2022届高考物理选择题专题强化训练:电磁场 电磁波 电磁波的周期、频率、波长和波速(北京使用)
展开一、单项选择题(共22小题;共88分)
1. 关于电磁波在真空中的传播速度,下列说法中正确的是
A. 频率越高,传播速度越大
B. 能量越大,传播速度越大
C. 波长越长,传播速度越大
D. 频率、波长、能量大小都不影响电磁波在真空中的传播速度
2. 关于机械波和电磁波,下列说法中错误的是
A. 机械波和电磁波都能在真空中传播
B. 机械波和电磁波都可以传递能量
C. 波长、频率和波速间的关系,即 v=λf,对机械波和电磁波都适用
D. 电磁波的传播不需要介质
3. 所有电磁波在真空中传播时,具有的相同物理量是
A. 频率B. 波长C. 能量D. 波速
4. 建立完整的电磁场理论,并首先预言电磁波存在的科学家是
A. 法拉第B. 奥斯特C. 赫兹D. 麦克斯韦
5. 关于电磁波,下列说法中正确的是
A. 电磁波传播需要介质
B. 电磁波能量越大,在真空中的传播速度越大
C. 电磁波是一种物质
D. 电场和磁场总是相互联系的,从而产生电磁波
6. 真空中所有的电磁波都具有相同的
A. 频率B. 波长C. 波速D. 能量
7. 根据麦克斯韦电磁场理论,以下说法中正确的是
A. 电场一定能产生磁场,磁场一定能产生电场
B. 稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场产生稳定的电场
C. 周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
D. 均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
8. 如图所示的四种变化电场,能发射电磁波的是
A. B.
C. D.
9. 如图所示是空间中某磁场的磁感应强度 B 随时间变化的图象,在它周围空间产生的电场中的某一点的电场强度 E 应是
A. 逐渐增强B. 逐渐减弱C. 不变D. 无法确定
10. 收音机中的调谐电路电感线圈的自感系数为 L,要想接收波长为 λ 的电台信号,应把调谐电路中电容器的电容调至(c 为光速)
A. λ2πLcB. 12πLcλC. λ22πLc2D. λ24π2Lc2
11. 在 LC 振荡电路中,电容器放电时间的长短决定于
A. 充电电压的大小B. 电容器带电荷量的多少
C. 放电电流的大小D. 电容 C 和电感 L 的数值
12. 关于电磁场理论,下列叙述不正确的是
A. 变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关
B. 周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C. 变化的电场和变化的磁场相互关联,形成一个统的场,即电磁场
D. 电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场
13. 下列说法中正确的是
A. 任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场,振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场
B. 任何电场都要在周围空间产生磁场,振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场
C. 任何变化的电场都要在周围空间产生磁场,振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场
D. 电场和磁场总是相互联系形成一个不可分离的统一体
14. 电磁波与声波比较,下列说法中不正确的是
A. 电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B. 由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大
C. 由空气进入水中时,电磁波波长变短,声波波长变长
D. 电磁波和声波在介质中的传播速度,都由介质决定,与频率无关
15. 某电路中电场随时间变化的图象如下图所示,其中能发射电磁波的电场是
A. B.
C. D.
16. 以下电场能产生电磁波的为
A. E=10 N/C B. E=5sin(4t+1) N/C
C. E=(3t+2) N/C D. E=(4t2−2t) N/C
17. 如图所示的 LC 振荡电路中,已知某时刻电流 i 的方向指向 A 板,且正在增大,则此时
A. A 板带正电B. 线圈 L 两端电压在增大
C. 电容器 C 正在充电D. 电场能正在转化为磁场能
18. 当电磁波的频率减小时,它在真空中的波长将
A. 不变B. 增大C. 减小D. 无法确定
19. 在 LC 回路中发生电磁振荡时,以下说法正确的是
A. 电容器的某一极板,从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止,这一段时间为一个周期
B. 当电容器放电完毕瞬间,回路中的电流为零
C. 提高充电电压,极板上带更多的电荷时,能使振荡周期变大
D. 要提高振荡频率,可减小电容器极板间的正对面积
20. 某电路中电场随时向变化的图象如图所示,能发射电磁波的电场是
A. B.
C. D.
21. 在 LC 振荡电路中,可以使振荡频率增大一倍的方法是
A. 自感系数 L 和电容 C 都增大一倍
B. 自感系数 L 增大一倍,电容 C 减小一半
C. 自感系数 L 减小一半,电容 C 增大一倍
D. 自感系数 L 和电容 C 都减小一半
22. 如图所示,L 是电阻可以忽略的电感线圈,LC 振荡电路工作时的周期为 T,在 t=0 时断开开关 K,则在 0∼T4 这段时间内,下列叙述正确的是
A. 电容器 C 放电,A 板上正电荷逐渐减少,LC 回路中电流逐渐增大,当 t=T4 时电流达到最大
B. 电容器 C 放电,A 板上正电荷逐渐减少,LC 回路中电流逐渐减小,t=0 时放电电流最大
C. 电容器 C 充电,B 板上正电荷逐渐增多,LC 回路中电流逐渐减小,当 t=T4 时电流为零
D. 电容器 C 充电,A 板上正电荷逐渐增多,LC 回路中电流逐渐减小,当 t=T4 时电流为零
二、双项选择题(共5小题;共20分)
23. 甲、乙两种磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示,下列说法正确的是
A. 磁场甲能够产生电场
B. 磁场甲能够产生电磁波
C. 磁场乙的磁感应强度最大时产生的电场最强
D. 磁场乙的磁感应强度为零时产生的电场最强
24. 电子钟是利用 LC 振荡电路来工作计时的,现发现电子钟每天要慢 30 s,造成这一现象的原因可能是
A. 电池用久了B. 振荡电路中电容器的电容大了
C. 振荡电路中线圈的电感大了D. 振荡电路中的电容器的电容小了
25. 以下关于电磁波的说法中正确的是
A. 只要电场或磁场发生变化,就能产生电磁波
B. 电磁波传播需要介质
C. 电磁振荡一旦停止,电磁波仍能独立存在
D. 电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随有能量向外传递的
26. 在 LC 回路中,电容器两端的电压随时间 t 变化的关系如图所示,则
A. 在时刻 t1,电路中的电流最大
B. 在时刻 t2,电路中的磁场能最大
C. 从时刻 t2 至 t3,电路的电场能不断增大
D. 从时刻 t3 至 t4,电容的带电荷量不断增大
27. 根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是
A. 方向向上的磁场在增强
B. 方向向上的磁场在减弱
C. 方向向上的磁场先增强,然后反向减弱
D. 方向向上的磁场先减弱,然后反向增强
三、多项选择题(共3小题;共12分)
28. 关于电磁波的特点,下列说法正确的是
A. 电磁波中的电场和磁场互相垂直,电磁波沿与二者垂直的方向传播
B. 电磁波是横波
C. 电磁波的传播不需要介质,而是电场和磁场之间的相互感应
D. 电磁波不能发生干涉和衍射现象
29. 如图所示为 LC 振荡电路中电容器极板上的电荷量 q 随时间 t 变化的图象,由图可知
A. 在 t1 时刻,电路中的磁场能最小
B. 从 t1 到 t2,电路中的电流不断减小
C. 从 t2 到 t3,电容器不断充电
D. 在 t4 时刻,电容器的电场能最小
30. LC 振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则
A. 若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由 b 向 a
B. 若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上极板带负电
C. 若磁场正在增强,则电场能正在减小,电容器上极板带正电
D. 若磁场正在增强,则电容器正在充电,电流方向由 a 向 b
答案
第一部分
1. D
【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速,与频率、波长、能量大小均无关。
2. A
【解析】本题考查机械波与电磁波的区别,机械波的传播需要介质,而电磁波的传播不需要介质,所以A错误,D正确;公式 v=λf 对一切波都适用,机械波和电磁波都可以传递能量,故B、C都正确。
3. D
【解析】不同电磁波在真空中传播时,只有速度相同,即为光速.
4. D
【解析】麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫兹证实了预言的正确性。
5. C
6. C
7. C
【解析】稳定的电场不能产生磁场,稳定的磁场不能产生电场,选项A、B错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场,选项C正确;均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场,选项D错误。
8. D
【解析】图A是稳定的电场,不能产生磁场;图B与图C是均匀变化的电场,产生恒定的磁场,也不能形成电磁波;图D是周期性变化的电场,会产生同频率周期性变化的磁场,能形成电磁场,向外发射电磁波,选项D正确,A,B,C错误。
9. C
【解析】由题图可知,磁场的磁感应强度均匀增强,根据麦克斯韦电磁场理论,均匀变化的磁场产生恒定的电场,即电场强度 E 不变,选项C正确,A、B、D错误。
10. D
【解析】波长为 λ 的电台信号的频率为 f=cλ,故 cλ=12πLC,解得 C=λ24π2Lc2,选项D正确。
11. D
【解析】电容器放电一次经历四分之一个周期,而周期 T=2πLC,T 由振荡电路的电容 C 和电感 L 决定,故选D。
12. D
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场周围一定存在电场,与是否有闭合电路无关,A正确;周期性变化的磁场产生同频率变化的电场,B正确;由电磁场的定义可知C也正确;只有变化的电场周围存在磁场,变化的磁场周围存在电场,故D错误。
13. C
【解析】变化的电场(或磁场)在周围空间产生磁场(或电场);均匀变化的电场(或磁场)在周围空间产生恒定的磁场(或电场);振荡电场(或磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(或电场)。
14. D
【解析】电磁波传播不需要介质,而声波属于机械波,声波传播离不开介质,A正确;
电磁波在空气中的传播速度接近光在真空中的速度,进入水中速度变小,而声波进入水中速度反而比空气中大,B正确;
由 v=λf,电磁波或声波由一种介质进入另一种介质时,频率不变,可见波速 v 与波长 λ 成正比,C正确;
电磁波的速度不仅与介质有关,还与频率有关,这点与声波不相同,D错误。
15. D
【解析】电场不随时间变化,不会产生磁场,故A错误;电场随时间均匀的变化,只能在周围产生稳定的磁场,不会产生和发射电磁波,故B和C错误;电场随时间不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而这磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,即形成电磁场,才能发射电磁波,故D正确。
16. B
17. D
【解析】电路中的电流正在增大,说明电容器正在放电,选项C错误;
电容器放电时,电流从带正电的极板流向带负电的极板,则 A 板带负电,选项A错误;
电容器放电,电容器两板间的电压减小,线圈两端的电压减小,选项B错误;
电容器放电,电场能减少,电流增大,磁场能增大,电场能正在转化为磁场能,选项D正确.
18. B
【解析】电磁波的波长为:λ=cf,频率减小,波长增大,选项B正确.
19. D
【解析】电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间,电容器完成了放电和反向充电过程,时间为半个周期,A错误;
电容器放电完毕瞬间,电路中电场能最小,磁场能最大,故电路中的电流最大,B错误;
振荡周期仅由电路本身决定,与充电电压等无关,C错误;
提高振荡频率,就是减小振荡周期,可通过减小电容器极板正对面积来减小 C,达到增大振荡频率的目的,D正确.
20. D
21. D
【解析】根据 LC 振荡电路频率公式 f=12πLC 得,当 L 、 C 都减小一半时,f 增大一倍,故选项D正确.
22. C
【解析】开关闭合时,通过线圈 L 的电流从上往下,电容器带电荷量为零;在 t=0 时断开开关 K,则在 0∼T4 这段时间内,电容器 C 充电,B 板上正电荷逐渐增多,LC 回路中电流逐渐减小,当 t=T4 时电流为零,选项C正确,A、B、D错误。
第二部分
23. A, D
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论,均匀变化的磁场甲能产生稳定的电场,不能产生电磁波,选项A正确,B错误;周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场,磁场乙的磁感应强度最大时,产生的电场最弱,磁场乙的磁感应强度为零时,产生的电场最强,选项C错误,D正确。
24. B, C
【解析】电子钟变慢的原因是 LC 振荡电路的振荡周期变大了,而影响周期的因素是振荡电路中的 L 和 C,这两个物理量有一个或两个变大造成的,B、C正确。
25. C, D
【解析】如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是稳定的,就不能再产生新的电场(或磁场),也就不能产生电磁波;电磁波不同于机械波,它的传播不需要介质;电磁振荡停止后,电磁波仍独立存在;电磁波具有能量,它的传播是伴随有能量传递的.故选CD。
26. A, D
【解析】电磁振荡中的物理量可分为两组:① 电容器带电 q,极板间电压 u,电场强度 E 及电场能为一组。
② 自感线圈中的电流 i, 磁感应强度 B 及磁场能为一组.同组量的大小变化规律一致;
同增同减同为最大或为零值.异组量的大小变化规律相反;
若 q 、 E 、 u 等量按正弦规律变化,则 i 、 B 等量必按余弦规律变化.
根据上述分析由题图可以看出,本题正确选项为A、D。
27. A, C
【解析】判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律,只不过是用电场线方向代替了电流方向。
方向向上的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则知感应电流方向如题图中电场线的方向所示,选项A正确,B错误。
同理,当磁场反向即向下减弱时,也会得到如题图所示方向的电场,选项C正确,D错误,故选A、C。
第三部分
28. A, B, C
【解析】电磁波是横波,其 E 、 B 、 v 三者互相垂直。电磁波也是一种波,它具有波的特性,因此ABC正确 D错。
29. A, C, D
【解析】由题图可以看出 t1 时刻,电容器极板上的电荷量最大,则电路中的电流为零,磁场能为零,磁场能最小,选项A正确;
从 t1 到 t2,电容器极板上的电荷量减小,电路中电流增大,选项B错误;
从 t2 到 t3,电容器极板上的电荷量增大,电容器不断充电,选项C正确;
在 t4 时刻,电容器极板上的电荷量为零,电容器的电场能为零,选项D正确.
30. A, B, C
【解析】若磁场正在减弱,则电流在减小,是充电过程,根据安培定则可确定电流由 b 向 a,电场能增大,上极板带负电,故选项A、B正确;
若磁场正在增强,则电流在增大,是放电过程,电场能正在减小,根据安培定则,可判断电流由 b 向 a,上极板带正电,故选项C正确,D错误.
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