高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 电磁波的产生当堂达标检测题

第4章电磁波

第1节　电磁波的产生

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.(多选)(2021河南周口太康二高期中)在电磁学发展的过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是(　　)

A.奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象

B.麦克斯韦预言了电磁波的存在,楞次用实验证实了电磁波的存在

C.库仑发现了点电荷间的相互作用规律,密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值

D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律,洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律

解析由物理学史可知,奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象,A正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在,B错误;库仑发现了点电荷间的相互作用规律,密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值,C正确;洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律,安培发现了磁场对电流的作用规律,D错误。

答案AC

2.(多选)(2020湖北荆门高三元月调考)下列说法正确的是(　　)

A.光由一种介质进入另一种介质时频率不变

B.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关

C.电磁波和机械波都需要通过介质传播

D.根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波

解析光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故A正确;机械波在介质中传播的速度与波的频率无关,故B错误;电磁波不需要通过介质传播,故C错误;根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波,故D正确。

答案AD

3.(多选)(2020江苏南通期末检测)关于电磁场的理论,下列说法中正确的是(　　)

A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的

B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的

C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的

D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场

解析麦克斯韦电磁场理论指出,如果场的变化是均匀的,产生新的场是稳定的,如果场的变化是不均匀的,产生新的场也是变化的,振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场。

答案BD

4.(2020河北邢台检测)某LC电路的振荡频率为520 kHz,为能提高到1 040 kHz,以下说法正确的是(　　)

A.调节可变电容,使电容增大为原来的4倍

B.调节可变电容,使电容减小为原来的

C.调节电感线圈,使线圈匝数增加到原来的4倍

D.调节电感线圈,使线圈电感变为原来的

解析由振荡频率公式f=可知,要使频率提高到原来的2倍,则可以减小电容使之变为原来的,或减小电感使之变为原来的,故B正确,A、C、D错误。

答案B

5.(多选)(2020广东揭阳一中检测)在LC电路产生电磁振荡的过程中,下列说法正确的是(　　)

A.电容器放电完毕时,电路中的磁场能最小

B.电路中的电流最大的时刻,电路中的磁场能最大

C.电容器极板上的电荷最多时,电场能最大

D.电容器放电完毕时,回路中电流最大

解析电容器放电完毕时刻,电流最大,磁场能最大,A错误;B、D正确;电容器极板上的电荷最多时,电场强度最大,电场能最大,C正确;振荡电路的周期T=2π,与充电电压无关。

答案BCD

6.(2020四川射洪中学期中)在如图所示的LC振荡电路中,已知线圈的自感系数不变,电容器为可调电容器,开始时电容器的电容为C0,欲使振荡电路的固有频率加倍,则电容器的电容应变为(　　)

A.4C0 B.2C0 

C.C0 D.C0

解析由题意,固有频率变为原来的2倍,即周期变为原来的,由T=2π知,L不变,只有C=C0时符合要求,D正确。

答案D

7.

(2020浙江宁波模拟)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的电路中产生周期T=2π的振荡电流。当罐中的液面上升时,则电容器的电容　　　　;LC电路的振荡频率　　　　　。(选填“增大”“减小”或“不变”) 

解析当罐中液面上升时,相当于插入的电介质变多,电容器两极板间的介电常数变大,则电容器的电容C增大,根据T=2π,可知LC电路的振荡周期T增大,又f=,所以振荡频率减小。

答案增大　减小

8.

如图所示,电源的电动势为E,电容器的电容为C,线圈的自感系数为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间和放电电流的平均值。

解析电容器放电时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π。在T内电流平均值为。

答案

关键能力提升练

9.(多选)(2020湖北华中师大一附中月考)关于机械波与电磁波,下列说法中正确的是(　　)

A.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动

B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅

C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去

D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线

解析机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动,选项A正确;弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时,在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅,选项B错误;有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去,这是根据多普勒效应,选项C正确;波长越大衍射能力越强,则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线,选项D错误。

答案AC

10.

(2020甘肃平凉紫荆中学检测)如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时,有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度B的大小跟时间成正比,方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变,那么(　　)

A.小球受到的向心力大小不变

B.小球受到的向心力大小不断增加

C.洛伦兹力对小球做了功

D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比

解析根据麦克斯韦电磁场理论可知,磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场,根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同,因小球带正电,故电场力对小球做正功,其速率增大,向心力的大小m随之增大,A错误,B正确。带电小球所受的洛伦兹力F=qBv,因为速率v随时间逐渐增大,且B∝t,故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功,故C错误。

答案B

11.(2020四川雅安中学月考)图甲所示LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示(规定沿顺时针方向的电流为正),则(　　)

A.0.5 s至1 s时间内,电容器放电

B.0.5 s至1 s时间内,电容器上极板带的是正电

C.1 s至1.5 s时间内,磁场能正在转化为电场能

D.1 s至1.5 s时间内,电容器下极板的电势高

解析由题图乙可知,在0.5~1s的时间内,电流为正方向,且电流值正在减小,由题意可知,LC回路中的电流是沿顺时针方向的,而且电容器C正在充电,由于充电电流是由电容器C的负极板流出,流向正极板,可知在0.5~1s的时间内电容器C的上极板带负电,下极板带正电,选项A、B错误;在1~1.5s的时间内,电流为负方向,且电流瞬时值正在增大,所以电场能正在转化为磁场能,由题意可知,此时间内LC回路中的电流是沿逆时针方向的,所以电容器下极板的电势高,选项C错误,D正确。

答案D

12.(多选)(2020江西南昌二中期中)用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t的变化规律,正确的是(　　)

解析恒定的电场不产生磁场,选项A正确;均匀变化的电场产生恒定的磁场,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,对于正弦曲线,t=0时,磁场的磁感应强度的变化率最大,故产生的电场的电场强度最大,选项C错误,D正确。

答案ABD

13.实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1 μF。在两板带有一定电荷时,发现一粉尘恰好静止在两板间。实验室里还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路,则从S闭合时开始计时,经过π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是　　　;当粉尘的加速度大小为　　　时,线圈中电流最大。 

解析开关断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且F电=mg,闭合S后,L、C构成LC振荡电路,T=2π=2π×10-5s,经=π×10-5s时,电容器间的电场强度反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿第二定律得:a==2g;线圈中电流最大时,电容器两极间的电场强度为零,由牛顿第二定律可得:a==g,方向竖直向下。

答案2g　g

14.2021年3月12日,我国成功完成长征七号改遥二运载火箭发射,该运载火箭用于发射地球同步轨道卫星。在电视节目中,我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话,他们之间的问答总是迟“半拍”,这是为什么?如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话?(已知地球的质量为6.0×1024 kg,地球半径为6.4×106 m,引力常量为6.67×10-11 N·m2·kg-2,计算结果保留两位有效数字)

解析主持人与记者之间通话的不合拍,原因是电磁波传递信息需要时间。

设同步卫星高度为h,由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得=m(R+h)

h=-R=3.59×107m

则一方讲话另一方听到所需的最少时间是t==0.24s。

答案原因见解析,0.24 s