第 5 章初识电磁场与电磁波 一、选择题（共 15 题） 1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是 A．磁感应强度的方向，就是小磁针北极所受磁场力的方向 B．由 B  F 知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比 IL C．由 B  F 知，一小段通电导线在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场 IL F D．若长为 L、电流为 I 的导线在某处受到的磁场力为 F，则该处的磁感应强度必为 IL 2．下列关于物理学史上的四个重大发现，其中说法正确的是（　　） A．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量 B．法拉第通过实验研究，发现了电流的磁效应 C．奥斯特通过实验研究，发现了电磁感应现象 D．牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因 3．下列叙述正确的是（　　） A．楞次最早提出了分子电流假说 B．法拉第最先发现通电导体周围存在磁场 C．安培最先通过油滴实验测定了元电荷的大小 D．电场强度 E F Q F C B q ，磁感应强度 ，电容 U 都是采用比值法定义的 IL 4．下列以物理学家命名单位的物理量中，是矢量的是( A．特斯拉 B．法拉 ) C．欧姆 D．安培 5．关于磁现象及应用，下列说法中正确的是（　　） A．军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是磁场对电流的作用原理 B．地球是一个大磁体，北半球地磁场方向相对地面是斜向上的 C．电场线一定是不闭合的，磁感线没有起点也没有终点，磁感线一定是闭合的 D．磁与电是紧密联系的，有磁必有电，有电必有磁 6．如图为三根通电平行直导线的断面图，若它们的电流大小都相同，且 AB  AC  AD ，则 A 点的磁感应 强度的方向是（　　） A．沿纸面由 A 指向 D B．垂直纸面指向纸里 C．沿纸面由 A 指向 B D．沿纸面背离 AC 方向 7．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，线圈 A 放在线圈 B 中，在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指 针向右偏转.下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关后，将线圈 A 从线圈 B 中抽出时，电流计指针向右偏转 B．闭合开关后，滑片 P 向右滑动时，电流计指针向右偏转 C．闭合开关后，线圈 A、B 保持不动，电流计指针一直向右偏转 D．断开开关瞬间，电流计指针向右偏转 8．六根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正六边形， O 为正六边形的中心，通过长直导线 a I1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 a c e b c d e f b d 、 、 、 、 、 的电流分别为 、 、 、 、 、 ， 、 ， 中通过的电流大小相等， 、 、 f r 中通过的电流大小相等，电流方向如图所示．已知通电长直导线在距导线 处产生的磁感应强度大小为 B� k I ，此时 O 点处的磁感应强度大小为 6B ，导线 a 在 O 处产生磁场的磁感应强度大小为 ，则移除 e r B 导线后， e 导线所在处的磁感应强度大小为（　　） B． B A．0 9．磁感应强度的单位是（ A．特斯拉 C． 3B D． 2B ） B．韦伯 C．欧姆 D．安培 10．下列表达式中属于比值定义式的是（　　） A． a  F m U2 P  C． R B． I  U R F D． B  IL 11．关于电磁感应现象，下列说法正确的是（　　） A．线圈放在磁场中就一定能产生感应电流 B．闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，一定能产生感应电流 C．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的磁通量的变化 D．穿过线圈的磁通量变化量越大，感应电动势越大 12．如图所示，上世纪 70 年代科学家发现一种“趋磁细菌”，体内的磁性小颗粒有规则排列成“指南针”。它 是一种厌氧细菌，喜欢生活在海底缺氧的淤泥中，当被搅到有氧的海水中时，会利用自身“指南针”沿着地 磁场的磁感线回到海底淤泥中。下列说法正确的是（　　） A．赤道的“趋磁细菌”顺着地磁场方向竖直返回淤泥中 B．南半球的“趋磁细菌”逆着地磁场方向朝南返回淤泥中 C．北半球的“趋磁细菌”顺着地磁场方向朝南返回淤泥中 D．两极的“趋磁细菌”沿着地磁场的磁感线不能返回淤泥中 13．用一把梳子在气球上摩擦带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波，该电磁波（ ） A．是横波 B．不能在火星表面传播 C．只能沿着梳子摇动的方向传播 D．在空气中的传播速度约为 3×108 m/s 14．下列说法中正确的是（　　） A．电磁波中最容易发生衍射现象的是无线电波 B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进人体对钙的吸收 C．X 射线和 γ 射线的波长比较短，穿透能力比较强 D．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线 15．如图所示，固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流 I ，闭合的矩形线框与导线在同一竖直平面 内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中（线框不会发生翻转），下列判断正确的是（ ） A．线框所在处的磁场垂直纸面向外 B．穿过线框的磁通量逐渐减小 C．线框中产生感应电流 D．线框的机械能不变 二、填空题 16．17 世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长 期占着主导地位，19 世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现 了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________． 17．如图所示，一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路。虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方 向垂直于回路所在的平面。回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直。从 D 点到达边界 开始到 C 点进入磁场为止，CD 段受安培力___________（填“向上”“向下”“向左”“向右”或“为零”），感应电 动势最大值为___________，感应电动势平均值为___________。 18．把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所 受的拉力与铅球不在线圈上方时比较： (1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力__________． (2)当滑片向左移动时，拉力______________． (3)当滑片不动时，拉力____________．(填“变大”、“不变”或“变小”) 19．闭合线圈的匝数为 n，总电阻为 R，在一段时间内穿过线圈的磁通量变化为△  ，则通过导线某一截 面的电荷量为_______． 三、综合题 20．磁场中放一与磁场方向垂直的直导线，通入的电流是 2.5 A，导线长 1 cm，它受到的磁场力为 5 �10 2 N 。 (1)导线所在处的磁感应强度是多大？ (2)如果把导线中的电流增大到 5A，导线所在处的磁感应强度是多大？ (3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以确定该处没有磁场？ 21．20 世纪 20 年代，剑桥大学学生 G·泰勒做了一个实验，在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻 璃、狭缝、针尖、照相底片，整个装置如图所示小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三 个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹．泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得 8 13 出每秒到达底片的能量是 5 �10 J ．已知光速 c  3 �10 m / s ． （1）假如起作用的光波波长约为 500nm，计算从一个光子到来和下一光子到来所相隔的平均时间，及光 束中两邻近光子之间的平均距离； （2）如果当时实验用的箱子长 1.2m，根据（1）的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？ 22．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可 以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳 米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为 10W 的氩激光器，能发出波  长 λ500nm 3 的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要 2 �10 J 的能量，求： （1）每次“点焊”视网膜的时间． （2）在这段时间内发出的激光光子的数量． 23．静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感 生电场。 (1)如图所示，真空中有一半径为 R、电荷量为+Q 的均匀带电球体，静电力常量为 k。以球心为坐标原点， 沿半径方向建立 x 轴。理论分析表明，x 轴上各点的场强随 x 变化关系如图所示： a．求 x1 处场强 E1； b．若 x1R 大于 Rx2 距离，x1R 之间电势差绝对值为 U1，Rx2 之间电势差绝对值为 U2，请比较 U1、U2 大小并 说明理由。 (2)现在科学技术研究中常要用到调整电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基 本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电 磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生 电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图甲中上部分为侧视图、 下部分为俯视图。如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子质量为 m、电荷量为 e，初速度为 零，电子圆形轨道的半径为 R。穿过电子圆形轨道面积的磁通量 Φ 随时间 t 的变化关系如图乙所示，在 t0 时刻后，电子轨道处的磁感应强度为 B0，电子加速过程中忽略相对论效应。 a．求在 t0 时刻后，电子运动的速度大小； b．为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图 丙所示。两个同心圆，内圆半径为 R，内圆内有均匀的“加速磁场”B1，方向垂直纸面向外。另外在两圆面之 间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场 B2，B2 之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面在 B2 磁场中做逆时针的 B1 圆周运动（圆心为 O，半径为 R）。现使 B1 随时间均匀变化，变化率 t = k （常数）为了使电子保持在 同一半径 R 上做圆周运动，求磁场 B2 的变化率 B2 。 t 参考答案： 1．A 【详解】 A、磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是小磁针北极所受磁场力的方向．故 A 正确．B、 B F 是采用比值法定义的，B 与 F、IL 等无关，不能说 B 与 F 成正比，与 IL 成反比．故 B 错误．C、一 IL 小段通电导线在某处不受磁场力，该处不一定无磁场，也可能是因为导线与磁场平行．故