高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡当堂达标检测题

第四章测评

(时间:75分钟,满分:100分)

一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.下列关于电磁波的说法正确的是(　　)

A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场

B.电磁波在真空和介质中传播速度相同

C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波

D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播

2.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.嫦娥五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信联系

3.隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识,判断下列说法正确的是(　　)

A.运用隐蔽色涂层,无论距你多近的距离,你也不能看到它

B.使用吸收雷达电磁波的材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现

C.使用吸收雷达电磁波涂层后,传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流

D.主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施,使其不易被对方发现和攻击

4.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,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中(　　)

A.Oa段 B.ab段

C.bc段 D.cd段

5.如图所示为LC回路中电流随时间变化的图像,规定回路中顺时针电流方向为正。在t=T时,对应的电路是下图中的(　　)

6.利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路,公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)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.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作

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

7.我国“空警2 000”预警机上装备有多功能三坐标多普勒脉冲雷达,可进行全向探测,主要用于发现和跟踪空中与水面目标,工作频率为1.2×109~1.4×109 Hz。对空中目标的最远探测距离为470 km,该机的雷达系统可同时跟踪60~100个空中目标,并对战术空军的10架飞机实施引导。下列关于该脉冲雷达的说法正确的是(　　)

A.脉冲雷达采用的是X射线

B.脉冲雷达采用的是微波

C.预警机高速飞行时,发射的脉冲信号传播速率可能大于光在真空中的速率

D.增大它的振荡电路可变电容器的电容,可增大雷达的工作频率

二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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3分,有选错的得0分。

8.如图所示,某空间出现一组闭合的电场线,这可能是(　　)

A.在中心点O处有一个点电荷 

B.沿轴线方向有稳定的电流

C.沿轴线PQ方向的磁场在迅速减弱 

D.沿轴线QP方向的磁场在迅速增强

9.如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是(　　)

A.电容器正在充电

B.电感线圈中的磁场能正在增加

C.电感线圈中的电流正在增大

D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大

10.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同

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

三、非选择题:本题共5个小题,共54分。

11.(8分)如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10-2 s。自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s时,电容器正处于　　　　(选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。这时电容器的上极板　　　　(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。 

12.(10分)在LC振荡电路中,如已知电容C,并测得电路的固有振荡周期为T,即可求得电感L。为了提高测量精度,需多次改变C值并测得相应的T值,现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上,即图中用“×”表示的点。

(1)T、L、C的关系为　　　　; 

(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线;

(3)求得的L值是　　　　。 

13.(10分)如图所示振荡电路中,线圈自感系数L=0.5 H,电容器电容C=2 μF。现使电容器带电,从接通开关S时计时。

(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?

14.(12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,其中该接收装置里的电感线圈自感系数L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容为多大?

15.(14分)通过同步卫星通话时,对方总是停一小段时间才回话,问说话后至少经过多长时间才能听到对方回话?(设对方听到说话后立即回话,已知M地=6×1024 kg,R地=6.4×106 m)

答案：

1.A

2.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.B　雷达向外发射电磁波,当电磁波遇到飞机时就要发生反射,雷达通过接收反射回来的电磁波,就可以测定飞机的位置,所以要想降低飞机的可探测性,可以使用吸收雷达电磁波的材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现,选项B正确。

4.D　某段时间里,回路的磁场能在减小,说明回路中的电流在减小,电容器充电,而此时M带正电,那么一定是给M极板充电,电流方向顺时针。由题意知t=0时,电容器开始放电,且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,因此题干所述的这段时间内,电流为负,且正在减小,符合条件的只有图像中的cd段,故选D。

5.B

6.B　IC卡内是一个LC振荡电路,没有电池,故A错误;只有当读卡机发出特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作,故B正确;当读卡机发射的电磁波偏离该特定频率时,线圈L可以产生的感应电流较小,不能有效工作,故C错误;IC卡是可以和读卡机进行数据传输的,故D错误。

7.B　脉冲雷达是利用微波测速、测距的,其传播速率等于光速,故A、C选项错误,B选项正确;由T=2π可知,增大振荡电路的电容,其周期变大,工作频率减小,故D选项错误。

8.CD　电荷的周围产生静电场而不是涡旋场,稳定电流的周围产生磁场,变化的磁场周围产生涡旋电场,因此选项C、D都有可能。

9.BCD　由题图知,回路中电流从正极板流出,即电容器处于放电过程中,故选项A错误;放电过程是电场能减小的过程,因而是磁场能增加的过程,也是振荡电流增大的过程,故选项B、C正确;在振荡电流增大时,线圈产生自感电动势阻碍电流增大,故选项D正确。

10.BC　当t=kπ(k=0,1,2…)时,由图可知振荡电路电流为零,A错误;当电场强度增大时,如在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正确;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;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。

11.答案 充电　带正电

解析 振荡电路在一个周期内,经历放电→充电→放电→充电四个过程,每一个过程历时。当振荡电流以逆时针达到最大时,电容器上极板刚放电完毕,将开始对下极板充电。由于时间t=3.4×10-2 s=1.7T,根据电磁振荡的周期性特点,此时刻状态与开始计时后经过t'=0.7T的状态一样,所以电容器正处于充电状态,且上极板带正电。

12.答案 (1)T2=4π2LC

(2)如图所示

(3)38.5 mH(35.1~41.9 mH都算对)

13.答案 (1)顺时针　(2)1.57×10-3 s

解析 (1)设顺时针为正方向,LC回路振荡的周期为

T=2π=2π s=6.28×10-3 s

当t=3.0×10-2 s时,t=4.78T,即4.75T<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)当接通开关S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。

14.答案 8 000 m　4.5×10-9 F

解析 由公式c=λf得λ= m=8 000 m

再由公式f=得C= F=4.5×10-9 F。

15.答案 0.479 s

解析 要求出说话后听到对方讲话经历的时间,需要知道同步卫星分别和两人之间的距离,当两人都站在同步卫星的正下方时,电磁波经同步卫星传播的距离最短,需时最少。

设卫星的质量为m,距地高度为h,同步卫星的周期和地球自转的周期相同。

由牛顿第二定律得m(R地+h)=G,

h=-R地

= m-6.4×106 m=3.59×107 m

无线电传播的最短距离为

s=4h=3.59×107×4 m=1.436×108 m

传播的最短时间为t= s=0.479 s。