圈從位置2到位置3的過程中，線框內穿過的磁通量增加，則也會產(chǎn)生感應電流。[答案]有減小有增大17．(12分)如圖所示，線圈面積為S，線圈平面與磁感應強度為B的勻強磁場的方向垂直。(1)若使線圈繞軸OO′轉過60°角，則穿過線圈平面的磁通量為多少？(2)若從初始位置轉過120°角，則穿過線圈平面的磁通量的變更量為多少？[解析](1)線圈繞軸OO′轉過60°角時，穿過線圈的磁通量為Φ1＝BS⊥＝BScos60°＝eq\f(1,2)BS。(2)若從初始位置轉過120°角，則此時磁感線穿過線圈的方向變更了，此時穿過線圈的磁通量為Φ2＝BS⊥＝－BScos60°＝－eq\f(1,2)BS，又初始狀態(tài)的磁通量為Φ0＝BS，所以磁通量的變更量為ΔΦ＝|Φ2－Φ0|＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(－\f(1,2)BS－BS))＝eq\f(3,2)BS。[答案](1)eq\f(1,2)BS(2)eq\f(3,2)BS18．(12分)假如小摯友誤吞了金屬類物品于腹腔內，如何把它取出來呢？某同學在學習了磁場之后，設計出了這樣一個儀器，如圖所示。當儀器頂部接觸金屬物品時，將手控環(huán)內推，再拉出整條塑料管。(1)你能說出這種儀器的原理嗎？(2)假如小摯友不慎吞下的是易拉罐拉環(huán)或一個回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來