高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 电磁波的产生同步测试题

第4章　电磁波

第1节　电磁波的产生

基础过关练

题组一　麦克斯韦电磁场理论

1.根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是(　　)

A.变化的电场一定能产生磁场

B.变化的磁场一定能产生变化的电场

C.恒定的电场一定能产生恒定的磁场

D.恒定的电场一定能产生恒定的电场

2.(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中正确的是(　　)

A.教室中明亮的日光灯周围空间必有磁场和电场

B.打点计时器工作时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

题组二　电磁波

3.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(　　)

A.电磁波既可以是横波,也可以是纵波

B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s

C.电磁波不能产生多普勒效应

D.电磁波中电场和磁场的方向彼此垂直

4.火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号,发回的信号属于(　　)

A.电磁波 B.声波

C.超声波 D.次声波

题组三　电磁振荡的变化规律

5.如图所示,L是不计电阻的电感器,C是电容器,闭合开关K,待电路达到稳定状态后,再断开开关K,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正,断开开关K的时刻为t=0,那么下列四个图中能正确表示电感中的电流随时间变化规律的是(　　)

6.如图所示,某瞬间回路中电流方向如箭头所示,且此时电容器的极板A带正电荷,则该瞬间(　　)

A.电流i正在增大,线圈L中的磁场能也正在增大

B.电容器两极板间的电压正在增大

C.电容器带电荷量正在减小

D.线圈中电流产生的磁感应强度正在增强

7.如图所示,电容器的电容都是C=4×10-6 F,电感都是L=9×10-4 H,图甲中开关S先接a,充电结束后将S扳到b;图乙中开关S先闭合,稳定后断开。两图中LC回路在电磁振荡t=3.14×10-4 s时刻,C1的上极板正在　　　　电(选填“充”或“放”),带　　　　电(选填“正”或“负”);L2中的电流方向向　　　　(选填“左”或“右”),磁场能正在　　　　(选填“增大”或“减小”)。 

题组四　电磁振荡的周期和频率

8.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是(　　)

A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯

B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数

C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯

D.减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数

9.某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关,如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L=2.5×10-3 H,电容器电容C=4 μF,在电容器开始放电时(取t=0),上极板带正电,下极板带负电,则(　　)

A.LC振荡电路的周期T=π×10-4 s

B.当t=π×10-4 s时,电容器上极板带正电

C.当t=×10-4 s时,电路中电流方向为顺时针

D.当t=×10-4 s时,电场能正转化为磁场能

能力提升练

题组一　麦克斯韦电磁场理论

1.(2019吉林扶余第一中学高二下期中,)某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况,能发射电磁波的电场是(　　)

2.(2019山东潍坊高二检测,)(多选)根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是(　　)

A.方向向上的磁场在增强

B.方向向上的磁场在减弱

C.方向向上的磁场先增强,然后反向减弱

D.方向向上的磁场先减弱,然后反向增强

题组二　电磁振荡的变化规律

3.(2020河南南阳高二下期中,)(多选)如图所示为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知(　　)

A.在t1时刻,电路中的磁场能最大

B.从t1到t2,电路中的电流不断变小

C.从t2到t3,电容器不断充电

D.在t4时刻,电容器的电场能最小

4.(2019北京一零一中学高二检测,)(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器两极板可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示,当开关从a拨到b时,由L与C构成的回路中产生周期T=2π 的振荡电流。当罐中的液面上升时 (　　)

A.电容器的电容减小

B.电容器的电容增大

C.LC回路的振荡频率减小

D.LC回路的振荡频率增大

5.(2020北京大兴高三一模,)图甲中通过P点的电流(向右为正)随时间的变化规律如图乙所示,则(　　)

A.0~0.5 s内,电容器C正在充电

B.0.5~1 s内,电容器C上极板带正电

C.1~1.5 s内,Q点的电势比P点的电势高

D.1~1.5 s内,磁场能转化为电场能

6.(2019山东莱州第一中学高二检测,)如图所示,电源电动势为E,电容器的电容为C,线圈的自感为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间以及放电电流的平均值。

答案全解全析

第4章　电磁波

第1节　电磁波的产生

基础过关练

1.A　变化的电场一定产生磁场,变化的磁场一定产生电场,A正确,B错误;恒定的电(磁)场,不能产生磁(电)场,C、D错误。

2.ABD　教室中明亮的日光灯、打点计时器工作时使用的是振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确;稳定的电场不会产生磁场,故选项C错误;电磁波是横波,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直,故选项D正确。

3.D　电磁波的传播方向与振动方向相互垂直,故电磁波是横波,故A错误。电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s,故B错误。多普勒效应、干涉和衍射是波特有的现象,故C错误。电磁波中电场和磁场的方向相互垂直,故D正确。

4.A　电磁波可以在真空中传播,即一般的无线通信都是利用电磁波进行的,故A选项正确;超声波是一种声波,次声波也是一种声波,不能在真空中传播,故选项B、C、D错误。

5.B　在没有断开开关时,电流是从a流向b,当断开开关后,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,当电容器充电完毕时,电流为零,接着电容器放电,电流方向与之前相反,大小在不断增大,故选B。

6.B　根据电流方向可知电容器正处于充电状态,电容器充电过程中,回路中电流减小,磁场能减小,电场能增大,电容器带电荷量正在增大,电压正在增大,线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱,故只有B正确。

7.答案　充　正　左　增大

解析　先由周期公式求出T=2π=1.2π×10-4 s,t=3.14×10-4 s时刻是开始振荡后的T,再看与题图甲电路对应的q-t图像(以上极板带正电为正)和与题图乙电路对应的i-t图像(以LC电路中电流逆时针方向为正),图像都为余弦函数图像,如图所示。在T时刻,从题图甲电路对应的q-t图像看出,上极板正在充电;从题图乙电路对应的i-t图像看出,L2中的电流向左,正在增大,所以磁场能正在增大。

8.D　LC振荡电路的频率公式f=。由此式可知增大固有频率f的办法是减小L或减小C或同时减小L和C。电容器两极板的正对面积增大,则C增大,正对面积减小,则C减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数,则L增大,减小线圈的匝数,则L减小。综上可知只有选项D是正确的。

9.C　由公式T=2π=2×π× s=2π×10-4 s,选项A错误;当t=π×10-4 s=,电容器反向充满电,所以电容器上极板带负电,选项B错误;当t=×10-4 s时,即0<t<,电容器正在放电,放电电流由上极板流向下极板,为顺时针方向,故C正确;当t=×10-4 s即<t<,电容器处于反向充电过程,磁场能正在转化为电场能,D错误。

能力提升练

1.D　选项图A是稳定的电场,不能产生磁场,选项图B与选项图C是均匀变化的电场,产生恒定不变的磁场,也不能形成电磁波;选项图D是按余弦函数规律周期性变化的电场,会产生同频率的周期性变化的磁场,能形成电磁场,向外发射电磁波。故应选D。

2.AC　方向向上的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强,即感应电流产生的磁场方向向下,根据安培定则可知感应电流方向如题图中E的方向所示,选项A正确,B错误。同理,当磁场反向且向下减弱时,也会得到如题图中E的方向,选项C正确,D错误。

3.CD　在图中作出i-t图线,如图所示,注意到i-t图线按余弦规律变化,电流大,磁场能大;电容器的带电荷量越多,电场能越大,据此可判断C、D正确。

4.BC　不导电的液体是电介质,其相对介电常数大于空气的相对介电常数。当液面上升时,由C=可知C增大,由T=2π知周期增大,频率减小,B、C正确,A、D错误。

5.C　由题图乙知,0~0.5 s内,电流逐渐增大,电容器正在放电,选项A错误;0.5~1 s内,电流沿正方向逐渐减小,是充电过程,电容器上极板带负电、下极板带正电,选项B错误;1~1.5 s内,电流沿负方向逐渐增大,是放电过程,Q点比P点电势高,选项C正确;放电过程中电场能转化为磁场能,选项D错误。

6.答案　π　

解析　由周期公式得T=2π,电容器放电时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π=π。

在T内电流平均值为

===。