章末综合测评(四)　电磁振荡与电磁波

(分值：100分)

1．(4分)手机通信是靠电磁波传递信息的，从理论上预言电磁波存在和第一次用实验证实电磁波存在的物理学家分别是(　　)

A．安培，法拉第   B．麦克斯韦，法拉第

C．法拉第，赫兹   D．麦克斯韦，赫兹

D　[麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验验证了电磁波的存在。]

2．(4分)下列设备的运行与电磁波无关的是(　　)

A．医院里，医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况

B．“嫦娥一号”接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球

C．汽车上安装有GPS(全球卫星定位系统)以确定行驶路线和距离

D．在汶川大地震发生后救灾人员利用卫星电话恢复了与外界的通讯联系

A　[医院里的B超是利用超声波的物理特性进行分析和治疗的，故选A。]

3．(4分)关于LC振荡电路，下列说法中正确的是(　　)

A．当电容器充电完毕时，电路中电流最大

B．当电容器开始放电时，电路中电流为零

C．当电容器放电完毕时，电路中电流为零

D．当电容器开始充电时，电路中电流为零

B　[电容器充电完毕和开始放电是同一时刻，电路中电流为零；电容器放电完毕和开始充电是同一时刻，电路中电流最大。故只有B项正确。]

4．(4分)随着无线电技术、微波技术的发展和普及，电磁辐射已成为威胁人们健康的无形污染，下列说法错误的是(　　)

A．波长越长，电磁辐射对人体危害越突出

B．电磁污染可以干扰通信系统、导航

C．电磁辐射会影响地面站对人造卫星的控制

D．电磁辐射可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人三个方面进行防护

A　[电磁波波长越短，频率越高，能量越强，电磁辐射对人体危害越突出，A错误；电磁辐射会干扰通信系统、导航，影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制，有效地防治电磁辐射可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人三个方面进行防护，B、C、D描述正确。]

5．(4分)如图所示，i­t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电。在某段时间里，电路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中的(　　)

A．Oa段   B．ab段

C．bc段   D．cd段

D　[某段时间里，电路的磁场能在减小，说明电路中的电流正在减小，正在给电容器充电，而此时M极板带正电，那么一定是给M极板充电，电流方向是顺时针方向。由图像知t＝0时，电容器开始放电，又M极板带正电，结合i­t图像可知，电流以逆时针方向为正方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图像中的cd段，故只有D正确。]

6．(4分)在LC振荡电路中某时刻电容器两极板间的电场线方向和穿过线圈的磁感线方向如图所示，这时有(　　)

A．电容器正在放电

B．电路中电流正在减小

C．电场能正在转化为磁场能

D．线圈中产生的自感电动势正在减小

B　[根据电场方向可知上极板带正电荷，又由磁场方向，根据安培定则可判断，电流方向为顺时针(大回路)，所以正在给电容器充电。 因此，电流逐渐减小，磁场能转化为电场能，由于电流按正弦规律变化，变化率在增大，据法拉第电磁感应定律，知自感电动势正在增大。]

7．(4分)一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是粗线疏绕匝数少的线圈，由此可以判断(　　)

A．匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波

B．匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波

C．匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收短波

D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收中波

A　[根据密绕匝数多的线圈电感大，疏绕匝数少的线圈电感小，可排除B、D选项；根据f＝，电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据c＝fλ，频率越小，波长越大，可知A选项是正确的。]

8．(12分)如图所示，一LC回路的电感L＝0.25 H，电容C＝4 μF，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电，求：

(1)此LC振荡电路的周期为多少？

(2)当t＝2.0×10－3s时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？

(3)如电容器两板电压最大为10 V，则在前内的平均电流为多大？

[解析]　(1)根据T＝2π可得此LC振荡电路的周期为

T＝2πs＝6.28×10－3s

(2)当t＝2.0×10－3s时，即从t＝0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带负电荷，电流方向为逆时针方向。

(3)如电容器两板电压最大为10 V，则电容器带电量最大值为Q＝CU＝4×10－5C

则在前内的平均电流为

＝＝A≈2.5×10－2A。

[答案]　(1)6.28×10－3s；(2)负电；逆时针。(3)2.5×10－2A

9．(14分)如图所示振荡电路中，电感L＝300 μH，电容C的范围为25～270 pF，求：

(1)振荡电流的频率范围；

(2)若电感L＝10 mH，要产生周期T＝0.02 s的振荡电流，应配制多大的电容？

[解析]　(1)由f＝得

fmax＝ Hz≈1.8×106 Hz

fmin＝ Hz≈0.56×106 Hz

所以频率范围为0.56×106～1.8×106 Hz。

(2)由T＝2π得

C＝＝ F＝10－3 F。

[答案]　(1)0.56×106～1.8×106 Hz　 (2)10－3 F

10．(4分)(多选)下列能说明电磁波具有能量的依据是(　　)

A．可见光射入人的眼睛，人看到物体

B．放在紫外线区域的温度计升温很快

C．收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振

D．γ射线具有很强的贯穿能力

ACD　[人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量，A正确；红外线具有加热作用，说明红外线具有能量，紫外线具有化学作用和荧光作用，B错误；电谐振在调谐电路中的感应电流的能量来源于空中的无线电波，C正确；γ射线有很强的贯穿能力，说明γ射线具有很高的能量，D正确。]

11．(4分)(多选)下列说法正确的是(　　)

A．电磁波信号需要经过“调制”，加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效地发射出去

B．一部手机既是电磁波发射装置，同时又是电磁波接收装置

C．调频是使高频振荡信号的振幅随低频信号变化

D．电视的图像信号和声音信号是通过电视台的发射天线同时发射的

ABD　[电磁波信号需要经过“调制”过程加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效地发射出去，A正确；手机要接收信号，也要发射信号，所以它既是电磁波发射装置，同时又是电磁波接收装置，B正确；调频是使高频振荡信号的频率随低频信号变化，C错误；图像信号和声音信号都加载在电磁波上由发射天线同时发射，D正确。]

12．(4分)(多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是(　　)

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是由介质决定的，与频率无关

ABC　[声波属于机械波，传播离不开介质，故A正确；电磁波在空气中的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变大，故B正确；由v＝λf可知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，故C正确；电磁波的速度不仅与介质有关，还与频率有关，这点与声波不同，D错误。]

13．(4分)(多选)在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示。若把通过P点向右的电流规定为正方向，则(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．0～0.5 ms内，电容器C正在充电

B．0.5～1 ms内，电容器上极板带正电荷

C．1～1.5 ms内，Q点比P点电势高

D．1.5～2 ms内，磁场能在减少

CD　[由题图可知，在0～0.5 ms内，电流正向增大，电容器正在放电，故A错；在0.5～1 ms内，电流正向减小，电容器正在充电，电容器下极板带正电荷，故B错；1～1.5 ms内电流负向增大，电容器正在放电，此过程电容器下极板带正电，Q点的电势比P点的高，故C对；1.5～2 ms内电流负向减小，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，故D对。]

14．(4分)在LC回路中产生电磁振荡的过程中(　　)

A．从电容器放电开始计时，当t＝kπ时，振荡电流最大，其中k＝0,1,2,3…

B．当电容器中电场强度增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相反

C．向电容器充电是磁场能转化成电场能的过程

D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同

C　[当t＝kπ(k＝0,1，2…)时，由图可知振荡电路电流为零，A错误；当场强增大时，在～、T～T时间段内，振荡电流减小，线圈中自感电动势与振荡电流方向相同，B错误；电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化为电场能，C正确；相邻的充、放电时刻，在0～、～、～T和T～T等时间内，由图像对照，可知在～内，电容器充电，i＞0，在～T内，电容器放电，i＜0，D错误。]

15．(12分)我国电视台1到12频道的频率范围是48.5 MHz到223 MHz，用自感系数是3×10－2 μH到4.6×10－2 μH的可变的电感线圈，恰能收到这一频率范围的电磁波，那么电视接收机调谐电路中的电容C的取值范围是多大？该电视机所接收的电磁波波长范围是多大？

[解析]　根据f＝可得，C＝

又依题意，f＝48.5×106～223×106 Hz

L＝3×10－8～4.6×10－8 H，

可计算出C的取值范围：11.0～359.0 pF，

又根据v＝λf

可求出波长的取值范围为：1.35～6.19 m。

[答案]　11.0～359.0 pF　1.35～6.19 m

16．(14分)如图所示的振荡电路中，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，从接通电键K时刻算起。(x≈3.14)

(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？

[解析]　(1)LC回路振荡的周期：

T＝2π＝2π s＝6.28×10－3 s

当t＝3.0×10－2 s时，t≈4.78T

即4T<t<5T，

此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流方向为顺时针。

(2)当接通电键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t＝＝1.57×10－3 s

[答案]　(1)电路中电流顺时针方向　(2)1.57×10－3 s