2024-2025學年新教材高中物理第四章電磁振蕩與電磁波單元素養(yǎng)評價四含解析新人教版選擇性必修2

PAGE15-單元素養(yǎng)評價（四）（第四、五章）(90分鐘100分)一、單項選擇題:本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.關(guān)于手機發(fā)出的無線電波與蝙蝠發(fā)出的超聲波的說法正確的是 ()A.無線電波傳播不須要介質(zhì),超聲波傳播須要介質(zhì)B.無線電波在任何介質(zhì)中傳播速率都相同,超聲波在同一種介質(zhì)中傳播速率都相同C.無線電波和超聲波在真空中傳播的速度都是3×108D.無線電波和超聲波都是電磁波,無線電波的頻率大于超聲波的頻率【解析】選A。無線電波是電磁波,電磁波的傳播不須要介質(zhì),其波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān),在真空中的傳播速度是3×108【補償訓(xùn)練】比較機械波與電磁波,正確的說法是 ()A.二者都傳遞能量B.二者傳播都須要介質(zhì)C.二者都既有橫波又有縱波D.二者都是振動或電磁振蕩停止,波馬上消逝【解析】選A。機械波與電磁波都具有波的一般性質(zhì),如傳遞能量,但由于兩類波本質(zhì)不同,又有各自的特性。如電磁波的傳播不須要介質(zhì),且電磁波只有橫波,可判定B、C選項錯誤;振動停止,兩類波接著傳播,D項錯誤。2.下列應(yīng)用中不是利用了傳感器的有 ()A.醫(yī)療和防疫須要的快速、精確而又與被測者身體沒有接觸的體溫測試儀B.化工廠限制室內(nèi)為了同時知道相距較遠的若干個反應(yīng)器中的溫度所用的溫度測試儀C.賓館房間的天花板上會安裝一個報警器,當房間失火時,它能通過電路發(fā)出警報D.用彈簧測力計測出物體的重力【解析】選D。醫(yī)療和防疫須要的快速、精確而又與被測者身體沒有接觸的體溫測試儀,化工廠的限制室內(nèi)為了同時知道相距較遠的若干個反應(yīng)器中的溫度所用的溫度測試儀,都是把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電學量,所用的都是溫度傳感器;賓館房間的天花板上會安裝一個報警器,當房間失火時,它能通過電路發(fā)出警報是把光學量轉(zhuǎn)換為電學量;用彈簧測力計測出物體的重力是用到胡克定律?！究偨Y(jié)提升】傳感器的作用(1)傳感器一般用于有害于人體或人不能輕易到達的環(huán)境。(2)在不同的儀器中所運用的傳感器一般不同,其原理也不盡相同,但都是將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量。(3)傳感器中的敏感元件用于接收非電學量,并將其轉(zhuǎn)換為電學量。3.電視機換臺時,事實上是在變更 ()A.電視臺的放射頻率B.電視機的接收頻率C.電視臺放射的電磁波的波速D.電視機接收的電磁波的波速【解析】選B。電視臺的放射頻率、電磁波的波速等都是電視機所無法變更的,所能變更的只有自身的接收頻率。不同的電視臺會有不同的運用頻率,要使自己的電視機與電視臺的頻率一樣才能收到電視信號。4.如圖所示的燒杯中盛有含碘的二硫化碳溶液,在太陽光的照耀下,地面呈現(xiàn)的是圓形黑影,在黑影中放一支溫度計,可發(fā)覺溫度計顯示的溫度明顯上升,則由此可斷定 ()A.含碘的二硫化碳溶液對于可見光是透亮的B.含碘的二硫化碳溶液對于紫外線是不透亮的C.含碘的二硫化碳溶液對于紅外線是透亮的D.含碘的二硫化碳溶液對于紅外線是不透亮的【解析】選C。紅外線最顯著的作用是熱作用,可以推斷含碘的二硫化碳溶液對于紅外線是透亮的。5.如圖是拍攝機動車闖紅燈的工作原理示意圖。光控開關(guān)接收到紅燈發(fā)出的光會自動閉合,壓力開關(guān)受到機動車的壓力會閉合,攝像系統(tǒng)在電路接通時可自動拍攝違規(guī)車輛。下列有關(guān)說法正確的是 ()A.只要光控開關(guān)接收到紅光,攝像系統(tǒng)就會自動拍攝B.機動車只要駛過埋有壓力開關(guān)的路口,攝像系統(tǒng)就會自動拍攝C.若將光控開關(guān)和壓力開關(guān)并聯(lián),也能起到相同的作用D.只有光控開關(guān)和壓力開關(guān)都閉合時,攝像系統(tǒng)才會自動拍攝【解析】選D。只有光控開關(guān)和壓力開關(guān)都閉合時,攝像系統(tǒng)才會自動拍攝,故A、B錯誤,D正確;光控開關(guān)和壓力開關(guān)是相互牽制,相互影響,因此這兩個開關(guān)只能串聯(lián),不能并聯(lián),故C錯誤。6.5G是“第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)”的簡稱,目前世界各國正大力發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)運用的無線電波通信頻率在3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段(如圖),比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信頻率在(0.3GHz～3.0GHz間的特高頻段)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率。將來5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時間傳送的數(shù)據(jù)量大小)是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)運用的無線電波,下列說法正確的是 ()A.在真空中的傳播速度更快B.在真空中的波長更長C.衍射的本事更強D.頻率更高,相同時間傳遞的信息量更大【解析】選D。任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速,故傳播速度相同,故A錯誤;因5G信號的頻率更高,則波長小,故B錯誤;因5G信號的頻率更高,則波長小,故4G信號更簡單發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故C錯誤;頻率更高,相同時間傳遞的信息量更大,故D正確?！狙a償訓(xùn)練】下列說法中錯誤的是 ()A.紅外線、紫外線、倫琴射線和γ射線在真空中傳播的速度均一樣,為3.0×108B.紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中,是利用它穿透本事強的特性C.紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度D.日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用【解析】選B。不同的波長的電磁波在真空中的傳播速度均為c;紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中用到了它的熱效應(yīng);紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度;利用紫外線的熒光效應(yīng)可以制成日光燈。由此可知A、C、D正確,B錯誤。7.LC振蕩電路在t1和t2時刻自感線圈中磁感線方向和電容器中極板帶電狀況如圖所示,若t2-t1=,則 ()A.在t1時刻電容器正在充電B.在t2時刻電容器正在充電C.在t1時刻電路中電場能肯定最大D.在t2時刻電路中的電流處在增大狀態(tài)【解析】選B。由t2-t1=知t2-t1=,從題圖可看出t1、t2兩個時刻螺線管處的電流都是從左向右穿過螺線管,由于電流方向是正電荷運動方向,對t1時刻正電荷從左極板流出然后穿過螺線管,正處于放電狀態(tài),只要是放電,振蕩電流就是增大的,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,但是,t1時刻并不肯定是電場能最大的時刻,故A和C都不對;對t2時刻,電流從左向右通過螺線管,而右極板帶正電,說明正電荷正往右極板上聚集,所以t2時刻電容器在充電,隨著極板上電荷增多,兩極間電場增加,故B對,又由于充電過程振蕩電流總是減小的,故線圈中磁場也減弱,故D不對。8.如圖為飲料自動售貨機投幣系統(tǒng),它可以自動識別硬幣。以下關(guān)于自動售貨機投幣系統(tǒng)工作原理說法不正確的是 ()A.當硬幣投入自動售貨機的投幣口時,硬幣被攔住,短暫停止在A處,以便讓機器測出電阻,假如電阻值在機器內(nèi)計算機芯片所認可的范圍內(nèi),支持物A下降,硬幣沿斜面滾下B.當硬幣通過兩塊磁鐵時,硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流,從而受到安培力的作用,導(dǎo)致速度減小C.當硬幣通過磁鐵后,傳感器測出它的速度,并且與存儲在計算機中的標準值比較,假如速度適當,開關(guān)B就打開,硬幣被接受D.當硬幣通過磁鐵后,傳感器測出它的速度,并且與存儲在計算機中的標準值比較,假如速度過快,開關(guān)B就打開,硬幣被接受【解析】選D。當硬幣投入自動售貨機的投幣口時,硬幣被攔住,短暫停止在A處,以便讓機器測出電阻。假如電阻值在機器內(nèi)計算機芯片所認可的范圍內(nèi),支持物A下降,A項正確;硬幣接著沿斜面滾下,當硬幣通過兩塊磁鐵時,硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流,從而受到安培力的作用,導(dǎo)致速度減小,當硬幣通過磁鐵后,傳感器測出它的速度,并且與存儲在計算機中的標準值比較,假如速度適當,開關(guān)B就打開,硬幣被接受,否則開關(guān)C打開,硬幣進入拒絕通道,則B和C正確;假如速度適當,開關(guān)B就打開,硬幣被接受,并不肯定是速度過快,開關(guān)B才打開,硬幣被接受,故D錯誤。本題選錯誤的,故選D。二、多項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分。9.依據(jù)麥克斯韋電磁場理論,變更的磁場可以產(chǎn)生電場,當產(chǎn)生的電場的電場線如圖所示時,可能是 ()A.向上方向的磁場在增加B.向上方向的磁場在減弱C.向上方向的磁場先增加,然后反向減弱D.向上方向的磁場先減弱,然后反向增加【解析】選A、C。若向上方向的磁場在增加,感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場的增加而方向向下,依據(jù)安培定則可知感應(yīng)電流的方向如圖中E的方向所示,A正確,B錯誤;同理,當磁場向下且減弱時,也會得到如圖中E的方向,C正確,D錯誤。10.A、B兩塊正對的金屬板豎直放置,在金屬板A的內(nèi)側(cè)表面系一絕緣細線,細線下端系一帶電小球。兩塊金屬板接在如圖所示的電路中,電路中的R1為光敏電阻,R2為滑動變阻器,R3為定值電阻。當R2的滑動觸頭P在a端時閉合開關(guān)S。此時電流表A和電壓表V的示數(shù)分別為I和U,帶電小球靜止時絕緣細線與金屬板A的夾角為θ,電源電動勢E和內(nèi)阻r肯定。則以下說法正確的是 ()A.若將R2的滑動觸頭P向b端移動,則I和U均保持不變B.保持滑動觸頭P不動,用更強的光照耀R1,則I增大,U增大C.保持滑動觸頭P不動,用更強的光照耀R1,則小球重新達到穩(wěn)定后θ變大D.保持滑動觸頭P不動,用更強的光照耀R1,則U的變更量的肯定值與I的變更量的肯定值的比值不變【解析】選A、D。由題中電路圖可看出,電壓表V測量的是路端電壓大小,電路穩(wěn)定時R2支路中無電流,R2兩端電壓為零,將R2的滑動觸頭向b端移動不會影響電壓表V和電流表A的讀數(shù),故選項A正確;兩極板A、B之間的電壓等于光敏電阻R1兩端的電壓,用更強的光照耀R1,R1的阻值變小,電路電流I變大,路端電壓U變小,R3兩端電壓變大,R1兩端電壓變小,則小球重新達到穩(wěn)定θ變小,故選項B、C均錯誤;設(shè)強光照耀R1前電壓表V和電流表A的示數(shù)分別為U1、I1,強光照耀R1后電壓表V和電流表A的示數(shù)分別為U2、I2,則E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得r==,可見選項D正確。11.如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,電阻R、電感器L及電容器C均為志向元件,今將K接通一段時間,待電路穩(wěn)定后突然將K斷開,下列說法中正確的是 ()A.斷開瞬間,LC電路中的磁場能最大B.LC振蕩電路的最大電流為C.該電路輻射的電磁波以光速c在真空中傳播,而且它的波長與c成反比D.在該振蕩電路中,電場能與磁場能振蕩的周期為π【解析】選A、B、D。斷開瞬間前,由于線圈電阻為零,則電容器兩端的電壓為零,此時電流最大為,電流最大,磁場能也最大,故A、B正確;該電路輻射的電磁波以光速c在真空中傳播,而且它的波長與頻率成反比,故C錯誤;在該振蕩電路中,電場能與磁場能振蕩的周期為振蕩電路的周期的一半,即為π,故D正確。12.如圖電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透亮的薄膜導(dǎo)體層,再在導(dǎo)體層外加上一塊愛護玻璃,電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個低電壓溝通電場,在觸摸屏幕時,由于人體是導(dǎo)體,手指與內(nèi)部導(dǎo)體層間會形成一個特別電容(耦合電容),四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏后的限制器便會計算電流的比例及強弱,精確算出觸摸點的位置。由以上信息可知,下列說法中正確的是 ()A.電容式觸摸屏的兩極板分別是導(dǎo)體層和手指B.當用手觸摸屏幕時,手指與屏的接觸面積越大,電容越大C.當用手觸摸屏幕時,手指與屏的接觸面積越大,電容越小D.當用手觸摸屏幕時,手指和屏的接觸面積的大小影響電容的大小【解析】選A、B、D。電容式觸摸屏在原理上把人的手指當作一個電容器元件的一個極板,把導(dǎo)體層當作另一極板,故選項A正確;手指和屏的接觸面積大小會影響到電容大小,接觸面積越大,即兩極板的正對面積越大,電容越大,故選項B、D正確,C錯誤?！狙a償訓(xùn)練】(多選)如圖所示的是一個電容式傳感器,在金屬a的外面涂一層絕緣的電介質(zhì)后放在導(dǎo)電液體中構(gòu)成一個電容器,a與導(dǎo)電液體就是該電容器的兩極,今使該電容器充電后與電源斷開,并將a與靜電計的導(dǎo)體球相連,插入導(dǎo)電液體中的電極b與靜電計外殼相連,則當導(dǎo)電液體深度h變大時則 ()A.引起兩極間正對面積變大B.電容器的電容將變小C.電容器兩極間的電壓將變大D.靜電計指針偏角將減小【解析】選A、D。由圖可知,液體與芯柱構(gòu)成了電容器,由圖可知,兩板間距離不變;液面變更時只有正對面積發(fā)生變更;則由C=可知,當液面上升時,正對面積S增大,故可推斷電容增大;再依據(jù)C=,電容器所帶的電荷量不變,那么電勢差減小,則靜電計指針偏角將減小,故A、D正確,B、C錯誤。三、試驗題:本題共2小題,共14分。13.(6分)某同學學習傳感器后,用電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等儀器設(shè)計了一個高溫報警器,要求是:正常狀況綠燈亮,有險情時電鈴報警。電路如圖所示,圖中儀器還不完整。請完成以下問題:(1)圖中的甲還須要放入的元件是________。

A.二極管B.光敏電阻C.NTC熱敏電阻(阻值隨溫度上升而減小)D.PTC熱敏電阻(阻值隨溫度上升而增大)(2)電路正確連接之后,該同學調(diào)試過程發(fā)覺報警時溫度比預(yù)期偏低了一點點。要求在溫度更高一點時就起先報警,則須要調(diào)整滑動變阻器的滑動觸頭往________(選填“左”或“右”)移動一點。

【解析】(1)依據(jù)要求,在常溫下熱敏電阻甲阻值較大,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下,此時綠燈所在電路接通,綠燈亮;溫度上升,熱敏電阻阻值減小,限制電路電流增大時,電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下。所以圖中的甲還須要放入的元件是NTC熱敏電阻(阻值隨溫度上升而減小),故選C。(2)電路正確連接之后,該同學調(diào)試過程發(fā)覺報警時溫度比預(yù)期偏低了一點點,則是在熱敏電阻的電阻值比較大的時候報警說明電路中的總電阻值比較小。要求在溫度更高一點時起先報警,則須要調(diào)整滑動變阻器,使滑動變阻器的電阻值大一些,則須要將滑動觸頭往左移動一些。答案:(1)C(2)左14.(8分)光傳感器是一種傳感裝置,在自動限制中發(fā)揮著重要作用,主要應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻,光敏電阻的阻值隨光照增加而減小。某試驗小組用光敏電阻做試驗:(1)為了探討光敏電阻在室內(nèi)正常光照耀和室外強光照耀時電阻的大小關(guān)系,用圖甲所示電路進行試驗,得出兩種U-I圖線如圖乙所示。依據(jù)U-I圖線可知正常光照耀時間敏電阻阻值為__________Ω,強光源照耀時電阻為__________Ω。

(2)若圖甲中所用電壓表的內(nèi)阻約為7kΩ,毫安表的內(nèi)阻約為300Ω,考慮到電表內(nèi)阻對試驗結(jié)果的影響,下列說法中正確的是______。

A.該電路圖中毫安表采納的是內(nèi)接法,測量值(R測=)將大于真實值B.用正常光照耀時測得的電阻誤差較小C.用強光照耀時測得的電阻誤差較小【解題指南】解答本題要留意兩點(1)依據(jù)R=可知,在U-I圖像中斜率等于電阻阻值;(2)依據(jù)待測電阻與電壓表和電流表內(nèi)阻間的關(guān)系即可明確誤差狀況,光敏電阻較大應(yīng)采納內(nèi)接法。【解析】(1)因為光敏電阻的阻值隨光照增加而減小,故由乙圖可知b圖像是強光源照耀,a圖像是正常光照耀,故Ra=6000Ω,Rb=400Ω;(2)用圖甲所示電路進行試驗,毫安表采納的是內(nèi)接法,強光照耀時,光敏電阻與毫安表的內(nèi)阻相差不大,這樣兩者電壓相差不大,故造成誤差大;而正常光照時,光敏電阻遠大于毫安表的內(nèi)阻,毫安表分得電壓較小,誤差較小,選項A、B正確。答案:(1)6000400(2)A、B四、計算題:本題共4小題,共46分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位。15.(8分)車載MP3可以把MP3中儲存的音樂,以無線放射方式放射到車載調(diào)頻立體聲收音設(shè)備中,車主只需將汽車收音機的頻率設(shè)定為車載MP3的頻率,或讓收音機搜尋到該頻率即可進行播放。如圖為某種型號的車載MP3,若其設(shè)置頻率為87.5MHz,試求:(1)所放射的無線電波的波速是多少?(2)所放射的無線電波的波長是多少?【解析】(1)電磁波在空氣中的傳播速度大約是c=3.0×108m/s(3(2)f=87.5MHz=8.75×107Hz,λ==m≈3.43m(5分)答案:(1)3.0×108m/s16.(8分)如圖所示的電路中,電容器的電容C=1μF,線圈的自感系數(shù)L=0.1mH,先將開關(guān)S撥至a,這時電容器內(nèi)有一帶電油滴恰能保持靜止,然后將開關(guān)S撥至b,經(jīng)過3.14×10-5s,油滴的加速度是多少?當油滴的加速度為何值時,LC回路中的振蕩電流有最大值?(g取10m/s2,π取3.14,探討過程中油滴不與極板接觸)【解析】當S撥至a時,油滴受力平衡,明顯油滴帶負電,則mg=q ①(1分)當S撥至b時,LC回路中有振蕩電流,振蕩周期為T,則T=2π=6.28×10-5s。 (1分)當t=3.14×10-5s時,電容器恰好反向充電結(jié)束,兩極板間電場強度與t=0時兩極板間電場強度等大反向,由牛頓其次定律得q+mg=ma ②(2分)聯(lián)立①②得a=20m/s2(1分)當振蕩電流最大時,電容器處于放電完畢狀態(tài),兩極板間無電場,油滴僅受重力作用,則mg=ma′, (1分)得a′=10m/s2,即當油滴加速度為10m/s2時,LC回路中振蕩電流有最大值。 (2分)答案:20m/s210m/s2【補償訓(xùn)練】某雷達工作時,放射電磁波的波長λ=20cm,每秒脈沖數(shù)n=5000,每個脈沖持續(xù)時間t=0.02μs,求:該電磁波的振蕩頻率為多少?最大偵察距離是多少?【解析】由c=λf可得電磁波的振蕩頻率f==Hz=1.5×109Hz。電磁波在雷達放射相鄰兩個脈沖間隔時間內(nèi)傳播的距離s=cΔt=c=3×108×m≈6×104m所以雷達的最大偵察距離s′==3×104m=30km答案:1.5×109Hz30km17.(14分)如圖所示為檢測某傳感器的電路圖,傳感器上標有“3V0.9W”的字樣(傳感器可看作一個純電阻),滑動變阻器R0上標有“10Ω1A”的字樣,電流表的量程為0.6A,電壓表的量程為3V。求:(1)傳感器的電阻和額定電流;(2)為了確保電路各部分的平安,在a、b之間所加的電源電壓最大值是多少?(3)假如傳感器的電阻變更超過標準值1Ω,則該傳感器就失去作用。實際檢測時,將一個恒壓電源加在圖中a、b之間,閉合開關(guān)S,通過調(diào)整R0來變更電路中的電流和R0兩端的電壓,檢測記錄如表:電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A第一次1.480.16其次次0.910.22若不計檢測電路對傳感器電阻的影響,你認為這個傳感器是否仍可運用?此時a、b間所加的電壓是多少?【解析】(1)R傳==Ω=10Ω, (2分)I傳==A=0.3A。 (2分)(2)最大電流I=I傳=0.3A, (1分)電源電壓最大值Um=U傳+U0, (1分)U傳為傳感器的額定電壓,U0為R0m=10Ω時R0兩端的電壓,即U0=I傳·R0m=0.3×10V=3V,Um=U傳+U0=3V+3V=6V。 (2分)(3)設(shè)實際檢測時加在a、b間的電壓為U,傳感器的實際電阻為R傳′,依據(jù)第一次試驗記錄數(shù)據(jù)有U=I1R傳′+U1依據(jù)其次次試驗記錄數(shù)據(jù)有U=I2R傳′+U2代入數(shù)據(jù),解得:R傳′=9.5Ω,U=3V(3分)傳感器的電阻變更為ΔR=R傳-R傳′=10Ω-9.5Ω=0.5Ω<1Ω, (2分)所以此傳感器仍可運用。 (1分)答案:(1)10Ω0.3A(2)6V(3)此傳感器仍可運用3V18.(16分)如圖所示,小鉛球P系在細金屬絲下,懸掛在O點,起先時小鉛球P沿豎直方向處于靜止狀態(tài)。當將小鉛球P放入水平流淌的水中時,球