物理选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波综合与测试导学案及答案

这是一份物理选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波综合与测试导学案及答案，共6页。学案主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法正确的是( )
A．电磁波的频率越高，传播速度越大
B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．所有电磁波在真空中传播速度都相等
答案 D
解析 所有电磁波在真空中传播速度都等于光速，故选D.
2.如图1所示，间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车．这种遥感照相机敏感的电磁波属于( )
图1
A．可见光 B．红外线
C．紫外线 D．X射线
答案 B
解析 遥感照相机敏感的电磁波属于红外线．
3．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案 B
解析 电磁波与声波都能传递信息，选项A的说法错误；太阳光中的可见光的传播速度远远大于超声波，选项C的说法错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长，选项D的说法错误．
4．如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波( )
答案 D
解析 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，题图A中是一恒定的电场，不会在周围空间产生磁场，题图B和C中，都是均匀变化的电场，产生的磁场都是恒定的，所以不会产生电磁波，只有题图D中的周期性变化的电场才会在周围空间产生周期性变化的磁场，进而形成电磁波，故选D.
5.如图2所示电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是( )
图2
A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为E
B．闭合S，稳定后，电容器的a极带正电
C．断开S的瞬间，电容器的a极板将开始带正电
D．断开S后，灯熄灭，电容器不会带电
答案 C
解析 因线圈L的电阻不计，则闭合S，稳定后，电容器两端电压为0，电容器不带电，选项A、B错误；断开S的瞬间，灯熄灭，线圈与电容器组成LC振荡电路，电容器开始充电，a极板将带正电，选项C正确，D错误．
6.如图3为LC振荡电路在某时刻的示意图，则( )
图3
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电
C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电
D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流的减小
答案 A
解析 若磁场正在减弱，则电容器正在充电，根据安培定则知感应电流方向为顺时针方向，所以电容器上极板带正电，选项A正确；反之若磁场正在增强，则电容器正在放电，电容器上极板带负电，选项B错误；若电容器上极板带负电，则电容器正在放电，磁场能增大，电流增大，自感电动势正在阻碍电流的增大，选项C、D错误．
7．要使LC振荡电路的周期增大一倍，可采用的办法是( )
A．电感L和电容C都增大一倍
B．电感L和电容C都减小一半
C．电感L增大一倍，而电容C减小一半
D．电感L减小一半，而电容C增大一倍
答案 A
解析 由LC振荡电路的周期公式T＝2πeq \r(LC)得，要使LC振荡电路的周期增大一倍，选项A符合要求，选项B、C、D不符合要求．
8．第五代移动通信系统(5G)将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务．关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是( )
A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转
B．如果空间某区域有振荡的电场和振荡的磁场，就能产生电磁波
C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
D．电磁波和机械波都不能在真空中传播
答案 B
解析 手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，选项A错误；振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，产生电磁波，选项B正确；电磁波是横波，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，选项D错误．
二、多项选择题(本题4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)
9．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光的衍射现象明显
D．在电磁波谱中，衍射现象最明显的是γ射线
答案 AB
解析 X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；波长越长，衍射现象越明显，因此紫光应比紫外线的衍射现象明显，γ射线衍射现象最不明显，故C、D错误．
10．关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地辐射红外线
B．红外线具有很强的热效应和荧光作用
C．红外线可以灭菌消毒
D．红外线容易穿透云雾
答案 AD
解析 荧光作用和灭菌消毒都是紫外线的重要用途，故B、C错误；一切物体都在不停地辐射红外线，红外线波长较长，绕过障碍物的能力强，易穿透云雾，故A、D正确．
11.在LC振荡电路中电容器两端电压u随时间t变化的关系如图4所示( )
图4
A．在t2时刻，电路中的电流最大
B．在t3时刻，电路中的磁场能最大
C．从t2时刻至t3时刻，电路中的电场能不断增大
D．从t3时刻至t4时刻，电容器所带的电荷量不断增大
答案 AC
解析 根据电容器两极板之间电压与电荷量的关系Q＝CU可知，t2时刻，电容器两极板上的电荷量为零，即放电完毕，电流最大，故A正确；t3时刻，电荷量最大，电流为零，磁场能最小，故B错误；t2～t3时间内，电荷量增加，是充电过程，电场能不断增大，故C正确；t3～t4时间内，是放电过程，电荷量不断减少，故D错误．
12.如图5所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC电路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q为正值表示a极板带正电)( )
图5
答案 BC
解析 S闭合时，D正常发光，此时电容器两极板间的电势差为零，根据Q＝CU知，所带的电荷量为零；断开S，由于线圈阻碍电流的变化，电容器反向充电，a极板带负电，电荷量逐渐增大，磁场能转化为电场能，充电完毕后，又开始放电，将电场能转化为磁场能，形成LC振荡电路，电荷量随时间周期性变化，故A错误，B正确；突然断开S，线圈中电流减小，则出现感应电动势，从而对电容器进行充电，导致磁场能减小，电场能增大，则电流减小，方向沿顺时针方向，结合振荡电流的周期性可知C正确，D错误．
三、非选择题(本题2小题，共28分)
13．(13分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在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？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里线圈的电感L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？
答案 8 000 m 4.5×10－9 F
解析 由公式v＝λf得：
λ＝eq \f(v,f)＝eq \f(3×108,37.5×103) m＝8 000 m(6分)
再由公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))得：
C＝eq \f(1,4π2f2L)＝eq \f(1,4×3.142×37.5×1032×4.0×10－3) F≈4.5×10－9 F．(7分)
14．(15分)在LC振荡电路中，线圈的电感L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该电路的周期是多少？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
答案 (1)6.28×10－4 s (2)减小 充电过程
解析 (1)由电磁振荡的周期公式可得
T＝2πeq \r(LC)＝2×3.14×eq \r(2.5×10－3×4×10－6) s＝6.28×10－4 s(5分)
(2)因为t＝9.0×10－3 s≈14.33T，(3分)
而eq \f(T,4)＜0.33T＜eq \f(T,2)，
由电磁振荡的周期性知，当t＝9.0×10－3 s时，LC电路中的电磁振荡正在第二个eq \f(T,4)的变化过程中．
t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最大，电路中电流为零，电路中电流随时间的变化规律如图所示：第一个eq \f(T,4)内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个eq \f(T,4)内，电容器被反向充电，电流由最大减小至零．(4分)
显然，在t＝9.0×10－3 s时，即在第二个eq \f(T,4)内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中．(3分)