第四章节电磁振荡和电磁波练基础人教版（2019）高中物理选择性必修第二册

第四章电磁振荡和电磁波基础练习

一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~4题只有一项符合题目要求，第5~8题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。）

1．下列说法正确的是（　　）

A．变化的磁场不能产生电场 B．变化的电场一定能产生电磁波

C．电磁波能在真空中传播 D．麦克斯韦证实了电磁波的存在

2．我国500m口径球面射电望远镜（FAST）如图所示，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．变化的电场一定产生变化的磁场

C．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大

D．电磁波可以传递信息和能量

3．如图所示，高效而环保的光催化捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子。捕蚊器发射的紫外线的频率为，普朗克常量h取，则下列说法正确的是（　　）

A．紫外线可用于加热理疗

B．紫外线的频率比可见光小

C．该紫外线在真空中的波长为

D．该紫外线能量子的能量为

4．在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E的方向如图所示，M是电路中的一点。若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（　　）

A．电路中的磁场能在增大 B．流过M点的电流方向向左

C．电路中电流正在增加 D．电容器两板间的电压在减小

5．2022年7月1日，庆祝香港回归祖国25周年大会隆重举行，世界各地观众都能收看到大会实况，是因为电视信号可通过卫星覆盖全球。关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A．电磁波在真空中的传播速度与频率、能量有关，频率越高、能量越大，传播速度越大

B．当电磁波源消失后就不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失

C．电磁波不能在真空中传播，且只能传递声音信号，不能传递图像信号

D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同

6．下列有关电磁波的发射、传播和接收的说法正确的是（　　）

A．电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波这个特性工作的

B．由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，是我们需要的声音或图像信号

C．不同波段的无线电波的传播特点不一样，有不同的用途，发射、接收所用的设备可以相同

D．某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他可以减少线圈的匝数来实现

7．下列说法正确的是（　　）

A．在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场

B．电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体

C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线

D．机械波和电磁波都可发生反射、折射、干涉和衍射现象

8．如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向，那么（　　）

A．在内，电容器C在充电 B．在内，电容器C的上极板带正电

C．在内，磁场能正在转化为电场能 D．在内，Q点的电势比点P高

二、非选择题：本题共4小题，共52分。

9．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。

（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是___________。

（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。

①感应线圈本质上是一个变压器，它利用___________将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场___________，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。

②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以___________的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出___________，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。

③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的___________，导线环成了电磁波的___________。

10．某广播电台发射的电磁波的频率f是。求：

（1）该电磁波在真空中的速度v。

（2）该电磁波在真空中的波长。

11．雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备。某防空雷达发现一架飞机正沿水平方向朝雷达正上方匀速飞来，已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，则该飞机的飞行速度大小是多少？（电磁波的速度等于光速，远远大于飞机的速度）

12．如图所示，可变电容器的最大电容是，要获得最低频率是的振荡电流，线圈的电感应当多大？如果可变电容器动片完全旋出时电容变为，这时可产生多大频率的振荡电流？

13．在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线

B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线

C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的

D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的

14．随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（　　）

A．光子能量更大 B．衍射更明显

C．传播速度更大 D．波长更长

15．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波

B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波

C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现

D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程

16．电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（　　）

A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机

C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机

参考答案：

1．C

【详解】A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场周围空间激发出电场，A错误；

B．根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场激发出恒定的磁场，该磁场不能够激发出电场，此时不能产生电磁波，B错误；

C．电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，C正确；

D．赫兹证实了电磁波的存在，D错误。

故选C。

2．D

【详解】A．电磁波是横波，故A错误；

B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场不一定产生变化的磁场，若是均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，故B错误；

C．任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，等于光速，故C错误；

D．电磁波可以传递信息和能量，故D正确。

故选D。

3．D

【详解】A．红外线的热效应显著，红外线用来加热理疗，而紫外线的化学作用与荧光作用显著，常用来杀菌和消毒，故A错误；

B．紫外线属于电磁波，紫外线的频率比可见光高，B错误；

C．该紫外线在真空中的波长为

故C错误；

D．该紫外线能量子的能量为

故D正确。

故选D。

4．B

【详解】AC．因该时刻电容器正在充电，则电流逐渐减小，电路中的磁场能在减小，故AC错误；

B．该时刻电容器正在充电，此时电容器上极板带正电，则充电时流过M点的电流方向向左，故B正确；

D．充电时，电容器两板间的电压在增大，故D错误。

故选B。

5．BD

【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是光速，与频率，能量无关，故A错误；

B．一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源消失后只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，故B正确；

C．电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，电磁波既能传递声音信号，又能传递图像信号，故C错误；

D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同，故D正确。

故选BD。

6．AD

【详解】A．电磁波遇到障碍物会发生反射，雷达利用这个原理工作，故A正确；

B．由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，还不是我们需要的声音或图像信号，因此还要使声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫作解调也叫检波，故B错误；

C．不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不相同，因此有不同的用途，故C错误；

D．根据，说明增加调频回路固有频率f，需要减小L，可以通过减少线圈的匝数来实现，故D正确。

故选AD。

7．BD

【详解】A．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，故A错误；

B．根据麦克斯韦理论，电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体，故B正确；

C．在电磁波谱中，无线电波的波长最长，最容易发生衍射现象的是无线电波，故C错误；

D．反射、折射、干涉和衍射是所有波的特性，机械波和电磁波它们都可发生反射、折射、干涉和衍射现象，故D正确。

故选BD。

8．ACD

【详解】AB．由图可知，在内，电路电流在减小，电容器C正在充电，电流是正的，即经过P点的电流向右，由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子，因此在该时间段内，电子经过P点向左移动，因此电容器上极板带负电，故B错误，A正确；

C．由图可知，在内，电路电流在减小，电容器C正在充电，磁场能转化为电场能，故C正确；

D．由上分析可知，在内，经过P点的电流向右，电容器上极板带负电，所以Q点的电势高，故D正确。

故选ACD。

9．     赫兹     电磁感应     很强     电磁波     感应电动势     发射器     检测器

【详解】（1）[1]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麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；

（2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．

①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；

②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；

③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。

10．（1）3.0×108m/s；（2）500m

【详解】（1）电磁波在真空中的速度等于光速，所以

（2）该电磁波在真空中的波长

11．300m/s

【详解】已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为，从左图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即

利用公式可得刚开始相距为

同理173s后相距

结合几何关系，故移动的距离为

移动速度为

12．，

【详解】根据题意，由公式可得，线圈的电感为

代入数据解得

如果可变电容器动片完全旋出时电容变为，振荡电流的频率为

13．D

【详解】AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A错误，B错误；

CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确。

故选D。

14．A

【详解】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确；

B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误；

C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为

5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；

D．因5G使用的电磁波频率更高，根据

可知波长更短，故D错误。

故选A。

15．BD

【详解】A．由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；

B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；

C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；

D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。

故选BD。

16．AB

【详解】A．紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；

B．X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；

C．超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；

D．彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。

故选AB。