高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波1 电磁振荡同步达标检测题

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\l "_Tc6089" 二、 【电磁场和电磁波知识点梳理】 PAGEREF _Tc6089 \h 4
\l "_Tc32057" 三、 【无线电波的发射和接收知识点梳理】 PAGEREF _Tc32057 \h 5
\l "_Tc20580" 四、 【电磁波谱知识点梳理】 PAGEREF _Tc20580 \h 6
一、【电磁振荡知识点梳理】
电磁振荡的产生
1. 振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流
（1）振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流
2. 振荡电路：产生振荡电流的电路
（1）LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路
3. 电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着的现象就是电磁振荡
电磁振荡的能量变化
1. 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性地转化。
2. 任何电路都有电阻，电路中总有一部分能量转化为内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射出去，振荡电路中的能量会逐渐减少，振荡电流的振幅逐渐减小，直到最后停止振荡
3. 如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。
电磁振荡的周期和频率
1. 电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。周期的倒数叫作频率，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数
2. LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是：T=2πLC
3. 频率： f=12πLC
4. 单位：周期T（秒s）、频率f（赫兹Hz）、电感L（亨利H）、电容C（法拉F）
5. 如果没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期的频
【电磁振荡举一反三练习】
1．某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。光把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．若电路中的电阻忽略不计，电压一定随时间等幅振荡
B．若增大C，则的值将减小
C．在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D．在时间段，线圈L中储存的磁场能在逐渐增大
【答案】D【详解】A．电容器两端的电压逐渐减小的原因有两个，分别是电路向外辐射电磁波，和电路本身的发热转化为内能。故A错误；B．若增大C，则电路的振荡周期增大，则增大。故B错误；C．在t₁-t₂时间段电容器处于正向充电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故C错误；D．在t₂-t₃时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大。故D正确。故选D。
2．在LC振荡电路中，某时刻线圈中电流产生的磁场方向和电容器极板的带电情况如图所示，则图示状态（ ）
A．电容器刚好充电完毕B．电容器的带电量在减小
C．线圈中的电流正在减小D．磁场能正在向电场能转化
【答案】B【详解】AB．根据右手定则知，电流方向如图所示则可知，此时电容器放电，电容器的带电量在减小。A错误，B正确；C．电容器放电，线圈中的电流正在增加。C错误；D．电容器放电，电场能正在向磁场能转化。D错误；故选B。
3．如图所示的LC振荡电路中，④为灵敏电流计，电流向右流过④时指针向右偏，反之向左偏，线圈的自感系数L、电容器的电容C均为已知量。开始时开关S扳到a，某时刻将开关S扳到b，且将该时刻作为计时0点。则下列说法正确的是（ ）
A．时，电容器正在充电B．时，电流表的指针向右偏转
C．时，线圈的磁场能为零D．时，电容器所带的电荷量为零
【答案】B【详解】时刻电容器的下极板带正电，此时刻将开关S报到b，的时间内电容器放电，回路中的电流沿顺时针方向，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转，时电容器所带的电荷量为零，回路中的电流最大，线圈产生的磁场能最大，电场能为零；的时间内电容器正在充电，回路中的电流沿顺时针方向，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转，时电容器所带的电荷量最多，回路中的电流为零，线圈产生的磁场能为零，电场能最大。A．由题意，该LC振荡电路的周期为，为时刻，此时电容器正在放电，A错误；B．为时刻，此时电流表的指针向右偏转，B正确；C．为时刻，此时线圈产生的磁场能最大，C错误；D．为时刻，此时电容器所带的电荷量最多，D错误。故选B。
4．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．在真空中，频率越高的电磁波速度越大
B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C．电磁波由真空进入介质，速度变小，波长也变小，而频率不变
D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失
【答案】C【详解】AB．在真空中，所有电磁波的速度都相同，与频率、能量无关，故AB错误；C．电磁波的频率由波源决定，电磁波由真空进入介质，频率不变，而波速减小，波长减小，故C正确；D．当发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波不会立即消失，还会在空间继续传播，一直到能量消耗殆尽，故D错误。故选C。
5．在 LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示， 则下列说法中正确的是（ ）
A．在t1时刻磁场能转化为电场能
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在减小状态
D．在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相反
【答案】B【详解】AC．由题图t1时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在放电，电流处于增大状态，故在t1时刻电场能转化为磁场能，选项AC错误；BD．而由t2时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在充电，电流处于减小状态，故在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相同，选项B正确，D错误。故选B。
6．如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是（ ）
A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻
B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正
C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻
D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷
【答案】B【详解】A．图乙中的a是电场能最大的时刻，电容器上极板带正电，沿顺时针方向的充电结束，对应图甲中的时刻，故A错误；B．图乙中的b是电场能最大的时刻，电容器下极板带正电，反向充电结束，此后的内放电，电流沿顺时针方向，故B正确；C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为逆时针方向，对应图甲中的时刻，故C错误；D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律可知，电流方向为顺时针方向，此后电容C的上极板将充上正电荷，故D错误。故选B。
7．（多选）LC振荡电路既可产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是（ ）
A．电容器上极板带负电B．电路中的电场能正在增大
C．电路中的电流方向为由a到bD．电容器两极板间的电场强度正在减小
【答案】AD【详解】AC．根据安培定则，线圈中的电流从下到上，此时电流正在增加，表明电容器正在放电，所以上极板带负电，下极板带正电，电流方向从b流向a，故A正确，C错误；B．由于电容器正在放电，根据能量守恒定律分析，能量正在从电场能转化为磁场能，电场能减小，磁场能增大，故B错误；D．电容器正在放电，电场能减小，两极板间的电场强度正在减小，故D正确。故选AD。
【电磁场和电磁波知识点梳理】
1. 麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
2. 电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．
3. 电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．
（1）电磁波是横波，在空间传播不需要介质．
（2）真空中电磁波的速度为 3.0×108 m/s.
（3）电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象
【电磁场和电磁波举一反三练习】
8．关于电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性振荡变化的电场周围一定产生同频率周期性振荡变化的磁场
【答案】D【详解】A．在变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，故A错误；BC．在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场，在均匀变化的磁场周围一定产生稳定的电场，故BC错误；D．周期性振荡变化的电场周围一定产生同频率周期性振荡变化的磁场，故D正确。故选D。
9．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
D．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
【答案】C【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论，在变化的电场周围一定存在磁场，在变化的磁场周围一定存在电场，故A错误；B．稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场不会产生稳定的电场，故B错误；C．周期性变化的磁场周围一定产生周期性变化的电场，故C正确；D．在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场，故D错误。故选C。
10．下列关于电磁场、电磁波的说法中正确的是（ ）
A．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
B．电磁波在不同介质中的传播速度大小都相同
C．人们利用电磁波传递信息或者能量
D．电磁场仅仅是一种描述方式，不是真正的物质存在
【答案】C【详解】A．变化的电场周围一定存在磁场，变化的磁场周围一定存在电场，选项A错误；B．电磁波在不同介质中的传播速度大小不相同，选项B错误；C．人们利用电磁波传递信息或者能量，选项C正确；D．电磁场是真正存在的物质，选项D错误。故选C。
11．关于磁场的相关说法中正确的是（ ）
A．磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
B．奥斯特发现电流的磁效应
C．法拉第提出了电磁感应定律
D．安培认为变化的磁场会产生电场
【答案】B【详解】A．磁场尽管看不见，摸不着，但却是客观存在的物质，故A错误；B．根据物理学史可知，奥斯特相信电和磁之间应该存在着某种联系，他首先发现了电流的磁效应，突破了人们对电与磁认识的局限，故B正确；C．根据物理学史可知，法拉第发现了电磁感应现象，是韦伯和纽曼总结电磁感应定律，麦克斯韦用公式表达电磁感应定律，故C错误；D．麦克斯韦说明随时间变化的磁场会产生电场，而且变化的电场会产生磁场，建立了经典电磁场理论，故D错误。故选B。
12．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播
C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
【答案】D【详解】A．变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，选项A错误；B．各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同，等于光速，选项B错误。C．电磁波可以在真空中传播，选项C错误；D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，选项D正确。故选D。
13．（多选）关于波的现象，下列说法正确的是（ ）
A．机械波和电磁波都可以在真空中传播
B．波速、波长与频率的关系，对机械波和电磁波都适用
C．干涉和衍射是波的特性，一切波都能产生干涉、衍射现象．
D．不同波长的电磁波在真空中速度不同
【答案】BC【详解】A．机械波传播需要介质，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播A错误；B．公式适用于一切机械波和电磁波的计算，B正确；C．干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生，C正确；D．不同波长的电磁波在真空中速度相同，均为光速，D错误。故选BC。
【无线电波的发射和接收知识点梳理】
1. 电磁波的发射
（1）发射条件：足够高的频率和开放电路．
（2）调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制叫作调幅
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制叫作调频
2. 电磁波的接收
（1）调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
①电谐振：当接收电路的固有频率跟受到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振。
解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程
【无线电波的发射和接收举一反三练习】
14．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．金属盒不能屏蔽电磁波B．在真空中的传播速度与其波长有关
C．微波炉利用的微波不属于电磁波D．中国空间站利用电磁波与地面通信
【答案】D【详解】A．金属盒可以屏蔽电磁波，故A错误；B．电磁波在真空中的传播速度为光速，与其波长无关，故B错误；C．微波炉是利用微波的能量来加热食物的，是利用电磁波的能量特性进行工作的，故C错误；D．中国空间站和地面之间存在真空层，所以只能采用电磁波通信，故D正确。故选D。
15．2024年1月10日，华为Mate60系列手机携带自研麒麟5G芯片回归。5G网络使用通信频率3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段。下列说法正确的是（ ）
A．在同一介质中，5G信号比4G信号波长更长
B．在同一介质中，5G信号比4G信号衍射本领更弱
C．在同一介质中，5G信号比4G信号的传播速度更大
D．在同一介质中，5G信号与4G信号会发生干涉
【答案】B【详解】A．在同一介质中，5G信号频率高，则比4G信号波长短，选项A错误；B．在同一介质中，5G信号波长较短，则比4G信号衍射本领更弱，选项B正确；C．在同一介质中，5G信号与4G信号的传播速度相等，选项C错误；D．在同一介质中，5G信号与4G信号频率不同，不会发生干涉，选项D错误。故选B。
16．5G网络使用的无线电波通信频率是以上的超高频段和极高频段，比目前通信频率在间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率，如图所示5G网络的传输速率是4G网络的倍。与4G网络相比（ ）
A．5G信号的频率更小
B．5G信号的传播速度超过光速
C．5G信号相同时间内能传递更大的信息量
D．5G信号不属于无线电波，它的波长小于可见光
【答案】C【详解】AC．5G信号的频率更大，可知5G信号的光子能量更大，故5G信号相同时间内能传递更大的信息量，故A错误，C正确；B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，所以5G信号的传播速度等于光速，故B错误；D．5G信号属于无线电波，它的波长大于可见光，故D错误。故选C。
17．蓝牙是一种使用2.4GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术，能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换，则（ ）
A．这个频段的电磁波比射线能量更高
B．这个频段的电磁波比紫外线的波长要短
C．蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率大于
D．智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能
【答案】D【详解】A．这个频段的电磁波的频率小于射线的频率，则这个频段的电磁波比射线能量更低，故A错误；B．这个频段的电磁波的频率小于紫外线的频率，这个频段的电磁波比紫外线的波长要长，故B错误；C．蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率小于，故C错误；D．智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能，故D正确。故选D。
18．2023年诺贝尔奖颁发给了研究“阿秒激光”的三位科学家，已知1阿秒等于，则以下关于“阿秒”的说法正确的是（ ）
A．它是国际单位制的基本单位
B．它是国际单位制的导出单位
C．1阿秒时间内光在真空中前进的距离是
D．1阿秒时间内光在真空中前进的距离是340m
【答案】C【详解】AB．阿秒既不是国际单位制的基本单位，也不是导出单位，选项AB错误；CD．1阿秒时间内光在真空中前进的距离是选项C正确，D错误。故选C。
19．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下列陈述不符合事实的是（ ）
A．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速
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，手机接收不到电磁波信号，拨打该手机号码，手机不会响铃（或振动）
【答案】D【详解】A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A正确，不符合题意；B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，故B正确，不符合题意；C．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，符合题意；D．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，符合题意。故选D。
【电磁波谱知识点梳理】
1. 电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱
2. 电磁波：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等
（1）无线电波：技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。广泛应用于通信、广播及其他信号传输
（2）红外线：红外线的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。
（3）可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光（波长为400~760nm）.
（4）紫外线：人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为5~370nm的电磁波是紫外线。具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。
（5）X射线和γ射线：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了。X射线对生命物质有较强的作用，具有很强的穿透本领，检查人体内部器官，探测金属。γ射线具有很高的能量，能破坏生命物质，用来治疗某些癌症，可用于探测金属构件内部的缺陷
【电磁波谱举一反三练习】
20．关于电磁波谱，下列说法正确的是（ ）
A．X射线可用于广播
B．γ射线是波长最短的电磁波
C．紫外线的频率比紫光的低
D．长波可以摧毁病变的细胞
【答案】B【详解】A．X射线具有较强的穿透能力，所以不能用于广播，故A错误；B．γ射线是波长最短，频率最高的电磁波，故B正确；C．紫外线的波长比紫光短，紫外线的频率比紫光的高，故C错误；D．长波波长较长，频率较低，能量较小，不可摧毁病变的细胞，故D错误。故选B。
21．关于电磁波的有关说法正确的是（ ）
A．红外线有很强的热效应，它的波长比微波还要长
B．电磁波从空气传入水中，波速变小，波长变长
C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制
D．X射线比可见光更容易发生衍射
【答案】C【详解】A．红外线有很强的热效应，它的波长比微波要短，故A错误；B．电磁波由空气进入水中，由可知波速变小，频率不变，由波速公式得知，波长变短，故B错误；C．在电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故C正确；D．X射线的穿透能力强，但是波长比可见光波长短，而波长越长越容易发生衍射，所以可见光比X射线更容易发生衍射，故D错误。故选C。
22．关于下列四幅图说法正确的是（ ）
A．甲图电磁炉工作原理是线圈通交变电流后，由于线圈发热把热量传给锅体实现加热
B．乙图微波炉加热食物是利用食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高
C．丙图电工服内部用包含金属丝的织物制成，主要是因为金属丝很坚韧，有利于保护人体
D．丁图灵敏电流表运输途中将正负接线柱用导线连接，利用了电磁感应中的电磁驱动
【答案】B【详解】A．电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，电流频率越高，加热越快，故A错误；B．微波炉是利用食物中水分子在微波作用下热运动加剧，温度升高来加热食物的，故B正确；C．电工服其内部是用包含金属丝的织物制成，金属织物具有静电屏蔽作用，对人具有保护作用，故C错误；D．灵敏电流表，在运输途中为了防止指针的大角度偏转，会把灵敏电流表的正负接线柱用导线连接，利用了电磁感应中的电磁阻尼现象，故D错误。故选B。
23．有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．电磁波在真空中也能传播
B．电磁波能传播信息，不能传播能量
C．射线的波长比红外线的波长更长
D．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
【答案】A【详解】A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，故A项正确；B．电磁波不仅能传播信息，也可以传播能量，故B项错误；C．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，故C项错误；D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D项错误。故选A。
24．下列说法正确的是（ ）
A．普朗克提出的能量子假设否定了经典物理学思想
B．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场
C．金属块中的涡流会产生热量，应尽可能减小涡流
D．紫外线可以消毒，X射线可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变细胞
【答案】D【详解】A．量子理论弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观粒子世界的不足，并未否定经典物理学思想，故A错误；B．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场产生恒定电场，故B错误；C．金属块中的涡流会产生热量，真空冶炼炉利用涡流工作，故C错误；D．紫外线可以消毒；X射线穿透能力较强，可以用于诊断病情；射线有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变细胞，故D正确。故选D。
25．（多选）一些重要的公共场所通常会使用一种人体感应紫外线灯消杀病毒。这种灯装有红外线感应开关，人来灯灭，人走灯亮。下列说法正确的是（ ）
A．真空中红外线的波长比紫外线的长
B．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
C．紫外线光子的频率比红外线的大
D．红外线和紫外线均属于可见光
【答案】AC
【详解】AC．真空中红外线的波长比紫外线的长，紫外线光子的频率比红外线的大，故AC正确；
B．真空中红外线的传播速度等于紫外线的传播速度，故B错误；
D．红外线和紫外线均不属于可见光，故D错误。
故选AC。