新高考物理一轮复习考点分层训练13.3 电磁振荡与电磁波（2份，原卷版+解析版）

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\l "_Tc207976015" 题组1：LC振荡电路振荡过程 PAGEREF _Tc207976015 \h 1
\l "_Tc207976016" 题组2：周期公式与图像 PAGEREF _Tc207976016 \h 3
\l "_Tc207976017" 考点二 麦克斯韦电磁场理论 PAGEREF _Tc207976017 \h 5
\l "_Tc207976018" 题组1：麦克斯韦电磁场理论的理解 PAGEREF _Tc207976018 \h 5
\l "_Tc207976019" 题组2：电磁波的产生与特征 PAGEREF _Tc207976019 \h 6
\l "_Tc207976020" 考点三 电磁波的传播与特征 PAGEREF _Tc207976020 \h 7
\l "_Tc207976021" 题组1：电磁波的发射与接收 PAGEREF _Tc207976021 \h 7
\l "_Tc207976022" 题组2：电磁波的特性与应用 PAGEREF _Tc207976022 \h 9
13.3 电磁振荡与电磁波
考点一 电磁振荡过程
题组1：LC振荡电路振荡过程
1. （单选）金属探测仪内部电路可简化为线圈与电容器构成的LC振荡电路，某时刻电流方向和电容器极板间电场方向如图所示，关于该时刻下列说法正确的是( )
A. 电路中的电流正在减小B. a点电势比b点电势低
C. 电容器所带电荷量正在减小D. 线圈磁场能正在增大
【答案】A
【解答】根据电路中电流方向和电容器极板间电场强度方向可知a点电势比b点电势高， 该时刻电容器正在充电，电路中电流减小，电场能转化为磁场能，A选项正确BCD错误。
2. （单选）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( )
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
【答案】D
【解析】A.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；
B.t1∼t2时间内，电流减小，电容器处于充电过程，故 B错误；
C.当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根据f=12π LC可知频率减小，故C错误；
D.从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。
故选D。
3. （单选）如图甲所示为LC振荡电路，图乙的q−t图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是( )
A. 0∼t1时间内，线圈中磁场能在减少
B. t1、t3两时刻电路中电流最大
C. t3∼t4时间内，电容器内的场强在增大
D. 增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
【答案】A
【解析】A.从 q−t 图像可知， 0∼t1 时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减少，故A正确；
B.从 q−t 图像可知， t1、t3 两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；
C.从 q−t 图像可知， t3∼t4 时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的场强在减小，故C错误；
D.根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。
故选A。
题组2：周期公式与图像
4. （单选）如图所示，线圈L的自感系数0.1H，直流电阻为零，电容器C的电容40μF，电阻R的阻值3Ω，电源电动势E=1.5V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，在断开开关的时刻t=0，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为I=ER=1.53A=0.5A，当断开开关后电流在LC电路中振荡，周期为T=2π LC，代入题中数据解得T=4π×10−3s，则电磁振荡图像如图
故A正确，BCD错误。
故选：A。
5. （单选）如图所示，L为直流电阻可忽略的线圈，R为定值电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i(顺时针方向为正)、电容器中电场E(竖直向下为正)以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】AB.因为 L 为一直流电阻可忽略的线圈，可知当开关闭合时，电容器带电荷量为零，通过线圈 L 的电流向下；断开S后，电流在 LC 电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向(负方向)且电流大小逐渐减小，故A错误，B正确；
CD.断开S后，电容器开始充电， b 板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加；则两极板间电势差 Uab 逐渐增大，且小于0，故CD错误。
故选B。
6. （多选）利用图(a)装置测量储罐内不导电液体高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S与电感线圈或电源相连。当开关从a拨到b时，电路中产生振荡电流，如图(b)所示，下列说法正确的是( )
A. 振荡电流的有效值为 2Im
B. t1～t2内电容器充电
C. t2～t3内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能
D. 储罐内液面高度降低时，LC回路振荡电流的频率将变小
【答案】BC
【解析】A、该振荡电流的有效值为I=Im 2= 2Im2，故A错误；
B、t1～t2内电流正向逐渐减小，则电容器充电，故B正确；
C、t2−t3内LC回路中电流增大，电容器放电，电场能逐渐转化为磁场能，故C正确；
D、当储罐内的液面高度降低时，两板间充入的电介质减少，电容减小，根据LC振荡周期T=2π LC可知回路的振荡周期变小，故振荡频率增大，故D错误。
故选：BC。
考点二 麦克斯韦电磁场理论
题组1：麦克斯韦电磁场理论的理解
1. （多选）“中国天眼”由我国著名天文学家，FAST工程首席科学家、总工程师南仁东团队历经22年建造完成的，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，如图所示。下列有关电磁波的说法，正确的是( )
A. 麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹通过实验证实电磁波的存在
B. 变化的磁场一定可以产生电场，变化的电场一定可以产生变化的磁场
C. LC振荡电路中，在一个周期内线圈产生的磁场方向只改变一次
D. LC振荡电路在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化
【答案】AD
【解析】A.麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹通过实验证实电磁波的存在，故A正确；
B.根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，故B错误；
C.LC振荡电路中，在一个周期内线圈的电流方向改变2次，则线圈产生的磁场方向改变2次，故C错误；
D.LC振荡电路在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能相互转化，电场能和磁场能会发生周期性的转化，故D正确。
故选AD。
2. （多选）下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是( )
A. 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场
B. LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小，电场能最大
C. 振荡电路频率越高，发射电磁波的本领就越大
D. 热物体和冷物体的红外辐射一样强
【答案】AC
【解析】A.变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，A正确；
B.LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最大，电场能最小，B错误；
C.振荡电路频率越高，发射电磁波的本领就越大，C正确；
D.热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，D错误。
故选AC。
题组2：电磁波的产生与特征
3. （单选）目前，我国5G通信用户已突破10亿户，标志着5G技术的广泛应用。5G网络使用频率更高的电磁波，具有“高速率、低时延、大容量”等优点。若某区域磁场的磁感应强度B随时间t变化如图所示，则该区域内( )
A. 能产生电场，能产生电磁波B. 能产生电场，不能产生电磁波
C. 不能产生电场，能产生电磁波D. 不能产生电场，不能产生电磁波
【答案】B
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场；恒定的电场不能产生磁场；最终不能产生电磁波，故B正确，ACD错误。
故选：B。
4. （单选）以下关于电磁场和电磁波的说法中正确的是( )
A. 电场和磁场总是同时存在的，统称为电磁场
B. 电磁波是机械波，传播需要介质
C. 电磁波的传播速度是3×108m/s
D. 电磁波是一种物质，可在真空中传播
【答案】D
【解析】A.变化的电场与变化的磁场相互联系，它们统称为电磁场，选项A错误；
B.电磁波不是机械波，传播不需要介质，选项B错误；
C.电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，选项C错误；
D.磁波是一种物质，可在真空中传播，选项D正确。
故选D。
考点三 电磁波的传播与特征
题组1：电磁波的发射与接收
1. （单选）科技发展日新月异，一些曾经很流行的物件慢慢边缘化，如下左图是一个收音机(简笔画)，可以用来收听广播电台节目。广播电台将电磁波发射出去，人们通过调节收音机上的调频旋钮来选择自己想要收听的电台。收音机内部有一个LC振荡电路，需要调节其固有频率与要接收的电磁波频率相同，发生电谐振，使接收到的信号最强。收音机的调频旋钮实际上就是个可调电容器，其原理简化图如下右图所示，两个半圆形铜片中心通过塑料转轴连接，其中一片是定片，另一片是动片，旋动调频旋钮的时候，改变两个铜片的正对面积从而改变其电容，当前收音机正在接收中山人民广播电台(调频96.7MHz)的节目，下列说法正确的是( )
A. 不同频率的电磁波在相同介质中的传播速率相同
B. 电磁波从真空进入水中，传播速度减小，波长变大
C. 不同电台发出的电磁波到达收音机处，会发生干涉，有些时候信号加强，有些时候信号减弱
D. 若要调台，改听中山音乐电台(调频88.8MHz)，则需要将上右图中的动片逆时针旋转
【答案】D
【解析】A、不同频率的电磁波在真空中传播速率相同，都为c，但在相同介质中，由于介质对不同频率电磁波的折射率不同，根据v=cn，其传播速率不同，A错误；
B、电磁波从真空进入水中，传播速度v减小，频率f不变，根据λ=vf，波长λ变小，B错误；
C、不同电台发出的电磁波频率不同，频率不同的波不能发生干涉现象， C错误；
D、根据f=12π LC，要接收频率更低的中山音乐电台(调频88.8MHz)，需要增大电容C。由C=επS4πkd，旋动调频旋钮使动片逆时针旋转，可增大两个铜片的正对面积S，从而增大电容C， D正确。
2. （单选）下列说法正确的是( )
A. 电视信号的发射、接收过程为：景物→电信号→电磁波→电信号→图像
B. LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔就是振荡周期
C. LC振荡回路中，振荡电流为零时，电场能为零
D. 在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
【答案】A
【解析】A.由无线电波的发射、接收过程知，电视信号的发射、接收过程为：景物→电信号→电磁波→电信号→图像，故A正确；
BC．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半，振荡电流为零时，电容器所带电荷量最大，电场能最大，故BC错误；
D.在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，故D错误。
故选A。
3. （多选）下列说法正确的是( )
A. 无线电波的接收，需要先调谐再解调
B. 在工业上，可利用X射线检查金属构件内部的缺陷
C. 利用电化学气体传感器可以制成可燃气体报警器
D. 霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转化为电阻这个电学量
【答案】ABC
【解析】A.天空中有各种频率且载有信号的无线电波，因此无线电波的接收，需要先调谐再解调，A正确；
B.由于X射线具有较强的穿透能力，在工业上，可利用X射线检查金属构件内部的缺陷，B正确；
C.利用电化学气体传感器可以检测气体的浓度，则可以制成可燃气体报警器，C正确；
D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量，D错误。
故选ABC。
题组2：电磁波的特性与应用
4. （单选）关于电磁波的应用，下列说法正确的是( )
A. 雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应较为明显
B. 移动电话选择微波作为工作波段，是因为微波比其它波段的电磁波的波速更快
C. X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子间距相近
D. 工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性强的特点
【答案】C
【解析】A.雷达工作波段的电磁波衍射效应不明显，可以利用反射电磁波定位，故A错误；
B.微波和其它波段的电磁波的波速一样，都为光速，故B错误；
C.X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子间距相近，故C正确；
D.工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性弱的特点，故D错误。
故选：C。
5. （单选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A. 红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用
B. 紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康
C. X射线频率较高，波动性较强，粒子性较弱
D. 医学利用γ射线做手术是利用了γ射线具有很强穿透能力的特性
【答案】D
【解析】A.利用红外线来测温，是利用红外线的热效应，体温越高人体发射的红外线越强，温度较低，仍发射红外线，故A错误；
B.紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，故B错误；
C. X射线频率较高，波动性较弱，粒子性较强，故C错误；
D.医学利用γ射线做手术是利用了γ射线具有很强穿透能力的特性，故D正确。
故选D。
6. （单选）使用蓝牙耳机可以接听手机来电，蓝牙通信的电磁波波段为(2.4～2.48)×109Hz。已知可见光的波段为(3.9～7.5)×1014Hz，则蓝牙通信的电磁波( )
A. 是蓝光B. 波长比可见光短
C. 比可见光更容易发生衍射现象D. 在真空中的传播速度比可见光小
【答案】C
【解析】：ABC、根据题意，可知蓝牙通信的电磁波频率小于可见光的波段频率，所以蓝牙通信的电磁波属于无线电波，根据公式c=λf，可得其波长比看见光的波长要长，根据明显衍射的条件，可知蓝牙通信的电磁波比比可见光更容易发生衍射现象，故AB错误，C正确；
D、所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故D错误。
故选：C。
7. （单选）电磁波在生活中有广泛应用。关于红外线与X射线，下列说法正确的是( )
A. 红外线的频率大于X射线的频率
B. 红外线的波长大于X射线的波长
C. 真空中红外线的传播速度小于X射线的传播速度
D. 真空中红外线的传播速度大于X射线的传播速度
【答案】B
【解析】AB.红外线的频率小于X射线的频率，根据c=λν可知红外线的波长大于X射线的波长，电磁波频率越小则波长越长，故A错误，B正确；
CD.不管是红外线还是X射线，都属于电磁波，而电磁波在真空中的传播速度等于光速，故CD错误。
故选：B。