2021学年第四章 电磁振荡与电磁波综合与测试精品单元测试课后复习题

第四章 电磁振荡与电磁波 第五章 传感器

班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________

（考试时间：60分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。

2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。

3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。

第Ⅰ卷（选择题 共48分）

一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1．（2022·山西·太原师范学院附属中学高二阶段练习）新冠病毒会引起体温升高、肺炎等症状，人们往往通过红外测温技术和X射线透视技术来检测病情。下列说法正确的是（　　）

A．红外测温技术利用了红外线的荧光效应

B．使用红外体温计测温时一定要与人体接触

C．X射线可以透视是因为它的波长较长，容易发生明显衍射，可以绕过人体继续传播

D．X射线可以透视是因为它能够穿透物质，所以可用来检查人体内部器官

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．红外测温技术利用了红外线的热效应，故A错误；

B．红外体温计测温是通过接收人体辐射的红外线进行测温，故使用过程中不需要与人体接触，故B错误；

CD．X射线可以透视是因为其有较强的穿透能力，医学上检查人体内部器官和透视人体，故C错误，D正确；故选D。

2．（2022·重庆市璧山中学校高二阶段练习）如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时（　　）

A．线圈中的自感电动势在增大

B．电容器两端电压正在增大

C．磁场能正在转化为电场能

D．增大电容器的电容，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．根据线圈L中的磁场方向，由安培定则可知，电路中的电流是逆时针方向，则电容器处于放电过程，电容器电荷量逐渐减小，所以电容器两端电压正在减小，由于放电过程电路中的电流慢慢增大，则线圈中的自感电动势在减小，则AB错误；

C．根据LC振荡电路中能量关系可知，此时电场能正在转化为磁场能，所以C错误；

D．增大电容器的电容，则电容器的容抗减小，所以可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，则D正确；

故选D。

3．（2022·山东省滕州市第五中学高二阶段练习）电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　）

A．电磁炉是利用电磁波来工作的

B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的

C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的

D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的

【答案】A

【解析】

【详解】

A．电磁炉是利电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意；

B．微波时电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B正确，不符合题意；

C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确，不符合题意；

D．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意。故选A。

4．（2021·黑龙江·明水县第一中学高二阶段练习）.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接，若声源S做简谐运动，则（　　）

A．a振动过程中，板之间的电场强度不变

B．a振动过程中，板所带的电荷量不变

C．a振动过程中，电路中始终有方向不变的电流

D．a板向右位移最大时，电容器的电容最大

【答案】D

【解析】

【详解】

A．a振动过程中，两板间距d发生变化，电源始终与电容器相连，两板间电压U不变，由可知E变化，A错误；

B．由可知，d变化，Q变化，选项B错误；

C．a振动方向不确定，d可增可减，故电流方向不确定，选项C错误；

D．当a板向右位移最大时，由可知，d最小，C最大，选项D正确；故选D。

5．（2022·江苏南京·高二阶段练习）近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息。下列说法正确的是（　　）

A．LC电路的电容器在充电时，电流增大

B．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大

C．LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大

D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振

【答案】C

【解析】

【详解】

A．LC电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；

B．增大LC电路中电容器两极板间距离，电容器的电容会变小，根据可知，LC电路的振荡周期将减小，故B错误；

C．LC电路中，电容器充电时，电流减小得越来越快，线圈中的自感电动势增大，故C正确；

D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，故D错误。故选C。

6．（2022·全国·高三课时练习）光敏电阻是利用半导体制成的一种电阻，其阻值随光照强度增加而变小。某同学设计如图所示的自动控制电路，其中是光敏电阻，为定值电阻，电表均可视为理想电表。闭合开关，当照射光敏电阻的光照强度增加时（       ）

A．电压表V的示数变大 B．光敏电阻两端的电压增大

C．灯泡L变亮 D．电流表A的示数变小

【答案】A

【解析】

【详解】

AD．当照射光敏电阻的光强增强时，其阻值变小，则与灯泡并联后的阻值变小，再串联R0和电源内阻r后的总阻值变小，由全电路的欧姆定律可知，干路电流I变大，即电流表的示数变大；电压表测量的是R0的电压，由则电压表的示数变大，故A正确，D错误；

BC．由全电路的串联规律有，因总电流I变大，则并联部分的电压变小，即光敏电阻的电压变小，灯泡L的电压变小，则灯泡变暗，故BC错误。故选A。

7．（2022·浙江·嘉兴市第五高级中学高二期中）如图甲电路中，是电阻不计的电感器，是电容器，闭合开关，待电路达到稳定状态后，再断开开关，电路中将产生电磁振荡，如果规定电感器中的电流方向从到为正，断开开关的时刻为，那么图乙中能正确表示电感器中的电流随时间变化规律的是（       ）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】

【详解】

S断开前，ab段短路，电流从，电容器不带电；S断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小，给电容器C充电，此时电流负向最大；给电容器充电过程，电容器充电量最大时，ab中电流减为零；此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流．

AD.电流从最大值开始变化；故A项不合题意，D项不合题意.

B.电流从负向最大开始减小；故B项不合题意．

C.电流的变化图象与分析过程相符；故C项符合题意.

8．（2022·黑龙江·哈师大附中高二期中）霍尔元件是磁传感器，是实际生活中的重要元件之一。如图所示为长度一定的霍尔元件，在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I，现在空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，其中元件中的载流子为带负电的电荷。则下列说法正确的是（　　）

A．该元件能把电学量转化为磁学量

B．左表面的电势高于右表面

C．如果用该元件测赤道处的磁场，应保持平面呈水平状态

D．如果在霍尔元件中的电流大小不变，则左右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，故A错误；

B．由于元件中的载流子为带负电的电荷，则负电荷的运动方向由F到E，由左手定则可知负B．电荷向左表面偏转，则右表面的电势高，故B错误；

C．如果用该元件测赤道处的磁场，由于地磁场与水平面平行，因此如果霍尔元件的平面保持水平，则无电压产生，故C错误；

D．根据，得，由电流的微观定义式，（n是单位体积内的导电粒子数，q是单个导电粒子所带的电荷量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度），整理得，联立解得，可知保持电流不变，则左右表面的电势差与磁感应强度成正比，故D正确。故选D。

9．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，华为Mate40系列手机一经面世，受到世人追捧，除了领先世界的5G通讯、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（ ）

A．送电线圈中产生均匀变化的磁场

B．送电线圈中产生周期性变化的磁场

C．无线充电的原理是互感现象

D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流

【答案】BC

【解析】

【详解】

AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A错误B正确；

C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；

D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出不是恒定电流，D错误。故选BC。

10．（2021·全国·高二单元测试）如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时的，电子钟是利用LC振荡电路来计时的，有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min。造成这种现象的可能原因是（　　）

A．L不变，C变大了 B．L不变，C变小了

C．L变小了，C不变 D．L、C均减小了

【答案】BCD

【解析】

【详解】

钟走得偏快了是因为钟的LC振荡电路频率变大，周期变短，根据

可知B、C、D正确，A错误。故选BCD。

11．（2021·全国·高二单元测试）如图甲所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器（原来不带电），闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为，那么断开开关后（　　）

A．图乙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律

B．图丙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律

C．图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律

D．图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律

【答案】AD

【解析】

【详解】

S接通电路达到稳定状态时，线圈内有电流而电容器两端没有电压，线圈中的电流从a流向b，断开开关瞬间，线圈内的电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减少，则电流方向不变，大小在慢慢减小，同时对电容器充电，电容器的右极板先带正电；

当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大。接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大。电容器放电完毕时，电流达到反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充放电过程，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现余弦式电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、D正确，B、C错误。故选AD。

12．（2022·全国·高三课时练习）图甲表示某电阻R随摄氏温度t变化的图像。把这个电阻接入如图乙中电路，用这个电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到一个简单的电阻温度计，则（　　）

A．t1应标在电流较大的刻度上

B．t1应标在电流较小的刻度上

C．通过电流表的电流与温度呈线性关系

D．通过电流表的电流与温度呈非线性关系

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

AB．温度为t1时，整个电路的电阻最小，电流强度最大，t1应标在电流较大的刻度上，A正确，B错误；

CD．从图中可知，电阻值可表示为，根据欧姆定律，因此电流表的电流与温度呈非线性关系，C错误，D正确。故选AD。

第II卷（非选择题 共52分）

二、填空题（满分15分）

13．（2021·全国·高二课时练习）某课外活动小组自制了一台称重电子秤，其原理结构如图甲所示。R0为定值电阻，R是压敏电阻，其阻值会随所受的压力F的变化而变化，变化范围大约为几欧到十几欧，通过电压表的读数可以得知压力大小。活动小组通过实验探究了压敏电阻阻值R与其所受压力F大小的关系，如图乙所示。请回答以下问题：

（1）根据图乙所示的R-F图像，写出R和F的关系式：___________。

（2）若图甲所示的电路中，在压敏电阻R上水平放置一个重为2 N的托盘，在托盘上放一重物，电源电动势E=9 V，电源内阻r=1 Ω，R0=4.5 Ω，闭合开关，电压表示数为3 V，则重物的重力为___________N。

【答案】     R=-2F+16（Ω）     2

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]由图可知，当R=16 Ω时

F=0

当R=7 Ω时

F=4.5 N

代入R=kF+b，解得

b=16 Ω，k=-2 Ω/N

故

R=-2F+16（Ω）

（2）[2]电压表示数为3 V，根据闭合电路欧姆定律有

E=(r+R）+U

解得R=8 Ω，对照R-F图像，知压敏电阻所受压力为4 N；由于压力大小等于托盘和重物的重力之和，故重物的重力为2 N。

14．（2020·全国·高二课时练习）某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻R1（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt=a+kt，a＞0，k＞0）．

设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作．

（1）按电路图连接好实验器材________．

（2）将滑动变阻器滑片P滑到__________（填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于________（填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．

（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I=________（用题目中给定的符号）．

（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________（填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？______（填“是”或“否”）．

【答案】     （2）a     c     满偏（或指针到最大电流刻度）；     （3）；     （4）右，     否

【解析】

【详解】

（2）根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合滑动变阻器的使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到 a端，乙保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于 c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路．

（3）当温度为t时，热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为：R1=a+kt，根据闭合电路的欧姆定律可得，

（4）由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的．

三、解答题（满分37分，其中15题10分，16题12分，17题15分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）

15．（2021·全国·高二课时练习）如图所示的电路中，电容器的电容C＝1 μF，线圈的自感系数L＝0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，求：（g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触）

（1）至少经过多长时间，油滴的加速度最大？

（2）当油滴的加速度为何值时，LC回路中的磁场能最大？

【答案】（1）3.14×10－5 s；（2）10 m/s2

【解析】

【分析】

【详解】

（1）当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带负电。

当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为

T＝2π＝2×3.14×s＝6.28×10－5 s

当电容器恰好反向充电结束时，油滴所受静电力向下且最大，此时油滴受到的合力最大，加速度最大，至少经过的时间为

t＝＝3.14×10－5 s

（2）LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0，油滴只受重力作用，油滴的加速度为

g＝10 m/s2

16．（2021·全国·高三课时练习）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。试推导出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。

【答案】

【解析】

【详解】

当托盘中没有放物体时，电压表示数为零，当物体质量为m时，设物体下降x，平衡条件有：

mg=kx    

根据欧姆定律得

故电压表读数为

根据电阻定律，有

联立解得

17．（2021·全国·高三课时练习）如图所示，一定厚度和宽度的导体板放在匀强磁场中，当导体板通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。

(1)若图中的电流I是电子的定向运动产生的，则导体板上、下两个侧面中，哪个电势高？

(2)设该导体板单位体积中自由电子的个数为n，导体板的宽度为d，通过导体板的电流为I，磁感应强度为B，电子电荷量为e。试证明：发生霍尔效应时，导体板上、下侧面间的电势差。

(3)由上问的结论可知，在I、n、e、d都相同的情况下，与B成正比，由的数值可以比较B的大小，因此可以把这种导体板做成磁敏元件。试问：用这种磁敏元件探测某空间的磁场时，磁敏元件摆放的方向对是否有影响？如果把这种导体板上、下侧面间的电压进行线性放大显示，用它做成的磁传感器的示数是否跟被测磁感应强度有线性关系？

【答案】(1)A′；(2)见解析；(3)有影响；是线性关系；

【解析】

【详解】

(1)导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动。由左手定则判断，电子会偏向A端面，A′板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以下侧面A′的电势高于侧面A的电势。

(2)当电场力与洛伦兹力平衡时，则有

由电流微观表达式得

I＝neSv=nehdv

解得

(3)用这种磁敏元件探测某空间的磁场时，磁敏元件的侧面要与磁场垂直，即摆放的方向对有影响；根据

可得

在I、n、e、d都相同的情况下B与UH成正比，则如果把这种导体板上、下侧面间的电压进行线性放大显示，用它做成的磁传感器的示数跟被测磁感应强度是线性关系。