高中物理第四章 电磁振荡与电磁波综合与测试课后测评

第四章　电磁振荡与电磁波

本章达标检测

满分:100分;时间:60分钟

一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~9小题只有一项符合题目要求,第10~12小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)

1.现在车辆常安装GPS(全球卫星定位系统)接收器,可用来接收卫星发射的信号,实现对车辆的精确定位和导航。卫星向GPS接收器传送信息通过的是(　　)

A.激光  B.电磁波

C.红外线  D.紫外线

2.下列关于电磁波的说法正确的是(　　)

A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场

B.电磁波在真空和介质中的传播速度相同

C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波

D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播

3.根据麦克斯韦电磁场理论判断,如图所示的4组电场产生的磁场或磁场产生的电场随时间t变化的规律错误的是(　　)

4.某电焊工回家刚好碰上邻居盖房,他没使用遮光面罩,就焊起了房上的钢筋,工作后他的脸部红肿、脱皮。导致这种病变的原因是(　　)

A.电弧光中的红外线过强

B.电弧光中的紫外线过强

C.电弧光中的X射线过强

D.电弧光亮度过强

5.关于无线电波的发射、传播和接收,以下说法中正确的是(　　)

A.信号波需要经过“调谐”后加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效发射出去

B.一部手机既是电磁波的发射装置,同时又是电磁波的接收装置

C.“检波”就是“调制”,“调制”就是“检波”

D.利用电视机的遥控器选择电视节目时,遥控器发出的是超声波脉冲信号

6.一台无线电接收机,当接收频率为535 kHz的信号时,调谐电路里电容器的电容是360 pF。如果调谐电路里的电感线圈保持不变,要接收频率为1 605 kHz的信号,调谐电路里电容器的电容应变为(　　)

A.40 pF   B.120 pF

C.1 080 pF   D.3 240 pF

7.

如图表示LC振荡电路某时刻的情况,以下说法错误的是(　　)

A.电容器正在充电

B.电感线圈中的电流正在增大

C.电感线圈中的磁场能正在增加

D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大

8.把两个分别发红光、绿光的发光二极管并联起来,再接入如图(1)所示的电路中,电路中的电容C和电感线圈的自感系数L比较大,回路的振荡周期为2 s。设法让电容器带上足够的电荷,再闭合开关S,若通过线圈的电流变化如图(2)甲所示(设通过线圈的电流方向自上而下为正),则对闭合开关S后的过程,下列说法正确的是(　　)

图(1)

图(2)

A.发绿光的发光二极管始终不发光

B.发红光、绿光的发光二极管交替发光,且每次发光的时间为2 s

C.发绿光的发光二极管所在支路的电流变化如图(2)中的乙所示

D.发绿光的发光二极管所在支路的电流变化如图(2)中的丙所示

9.LC振荡电路的振荡周期为T,t=0时刻电流方向如图所示,此时电容器不带电。下列图像正确的是(　　)

A.电流的周期性变化图像(以顺时针方向电流为正)

B.电容器极板a的带电荷量周期性变化图像

C.线圈中磁场能周期性变化图像

D.极板间电场强度周期性变化图像(以由a指向b为正)

10.(2019浙江金华十校高二联考)关于如图现象的表述正确的是(　　)

A.甲图中是利用紫外线检验人民币真伪

B.乙图中是利用β射线照射人体进行透视

C.丙图中汽车夜视系统利用了红外线

D.丁图中蝙蝠和雷达均利用超声波定位

11.关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量,下列说法正确的是(　　)

A.电荷量最大时,线圈中振荡电流也最大

B.电荷量为零时,线圈中振荡电流最大

C.电荷量增加的过程中,电路中的磁场能转化为电场能

D.电荷量减少的过程中,电路中的磁场能转化为电场能

12.(多选)如图所示,电感线圈的自感系数为L,其电阻不计,电容器的电容为C,开关S闭合。现将S突然断开,并开始计时,以下说法中正确的是(　　)

A.当t=时,由a到b流经线圈的电流最大

B.当t=π时,由a到b流经线圈的电流最大

C.当t=时,电路中电场能最大

D.当t=时,电容器左极板带有正电荷最多

二、非选择题(本题共5小题,共52分)

13.(6分)下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械应用的物理知识,请按照对应关系将相应的字母填在横线上。

(1)X光机:　　　　; 

(2)紫外线灯:　　　　; 

(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用:　　　　。 

A.光的全反射

B.紫外线有很强的荧光效应

C.紫外线有杀菌消毒作用

D.X射线有很强的贯穿能力

E.红外线有显著的热效应

F.红外线波长较长,易发生衍射

14.(8分)飞机失事后,为了分析事故发生的原因,必须寻找黑匣子。黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少?若接收装置是由LC电路组成的,该接收装置里的线圈自感系数L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容多大?(真空中的光速c=3.0×108 m/s)

15.(2019北京临川学校高二期末)(14分)某高速公路自动测速装置如图甲所示,雷达向驶来的汽车发射不连续的电磁波,每次发射时间约为10-6 s,相邻两次发射的时间间隔为t。当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现出一个尖形波,在接收到反射回来的无线电波时,在显示屏上呈现出第二个尖形波,根据两个波对应的屏上标尺刻度,可以计算出汽车与雷达间的距离。某次测速中仪器自动打出的纸带如图乙所示,请根据给出的t1、t、t2及c(c为无线电波在空气中的传播速度)写出汽车车速的表达式。

16.(10分)如图所示的LC振荡电路中,电感线圈自感系数L=0.5 H,电容器电容C=2 μF,现使电容器上极板带正电,从接通开关K时开始计时。

(1)当t=3.0×10-2 s时,电路中电流方向如何?

(2)经过多长时间,线圈中的磁场能第一次达到最大?

17.(14分)实验室里有一水平放置的平行板电容器,其电容C=1 μF。在两极板带有一定电荷量时,发现一粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示的电路,试分析以下两个问题:

(1)从S闭合时开始计时,经过2π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少?(假设此时粉尘未到达极板)

(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大?

答案全解全析

1.B　GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号,实现对车辆的精确定位和导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波中的无线电波,选项B正确。

2.A　根据麦克斯韦电磁场理论可知,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,交替变化并传播出去的电磁场在空间形成电磁波,选项A正确,C错误;电磁波在真空和介质中的传播速度不同,选项B错误;电磁波在同种非均匀介质中不沿直线传播,选项D错误。

3.C　稳定的电场不能产生磁场,选项A正确;均匀变化的磁场产生稳定的电场,选项B正确;周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场,产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比,由此可判断出选项C错误,选项D正确。

4.B　进行电焊工作时,产生的电弧光中有较强的紫外线,过量的紫外线照射对人体的皮肤有一定的伤害,所以电焊工在工作时要戴上遮光面罩,选项B正确。

5.B　信号波需要经过“调制”后加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效发射出去,选项A错误;一部手机既要发射信号,又要接收信号,因此它既是电磁波发射装置,同时又是电磁波接收装置,选项B正确;把声音或图像信号从高频电流中还原出来叫作解调,也叫检波,这个过程是调制的逆过程,选项C错误;电视机的遥控器发出的是红外线信号,选项D错误。

6.A　由f=得=,因为f1=535×103 Hz,f2=1 605×103 Hz,L1=L2,C1=360 pF,解得C2=40 pF,选项A正确。

7.A　图示时刻,由安培定则可知,产生磁场的电流沿逆时针方向,则此时电容器放电,电流正在增大,电感线圈中的磁场能正在增加,线圈中的感应电动势阻碍电流的增大,故选A。

8.C　由题意可知,振荡回路的振荡周期为2 s。由电路图和甲图知,两发光二极管将交替发光,发光时间各为半个周期,即1 s,电流为正时,发绿光的发光二极管亮,电流为负时,发红光的发光二极管亮,选项C正确,A、B、D错误。

9.D　根据题意知,t=0时刻,电容器极板上电荷量为零,极板间电场强度为零,电场能为零,磁场能最大,振荡电流最大,电容器即将进行反向充电,电场强度增大,且由b指向a。由于能量是标量,所以线圈中磁场能的图像应该在横轴上方,选项D正确。

10.AC　验钞笔是利用紫外线检验人民币真伪,选项A正确;医院放射科利用X射线照射人体进行透视,不是利用β射线,选项B错误;汽车夜视系统利用了红外线,选项C正确;蝙蝠利用超声波定位,雷达利用无线电波定位,选项D错误。

11.BC　电容器两极板上的电荷量最大时,振荡电流为零,选项A错误;电荷量为零时,放电结束,振荡电流最大,选项B正确;电荷量增加时,磁场能转化为电场能,电荷量减少时,电场能转化为磁场能,选项C正确,D错误。

12.CD　根据LC振荡电路的周期公式T=2π,当t==时,电容器刚好充电完毕,则流经线圈的电流最小,电路中电场能最大,选项A错误,C正确;当t=π=时,电容器刚好放电结束,流经线圈的电流最大,方向由b到a,选项B错误;当t==T时,电容器刚好反向充电结束,电容器两极板间电压最大,极板上所带电荷量最多,且左极板带有正电荷,选项D正确。

13.答案　(1)D(2分)　(2)C(2分)　(3)E(2分)

解析　(1)医疗器械X光机是用来透视人体的内部器官的,因此需要利用具有较强穿透能力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了符合这一要求的X射线,选D。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,选C。(3)理疗医用“神灯”又称红外线灯,主要用于促进人体局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部发热,加快血液循环,因此选E。

14.答案　8 000 m　4.5×10-9 F

解析　由c=λf得(1分)

λ== m=8 000 m(3分)

由公式f=得(1分)

C== F=4.5×10-9 F(3分)

15.答案　v=

解析　雷达第一次发射的电磁波被汽车反射时,汽车与雷达间的距离为s1=(2分)

雷达第二次发射的电磁波被汽车反射时,汽车与雷达间的距离为s2=(2分)

汽车行驶的距离为s=s1-s2(2分)

汽车运动的时间t'=t-+(3分)

则汽车的速度v=(2分)

联立解得v=(3分)

16.答案　(1)顺时针　(2)1.57×10-3 s

解析　(1)LC电路的振荡周期

T=2π=2π× s=6.28×10-3 s(2分)

当t=3.0×10-2 s时,由于4T<t<5T(2分)

知此时电容器正处于充电阶段,且电流沿顺时针方向。(2分)

(2)当接通开关K时,电容器开始放电,当电场能完全转化为磁场能时,磁场能第一次达到最大,此时(2分)

t==1.57×10-3 s(2分)

17.答案　(1)0　(2)g

解析　(1)开关S断开时,极板间的粉尘恰好静止,则电场力方向竖直向上,有mg=qE(2分)

LC电路的振荡周期

T=2π=2π× s=2π×10-5 s(3分)

因此t=2π×10-5 s时,振荡电路恰好经历一个周期,极板间场强的大小、方向均与原来相同,则粉尘恰好静止,加速度为0。(3分)

(2)电容器放电过程中,两极板的电荷量减小,电路中的电流增大,当电流最大时,两极板的电荷量为零,粉尘只受重力。(2分)

根据牛顿第二定律,有mg=ma(2分)

解得a=g(2分)