高中物理 第三章 電磁場(chǎng)和電磁波單元練習(xí)（含解析）滬科版選修3-4

1、第三章 電磁場(chǎng)和電磁波 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)比較機(jī)械波與電磁波，正確的說(shuō)法是()A二者都傳遞能量B二者傳播都需要介質(zhì)C二者都既有橫波又有縱波D二者都是振動(dòng)或電磁振蕩停止，波立即消失解析：選A.機(jī)械波與電磁波都具有波的一般性質(zhì)，如傳遞能量，但由于兩類(lèi)波本質(zhì)不同，又有各自的特性如電磁波的傳播不需要介質(zhì)，且電磁波只有橫波，可判定B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤；振動(dòng)停止，兩類(lèi)波繼續(xù)傳播，D項(xiàng)錯(cuò)誤下列關(guān)于無(wú)線電波的敘述中，正確的是()A無(wú)線電波是波長(zhǎng)從幾十千

2、米到幾毫米的電磁波B無(wú)線電波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3.00×108 m/sC無(wú)線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D無(wú)線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)變短解析：選AD.無(wú)線電波中長(zhǎng)波波長(zhǎng)有幾十千米，微波中的毫米波只有幾毫米，A項(xiàng)正確；無(wú)線電波在介質(zhì)中的傳播速度小于在真空中的傳播速度，B項(xiàng)錯(cuò)誤；無(wú)線電波也能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，C項(xiàng)錯(cuò)誤；無(wú)線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，由于波速減小可知波長(zhǎng)變短，D項(xiàng)正確關(guān)于LC電路，下列說(shuō)法正確的是()A一個(gè)周期內(nèi)，電容器充、放電各一次B電容器極板上電壓最大時(shí)，線圈中的電流最強(qiáng)C電容器開(kāi)始充電時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)能最大D電容器開(kāi)始充電時(shí)，電場(chǎng)能最大解析：選C.電容器

3、從開(kāi)始充電到放電完畢才經(jīng)歷半個(gè)周期，一個(gè)周期內(nèi)，電容器應(yīng)充、放電各兩次，A錯(cuò)誤；電容器上的電壓最大時(shí)，電場(chǎng)能最大，此時(shí)磁場(chǎng)能為零，線圈中的電流為零，B錯(cuò)誤；電容器開(kāi)始充電時(shí)，電場(chǎng)能為零，線圈中磁場(chǎng)能最大，所以C正確，D錯(cuò)誤用一臺(tái)簡(jiǎn)易收音機(jī)收聽(tīng)某一電臺(tái)的廣播，必須經(jīng)過(guò)的兩個(gè)過(guò)程是()A調(diào)制和解調(diào)B調(diào)諧和檢波C檢波和解調(diào) D調(diào)頻和調(diào)幅解析：選B.首先必須接收到電磁波，叫調(diào)諧或選臺(tái)，收到后將高頻電磁波與低頻音頻信號(hào)分開(kāi)，叫解調(diào)或檢波關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列敘述正確的是()A變化的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電場(chǎng)B電磁波和機(jī)械波都只能在介質(zhì)中傳播C電磁波在空間傳播時(shí)，電磁能也隨著一起傳播D電磁

4、波穿過(guò)兩種介質(zhì)的分界面時(shí)頻率會(huì)發(fā)生變化解析：選AC.由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論知，選項(xiàng)A正確；由于電磁波能夠在真空中傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁波傳播的過(guò)程就是能量傳播的過(guò)程，C項(xiàng)正確；電磁波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤在LC振蕩電路中，電容器C的帶電荷量q隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示在1×106 s到2×106 s內(nèi)，關(guān)于電容器的充(放)電過(guò)程及由此產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)，正確的是()A充電過(guò)程，波長(zhǎng)為1200 mB充電過(guò)程，波長(zhǎng)為1500 mC放電過(guò)程，波長(zhǎng)為1200 mD放電過(guò)程，波長(zhǎng)為1500 m解析：選A.由圖可知，在1×106 s到2×106 s

5、內(nèi)，電容器C的帶電荷量由0增加到最多，因此是充電過(guò)程電磁振蕩周期等于所發(fā)射的電磁波的周期，那么電磁波的波長(zhǎng)為cT3×108×4×106 m1200 m.無(wú)線電發(fā)射裝置的振蕩電路中的電容為30 pF時(shí)發(fā)射的無(wú)線電波的頻率是1605 kHz.若保持回路的電感不變將電容調(diào)為270 pF，這時(shí)發(fā)射的電波的波長(zhǎng)為()A62 m B187 mC560 m D1680 m解析：選C.由f 得 ，f5.35×105 Hz，又因?yàn)関/f m560 m，故選C.如圖所示，是一臺(tái)收音機(jī)的屏板，當(dāng)向右調(diào)指針(圖中黑塊)時(shí)，所接收的電磁波()A頻率變大，波長(zhǎng)變大B頻率變大，波長(zhǎng)變

6、小C頻率變大，波長(zhǎng)不變D頻率變小，波長(zhǎng)變大解析：選B.面板上所標(biāo)識(shí)的數(shù)字是頻率，向右調(diào)節(jié)時(shí)頻率顯然增大，由于波速一定時(shí)，波的頻率與波長(zhǎng)成反比關(guān)系，所以波長(zhǎng)變小如圖甲所示的振蕩電路中，電容器極板間電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，則電路中振蕩電流隨時(shí)間的變化圖像應(yīng)是圖中的哪一個(gè)(以回路中逆時(shí)針?lè)较蛘袷庪娏鳛檎?()解析：選D.從題圖乙可以看出，在0這段時(shí)間內(nèi)是充電過(guò)程，且uAB>0，即uA>uB，A板應(yīng)帶正電，只有順時(shí)針?lè)较虻幕芈冯娏?負(fù)方向)才能使A板被充電后帶正電同時(shí)要考慮到，電流最大時(shí)其變化率為零，即L(電動(dòng)勢(shì))為零，所以應(yīng)選D.圖甲為一個(gè)調(diào)諧接收電路，(a)、(b)、(c)為電

7、路中的電流隨時(shí)間變化的圖像，則()Ai1是L1中的電流圖像Bi1是L2中的電流圖像Ci2是L2中的電流圖像Di3是流過(guò)耳機(jī)的電流圖像解析：選ACD.L2中由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖像是同(a)圖相似的，但是由于L2和D串聯(lián)，所以當(dāng)L2的電壓與D反向時(shí)，電路不通，因此這時(shí)L2沒(méi)有電流，所以L2中的電流應(yīng)選(b)圖故應(yīng)選A、C、D. 二、填空題(本題共2小題，第11小題4分，第12小題8分，共12分，將答案填在題中的橫線上)有一種“隱形飛機(jī)”，可以有效避開(kāi)雷達(dá)的探測(cè)，秘密之一在于它的表面有一層特殊材料，這種材料能夠_(填“增強(qiáng)”或“減弱”)對(duì)電磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形

8、狀，這種形狀能夠_(填“增強(qiáng)”或“減弱”)電磁波反射回雷達(dá)設(shè)備解析：題目介紹了電磁波在軍事上的用途電磁波如果遇到尺寸明顯大于波長(zhǎng)的障礙物就要發(fā)生反射，雷達(dá)就是利用電磁波的這個(gè)特性工作的要有效避開(kāi)雷達(dá)的探測(cè)，就要設(shè)法減弱電磁波的反射據(jù)此即可確定答案為：增強(qiáng)；減弱答案：增強(qiáng)減弱如圖所示的LC振蕩回路中振蕩電流的周期為2×102 s自振蕩電流沿逆時(shí)針?lè)较蜻_(dá)到最大值時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)t3.4×102 s時(shí)，電容器正處于_(填“充電”“放電”“充電完畢”或“放電完畢”)狀態(tài)這時(shí)電容器的上極板_(填“帶正電”、“帶負(fù)電”或“不帶電”)解析：振蕩電路在一個(gè)周期內(nèi)，經(jīng)歷放電充電放電充電四個(gè)過(guò)程

9、，每一個(gè)過(guò)程歷時(shí).當(dāng)振蕩電流以逆時(shí)針達(dá)到最大時(shí)，電容器上極板剛放電完畢，將開(kāi)始對(duì)下極板充電由于時(shí)間t3.4×102 s1.7T，根據(jù)電磁振蕩的周期性特點(diǎn)，此時(shí)刻狀態(tài)與開(kāi)始計(jì)時(shí)后經(jīng)過(guò)t0.7T的狀態(tài)一樣，所以電容器正處于充電狀態(tài)，且上極板帶正電本題也可通過(guò)電磁振蕩中的it圖像來(lái)分析，若以逆時(shí)針?lè)较螂娏鳛檎较?，從電容器上極板開(kāi)始放電時(shí)計(jì)時(shí)，畫(huà)出的振蕩電流如圖所示題中狀態(tài)對(duì)應(yīng)于從A點(diǎn)開(kāi)始到B點(diǎn)的一段過(guò)程顯然，正處于對(duì)上極板充電狀態(tài)，上極板應(yīng)帶正電答案：充電帶正電三、計(jì)算題(本題共4小題，共48分解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案

10、中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)(8分)LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)L可以從4 mH變到9 mH，電容器的電容C可以從36 pF變到100 pF.這個(gè)振蕩電路的最高頻率是多大？對(duì)應(yīng)的電磁波的波長(zhǎng)是多長(zhǎng)？解析：由f 得L、C越小，f越高(2分)所以最高頻率時(shí)L4 mH，C36 pF(2分)則fm1.33×105 Hz，(2分)波長(zhǎng)c/f2.25×103 m(2分)答案：1.33×105 Hz2.25×103 m(12分)麥克斯韋在1865年發(fā)表的電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論一文中提出了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，即光是電磁波一單色光在折射率為1.5的介質(zhì)中傳播，某

11、時(shí)刻電場(chǎng)橫波圖像如圖所示，求該光波的頻率解析：設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v，波長(zhǎng)為，頻率為f，則f(3分)v(3分)聯(lián)立式得f(3分)從波形圖上讀出波長(zhǎng)4×107 m，代入數(shù)據(jù)得f5×1014 Hz.(3分)答案：5×1014 Hz(14分)某雷達(dá)工作時(shí)所發(fā)射的無(wú)線電波波長(zhǎng)為1 m，它可以定向發(fā)出脈沖波，連續(xù)兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為104 s一飛機(jī)始終在雷達(dá)的某一方位上做直線飛行，圖為雷達(dá)屏幕，屏幕上方有時(shí)間尺，P1、P2是雷達(dá)發(fā)出的電波信號(hào)n1、n2是P1、P2由飛機(jī)反射回來(lái)后雷達(dá)接收的信號(hào)設(shè)雷達(dá)勻速掃描，根據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題(1)飛機(jī)是朝著雷達(dá)飛行，還是遠(yuǎn)離雷達(dá)飛

12、行？(2)當(dāng)信號(hào)P1傳播到飛機(jī)處時(shí)，飛機(jī)距雷達(dá)多遠(yuǎn)？解析：(1)由標(biāo)尺上的時(shí)間刻度可以看出，第一個(gè)雷達(dá)信號(hào)P1從發(fā)出至返回歷時(shí)為10個(gè)小格，第二個(gè)雷達(dá)信號(hào)P2從發(fā)出至返回歷時(shí)為11個(gè)小格，即第二個(gè)雷達(dá)信號(hào)從發(fā)出至返回所有時(shí)間較長(zhǎng)，表明P1、P2兩個(gè)雷達(dá)信號(hào)分別遇到飛機(jī)時(shí)，第一個(gè)信號(hào)與飛機(jī)相遇的位置離雷達(dá)較近一些，第二個(gè)信號(hào)與飛機(jī)相遇的位置離雷達(dá)較遠(yuǎn)一些，可見(jiàn)飛機(jī)是朝著遠(yuǎn)離雷達(dá)的方向飛行的(4分)(2)在圖上，P1、P2間相距為時(shí)間標(biāo)尺上的20小格，由題意知連續(xù)兩個(gè)脈沖間的時(shí)間間隔為104 s，故時(shí)間標(biāo)尺上的每一小格代表的時(shí)間為t s5×106 s.(3分)由圖可以看出，信號(hào)P1從發(fā)出

13、至返回被雷達(dá)接收到(圖上的n1)歷時(shí)為10個(gè)小格，則這段時(shí)間為t10t5×105 s，(3分)信號(hào)P1自發(fā)出后，經(jīng)過(guò)就遇到了飛機(jī)，則信號(hào)P1傳播到飛機(jī)時(shí)，飛機(jī)與雷達(dá)之間的距離為xc3.0×108×2.5×105 m7.5×103 m.(4分)答案：(1)遠(yuǎn)離(2)7.5×103 m(14分)如圖所示的電路中，電容器的電容C1 F，線圈的自感系數(shù)L0.1 mH，先將開(kāi)關(guān)S撥至a，這時(shí)電容器內(nèi)有一帶電油滴恰能保持靜止，然后將開(kāi)關(guān)S撥至b，經(jīng)過(guò)3.14×105 s，油滴的加速度是多少？當(dāng)油滴的加速度為何值時(shí)，LC回路中的振蕩電流有最大值？(g取10 m/s2，取3.14，研究過(guò)程中油滴不與極板接觸)解析：當(dāng)S撥至a時(shí)，油滴受力平衡，顯然油滴帶負(fù)電，則mgq(3分)當(dāng)S撥至b時(shí)，LC回路中有振蕩電流，振蕩周期為T(mén)，則T26.2