2024-2025學(xué)年高中物理第三章電磁振蕩電磁波單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)含解析教科版選修3-4

PAGE8-單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)（三)(第三章)(90分鐘100分)一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分)1.(多選)(2024·南充高二檢測(cè))關(guān)于電磁波的傳播,下列敘述正確的是 ()A.電磁波頻率越高,越易沿地面?zhèn)鞑.電磁波頻率越高,越易沿直線傳播C.電磁波在各種介質(zhì)中傳播波長(zhǎng)恒定D.只要有三顆勻稱分布的同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波,就可把信號(hào)傳遍全世界【解析】選B、D。由c=λf可判定:電磁波頻率越高,波長(zhǎng)越短,衍射性越差,不易沿地面?zhèn)鞑?而跟光的傳播相像,沿直線傳播,故B對(duì),A錯(cuò);電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),頻率不變,而傳播速度變更,由c=λf,可推斷波長(zhǎng)變更,C錯(cuò);由于同步衛(wèi)星相對(duì)地面靜止在赤道上空36000km高的地方,用它做微波中繼站,只要有三顆互成120°的同步衛(wèi)星,就幾乎可覆蓋全球2.某廣播電臺(tái)放射“中波”段某套節(jié)目的訊號(hào)、家用微波爐中的微波、人體透視用的X光、VCD機(jī)中的激光(可見光),都是電磁波,它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4,則 ()A.f1>f2>f3>f4B.f1<f2<f3<f4C.f1<f2<f4<f3D.f2<f1<f3<f4【解析】選C。電磁波的范圍很廣,頻率不同,其特性也不同;按頻率由大到小依次排序如下:γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無(wú)線電波(微波、中波、長(zhǎng)波)。由此可知,選項(xiàng)C正確?！净?dòng)探究】在上一題中,若“中波”段某套節(jié)目的訊號(hào)、家用微波爐中的微波、人體透視用的X光、VCD機(jī)中的激光(可見光)的波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3、λ4,則λ1、λ2、λ3、λ4的大小依次如何?【解析】由c=λf可知λ=,由于f1<f2<f4<f3,故λ1>λ2>λ4>λ3。答案:λ1>λ2>λ4>λ33.關(guān)于生活中遇到的各種波,下列說(shuō)法正確的是 ()A.電磁波可以傳遞信息,聲波不能傳遞信息B.手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C.太陽(yáng)光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D.遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT”中的X射線波長(zhǎng)相同【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播,電磁波是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互轉(zhuǎn)化,波都可以傳遞信息。(2)波的傳播速度由介質(zhì)確定,波長(zhǎng)由振源和介質(zhì)共同確定?！窘馕觥窟xB。A項(xiàng)中電磁波可以傳遞信息,聲波也能傳遞信息,由此推斷A錯(cuò)誤;B項(xiàng)中手機(jī)在通話時(shí),涉及的波既有電磁波又有聲波,B項(xiàng)正確;C項(xiàng)中,太陽(yáng)光中的可見光的傳播速度遠(yuǎn)大于醫(yī)院“B超”中的超聲波的傳播速度,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)中,遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)大于醫(yī)院“CT”中的X射線波長(zhǎng),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(多選)為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度,將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中,電容器可通過(guò)開關(guān)S與線圈L或電源相連,如圖所示。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時(shí),由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期T=2π的振蕩電流。當(dāng)罐中的液面上升時(shí) ()A.電容器的電容減小B.電容器的電容增大C.LC回路的振蕩頻率減小D.LC回路的振蕩頻率增大【解析】選B、C。罐中液面上升,不導(dǎo)電液體的介電常數(shù)εr比空氣的介電常數(shù)大,εr變大,電容器的電容C=變大,A錯(cuò)誤,B正確;LC回路的振蕩頻率f==,當(dāng)C變大時(shí),f減小,C正確,D錯(cuò)誤。5.如圖所示,線圈自感系數(shù)為L(zhǎng),其電阻不計(jì),電容器的電容為C,開關(guān)S閉合?，F(xiàn)將S突然斷開,并起先計(jì)時(shí),以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ()A.當(dāng)t=時(shí),由a到b流經(jīng)線圈的電流最大B.當(dāng)t=π時(shí),由b到a流經(jīng)線圈的電流最大C.當(dāng)t=時(shí),電路中電場(chǎng)能最大D.當(dāng)t=時(shí),電容器左極板帶有正電荷最多【解析】選A。斷開開關(guān)S時(shí),由于自感作用,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是最大的,且由a到b,依據(jù)LC振蕩電路的周期公式T=2π,A錯(cuò)誤,B、C、D均正確。故選A。6.垂直穿過(guò)某一固定面磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變更關(guān)系如圖所示,則在它四周空間產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng) ()A.漸漸增加B.漸漸減弱C.先減弱后增加D.不變【解析】選D。依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,勻稱變更的磁場(chǎng)在其四周產(chǎn)生恒定的電場(chǎng),由圖像可推斷磁場(chǎng)勻稱變更,所以產(chǎn)生的電場(chǎng)恒定,即場(chǎng)強(qiáng)E不變,故選項(xiàng)D正確。7.下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法,不正確的是 ()A.電磁波不能傳播能量B.無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線均屬于電磁波C.手機(jī)既可接收電磁波,又可放射電磁波D.電磁波在真空中的速度約為c=3.0×108【解析】選A。電磁波能傳播能量,A錯(cuò)誤。依據(jù)電磁波譜的學(xué)問(wèn)可知,無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線均屬于電磁波,B正確。手機(jī)既可接收信號(hào),又可放射信號(hào);既可接收電磁波,又可放射電磁波,C正確。依據(jù)電磁理論以及目前的測(cè)量可知,電磁波在真空中的速度為c=3.0×108m/s,D正確。本題選擇不正確的,8.(2024·眉山高二檢測(cè))假如收音機(jī)調(diào)諧電路中是采納變更電容的方式來(lái)變更回路固有頻率的。當(dāng)接收的電磁波的最長(zhǎng)波長(zhǎng)是最短波長(zhǎng)的3倍時(shí),電容器的最大電容與最小電容之比為 ()A.3∶1B.9∶1C.1∶3D.1∶9【解析】選B。依據(jù)v=λf及f=,得==,則==9∶1。9.(多選)如圖所示為L(zhǎng)C振蕩電路中電容器的極板帶電荷量隨時(shí)間變更曲線,下列推斷中正確的是 ()A.在b和d時(shí)刻,電路中電流最大B.在a→b時(shí)間內(nèi),電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能C.a和c時(shí)刻,磁場(chǎng)能為零D.在O→a和c→d時(shí)間內(nèi),電容器被充電【解析】選A、B、C。在b和d時(shí)刻是放電結(jié)束時(shí)刻,此時(shí)刻電路中電流最大,A正確;a→b是放電過(guò)程,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,B正確;a和c時(shí)刻是充電結(jié)束時(shí)刻,此時(shí)刻電場(chǎng)能最大,磁場(chǎng)能最小為零,C正確;O→a是充電過(guò)程,而c→d是放電過(guò)程,D錯(cuò)誤。10.利用所學(xué)物理學(xué)問(wèn),可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關(guān)問(wèn)題。IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路,公交車上的讀卡機(jī)(刷卡時(shí)“嘀”的響一聲的機(jī)器)向外放射某一特定頻率的電磁波。刷卡時(shí),IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流,給電容C充電,達(dá)到肯定的電壓后,驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說(shuō)法正確的是 ()A.IC卡工作所須要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電池B.僅當(dāng)讀卡機(jī)放射該特定頻率的電磁波時(shí),IC卡才能有效工作C.若讀卡機(jī)放射的電磁波偏離該特定頻率,則線圈L中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D.IC卡只能接收讀卡機(jī)放射的電磁波,而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息【解析】選B。IC卡工作所須要的能量來(lái)源于讀卡機(jī),IC卡本身沒(méi)有能量,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;依據(jù)IC卡設(shè)計(jì)原理,只有讀卡機(jī)放射特定的電磁波時(shí),IC卡才能有效工作,選項(xiàng)B正確;若讀卡機(jī)放射的電磁波偏離特定頻率,依據(jù)電磁感應(yīng)的原理,線圈L中也會(huì)有感應(yīng)電流,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;IC卡可以向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息,否則讀卡機(jī)不能正常工作,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.(多選)如圖所示的電路中,L是自感系數(shù)很大的、用銅導(dǎo)線繞成的線圈,其電阻可以忽視不計(jì),開關(guān)S原來(lái)是閉合的,當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,則 ()A.L中的電流方向不變B.燈泡D要過(guò)一會(huì)兒才熄滅C.LC電路將產(chǎn)生電磁振蕩,剛斷開瞬間磁場(chǎng)能最大D.電容器將放電,電場(chǎng)能將變?yōu)榇艌?chǎng)能【解析】選A、C。S斷開瞬間,由于L的自感作用,阻礙電流減小,所以電流方向不變,A正確;燈泡D所在電路斷開,電路中無(wú)電流,燈泡馬上熄滅,B錯(cuò)誤;剛斷開瞬間,LC電路將產(chǎn)生電磁振蕩,電路中電流最大,所以線圈L中磁場(chǎng)能最大,C正確;S閉合時(shí)L的電阻為零,電容C兩端無(wú)電壓,電容器所帶電荷量為零,斷開時(shí)線圈L對(duì)電容器充電,磁場(chǎng)能將變?yōu)殡妶?chǎng)能,D錯(cuò)誤。12.(多選)如圖所示是一個(gè)調(diào)諧接收電路,甲、乙、丙為電路中的電流隨時(shí)間變更的圖像,則 ()A.i1是L1中的電流圖像B.i1是L2中的電流圖像C.i2是L2中的電流圖像D.i3是流過(guò)耳機(jī)的電流圖像【解析】選A、C、D。L1中由于電磁感應(yīng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖像是同甲圖相像的,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中的電流圖像應(yīng)是乙圖中的i2。高頻部分通過(guò)C2,通過(guò)耳機(jī)的電流如丙圖中的i3,只有低頻的音頻電流,故選項(xiàng)A、C、D正確。二、計(jì)算題(本大題共4小題,共40分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13.(10分)假如中心人民廣播電臺(tái)向外放射500kHz的電磁波,若距該臺(tái)6×103km處有一臺(tái)收音機(jī)(1)此電磁波的波長(zhǎng)多大?(2)從電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間可以到達(dá)收音機(jī)處?(3)其他條件不變,僅將放射電磁波的頻率變大,第(2)問(wèn)中的時(shí)間是否發(fā)生變更?【解析】(1)依據(jù)電磁波的波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系式c=λf和電磁波在真空中的傳播速度c=3×108m/s,得λ==600m(2)從電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)到達(dá)收音機(jī)所用時(shí)間t===0.02s。 (4分)(3)其他條件不變,僅將放射電磁波的頻率變大,第(2)問(wèn)中的時(shí)間不發(fā)生變更。 (2分)答案:(1)600m(2)0.0214.(10分)試驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器,知道其電容C=1μF。在兩板帶有肯定電荷時(shí),發(fā)覺一粉塵恰好靜止在兩板間。手頭上還有一個(gè)自感系數(shù)L=0.1mH的電感器,現(xiàn)連成如圖所示電路,試分析以下兩個(gè)問(wèn)題:(1)從S閉合時(shí)起先計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)π×10-5s時(shí),電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少?(2)當(dāng)粉塵的加速度為多大時(shí),線圈中電流最大?【解析】(1)電鍵斷開時(shí),電容器內(nèi)帶電粉塵恰好靜止,說(shuō)明電場(chǎng)力方向向上,且F電=mg,閉合S后,L、C構(gòu)成LC振蕩電路,T=2π=2π×10-5s,經(jīng)=π×10-5s時(shí),電容器間的場(chǎng)強(qiáng)反向,電場(chǎng)力的大小不變,方向豎直向下,由牛頓其次定律得:a==2g。 (5分(2)線圈中電流最大時(shí),電容器兩極間的場(chǎng)強(qiáng)為零,由牛頓其次定律可得:a==g,方向豎直向下。 (5分)答案:(1)2g(2)g15.(10分)一臺(tái)收音機(jī)的接收頻率范圍從f1=2.2MHz到f2=22MHz。設(shè)這臺(tái)收音機(jī)能接收的相應(yīng)波長(zhǎng)范圍從λ1到λ2,調(diào)諧電容器的相應(yīng)電容變更范圍從C1到C2。那么波長(zhǎng)之比為多少?電容之比為多少?【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)由v=λf求波長(zhǎng)關(guān)系。(2)由f=求電容關(guān)系?！窘馕觥坑晒絭=λf,因電磁波的波速等于光速,所以波長(zhǎng)與頻率成反比,即==。 (3分)依據(jù)電磁振蕩頻率公式f=,收音機(jī)接收電路中的L是固定的,所以頻率跟電容的平方根成反比,即=。 (3分)整理可得:==。 (4分)答案:10∶1100∶116.(10分)雷達(dá)測(cè)距防撞限制系統(tǒng)(Distronic,簡(jiǎn)稱DTR)是利用脈沖電磁波來(lái)測(cè)定目標(biāo)的位置和速度的設(shè)備,某機(jī)場(chǎng)引導(dǎo)雷達(dá)發(fā)覺一架飛機(jī)正向雷達(dá)正上方勻速飛來(lái),已知該雷達(dá)顯