高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波精品同步达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波精品同步达标检测题，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
关于电磁场和电磁波的理论下列说法中错误的是( )
A. 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B. 变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的
C. 由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播
D. 光的偏振说明电磁波是横波
下列说法正确的是( )
A. 均匀变化的电场能产生均匀变化的磁场
B. 一切物体都在不停地发射红外线
C. 在电磁波谱中，γ射线的波长最长
D. 使接收电路产生电谐振的过程叫做调制
关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A. 麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并用实验证实了电磁波的存在。
B. 医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射和多普勒效应。
C. 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变叫调制
D. 红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
下列关于电磁波的说法，正确的是。( )
A. 只要有电场和磁场就能产生电磁波
B. 电磁波需要有介质才能传播
C. 由于电磁波在任何介质中的传播速度都是3×108m/s，因此电磁波是光
D. 电磁波具有能量，电磁波的传播过程也是波源能量向外传播的过程
下列关于麦克斯韦电磁场理论的说法正确的是( )
A. 变化的电场一定能产生变化的磁场
B. 变化的磁场一定能产生变化的电场
C. 电磁波的传播过程就是电子的传播过程
D. 电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程
根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中不正确的是( )
A. 教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B. 工作时打点计时器周围必有磁场和电场
C. 稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
D. 电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
下列说法正确的是( )
A. 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生变化的磁场
B. 振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零
C. 以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c
D. 照相机镜头呈淡紫色，是光的衍射结果
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
下列说法正确的是( )
A. 电磁波是横波，且能够在真空中传播
B. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
C. 变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
D. 在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹
下列说法正确的是( )
A. 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B. 稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C. 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场
D. 变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波
磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向下的匀强磁场B，磁感应强度随时间均匀变大且变化率为k，以下说法正确的是( )
A. 感生电场线是不闭合的曲线
B. 感生电场的方向为逆时针方向
C. 一个带电量为+q的小球沿圆环逆时针运动，小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
D. 一个带电量为+q的小球沿圆环运动一周，感生电场对小球做功大小为qkπr2
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电磁波的频率无关
B. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C. 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直
D. 根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定能产生电磁波
E. 电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
(1)下列说法正确的是________。
A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车上测速仪探测到反射波的频率升高
B.电磁波不能产生多普勒效应，而机械波能产生多普勒效应
C.双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互削弱
D.赫兹通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c
E.在用单摆测重力加速度的实验中，某学生所测g值偏大，可能是把n次单摆全振动误记为n+1次
(2)一玻璃砖放在水平桌面上，如图所示，AB为14圆弧，O为圆心，半径OA为10 cm。一束光从E点水平射入，∠BOE=60∘，玻璃砖的折射率n=3。请分析这束光能否从玻璃砖的AC边垂直射出，若能，求出∠ACO的大小；若不能，请说明理由。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
(1)以下说法正确的有________(填正确答案标号)。
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在
B.光的偏振现象说明光波是横波
C.机械波的频率越高，在介质中的传播速度越大
D.在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是因为光的反射
E.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象
(2)某列波沿x轴正方向传播，t=0时的波形图，如图所示，此时波刚好传到x=2m处。已知在t=0.45秒时P点第一次出现波峰，求：
(i)波的周期和波速的大小；
(ii)x=9.5m的Q点(图中未画出)出现在波谷的时刻。
我国对外外语广播的波长为λ=30m，电磁波在空气中传播速度C=3×108m/s求：电磁波的频率。
现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。电子感应加速器的圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，如图所示，设法把高能电子引入其中，能使其进一步加速。若电子在半径为r=0.84m圆轨道上，经4.2×10-3s时间获得的能量为E=120MeV，假设这期间电磁铁线圈中的电流增大使电子轨道内的磁场是线性变化的，磁通量从零增加到1.8Wb，求：
(1)这期间环形真空室内将产生多大的感应电动势？
(2)这期间电子在真空室中大约绕行了多少圈？(保留两位有效数字)
(3)有人说，当电磁铁线圈中的电流减小，环形真空室内电子轨道内的磁场也会线性变化从而也能产生感应电动势使电子加速，所以电磁铁线圈中的电流减小也是可以的。你同意这个观点吗？请简述理由。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
【分析】
考查电磁波的产生，传播，以及光是一种横波；特别要注意非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场．所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，但不一定变化．
麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，当中的变化有均匀变化与周期性变化之分，麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹证明了电磁波的存在．电磁波可以在真空中传播，光是一种横波．
【解答】
A、非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场。所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，但不一定变化。故A错误；
B、变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的，只有周期性变化的振荡电场一定产生同周期变化的振荡磁场。故B正确；
C、电磁波自身就是一种物质，传播不需要介质，能在真空中传播。故C正确；
D、偏振现象是横波特有的现象，因此光的偏振说明电磁波是横波，故D正确；
本题选说法错误的，故选：A

2.【答案】B
【解析】
【分析】
考查了电磁波的产生、发生和接收、以及电磁波谱，都是识记内容，难度不大，注意总结记忆，并加以理解即可．
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．稳定的电场产生不会产生磁场；无论是有生命的、无生命的物体都向外辐射红外线，物体辐射红外线的本领受温度的影响，温度越高，辐射红外线的本领越强．在电磁波谱中，γ射线的波长最短；掌握相对应的调制、解调以及电谐振等的步骤．
【解答】
A.均匀变化的电场产生稳定的磁场，故A错误；
B.一切物体都在不停地发射红外线，同时也在不断地吸收红外线，且物体温度越高，辐射出的红外线越强，故B正确；
C.在电磁波谱中，γ射线的频率最高，波长最短，故C错误；
D.使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐；故D错误；
故选：B。

3.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查电磁波相关概念，比较基础，看课本记住相关内容就行，属于识记内容。
【解答】
A、麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；
B、超声波是机械波，必须有介质，所以无法在真空中传播，B错误；
C、使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制，C正确；
D、红外线的显著作用是热作用，所有物体都能辐射红外线，D错误；
4.【答案】D
【解析】
【分析】
周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，这样就产生的电磁波；电磁波的传播不需要介质；波源停止工作，电磁波还会继续传播；电磁波具有能量，能量可以表示为E=hυ，υ为电磁波的频率。
本题考查的是电磁波的基础知识，简单题目。
【解答】
A.变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波；若电场和磁场不变，不能产生电磁波。故A错误；
B.电磁波既可以在介质中传播，也可以在真空中传播，故B错误；
C.电磁波在真空传播速度等于3×108m/s，而在其它介质中的传播速度会小于这一数值，故C错误；
D.电磁波传递的是能量和信息，电磁波具有能量，电磁波的传播过程也是波源能量向外传播的过程，故D正确。
故选D。

5.【答案】D
【解析】解：A、均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，恒定的电场不会产生磁场，故A错误；
B、均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的磁场将产生非均匀变化的电场，恒定的磁场不会产生电场，故B错误；
CD、电磁波是由变化的电磁场产生的，电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程，故C错误；D正确；
故选：D。
麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，当中的变化有均匀变化与周期性变化之分。
考查麦克斯韦的电磁场理论中变化的分类：均匀变化与非均匀(或周期性)变化。电磁波被麦克斯韦预言了存在，而赫兹证实了电磁波的存在。
6.【答案】C
【解析】解：根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定的电场其周围不产生磁场，恒定的磁场其周围也不产生电场．变化的电场周围才能产生磁场，变化的磁场周围才能产生电场，
A、B、教室中开亮的日光灯及工作时打点计时器均使用交流电，则周围空间必有磁场和电场，故AB正确；
C、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，只有非均匀变化的电场产生变化的磁场．故C错误；
D、电磁波是横波，则电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直，故D正确．
本题选不正确的；故选：C．
本题关键要理解并掌握麦克斯韦电磁场理论，理解要准确，关键词不能搞错．要熟练掌握基础知识，灵活应用基础知识即可正确解题．
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了电磁波的产生、简谐运动的回复力和能量、光的衍射和衍射等知识点。对于这部分知识很多是属于记忆部分的，因此需要注意平时的记忆与积累。
均匀变化的电场产生稳定的磁场；振动的物体通过平衡位置时，回复力一定为零，但合外力不一定为零；根据光速不变原理，在任何参考系中的光速都是相同的；照相机镜头呈淡紫色，是光的干涉结果。
【解答】解：A、均匀变化的电场产生稳定的磁场。故A错误；
B、振动的物体通过平衡位置时，回复力一定为零，但合外力不一定为零。故B错误；
C、根据光速不变原理，在任何参考系中的光速都是相同的。故C正确；
D、照相机镜头表面涂有增透膜，故镜头呈淡紫色，原理是光的干涉现象。故D错误。
故选：C。

8.【答案】AB
【解析】
【分析】
根据麦克斯韦电磁场理论分析电场和磁场的关系；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉；单缝衍射条纹是不等间距的。
本题考查了3-4上的多个知识点，都是识记性的内容，不难。
【解答】
A.电磁波是横波，且能够在真空中传播，故A正确；
B.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的薄膜干涉，故B正确；
C.根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场一定产生变化的磁场；而均匀变化的电场则产生的稳定磁场，故C错误；
D.在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现单缝衍射条纹，而单缝衍射条纹是不等间距的，故D错误；
故选AB。
9.【答案】AD
【解析】解：A、恒定电流在周围空间产生的磁场是稳定不变的。故A正确。
B、根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，则稳定电场能够在周围空间不能产生磁场。故B错误。
C、静止的电荷能够在周围空间产生稳定的电场，不能产生磁场。故C错误。
D、变化的电场和磁场互相激发，交替产生，由近及远传播，形成电磁波。故D正确。
故选：AD。
恒定电流在周围空间产生的磁场是稳定不变的。根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，则稳定电场能够在周围空间不能产生磁场。静止的电荷能够在周围空间产生稳定的电场，不能产生磁场。变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波。
本题考查对麦克斯韦理论的理解能力。抓住变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
10.【答案】BD
【解析】
【分析】
麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在其周围空间激发一种新的电场，称为感生电场或涡旋电场。处于电场的中的电荷会受到感生电场力的作用，感生电场力是产生电动势的非静电力，其感应电场的存在与是否存在闭合电路无关。
【解答】
A.根据麦克斯韦理论认为：感生电动势产生的原因是“变化的磁场周围会产生封闭的感生电场--涡旋电场”，电场线是闭合的，与是否有闭合电路无关，故A错误；
B.根据右手定则k可判断感生电场的方向为逆时针方向，B正确；
C.根据F=mv2R，v=at，小球受到的洛伦兹力大小与时间的平方成正比，C错误；
D.由法拉第电磁感应定律可知，磁场变化在圆环处产生的感应电动势为E=ΔBΔtπr2，小球运动一周，感生电场对小球所做的功为W=qE=qkπr2 ，D正确。
11.【答案】ABC
【解析】
【分析】
本题考查电磁波的产生原理，类型及电磁波的作用，同时注意电磁波在真空中传播速度均相等，与频率没有关系．
【解答】
A.电磁波在真空中的传播速度均相等，与电磁波的频率无关，故A正确；
B.周期性变化的磁场产生周期性变化电场，周期性变化的电场产生周期性变化磁场，相互激发，形成电磁波，故B正确；
C.变化的电场与变化的磁场共同产生电磁场，电磁波的电场强度与磁感应强度总是相互垂直，且与传播方向垂直．所以电磁波是横波，故C正确；
D.周期性变化的电场周围一定能产生电磁波，故D错误；
E.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波继续传播，不会随即消失，故E错误。
故选：ABC．
12.【答案】(1)ADE；
(2)解：光路图如图所示，入射光经过折射后到达BC边，与BC边交于F，∠BOE=60∘。
由几何关系可知，入射角为i=60∘
由折射定律n=sinisinr可知，r=30∘
由几何关系可知，∠EFB=∠EOB-r=30∘
即ΔEFO为等腰三角形，OF=OE=OA=10 cm
∠AFO=45∘
又因为临界角sinC=1n=33，
则BC边的入射角β=60∘大于临界角
即光在F点发生全反射
假设光线刚好从AC边垂直射出，则∠ACO=β=60∘
而实际上∠ACO<∠AFO=45°，所以假设不成立，即光不可能从AC边垂直射出
【解析】
(1)
【分析】
A、根据声音的多普勒效应分析回答，声源移向观察者时接收频率变高，即距离声源越远，频率越低，距离声源越近，频率越高；
B、能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应；
C、波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点为振动加强点，波峰与波谷叠加的点为振动减弱点。振动加强点始终振动加强，振动减弱点始终减弱；
D、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在且测得了波速；
E、由单摆周期公式求出重力加速度的表达式，然后分析g值偏大原因。
【解答】
A、由多普勒效应可知，车辆匀速驶向停在路边的警车，相当于波的传播速度增大，根据f=vλ可知，警车上测速仪探测到反射波的频率升高，故A正确；
B、能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，故B错误；
C、双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加相互加强，波峰与波谷叠加相互削弱，故C错误；
D、赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，他还通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c，这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，故D正确；
E、把n次单摆全振动误记为n+1次，则代入计算的周期偏小，根据g=4πL2T2，计算得到的重力加速度偏大，故E正确。
故选 ADE。
(2)
【分析】
光在E点发生折射，根据几何知识求出入射角，根据玻璃砖的折射率通过折射定律求得折射角；
根据几何关系求出光线射到F点的入射角，与临界角C比较，判断知道光在F点发生全反射，假设光线刚好从AC边垂直射出，则∠ACO=β=60∘，而实际上∠ACO<∠AFO=45°，所以假设不成立，即光不可能从AC边垂直射出。
13.【答案】(1)ABE；
(2)解：(i)根据题意，波峰A第一次传播至P点需要t=0.45s，
则波速为：v=Δxt=5-，
根据图象可得该波的波长为：λ=2m，
则波的周期为：T=λv=210s=0.2s；
(ii)t=0时刻波谷的位置为x'=1.5m，该振动情况第一次传播至Q点所需的时间
t'=Δx'v=9.5-1.510s=0.8s，
所有出现波谷时刻为：t'=(nT+0.8s)=(0.2n+0.8)s，(n=1、2、3…)。
【解析】
(1)
【分析】
本题考查电磁波、机械波、光的偏振和光的干涉等相关知识，关键要理解并掌握干涉、偏振等知识的基本内容，同时注意各种现象在生产生活中的应用．
根据物理学史分析；光的偏振现象说明光波是横波；机械波的传播速度由介质决定；根据光的干涉原理分析。
【解答】
A.麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验验证电磁波存在，故A正确；
B.光的偏振现象说明光是一种横波，并不是纵波，故B正确；
C.机械波的传播速度由介质决定；与频率无关，故C错误；
D.在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是由于油膜上下两个表面反射的两束光发生干涉形成的．故D错误；
E.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，而不是偏振现象，故E正确。
故选ABE。
(2)
该题考查波的图像等相关知识。熟知图像特点和规律并能从中获取有用信息是解决本题的关键。
(i)根据在t=0.45s时P点第一次出现波峰，求得波速，读出波长，由此求解波的周期；
(ii)采用波形平移法，求出离Q最近的波谷状态传到Q点的时间，即为所用时间。
14.【答案】解：根据c=λf得，f=cλ=107 HZ。
答：电磁波的频率应工作在107Hz。
【解析】解决本题的关键知道电磁波波速、频率、波长的关系。
波速、波长、频率的关系式v=λf求出无线电波的频率，接收电台的调谐频率等于电磁波的频率。
15.【答案】解：(1)当磁场线性增大时，电子所处的环形真空室内将产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律得
E1=ΔΦΔt
代入数据解得：E1=4.3×102V；
(2)电子在真空室中运动一周电场力做功
W1=eE1
代入数据解得：W1=6.88×10-17J
故获得120MeV的能量需绕行的圈数
n=EW1
代入数据解得：n=2.8×105圈；
(3)不同意；尽管磁场线性减小也能产生感应电动势使电子加速，但减小的磁场不能提供越来越大的洛仑磁力以维持电子绕行所需的向心力。
答：(1)这期间环形真空室内将产生多大的感应电动势为4.3×102V；
(2)这期间电子在真空室中大约绕行了2.8×105圈；
(3)不同意，详情见解析。
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律求感应电动势；
(2)求出电子运动一周电场力做功，即可求出获得能量E需要绕行圈数；
(3)减小的磁场不能提供越来越大的洛仑磁力以维持电子绕行所需的向心力。
本题考查法拉第电磁感应定律应用，知道求感应电动势，明确电子在环形室内的运动时电场力做功情况是求解本题的关键。