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2024年高中物理新教材同步学案 选择性必修第二册 第4章 章末素养提升（含解析）
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章末素养提升例1 (2023·天津北辰高二期末)现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是( )A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在B．红外线波长小于紫外线的波长C．空间有变化的电场(或磁场)存在，不一定能形成电磁波D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通答案 C解析 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A错误；红外线波长大于紫外线的波长，故B错误；均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，故C正确；电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误。例2 红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便防交叉感染(不用接触被测物体)的特点。下列关于红外测温枪的说法中正确的是( )A．红外测温枪工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理B．红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进而显示出体温C．红外测温枪利用一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大D．红外线也属于电磁波，其波长小于紫外线的波长答案 C解析 自然界所有的物体，无时无刻不在向外辐射红外线，温度越高，红外线强度越大，红外线属于电磁波。红外测温枪接收到人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，而水银体温计是利用热胀冷缩的原理工作的，A、B错误，C正确；红外线波长大于紫外线波长，D错误。例3 第五代移动通信系统(5G)将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务。关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是( )A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转B．如果空间某区域有振荡的电场和振荡的磁场，就能产生电磁波C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象D．电磁波和机械波都不能在真空中传播答案 B解析 手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站中转，选项A错误；振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，产生电磁波，选项B正确；电磁波是横波，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，选项D错误。例4 (多选)如图所示的LC振荡电路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )A．振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C．振荡电流为零时，电场能为零D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半答案 ABD解析 由LC振荡电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上的带电荷量为零，A正确；回路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时，充电结束，此时磁场能为零，电场能最大，C错误；振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于振荡周期的一半，D正确。例5 实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝1 μF。在两极板带有一定电荷量时，发现一粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝0.1 mH的电感器，现连成如图所示的电路，试分析以下两个问题：(重力加速度为g)(1)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？(假设此时粉尘未到达极板)(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？答案 (1)0 (2)g解析 (1)LC振荡电路的周期为T＝2πeq \r(LC)＝2πeq \r(0.1×10－3×1×10－6) s＝2π×10－5 s因此t＝2π×10－5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。(2)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。 物理观念LC振荡电路1.电容器的电荷量、电压、电场强度、电场能的变化规律2.电路中的电流，线圈中的磁感应强度、磁场能的变化规律3.周期：T＝2πeq \r(LC)，频率f＝eq \f(1,2π\r(LC))电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场))2.电磁波的形成：电磁场由近及远地向外传播3.电磁波的特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(横波,干涉、衍射、反射、偏振,都遵循v＝λf，真空中波速c＝3×108 m/s,传播过程不需要介质))无线电波的发射和接收1.发射端eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(采用高频率和开放电路,调制：调幅和调频))2.接收端eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(调谐：产生电谐振,解调))电磁波谱波长由长到短无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线科学思维1.会定性解释振荡电流周期性变化的原因2.类比机械振动，推理得到振荡电流是一种交变电流科学探究能根据实验现象及结果提出问题；能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息；能解释赫兹的实验及电磁波的发射与接收；有主动与同学交流的积极性。科学态度与责任了解麦克斯韦和赫兹对电磁学发展的贡献，认识电磁理论对现代生活及科技的影响
章末素养提升例1 (2023·天津北辰高二期末)现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是( )A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在B．红外线波长小于紫外线的波长C．空间有变化的电场(或磁场)存在，不一定能形成电磁波D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通答案 C解析 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A错误；红外线波长大于紫外线的波长，故B错误；均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，故C正确；电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误。例2 红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便防交叉感染(不用接触被测物体)的特点。下列关于红外测温枪的说法中正确的是( )A．红外测温枪工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理B．红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进而显示出体温C．红外测温枪利用一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大D．红外线也属于电磁波，其波长小于紫外线的波长答案 C解析 自然界所有的物体，无时无刻不在向外辐射红外线，温度越高，红外线强度越大，红外线属于电磁波。红外测温枪接收到人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，而水银体温计是利用热胀冷缩的原理工作的，A、B错误，C正确；红外线波长大于紫外线波长，D错误。例3 第五代移动通信系统(5G)将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务。关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是( )A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转B．如果空间某区域有振荡的电场和振荡的磁场，就能产生电磁波C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象D．电磁波和机械波都不能在真空中传播答案 B解析 手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站中转，选项A错误；振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，产生电磁波，选项B正确；电磁波是横波，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，选项D错误。例4 (多选)如图所示的LC振荡电路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )A．振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C．振荡电流为零时，电场能为零D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半答案 ABD解析 由LC振荡电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上的带电荷量为零，A正确；回路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时，充电结束，此时磁场能为零，电场能最大，C错误；振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于振荡周期的一半，D正确。例5 实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝1 μF。在两极板带有一定电荷量时，发现一粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝0.1 mH的电感器，现连成如图所示的电路，试分析以下两个问题：(重力加速度为g)(1)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？(假设此时粉尘未到达极板)(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？答案 (1)0 (2)g解析 (1)LC振荡电路的周期为T＝2πeq \r(LC)＝2πeq \r(0.1×10－3×1×10－6) s＝2π×10－5 s因此t＝2π×10－5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。(2)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。 物理观念LC振荡电路1.电容器的电荷量、电压、电场强度、电场能的变化规律2.电路中的电流，线圈中的磁感应强度、磁场能的变化规律3.周期：T＝2πeq \r(LC)，频率f＝eq \f(1,2π\r(LC))电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场))2.电磁波的形成：电磁场由近及远地向外传播3.电磁波的特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(横波,干涉、衍射、反射、偏振,都遵循v＝λf，真空中波速c＝3×108 m/s,传播过程不需要介质))无线电波的发射和接收1.发射端eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(采用高频率和开放电路,调制：调幅和调频))2.接收端eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(调谐：产生电谐振,解调))电磁波谱波长由长到短无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线科学思维1.会定性解释振荡电流周期性变化的原因2.类比机械振动，推理得到振荡电流是一种交变电流科学探究能根据实验现象及结果提出问题；能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息；能解释赫兹的实验及电磁波的发射与接收；有主动与同学交流的积极性。科学态度与责任了解麦克斯韦和赫兹对电磁学发展的贡献，认识电磁理论对现代生活及科技的影响
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