【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第4章電磁振蕩與電磁波測評(píng)卷習(xí)題

第四章測評(píng)卷一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.(2023江蘇無錫高二期末)某通信工具單端天線長度為載波波長的14時(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢在天線中將達(dá)到最大值。如果其需接收信號(hào)的載波頻率為900MHz,這種工具的天線設(shè)計(jì)的長度約為(A.8cm B.33cm C.75cm D.2.25m2.(2023湖南郴州高二期末)下列器件中,利用電流熱效應(yīng)工作的是()A.微波爐 B.電視機(jī)C.電風(fēng)扇 D.電飯鍋3.(2023河北邢臺(tái)高二期末)在如圖甲所示的電路中,電感線圈的直流電阻可忽略不計(jì),閉合開關(guān)S后一段時(shí)間電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。t=0時(shí)刻斷開開關(guān)S,LC振蕩電路中產(chǎn)生電磁振蕩,LC振蕩電路隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示(其縱軸表示的物理量未標(biāo)出)。下列說法正確的是()甲乙A.圖乙可以表示電感線圈中的電流隨時(shí)間變化的圖像B.圖乙可以表示電容器所帶電荷量隨時(shí)間變化的圖像C.t=T4D.將自感系數(shù)L和電容C同時(shí)增大為原來的2倍,電磁振蕩的頻率變?yōu)樵瓉淼?4.(2023湖南郴州高二期末)近年來,人們大量使用第五代移動(dòng)通信技術(shù)(簡稱5G)智能手機(jī),它既能實(shí)現(xiàn)較好的通話信號(hào),還能隨時(shí)且快速無線上網(wǎng),下列說法正確的是()A.電磁波在空氣中的傳播速度是340m/sB.手機(jī)無線上網(wǎng)是利用電磁波傳輸信息的C.手機(jī)無線上網(wǎng)是利用聲波傳輸信息的D.電磁波不能在真空中傳播5.(2023湖南郴州高二期末)關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論,下列說法正確的是()A.電場一定產(chǎn)生磁場B.磁場一定產(chǎn)生電場C.均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場D.變化的電場產(chǎn)生磁場6.(2023湖北黃岡高二期末)LC振蕩電路如圖甲所示,電路中的電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律為圖乙所示的正弦曲線,下列說法正確的是()甲乙A.在t2~t3時(shí)間內(nèi),電流逐漸減小B.在t1~t2時(shí)間內(nèi),電容器C正在充電C.t2和t4時(shí)刻,電容器極板帶電情況完全相同D.電路中電場能隨時(shí)間變化的周期等于t47.(2023山東棗莊高二期末)電磁波已廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A.在電磁波的可見光區(qū),紫光的折射率比紅光更小B.電磁波不能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象C.麥克斯韋認(rèn)為均勻變化的電場能激發(fā)出磁場,空間將產(chǎn)生電磁波D.赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波,證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。8.關(guān)于電磁波,下列說法正確的是()A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波C.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失D.電磁波在真空中自由傳播時(shí),其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直9.電磁波在科學(xué)研究和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。如圖所示,關(guān)于電磁波的應(yīng)用,以下說法正確的是 ()A.圖甲中經(jīng)過調(diào)制后的電磁波的波長不變B.圖乙中天文學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡接收無線電波,進(jìn)行天體物理研究C.圖丙中紅外線夜視儀是利用了紅外線熱效應(yīng)強(qiáng)的特點(diǎn)D.圖丁中CT機(jī)應(yīng)用人體發(fā)射紅外線的原理拍攝人體組織10.圖甲為超聲波懸浮儀,上方圓柱體中,高頻電信號(hào)(由圖乙電路產(chǎn)生)通過壓電陶瓷轉(zhuǎn)換成同頻率的高頻聲信號(hào),發(fā)出超聲波,下方圓柱體將接收到的超聲波信號(hào)反射回去。兩列超聲波信號(hào)疊加后,會(huì)出現(xiàn)振幅幾乎為零的點(diǎn)——節(jié)點(diǎn),小水珠能在節(jié)點(diǎn)處附近保持懸浮狀態(tài),圖丙為某時(shí)刻兩列超聲波的波形圖,已知聲波傳播的速度為340m/s,下列說法正確的是()A.該超聲波懸浮儀所發(fā)出的超聲波信號(hào)頻率為34000HzB.兩列波充分疊加后,小水珠能懸浮在點(diǎn)M(-1.5,0)附近C.小水珠懸浮時(shí),受到的聲波壓力豎直向上D.拔出圖乙線圈中的鐵芯,可以增加懸浮儀中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)三、非選擇題:本題共5小題,共54分。11.(6分)電磁波在日常生活和生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。(1)對(duì)照電磁波的形成過程示意圖(如圖)可知,電磁波的本質(zhì)是不斷交替變化著的由近及遠(yuǎn)在空間傳播。

(2)在下列各電器中,屬于利用電磁波傳遞信號(hào)的是。

A.公用電話 B.有線電話C.手機(jī) D.VCD播放機(jī)12.(10分)(2023南京外國語學(xué)校高二期末)如圖甲所示,LC電路中,電容C為0.4μF,電感L為1mH。已充電的平行板電容器兩極板水平放置。開關(guān)S斷開時(shí),極板間有一帶電灰塵恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),回路中的振蕩電流i-t圖像如圖乙所示,不計(jì)電路產(chǎn)生的內(nèi)能及電磁輻射,g取10m/s2。(1)LC電路振蕩電流的周期T=s。

(2)經(jīng)2π×10-5s時(shí),電容器內(nèi)灰塵的加速度大小為m/s2。

(3)線圈中電流最大時(shí),灰塵的加速度大小為m/s2。

(4)灰塵在遇到極板之前,它的速度(選填“不斷增大”“不斷減小”“周期性增大”或“周期性減小”),加速度最大的時(shí)刻可能為。

13.(10分)一臺(tái)無線電接收機(jī),當(dāng)接收頻率為535kHz的信號(hào)時(shí),調(diào)諧電路里電容器的電容是360pF。如果調(diào)諧電路里的電感線圈保持不變,要接收頻率為1605kHz的信號(hào)時(shí),調(diào)諧回路里電容器的電容應(yīng)變?yōu)槎嗌?14.(14分)飛機(jī)失事后,為了分析事故的原因,必須尋找黑匣子,而黑匣子在30天內(nèi)能以37.5kHz的頻率自動(dòng)發(fā)出信號(hào),人們就可利用探測儀查找黑匣子發(fā)出的電磁波信號(hào)來確定黑匣子的位置。(1)黑匣子發(fā)出的電磁波波長是多少?(2)若接收電路是由LC電路組成的,其中該接收裝置里的電感線圈自感系數(shù)L=4.0mH,此時(shí)產(chǎn)生電諧振的電容為多大?15.(14分)通過同步衛(wèi)星通話時(shí),對(duì)方總是停一小段時(shí)間才回話,問:一方說話后至少經(jīng)過多長時(shí)間才能聽到對(duì)方回話?(設(shè)對(duì)方聽到說話后立即回話,已知M地=6×1024kg,R地=6.4×106m)參考答案第四章測評(píng)卷1.A解析接收信號(hào)的載波波長λ=cf=13m,天線的理論長度2.D解析微波爐主要是利用高頻電磁波加熱食物,A錯(cuò)誤;電視機(jī)是把電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲、光的設(shè)備,B錯(cuò)誤;電風(fēng)扇是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備,C錯(cuò)誤;電飯鍋是利用電流熱效應(yīng)加熱食物,D正確。3.B解析t=0時(shí)刻斷開開關(guān)S,電感線圈與電容器構(gòu)成振蕩回路,電感線圈中的電流從某一最大值開始減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢對(duì)電容器充電,磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,電容器所帶電荷量從零開始增加,當(dāng)線圈中的電流減為零時(shí),電容器充滿電,所帶電荷量達(dá)到最大,振蕩電路經(jīng)歷14T時(shí),磁場能為零,電場能最大,隨后電容器放電,所帶電荷量減小,電感線圈中的電流反向增大,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,形成振蕩電路,故A、C錯(cuò)誤,B正確;振蕩電路的周期為T=2πLC,電磁振蕩的頻率為f=1T=12πLC4.B解析電磁波在空氣中的傳播速度接近光速c,即接近3×108m/s,故A錯(cuò)誤;手機(jī)無線上網(wǎng)是利用電磁波傳輸信息的,不是聲波,故B正確,C錯(cuò)誤;電磁波的傳播不需要介質(zhì),可以在真空中傳播,故D錯(cuò)誤。5.D解析根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,變化的電場才能產(chǎn)生磁場,變化的磁場才能產(chǎn)生電場,故A、B錯(cuò)誤,D正確;根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,均勻變化的磁場將產(chǎn)生一個(gè)恒定的電場,故C錯(cuò)誤。6.B解析根據(jù)圖像可知,t2~t3時(shí)間內(nèi),電流逐漸增大,故A錯(cuò)誤;t1~t2時(shí)間內(nèi),電路中的電流在減小,電容器在充電,故B正確;t2和t4時(shí)刻,電容器充電完成,但極板所帶正負(fù)電荷相反,故C錯(cuò)誤;一個(gè)周期電容器充電放電兩次,所以電路中電場能隨時(shí)間變化的周期等于12t47.D解析光的波長越大,在同一介質(zhì)中折射率越小,在電磁波的可見光區(qū),紫光的波長比紅光的小,因此紫光的折射率比紅光更大,A錯(cuò)誤;因電磁波是橫波,所以電磁波能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象,B錯(cuò)誤;均勻變化的電場能激發(fā)出恒定的磁場,恒定的磁場不能產(chǎn)生電場,麥克斯韋認(rèn)為周期性變化的電場在空間引起周期性變化的磁場,周期性變化的磁場又在空間引起周期性變化的電場,變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)向周圍傳播,空間將產(chǎn)生電磁波,C錯(cuò)誤;赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波,證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論,D正確。8.ABD解析電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s,與電磁波的頻率無關(guān),故A正確;周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場,周期性變化的磁場又產(chǎn)生周期性變化的電場,它們相互激發(fā)向周圍傳播,就形成了電磁波,故B正確;波源的電磁振蕩停止后,已發(fā)出的電磁波不會(huì)立即消失,還要繼續(xù)傳播一段時(shí)間,故C錯(cuò)誤;電磁波是橫波,因此其電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均與傳播方向垂直,故D正確。9.AB解析圖甲中為調(diào)幅波,不影響頻率,故波長不變,A正確;圖乙中天文學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡接收無線電波,進(jìn)行天體物理研究,B正確;紅外線夜視儀利用紅外遙感技術(shù),C錯(cuò)誤;CT機(jī)通過X射線拍攝人體組織,D錯(cuò)誤。10.ACD解析由圖可知,超聲波波長1cm,由題可知,聲波傳播的速度為340m/s,所以超聲波信號(hào)頻率為f=vλ=340m/s0.01m=34000Hz,故A正確;把P、Q看成兩個(gè)波源,可知波源振動(dòng)步調(diào)相反,M點(diǎn)與兩個(gè)波源的波程差為211.答案(1)電場和磁場(2)C解析(1)電磁波的本質(zhì)是不斷交替變化著的電場和磁場由近及遠(yuǎn)在空間傳播。(2)衛(wèi)星電視、電報(bào)、手機(jī)等都要利用電磁波來傳遞信息,而有線電視、公用電話、VCD播放機(jī)是通過電流來傳遞信息的。故選C。12.答案(1)4π×10-5(2)20(3)10(4)不斷增大(4n+2)π×10-5s(n=0,1,2,3,…)解析(1)根據(jù)題意,由公式T=2πLC可得,LC電路振蕩電流的周期為T=4π×10-5s。(2)開關(guān)斷開時(shí),灰塵恰好靜止,則有mg=qE當(dāng)t=2π×10-5s=T2時(shí),電流i=0,電荷量最大,則有解得a=2g=20m/s2。(3)電流最大時(shí),電荷量為0,灰塵只受重力,則有a=g=10m/s2。(4)根據(jù)題意可知,t=0時(shí),灰塵受到的電場力向上,且有Eq=mg0~T4內(nèi),電容器放電,電場強(qiáng)度E減小,則灰塵開始向下加速,T4~T2內(nèi),電容器反向充電,電場反向,則灰塵受到的電場力向下,灰塵繼續(xù)向下加速,T2~34T內(nèi),電容器反向放電,灰塵受到電場力仍然向下,灰塵繼續(xù)向下加速,34T~T內(nèi),電容器正向充電,灰塵受向上的電場力,但電場力小于灰塵的重力,則灰塵繼續(xù)向下加速,綜合所述,灰塵在遇到極板之前,它的速度不斷增大。根據(jù)題意可知,當(dāng)灰塵受向下的最大電場力時(shí),電容器內(nèi)灰塵的加速度最大,由圖可知,當(dāng)電容器反向充電結(jié)束時(shí),即t=12T+nT(13.答案40pF解析由f=12f1=535×103Hz=1f2=1605×103Hz=1有f又C1=360pF解得C2=40pF。14.答案(1)8000m(2)4.5×10-9F解析(1)由公式c=λf得λ=cf=3(2)由