【同步】高中物理魯科版（2019）選擇性必修2：第4章 電磁波習(xí)題

第4章測評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.關(guān)于在LC振蕩電路的一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),下列說法正確的是()①磁場方向改變一次②電容器充、放電各一次③電場方向改變兩次④電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完成兩次A.①② B.②③④C.③④ D.①③④解析在一個(gè)振蕩周期內(nèi),電場、磁場方向改變兩次,電場能、磁場能轉(zhuǎn)化兩次;電容器充、放電各兩次,故C正確。答案C2.在真空中傳播的電磁波,當(dāng)它的頻率增大時(shí),它的傳播速度及其波長()A.速度不變,波長減小B.速度不變,波長增大C.速度減小,波長變大D.速度增大,波長不變解析電磁波在真空中的傳播速度始終為3×108m/s,與頻率無關(guān);由c=λf,波速不變,頻率增大,波長減小,故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)A正確。答案A3.在LC振蕩電路中,電容器放電時(shí)間取決于()A.充電電壓的大小B.電容器儲(chǔ)電量的多少C.自感L和電容C的數(shù)值D.回路中電流的大小解析由公式T=2πLC可知,LC振蕩電路的周期由電容C和線圈自感系數(shù)L決定,與其他因素沒有關(guān)系。答案C4.關(guān)于電磁波的傳播速度,以下說法正確的是()A.電磁波的頻率越高,傳播速度越大B.電磁波的波長越長,傳播速度越大C.電磁波的能量越大,傳播速度越大D.所有的電磁波在真空中的傳播速度都相等解析以光為例,光在真空中無論是哪種頻率,其傳播速度都相等,D正確。當(dāng)光進(jìn)入介質(zhì)時(shí),傳播速度發(fā)生變化,不同頻率的光其傳播速度不同,故電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)和頻率有關(guān)。A、B、C錯(cuò)誤。答案D二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分,每小題有多項(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。5.電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有()A.殺菌用的紫外燈B.拍胸片的X光機(jī)C.治療咽喉炎的超聲波霧化器D.檢查血流情況的“彩超”機(jī)解析紫外線、X射線都是電磁波,選項(xiàng)A、B正確;超聲波屬于機(jī)械波,不是電磁波,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案AB6.下列說法正確的是()A.均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場,均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場B.只要空間某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場或磁場,就能產(chǎn)生電磁波C.電磁波必須依賴于介質(zhì)傳播D.電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直,且與波的傳播方向垂直解析只有變化的電場(磁場)周圍才能產(chǎn)生磁場(電場),并且均勻變化的電場(磁場)周圍產(chǎn)生的磁場(電場)是穩(wěn)定的,A錯(cuò)誤;只要空間某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場或磁場,電磁場就能由近及遠(yuǎn)地傳播,形成電磁波,B正確;電磁波是周期性變化的電場與磁場交替激發(fā)由近及遠(yuǎn)傳播的,所以傳播不需要介質(zhì),C錯(cuò)誤;變化的電場與變化的磁場共同產(chǎn)生電磁場,電磁波的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度總是相互垂直的,且與傳播方向垂直,D正確。答案BD7.目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的說法正確的是()A.真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B.電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C.測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時(shí)間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離D.波長越短的電磁波,直線傳播性能越強(qiáng)解析根據(jù)λ=cf,電磁波頻率在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi),則電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間,故A正確。電磁波的產(chǎn)生是依據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,B錯(cuò)誤。雷達(dá)是利用電磁波的反射原理,波長越短,直線傳播性能越強(qiáng),雷達(dá)和目標(biāo)的距離x=12c·Δt,故C、答案ACD8.手機(jī)無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示,電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似,通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈,利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后,就會(huì)在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流,最終實(shí)現(xiàn)為手機(jī)電池充電。在充電過程中()A.送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變化B.受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場恒定不變C.送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞D.手機(jī)和基座無需導(dǎo)線連接,這樣傳遞能量沒有損失解析送電線圈相當(dāng)于變壓器原線圈,受電線圈相當(dāng)于變壓器副線圈,是互感現(xiàn)象,送電線圈接交變電流,受電線圈也產(chǎn)生交變電流,所產(chǎn)生的磁場呈周期性變化,AC正確,B錯(cuò)誤;由于沒有閉合鐵芯,傳遞能量過程中有能量輻射,D錯(cuò)誤。答案AC三、非選擇題:共60分?？忌鶕?jù)要求作答。9.(4分)利用熒光燈的頻閃效應(yīng)可以測定轉(zhuǎn)速,現(xiàn)有大功率振蕩器的LC回路,其電容為1μF,電感為400π2H,將它的振蕩電流接到熒光燈上使之正常發(fā)光,在熒光燈照射下讓一互成120°角的三葉扇轉(zhuǎn)速由零緩慢增加,當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)現(xiàn)三葉片像靜止不動(dòng)時(shí),此時(shí)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是解析振蕩電流在一個(gè)周期內(nèi)有兩次峰值,因此熒光燈在一個(gè)周期內(nèi)閃光兩次,閃光的時(shí)間間隔為T2,則t=T2=πLC=150s,而θ=ωt=2πnt答案5010.(4分)如圖所示是通過電容器電容的變化來檢測容器內(nèi)液面高低的儀器原理圖,容器中裝有導(dǎo)電液體,是電容器的一個(gè)電極,中間的導(dǎo)電芯柱是電容器的另一個(gè)電極,芯柱外面套有絕緣管作為電介質(zhì),電容器的這兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線與一個(gè)線圈的兩端相連,組成LC振蕩電路,根據(jù)其振蕩頻率的高低(用與該電路相連的頻率計(jì)顯示)就可知道容器內(nèi)液面位置的高低,如果頻率計(jì)顯示該振蕩電路的振蕩頻率變大了,則液面(填“升高”或“降低”);容器內(nèi)的導(dǎo)電液體與大地相連,若某一時(shí)刻線圈內(nèi)磁場方向向右,且正在增強(qiáng),則此時(shí)導(dǎo)電芯柱的電勢正在(填“升高”或“降低”)。

解析根據(jù)頻率公式f=12πLC可知,若使振蕩頻率變大,則電容C減小;由C=εrS4πkd可知,若使電容減小,則正對(duì)面積S減小,即液面降低。線圈內(nèi)磁場方向向右且增強(qiáng),則電流沿順時(shí)針方向增大答案降低升高11.(5分)某電臺(tái)發(fā)射頻率為500kHz的無線電波,其發(fā)射功率為10kW,在距電臺(tái)20km的地方接收到該電波,該電波的波長為,在此處,每平方米的面積上每秒鐘可接收到該電波的能量為。

解析由c=λf知,λ=cf=3×108500×1000m=600m。設(shè)每秒鐘每平方米上獲得能量為E,則:E·4πR2=Pt,所以E=答案600m2×10-6J12.(7分)現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)光源,一個(gè)能產(chǎn)生紅外線,一個(gè)能產(chǎn)生紫外線,但是光源上無任何標(biāo)志,小明為了區(qū)分它們,就取來一張100元的鈔票,發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈔票放在甲燈下時(shí),鈔票上顯出閃亮的熒光印記,放在乙燈下鈔票很快變熱,但是不能看出熒光標(biāo)記。(1)由小明的實(shí)驗(yàn)可知甲燈為燈,乙燈的光具有。

(2)如圖(b)所示,他又用紫外線燈照射一塊透明玻璃,調(diào)整透明玻璃的位置和角度,看到鈔票上的“100”字樣再次發(fā)光。這表明紫外線能被透明玻璃。

(3)如圖(c)所示,他把這塊透明玻璃放在紫外線燈和鈔票之間,讓紫外線燈正對(duì)玻璃照射,在另一側(cè)無論怎樣移動(dòng)鈔票,“100”字樣都不發(fā)光。他這次實(shí)驗(yàn)是為了探究。

解析(1)由小明的實(shí)驗(yàn)可知甲燈為紫外線燈,乙燈的光具有熱效應(yīng)。(2)如題圖(b)所示,他又用紫外線燈照射一塊透明玻璃,調(diào)整透明玻璃的位置和角度,看到鈔票上的“100”字樣再次發(fā)光。這表明紫外線能被透明玻璃反射。(3)通過上面的探究可知紫外線可使熒光物質(zhì)發(fā)光,當(dāng)用玻璃擋住紫外線的傳播路徑時(shí),另一側(cè)的熒光物質(zhì)不發(fā)光,說明紫外線不能透過玻璃,這是為了探究紫外線能否透過玻璃。答案(1)紫外線熱效應(yīng)(2)反射(3)紫外線能否透過玻璃13.(10分)如圖所示,線圈L的自感系數(shù)為25mH,電阻為零,電容器C的電容為40μF,燈泡D的規(guī)格是“4V,2W”。開關(guān)S閉合后,燈泡正常發(fā)光,S斷開后,LC中產(chǎn)生振蕩電流。若從S斷開開始計(jì)時(shí),求:(1)當(dāng)t=π2×10-3(2)當(dāng)t=π×10-3s時(shí),LC回路中的電流。解析由T=2πLC,知T=2π25×10-3×40×10(1)t=π2×10-3s=14T。斷開開關(guān)S時(shí),電流最大,經(jīng)T4,電流最小,(2)t=π×10-3s=T2,此時(shí)電流亦為最大,與沒有斷開開關(guān)時(shí)的電流大小相等,則I=PU=2W4V答案(1)正電荷(2)0.5A14.(12分)居住地A位于某山脈的一邊,山脈的另一邊P處建有一無線電波發(fā)射站。該發(fā)射站可發(fā)送頻率為400kHz的中波和頻率為400MHz的微波。已知無線電波在空氣中的傳播速度都為3.0×108m/s,則:(1)該中波和微波的波長各是多少?(2)發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達(dá)居住地A處的?(3)哪種波接收效果好?解析(1)由λ=cf知,λ1=750m,λ2=0.75m(2)無線電波繞過山脈到達(dá)A處,發(fā)生了衍射現(xiàn)象。(3)頻率為400kHz的中波接收效果更好,因?yàn)樗牟ㄩL較長,衍射現(xiàn)象更明顯。答案(1)750m0.75m(2)衍射(3)中波15.(18分)2021年3月17日至3月19日,上海光博會(huì)在新國際博覽中心舉行,主題包括激光雷達(dá)、自動(dòng)駕駛等新的研發(fā)成果和應(yīng)用進(jìn)展,廣泛覆蓋多個(gè)激光和光電子領(lǐng)域。某雷達(dá)工作時(shí),發(fā)射電磁波的波長λ=20cm,每秒脈沖數(shù)n=5000,每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t=0.02μs。求:(1)該電磁波的頻率;(2)此雷達(dá)的最大偵察距離。解析(1)電磁波在空氣中傳播的速度一般認(rèn)為等于真空中光速c=3×108m/s,因此f=