高中物理人教版 (新课标)选修31 电磁波的发现单元测试一课一练

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 电磁波的发现单元测试一课一练，共5页。试卷主要包含了关于电磁波，下列说法中正确的是，电磁波与机械波相比较，下列关于电磁波的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场
B．在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场
C．恒定电流在其周围不产生磁场
D．恒定电流周围存在着稳定的磁场
解析：电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故B对，A错；恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，D对，C错。
答案：B、D
2．关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电磁波是横波
B．电磁波的传播需要介质
C．电磁波能产生干涉和衍射现象
D．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直
解析：电磁场由近及远的传播形成电磁波，电磁波在传播过程中，电场、磁场以及传播方向三者相互垂直，电磁波是一种波，它具有波的一切特征，它能发生反射、折射、干涉、衍射等现象，电磁波在真空中的速度最大，它的传播不需要介质。
答案：A、C、D
3．关于对电磁场和电磁波的认识中正确的是( )
A．均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场
B．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
C．只要空间某个区域有振荡电场或振荡磁场就能产生电磁波
D．电磁场由发生区域向外传播就形成电磁波
解析：电磁波是一种物质，传播时不需要媒介，可以在真空中传播。
答案：A、C、D
4．关于电磁波传播速度表达式v＝λf，下述结论中正确的是( )
A．波长越长，传播速度就越大
B．频率越高，传播速度就越小
C．发射能量越大，传播速度就越大
D．电磁波的传播速度与传播介质有关
解析：电磁波和机械波相同之处为频率f由波源决定，却能产生干涉，衍射都遵循公式v＝λf，但不同的是电磁波传播不需要介质，而机械波传播必须要有介质，机械波波速有介质决定，电磁波的波速由介质和频率共同决定。
答案：D
5．电磁波与机械波相比较( )
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速度都相同，机械波的速度大小取决于介质
C．机械波有横波、纵波，而电磁波只有横波
D．机械波和电磁波都具有一切波的特性
解析：由电磁波和机械波的异同点可知，A、C、D项正确。
答案：A、C、D
6．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波必须依赖介质传播
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
解析：根据电磁波的产生机理及传播特性可知，电磁波传播不需要介质，选项A错误；干涉、衍射是电磁波和所有波都具有的共同特性，选项B正确；由于电磁波是横波，故能发生偏振现象，选项C错误；电磁波能够携带图象、声音等信息进行传播，选项D错误。
答案：B
7．某空间出现了如图22－1所示的一组闭合的电场线，这可能是( )
图22－1
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
解析：根据电磁感应理论，闭合回路中磁通量变化时，使闭合电路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断，其中感应电流的方向和电场线方向一致。
答案：B、D
8．声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的共同特征。下列说法正确的是( )
A．声波的传播速度小于电磁波的传播速度
B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C．电磁波都能被人看见，声波都能被人听见
D．二胡演奏发出的是声波，而电子琴演奏发出的是电磁波
解析：声波属于机械波，其传播需要介质，传播速度小于电磁波的传播速度；鼓膜的振动是空气的振动带动的，人耳听不到电磁波；电磁波的传播不需要介质，人耳听不到电磁波；二胡和电子琴发出的都是声波。
答案：A
9．一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图22－2所示。当磁感应强度均匀增大时，此粒子的( )
图22－2
A．动能不变
B．动能增大
C．动能减小
D．以上情况都可能
解析：当磁场均匀增加时，根据麦克斯韦电磁场理论，将激起稳定的电场，带电粒子将受一个电场力作用，该力对带电粒子做正功，所以粒子的动能将增大，选项B正确。
答案：B
10．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波说法正确的是( )
A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．波长越短的电磁波，反射性能越强
解析：由公式v＝λf可得，λmin＝eq \f(v,fmax)＝eq \f(3×108,1 000×106) m＝0.3 m，λmax＝eq \f(v,fmin)＝eq \f(3×108,200×106) m＝1.5 m，A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，D正确。
答案：A、C、D
11．如图22－3所示，闭合开关S，待电容器充电结束后，再打开开关S，用绝缘工具使电容器两极板距离稍稍拉开一些，在电容器周围空间( )
图22－3
A．会产生变化的磁场
B．会产生稳定的磁场
C．不会产生磁场
D．会产生振荡的磁场
解析：两平行板电容器接入直流电源后两极板间的电压等于电源的电动势，断开电源后，电容器带电量不变，由电容器定义式和平行板电容器公式可得两板间场强E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)，当用绝缘工具将两极板距离稍稍拉开一些，电容器两板间的电场不发生变化，所以不会产生磁场，C正确。
答案：C
12．有一装置如图22－4所示，整个装置处于真空中，从阴极K发射出的电子通过第Ⅰ区域，从阳极小孔B射出进入由金属管构成的第Ⅱ区域，离开金属管后进入有一均匀磁场的第Ⅲ区域，磁场方向垂直于纸面向里，电子在哪个区域内可能发射电磁波( )
图22－4
A．只在第Ⅰ区域
B．只在第Ⅱ区域
C．只在第Ⅲ区域
D．只在第Ⅰ、Ⅱ区域
解析：在第Ⅰ区域电子处于加速状态，产生变化的电流，产生变化的磁场，才产生变化的电场，能产生电磁波；在Ⅱ区域电子匀速运动，形成稳定的电流，产生稳定的磁场，不能产生电磁波；在Ⅲ区域电子做周期性的圆周运动，产生周期性变化的电流，产生周期性变化的磁场，能产生电磁场。
答案：D
13．如图22－5所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么( )
图22－5
A．小球对玻璃杯的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力对小球一直不做功
解析：因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。
答案：C、D
14．磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如图22－6所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场。
图22－6
解析：据麦克斯韦的电磁场理论，可以作如下判断：A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图所示磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波。
答案：B、C、D B、D
15．如图22－7所示，S闭合后一段时间内，电容器极板间能否产生磁场？什么情况下电容器极板间才能产生磁场？
图22－7
解析：S闭合后一段时间内，电容器极板间电场强度不变，所以不能产生磁场，只有在S闭合的瞬间，电容器极板间才能产生磁场。
答案：见解析
16．麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。
图22－8
(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图22－8甲所示，求该光波的频率。
(2)如图22－8乙所示表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
解析：(1)设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则
f＝eq \f(v,λ)①
v＝eq \f(c,n)②
联立①②式得f＝eq \f(c,nλ)③
从波形图上读出波长λ＝4×10－7 m，代入数据解得
f＝5×1014 Hz
(2)见答案。
答案：(1)5×1014 Hz (2)光路图如图所示