《第八章 電磁振蕩與電磁波》試卷及答案-高中物理選擇性必修第二冊-滬科版-2024-2025學(xué)年

《第八章電磁振蕩與電磁波》試卷(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在LC振蕩電路中，以下哪個物理量表示電路的能量在電容器和電感器之間轉(zhuǎn)換的速度？A.電容CB.電感LC.電流ID.振蕩頻率f2、下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是：A.電磁波的傳播速度在真空中比在空氣中快B.電磁波在真空中傳播的速度等于光速C.電磁波的波長和頻率的乘積等于電磁波的傳播速度D.所有電磁波的波長都相同3、關(guān)于LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換，下列說法正確的是：A.在電容器充電結(jié)束時，電路中的總能量全部儲存在磁場中B.當電容器放電完畢時，電路中的總能量全部儲存在電場中C.振蕩過程中，電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量保持不變D.振蕩過程中，電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量逐漸減少4、對于電磁波的傳播特性，下列哪一項描述是正確的？A.電磁波不能在真空中傳播B.電磁波的傳播速度在任何介質(zhì)中都是相同的C.電磁波的頻率越高，其波長越短D.電磁波只能沿直線傳播，不能繞過障礙物5、一個LC振蕩電路，當電容器放電完畢時，下列哪個物理量達到最大值？A.電場能B.電流C.電場強度D.磁場能6、一個LC振蕩電路的固有頻率為f，若將電容器C減半，電感器L加倍，則振蕩電路的固有頻率將如何變化？A.增大B.減小C.不變D.無法確定7、在LC振蕩電路中，若電容C的值增加，而電感L保持不變，下列說法正確的是（）A.振蕩周期將變長B.振蕩頻率將變高C.振蕩頻率將變低D.振蕩能量將減少二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關(guān)于LC振蕩電路，下列說法正確的有：A.LC振蕩電路中的電場能和磁場能可以相互轉(zhuǎn)換B.在LC振蕩電路中，當電容器充電完畢時，線圈中的電流達到最大值C.當LC振蕩電路處于諧振狀態(tài)時，其總能量保持不變D.LC振蕩電路的頻率僅由電容C和電感L決定2、關(guān)于電磁波，以下哪些描述是正確的？A.電磁波可以在真空中傳播B.所有的電磁波都具有相同的波速C.電磁波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)D.電磁波的能量與其頻率成正比3、關(guān)于LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換，下列說法正確的是：A.在電容器充電過程中，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能B.當電容器放電完畢時，電路中的磁場能達到最大值C.LC振蕩電路中，電場能與磁場能之間的轉(zhuǎn)換沒有能量損失D.振蕩周期內(nèi)，電容器兩端電壓的最大值出現(xiàn)在磁場能最小之時三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目：在LC振蕩電路中，已知電感L=0.2H，電容C=25μF，電路的固有頻率為多少？如果將電感L增加到0.5H，電路的固有頻率將發(fā)生怎樣的變化？第二題（1）該LC振蕩電路的固有頻率f0；（2）當電路中的電流強度為I0/2時，電路中的電場能E’和磁場能B’分別是多少？第三題題目：一個LC振蕩電路，電感L=0.5H，電容C=0.01μF。請回答以下問題：計算該LC振蕩電路的固有頻率f0。若電路中電流的初始值為I0=1A，求1秒后電流的瞬時值I。在LC振蕩電路中，電容器充電至最大電壓時，請分析此時電路中各元件的電能和磁場能的變化情況。第四題題目：在電磁波譜中，無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線是按照頻率從低到高排列的。假設(shè)有一種新型的通訊設(shè)備，它的工作原理是利用電磁波進行信息傳輸。如果這種設(shè)備需要穿透建筑物并覆蓋盡可能大的區(qū)域，請問應(yīng)該選擇哪種類型的電磁波？為什么？第五題題目：一個LC振蕩電路，電容器C的電容為200μF，電感器L的自感系數(shù)為0.2H。當電路處于諧振狀態(tài)時，求：（1）電路的固有頻率f；（2）電路諧振時的電場能和磁場能之比?！兜诎苏码姶耪袷幣c電磁波》試卷及答案一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在LC振蕩電路中，以下哪個物理量表示電路的能量在電容器和電感器之間轉(zhuǎn)換的速度？A.電容CB.電感LC.電流ID.振蕩頻率f答案：D解析：在LC振蕩電路中，振蕩頻率f表示電路能量在電容器和電感器之間轉(zhuǎn)換的速度。電容C和電感L分別決定電路的振蕩頻率，而電流I表示電路中電荷的流動速度，不是能量轉(zhuǎn)換的速度。因此，正確答案是D。2、下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是：A.電磁波的傳播速度在真空中比在空氣中快B.電磁波在真空中傳播的速度等于光速C.電磁波的波長和頻率的乘積等于電磁波的傳播速度D.所有電磁波的波長都相同答案：B解析：電磁波在真空中的傳播速度是一個常數(shù)，等于光速，即約為3×10^8米/秒。因此，選項B是正確的。選項A錯誤，因為電磁波在空氣中的傳播速度略低于在真空中的速度。選項C描述的是波動的基本關(guān)系式c=λf，但不是所有電磁波都遵循這一關(guān)系，因為不同頻率的電磁波波長不同。選項D錯誤，因為電磁波的波長取決于其頻率，不同的電磁波有不同的波長。3、關(guān)于LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換，下列說法正確的是：A.在電容器充電結(jié)束時，電路中的總能量全部儲存在磁場中B.當電容器放電完畢時，電路中的總能量全部儲存在電場中C.振蕩過程中，電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量保持不變D.振蕩過程中，電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量逐漸減少答案：C解析：LC振蕩電路中，電容器儲存電場能，線圈儲存磁場能。在振蕩過程中，隨著電容器充放電，電場能和磁場能之間發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)換，但如果沒有外力作用和能量損失，系統(tǒng)的總能量保持不變。選項A和B描述的情況都是瞬時狀態(tài)，而D選項錯誤地認為總能量會減少，實際上，在理想情況下，總能量是守恒的。4、對于電磁波的傳播特性，下列哪一項描述是正確的？A.電磁波不能在真空中傳播B.電磁波的傳播速度在任何介質(zhì)中都是相同的C.電磁波的頻率越高，其波長越短D.電磁波只能沿直線傳播，不能繞過障礙物答案：C解析：電磁波是一種橫波，能夠在真空中傳播，這是A選項錯誤的原因。電磁波的傳播速度取決于所處的介質(zhì)，一般而言，不同介質(zhì)中電磁波的傳播速度不同，故B選項錯誤。根據(jù)電磁波的速度公式v=fλ，其中v為波速（在真空中約為3×108m/s5、一個LC振蕩電路，當電容器放電完畢時，下列哪個物理量達到最大值？A.電場能B.電流C.電場強度D.磁場能答案：B解析：在LC振蕩電路中，電容器放電完畢時，電路中的電荷量為零，電場能也降為零。此時，所有能量都轉(zhuǎn)化為磁場能，電流達到最大值。因此，正確答案是B。6、一個LC振蕩電路的固有頻率為f，若將電容器C減半，電感器L加倍，則振蕩電路的固有頻率將如何變化？A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：A解析：LC振蕩電路的固有頻率f與電感L和電容C的關(guān)系為f=1/(2π√(LC))。當電容C減半，電感L加倍時，新的固有頻率f’=1/(2π√(2L/2C))=√2*f。因此，振蕩電路的固有頻率增大，正確答案是A。7、在LC振蕩電路中，若電容C的值增加，而電感L保持不變，下列說法正確的是（）A.振蕩周期將變長B.振蕩頻率將變高C.振蕩頻率將變低D.振蕩能量將減少答案：A解析：在LC振蕩電路中，振蕩周期T與電感L和電容C的乘積有關(guān)，即T=2π二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關(guān)于LC振蕩電路，下列說法正確的有：A.LC振蕩電路中的電場能和磁場能可以相互轉(zhuǎn)換B.在LC振蕩電路中，當電容器充電完畢時，線圈中的電流達到最大值C.當LC振蕩電路處于諧振狀態(tài)時，其總能量保持不變D.LC振蕩電路的頻率僅由電容C和電感L決定【答案】A,C,D【解析】A項正確。在LC振蕩電路中，隨著電荷在電容器兩極板間的移動，電場能轉(zhuǎn)化為通過線圈的磁場能，反之亦然。B項錯誤。電容器充電完畢時，電容器上的電壓達到最大，此時電流為零，因為電容器不允許直流通過。C項正確。在理想情況下沒有能量損失，因此總能量守恒，即電場能和磁場能之和是一個常數(shù)。D項正確。LC振蕩電路的固有頻率f=1/(2π√(LC))，只取決于電容C和電感L的值。2、關(guān)于電磁波，以下哪些描述是正確的？A.電磁波可以在真空中傳播B.所有的電磁波都具有相同的波速C.電磁波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)D.電磁波的能量與其頻率成正比【答案】A,C,D【解析】A項正確。電磁波不需要介質(zhì)即可傳播，它們能夠在真空中以光速前進。B項錯誤。雖然在真空中所有電磁波的傳播速度相同，都是光速c，但在不同介質(zhì)中，不同類型的電磁波可能有不同的傳播速度。C項正確。電磁波在不同的介質(zhì)中傳播速度會有所不同，這取決于介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。D項正確。根據(jù)普朗克公式E=hf，其中E是能量，h是普朗克常數(shù)，f是頻率，表明電磁波的能量與其頻率成正比。3、關(guān)于LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換，下列說法正確的是：A.在電容器充電過程中，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能B.當電容器放電完畢時，電路中的磁場能達到最大值C.LC振蕩電路中，電場能與磁場能之間的轉(zhuǎn)換沒有能量損失D.振蕩周期內(nèi)，電容器兩端電壓的最大值出現(xiàn)在磁場能最小之時答案：B/C/D解析：A選項描述了電容器充電過程中的能量轉(zhuǎn)換方向，實際上是磁場能在電容器充電的過程中轉(zhuǎn)化為電場能，因此A選項錯誤。B選項指出當電容器完全放電時，即電容器上的電荷量為零，此時電流達到最大值，根據(jù)公式E=C選項說明在理想情況下，LC振蕩電路中的電場能與磁場能之間的轉(zhuǎn)換是無損耗的，這是正確的描述，因為理想LC電路不考慮電阻等因素的影響，故C選項正確。D選項提到在一個完整的振蕩周期內(nèi)，當電容器兩端電壓最大時，即電容器儲存的電場能最大，此時通過電感的電流為零，因此磁場能最小，故D選項正確。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目：在LC振蕩電路中，已知電感L=0.2H，電容C=25μF，電路的固有頻率為多少？如果將電感L增加到0.5H，電路的固有頻率將發(fā)生怎樣的變化？答案：電路的固有頻率為：f=1/(2π√(LC))=1/(2π√(0.2H×25μF))≈40Hz。當電感L增加到0.5H時，電路的固有頻率將減小。新的固有頻率為：f’=1/(2π√(0.5H×25μF))≈20Hz。解析：根據(jù)LC振蕩電路的固有頻率公式：f=1/(2π√(LC))，代入已知電感L和電容C的數(shù)值，計算出固有頻率。當電感L增加到0.5H時，根據(jù)公式可知，固有頻率f與√L成反比，因此固有頻率將減小。將新的電感值代入公式，計算新的固有頻率。第二題（1）該LC振蕩電路的固有頻率f0；（2）當電路中的電流強度為I0/2時，電路中的電場能E’和磁場能B’分別是多少？答案：（1）固有頻率f0=1/(2π√(LC))解析：根據(jù)LC振蕩電路的固有頻率公式，固有頻率f0=1/(2π√(LC))。（2）電場能E’=(1/2)C(I0/2)2，磁場能B’=(1/2)LI02/2。解析：由于電場能E與電流強度I的平方成正比，磁場能B與電流強度I的平方成正比，當電流強度變?yōu)樵瓉淼?/2時，電場能和磁場能都會變?yōu)樵瓉淼?/4。因此，電場能E’=(1/2)C(I0/2)2，磁場能B’=(1/2)LI02/2。第三題題目：一個LC振蕩電路，電感L=0.5H，電容C=0.01μF。請回答以下問題：計算該LC振蕩電路的固有頻率f0。若電路中電流的初始值為I0=1A，求1秒后電流的瞬時值I。在LC振蕩電路中，電容器充電至最大電壓時，請分析此時電路中各元件的電能和磁場能的變化情況。答案：固有頻率f0=1/(2π√LC)=1/(2π√(0.5×0.01×10^-6))≈3.18×10^4Hz。1秒后電流的瞬時值I可以用以下公式計算：I=I0cos(2πf0t)=1cos(2π×3.18×10^4×1)≈1×cos(628.32)≈-0.7A。當電容器充電至最大電壓時，此時電路中電容器儲存的電能最大，電流為零，電感器中的磁場能為零。此時，電路中電容器上的電壓等于電感器中的磁通量，即電場能與磁場能之間達到動態(tài)平衡。隨著電容器開始放電，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場能，磁場能逐漸增加，而電場能逐漸減少。當電容器放電至電壓為零時，此時電路中電感器儲存的磁場能最大，電容器中的電場能為零。第四題題目：在電磁波譜中，無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線是按照頻率從低到高排列的。假設(shè)有一種新型的通訊設(shè)備，它的工作原理是利用電磁波進行信息傳輸。如果這種設(shè)備需要穿透建筑物并覆蓋盡可能大的區(qū)域，請問應(yīng)該選擇哪種類型的電磁波？為什么？答案：應(yīng)該選擇無線電波。解析：無線電波具有較長的波長和較低的頻率，這使得它們能夠繞過障礙物（如建筑物）并穿過非金屬材料，因此非常適合用于遠距離通信以及需要穿透建筑物的應(yīng)用場景。無線電波的這些特性意味著它們可以提供廣泛的覆蓋范圍，并且相對不容易被大氣層吸收或散射。相比之下，其他類型的電磁波如微波、紅外線等，雖然也有一定的穿透能力，但它們的頻率較高，波長較短，因此更容易被物體阻擋或反射，不適合用于需要廣泛覆蓋并且要穿透建筑物的通訊應(yīng)用。此外，高頻電磁波如X射線和伽馬射線對人體有害，也不適合用作日常通訊手段。因此，在考慮穿透能力和覆蓋范圍時，無線電波是最合適的選擇。第五題題目：一個LC振蕩電路，電容器C的電容為200μF，電感器L的自感系數(shù)為0.2H。當電路處于諧振狀態(tài)時，求：（1）電路的固有頻率f；（2）電路諧振時的電場能和磁場能之比。答案：（1）電路的固有頻率f=1/(2π√(LC))將C和L的值代入公式，得：f=1/(2π√(200×10^-6×0.2))f≈