2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第33讲电磁振荡与电磁波提能训练

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题组一 电磁振荡
1.如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量q随时间t变化曲线，则下列判断正确的是( C )
A．在b和d时刻，电路中电流为零
B．在0～a时间内，电场能转变为磁场能
C．在a和c时刻，电路里的能量全部储存在电容器的电场中
D．在0～a和c～d时间内，电容器被充电
[解析] 在b和d时刻，q为0，但q随t的变化率最大，电流最大，不为零，故A项错误；在0～a时间内，q从0逐渐增大至最大值，而电流从最大值减小至0，电容器充电，磁场能转变为电场能，故B项错误；在a和c时刻，电容器均完成充电过程，电路里的能量全部储存在电容器的电场中，故C项正确；在0～a时间内，电容器充电，在c～d时间内，电容器放电，故D项错误，故选C项。
2．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( B )
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eq \f(1,4)
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eq \f(1,2)
[解析] 由振荡频率公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))可知，要使振荡频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的eq \f(1,4)，或减小电感使之变为原来的eq \f(1,4)，故B项正确，A、C、D三项错误。
3．题图为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是( B )
A．电容器正在放电
B．电流正在减小
C．线圈中的磁场能正在增大
D．电容器中的电场能正在减小
[解析] 由题图知，电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流正在减小，磁场能转化为电场能，线圈中磁场能正在减小，电容器中的电场能正在增大。故选B。
题组二 麦克斯韦电磁场理论的理解和应用
4．(多选)下列说法正确的是( BD )
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
[解析] 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；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；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；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。
5．(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是( ABC )
A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大
B．使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐
C．收音机的接收电路是LC振荡回路
D．从接收到的高频率振荡中“检”出所携带的信号，叫作调谐
[解析] 接收电路与电磁波发生电谐振时，即接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，电路中激起的感应电流最大，选项A正确；根据调谐概念可知，选项B正确，D错误；收音机的接收电路是LC振荡回路，选项C正确。
6．如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是( C )
A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
[解析] 若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，故D错误。
题组三 电磁波的特点及应用
7．电磁波谱就是电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图所示，由电磁波谱可知( A )
A．微波是不可见光
B．红外线可以灭菌消毒
C．紫外线的波长比红外线长
D．X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视
[解析] 微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线是电磁波，不带电，在磁场中不偏转，选项D错误。
8．(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空气中产生电磁波。该电磁波( AD )
A．是横波
B．不能在真空中传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s
[解析] 电磁波为横波，A项正确；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，B项错误；电磁波可以在任意方向传播，C项错误；电磁波的传播速度等于光速，在空气中的传播速度约为3×108 m/s，故D项正确。
9．(2021·天津)光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比( A )
A．波长变短 B．光子能量增加
C．频率降低 D．传播速度增大
[解析] 紫外线进入液体后与在真空中相比，频率不变，根据ε＝hν，可知，光子能量不变，故B、C两项错误；根据v＝eq \f(c,n)，可知传播速度减小，根据λ＝eq \f(v,f)，可知波长变短，故A项正确，D项错误。故选A。
10．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( AB )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
[解析] X射线具有较强的穿透能力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，故C错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故D错误。
能力综合练
11．一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是粗线疏绕匝数少的线圈，由此可以判断( A )
A．匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波
B．匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波
C．匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收短波
D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收中波
[解析] 根据密绕匝数多的线圈电感大，疏绕匝数少的线圈电感小，可排除B、D选项；根据f＝eq \f(1,2π\r(LC))，电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据c＝fλ，频率越小，波长越大，可知A选项是正确的。
12．(2024·浙江高三月考)一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，一个振荡周期内电容器上电压能达到的最大值为Um，则从电容器上电压达到最大值Um开始计时( C )
A．至少经过πeq \r(LC)，磁场能达到最大
B．在eq \f(π,2)eq \r(LC)时间内，电路中的平均电流是eq \f(2Um,π)eq \r(\f(L,C))
C．经过πeq \r(LC)时间，线圈的自感电动势达到最大
D．在eq \f(π,2)eq \r(LC)时间内，电容器放电电荷量为Ceq \f(Um,\r(2))
[解析] 振荡电路的振荡周期T＝2πeq \r(LC)，电容器上电压达到最大值Um时，充电完毕，电场能最大，磁场能最小，至少要经过t＝eq \f(T,4)＝eq \f(π,2)eq \r(LC)，磁场能达到最大，故A错误；电压最大时，电容器上的电荷量Q＝CUm，在eq \f(π,2)eq \r(LC)时间内，电容器放电量为CUm，所以平均电流eq \x\t(I)＝eq \f(Q,t)＝eq \f(CUm,\f(π,2)\r(LC))＝eq \f(2Um,π)eq \r(\f(C,L))，故B、D错误；当电流为零时，自感电动势最大，根据振荡规律可知t＝eq \f(T,2)＝πeq \r(LC)时，线圈的自感电动势达到最大，故C正确。
13．图甲为车辆智能道闸系统的简化原理图：预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙，则下列有关说法正确的是( D )
A．t1时刻，电容器间的电场强度为最大值
B．t1～t2时间内，电容器处于放电过程
C．汽车靠近线圈时，振荡电流频率变大
D．从图乙波形可判断汽车正远离地感线圈
[解析] t1时刻电流最大，磁场能最大，电容器间的电场强度为最小值，故A错误；t1～t2时间内，电流减小，电容器处于充电过程，故B错误；当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根据T＝2πeq \r(LC)，周期增大，频率减小，故C错误；从题图乙波形可知频率越来越大，汽车正远离地感线圈，故D正确。
14．(2021·浙江6月选考)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P＝3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为( B )
A．100 m 25 m B．100 m 50 m
C．200 m 100 m D．200 m 50 m
[解析] 设有效攻击的最远距离为r，人体单位面积接收的微波功率的临界值为P′，则P′＝eq \f(P,S)＝eq \f(P,4πr2)，解得r＝eq \r(\f(P,4πP′))。则引起神经混乱的有效攻击的最远距离为r1＝eq \r(\f(P,4πP1′))＝eq \r(\f(3×107,4×3.14×250)) m≈100 m，引起心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离为r2＝eq \r(\f(P,4πP2′))＝eq \r(\f(3×107,4×3.14×1 000)) m≈50 m。故B正确。