物理鲁科版 (2019)第1节 电磁波的产生当堂检测题
展开1.如图所示的电路,电阻,电容,电感,电感线圈的电阻可以忽略。单刀双掷开关S置于“1”,电路稳定后,再将开关S从“1”拨到“2”,图中回路开始电磁振荡,振荡开始后时,下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器的上极板带负电
C.电场能正在转化为磁场能
D.穿过线圈L的磁感应强度方向向上,且正在逐渐增强
2.有一个如图所示的LC回路,其中,,,t=0时刻,电容器的带电量最大,则( )
A.振荡周期T=2sB.经过时间t=0.5s,电路中电流最小
C.经过时间t=1s,磁场能达到最大D.放电过程中,电量有所损耗,振荡周期变小
3.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,形成一个统一的场,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
4.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
B.均匀变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直
D.当某一星球远离地球时,在地球上测得星球上发出光的频率将变大
5.如图所示是我国口径球面射电望远镜(FAST),它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.电磁波是纵波
B.麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C.频率越高的电磁波,波长越长
D.电磁波可以传递信息和能量
6.如图所示为手机无线充电的原理示意图。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后,就会在受电线圈中感应出电流为手机电池充电。在充电过程中( )
A.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失
B.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
C.受电线圈中感应电流的大小不变
D.受电线圈中感应电流的方向不变
7.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是( )
A.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
B.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场,就能产生电磁波
C.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
D.电磁波的传播一定需要介质
8.如图所示,LC振荡电路在某时刻的振荡电流i的方向如箭头所示,下列判断正确的是( )
A.若电流i正在增大,则线圈的自感电动势在减小
B.若电流i正在增大,则电容器里的电场方向向下
C.若电流i正在减小,则线圈的磁场能在增强
D.若电流i正在减小,则电容器上极板带负电
9.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是( )
A.变化的磁场会激发电场,这种电场与静电场相同,其电场线不是闭合曲线
B.变化的电场会激发磁场,这种磁场与电流的磁场不同,其磁感线不是闭合曲线
C.均匀变化的电场激发变化的磁场,空间将产生电磁波
D.振荡的电场激发同频率的振荡的磁场,空间将产生电磁波
10.常用的公交一卡通IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机向外发射某一特定频率的电磁波,刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是( )
A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B.当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡就能有效工作
C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流
D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息
11.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
B.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失
12.关于LC振荡电路,某一时刻的电场线、磁感线方向如图所示,下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电,电场能正在减小
B.电容器正在充电,磁场能正在减小
C.电流正在增大,电场强度正在增大
D.电流正在减小,电场强度正在增大
13.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是( )
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C.周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
D.变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波
14.如图甲为LC振荡电路,其中图乙描绘的是流过电路中B点的电流随时间变化规律的图像,假设回路中电流逆时针方向为正。下列说法正确的是( )
A.在第1s末到第2s末的过程中电容器正在向外电路放电
B.在第1s末到第2s末的过程中电容器的下极板带正电
C.在第2s末到第3s末的过程中A点的电势比B点的电势低
D.在第2s末到第3s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小
15.如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态,其振荡周期为,则( )
A.该时刻振荡电流i在减小
B.该时刻极板间的电场强度在减小
C.振荡过程中线圈内磁感应强度的变化周期为
D.振荡过程中电场能与磁场能的转化周期为
16.在某一LC振荡电路中,线圈的自感系数为L,电容器的电容为C,从电容器上电压达到最大值开始计时,即t=0,则有( )
A.至少经过,磁场能达到最大
B.至少经过,磁场能达到最大
C.在0到时间内,电路中的平均电流为
D.在0到时间内,电容器放出的电荷量为
17.判断下列说法的正误.
(1)LC振荡电路的电容器放电完毕时,回路中磁场能最小,电场能最大.(____)
(2)LC振荡电路的电容器极板上电荷量最多时,电场能最大.(____)
(3)LC振荡电路中电流增大时,电容器上的电荷一定减少.(____)
(4)LC振荡电路的电流为零时,线圈中的自感电动势最大.(____)
(5)LC振荡电路中,电容器的某一极板,从带最多的正电荷放电到这一极板带最多的负电荷为止,这一段时间为一个周期.(____)
18.电磁场与电磁波
(1)麦克斯韦电磁场理论
a.变化的磁场产生电场
①在变化的磁场中放入一个闭合的电路,由于穿过电路的磁通量发生变化,电路中会产生____。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了____。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路,也同样要在空间产生___ 。
b变化的电场产生磁场
变化的电场也相当于一种电流,也在空间产生___,即_____的电场在空间产生磁场。
(2)电磁场:变化的___ 和____所形成的不可分割的统一体。
(3)电磁波
a.电磁波的产生:____变化的电场和____变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波。
b.电磁波的特点
①电磁波____在真空中传播。
②电磁波的传播速度等于____。
③光在本质上是一种电磁波。即光是以____形式传播的一种电磁振动。
c.电磁波的波速
①波速、波长、频率三者之间的关系:波速=___ ×_____。
电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c=____。
②电磁波在真空中的传播速度c=3×108 m/s。
19.如图所示的实验装置,当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时,导线环上两小球间也会产生电火花,这是为什么?这个实验证实了什么问题?
20.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场周围会产生电场,均匀变化的磁场产生稳定的电场。根据法拉第电磁感应定律,说明为什么均匀变化的磁场产生的电场是稳定的。
参考答案
1.B
【详解】
对LC振荡电路的周期为
则在时刻从初始状态振荡半个周期,则此时电容器正在反向充电,电容器下极板带正电,上极板带负电,磁场能正在转化为电场能,因通过线圈的电流正在向下减弱,则穿过线圈L的磁感应强度方向向下,且正在逐渐减弱。
故选B。
2.A
【详解】
A.由
代入数据可解得,振荡周期为
A正确;
B.经过时间t=0.5s,即,刚好完成放电,故电路中电流最大,B错误;
C.经过时间t=1s,即,电容反向充电完成,电场能达到最大,磁场能达到最小,C错误;
D.振荡周期由L、C决定,与电量多少无关,故保持不变,D错误。
故选A。
3.D
【详解】
A.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,故A正确,不符合题意;
B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场,故B正确,不符合题意;
C.由电磁场的定义可知C正确,不符合题意;
D.只有变化的电场周围才存在磁场,只有变化的磁场周围才存在电场,故D错误,符合题意。
故选D。
4.C
【详解】
A.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,电磁波也能通过电缆、光缆传输,A错误;
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波,B错误;
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直,C正确;
D.据多普勒效应可知,当某一星球远离地球时,在地球上测得星球上发出光的频率将变小,D错误。
故选C。
5.D
【详解】
A.电磁波是横波,所以A错误;
B.赫兹是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的科学家,所以B错误;
C.频率越高的电磁波,波长越短,所以C错误;
D.电磁波可以传递信息和能量,所以D正确;
故选D。
6.B
【详解】
A.无线充电器的优点之一是不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上的充电器,但充电过程中仍有电能量损失,A错误;
B.无线充电利用的是电磁感应原理,所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递,B正确;
CD.周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电,产生的磁场也是周期性变化的,CD错误。
故选B。
7.B
【详解】
A.均匀变化的电场只能产生恒定的磁场,A项错误;
B.振荡的电场和振荡的磁场总是交替产生,且能由发生的区域向周围空间传播,产生电磁波,B项正确;
C.麦克斯韦预言电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在,C项错误;
D.电磁波可以不需要介质传播,D项错误。
故选B。
8.A
【详解】
AB.电流i正在增大,是放电过程,则线圈的自感电动势在减小,则下级板带正电,电场方向是向上,B错误A正确;
CD.电流i正在减小,是充电过程,则线圈的自感电动势在增大,磁场能在减少,则电容器上极板带正电,CD错误。
故选A。
9.D
【详解】
A.变化的磁场会激发电场,这种电场与静电场不同,其电场线是闭合曲线,A错误;
B.变化的电场会激发磁场,这种磁场与电流的磁场相同,其磁感线也是闭合曲线,B错误;
C.均匀变化的电场激发稳定的磁场,不产生电磁波,C错误;
D.振荡的电场激发同频率的振荡的磁场,空间将产生电磁波,D正确。
故选D。
10.B
【详解】
A.由题意可知,该能量来自于电磁感应,卡内是一个LC振荡电路,没有电池,选项A错误;
B.由题意知只要发射特定频率的电磁波时,达到一定的电压后,IC卡才能有效工作,选项B正确;
C.若电磁波的频率偏离该特定频率,电感线圈L中仍可出现感应电流,但不会达到需要的电压,选项C错误;
D.IC卡接收到读卡机发射的电磁波,同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理,选项D错误。
故选B。
11.AB
【详解】
A.根据电磁波的产生条件可知,A正确。
B.电磁波为横波,传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,B正确。
C.电磁波可以在真空中传播,也可以在介质中传播,因此也能通过电缆、光缆传输,C错误。
D.电磁波是一种能量传播方式,若波源的电磁振荡停止,则不再产生新的电磁波,但空间中的电磁波仍将继续传播下去,D错误。
故选AB。
12.BD
【详解】
由题图知,若磁场正在减弱,则磁场能向电场能转化,电容器正在充电,电场能正在增大,电场强度正在增大。因为磁场减弱,则穿过线圈的磁通量减小,那么线圈中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁场的磁通量的减小,即感应电流的磁场的方向竖直向上,根据安培定则可以知道感应电流的方向为逆时针方向,即电流由b向a,如图所示
故电容器下极板带正电、上极板带负电。根据闭合电路欧姆定律
由法拉第电磁感应定律
可知,电流正在减小。反之若磁场正在增强,则电场能在向磁场能转化,电容器正在放电,电场能正在减少,由磁场的方向可以判断出放电电流的方向从b向a,则电容器上极板带正电、下极板带负电,则电场方向应该竖直向下,与题图所表示场强相反,故电容器不可能在放电,所以AC选项错误,BD选项是正确。
故选BD。
13.CD
【详解】
AB.均匀变化的电场产生恒定的磁场,所以A、B均错误;
C.由麦克斯韦电磁场理论可知,周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场,故C正确;
D.由麦克斯韦电磁场理论可知,故D正确。
故选CD。
14.BCD
【详解】
AB.在第1s末到第2s末的过程中电流为顺时针方向且在减小,磁场能正向电场能转化,电容器正在充电,据电流方向可知,下极板带正电,A错误,B正确;
CD.在第2s末到第3s末的过程中电流为逆时针且在增大,电场能正向磁场能转化,沿电流方向电势降低,故A点的电势比B点的电势低,CD正确。
故选BCD。
15.AD
【详解】
AB.由图示电流方向可知,电容器正在充电,振荡电流减小,电容器两极板电荷量增加,电压增大,由
可知场强增大,A正确,B错误;
C.由于磁感应强度是矢量,振荡过程中线圈内磁感应强度的变化周期与振荡周期一致,C错误;
D.在一个振荡周期内,电场能与磁场能完成两次转化,故振荡过程中电场能与磁场能的转化周期为
D正确。
故选AD。
16.AC
【详解】
AB.LC振荡电路周期
电容器电压最大时,开始放电,经时间,放电结束,此时电容器电荷量为零,电路中电流最大,磁场最强,磁场能最大,选项A正确,B错误;
CD.因为Q=CU,所以电容器放电荷量
Q=CUm
由得
选项C正确,D错误。
故选AC。
17.错误 正确 正确 正确 错误
18.感应电流 电场 电场 生磁场 变化 电场 磁场 周期性 周期性 可以 光速 波动 波长 频率 λf
19.当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场,这种变化的电磁场传播到导线环时,在导线环中激发出感应电动势,使导线环上两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在
20.见解析
【详解】
根据法拉第电磁感应定律
若磁场均匀变化则恒定,则电动势恒定,产生的感应电流不变,因此产生稳定的电场。
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