第四章 电磁振荡与电磁波 章末检测（练习）-高中物理课件（人教版2019选择性必修第二册）

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第四章 电磁振荡与电磁波 章末检测（考试时间：75分钟  试卷满分：100分  命题范围：第四章 电磁振荡与电磁波）第Ⅰ卷（选择题 共43分）一．单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1．（2022·全国·高三课时练习）如图所示，家用微波炉中使用的微波频率为2450 MHz，则它的波长是（　　）A．1.2×10-1 m B．7.35×10-17 mC．1.2×10-4 m D．7.35×10-11 m【答案】A【解析】微波的波长为故选A。2．（2022·全国·高三课时练习）某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为290m、397m、566m的无线电波，下列说法正确的是（　　）A．为了能收到频率最高的中波电台。应增加线圈的匝数B．为更好接收290m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756kHzC．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调D．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点【答案】D【解析】A．为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据可知应减少线圈的匝数，故A错误；B．为更好接收290m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到,故B错误；C．使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，故C错误；D．为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据可知，应把电路中电容器的电容调大一点，故D正确。故选D。3．（2021·全国·高二课时练习）在LC振荡电路中，当电容器充电完毕尚未开始放电时，下列说法正确的是（　　）A．电容器中的电场最强B．电路里的磁场最强C．电场能已有一部分转化成磁场能D．磁场能已有一部分转化成电场能【答案】A【解析】LC振荡电路电容器充电完毕尚未开始放电时，电容器中电场最强，磁场最弱，电场能和磁场能之间还没有发生转化。故选A。4．（2021·全国·高二课时练习）关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是（　　）A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转B．如果空间某区域有振荡的电场或振荡的磁场，就能产生电磁波C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象D．电磁波和机械波都不能在真空中传播【答案】B【解析】A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，A错误；B．振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，就能产生电磁波，B正确；C．电磁波是横波，C错误；D．电磁波可以在真空中传播，D错误。故选B。5．（2022·山东省滕州市第五中学高二阶段练习）如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　）A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在增加C．电感线圈中的电流正在减小D．该时刻自感电动势正在阻碍电流减小【答案】B【解析】由题图线圈内部磁感应强度的方向和安培定则可知，从上向下看，此时线圈中的电流沿逆时针方向流动，电容器正在放电，则电感线圈中的电流正在增大，电感线圈中的磁场能正在增加；由楞次定律可知，该时刻线圈中感应电动势正在阻碍电流增大，ACD错误，B正确。故选B。6．（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】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。7．（2022·山东省滕州市第五中学高二阶段练习）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】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。二．多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）8．（2022·山东省滕州市第五中学高二阶段练习）下列说法中正确的是（　　）A．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强B．用 射线照射作物种子，使种子内的遗传物质发生变异，培育优良品种C．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关【答案】BD【解析】A．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力较强的，γ射线的穿透能力最强，A错误；B． 射线具有很高的能量，可以用来培育优良品种，B正确；C．微波几乎没有热效应，C错误；D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关，D正确。故选BD。9．（2022·山东省滕州市第五中学高二阶段练习）下列说法正确的是（　　）A．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B．LC振荡回路中，振荡电流为零时，电场能为零C．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D．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【答案】AD【解析】AB．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，A正确，B错误；C．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，C错误；D．由无线电波的发射、接收过程知，D正确。故选AD。10．（2021·全国·高二课时练习）如图甲所示的LC电路中，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）A．图甲时刻回路中的磁场能正在变大B．曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的2倍C．曲线2对应的电容器所带最大电荷量与曲线1对应的电容器所带的最大电荷量相等D．曲线2对应的电流最大时，曲线1对应的电流也一定最大【答案】AD【解析】A．图甲中对线圈应用安培定则可知，电流从电容器的上极板流出，则电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，A正确；B．由图乙可知，曲线2的振荡周期为曲线1的2倍，根据公式可知，曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，B错误；C．根据电容的定义式可得由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，可知曲线2对应的电容器所带最大电荷量是曲线1对应的电容器所带最大电荷量的4倍，C错误；D．曲线2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时曲线1对应的电容器两端的电压也为0，即曲线1对应的电流也最大，D正确。故选AD。第Ⅱ卷  （非选择题  共57分）三、非选择题（共57分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）11．（6分）（2022·全国·高三课时练习）在LC振荡电路中，如果已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，为纵坐标的坐标纸上，如图中用“×”表示的点。(1)T、L、C的关系为______；(2)根据图中给出的数据点作出与C的关系图线______；(3)求得L的值是______。【答案】          如解析图所示     （都算对）【解析】 (1)[1]将LC电路的周期公式变换为(2)[2]从而认识到图线为一条过坐标原点的直线，图像的斜率为，则正确作出图线如图(3)[3]由计算出L的平均值为范围内的某一数值。12．（9分）（2021·全国·高二课时练习）目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。（1）实现无线传输能量，涉及能量的____________、传播和接收。（2）科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波____________。A．在传输中很多能量被吸收       B．在传播中易受山脉阻隔C．向各个方向传输能量   D．传输能量易造成电磁污染 （3）如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：1245x101600400100y2516①上表中的_____________，____________。②根据表中的数据可归纳出P和R之间的数值关系式为_____________。（4）为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡如图所示，实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。①若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为_____________。②若把甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为______________。（5）由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验阶段，为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需要解决一系列问题，请提出至少两个问题_________。【答案】     发射     C     8     64               15     仪器体积过大，对人体有伤害、传输距离太短等【解析】（1[1]无线传输能量主要涉及能量的发射、传播和接收。（2）[2]电磁波在传播过程中向各个方向传输的能量是均等的，因此在实际应用中受到限制。C正确。（3）[3]由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为当时即表中[4] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为所以当时，求得，因此表中[5] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为（4）[6]设输入甲线圈的功率为，乙线圈中用电器获得的功率为，由题意则损失的功率[7]由可知，甲线圈的电功率乙线圈中用电器获得的功率因此灯泡的功率（5）[8]因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向的传播是均等的，无法有效地控制方向，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点相距不能太远，且接收器要有很大的体积。同时，向空间辐射较多的电磁波对人体有伤害。13．（12分）（2021·陕西·富县高级中学高二期中）实验室里有一水平放置的平行板电容器,其电容C=1μF。在两极板带有一定电荷量时,发现一粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L=0.1mH的电感器，现连成如图所示的电路，试分析以下两个问题：（重力加速度为g）（1）从S闭合时开始计时，经过2π×10-5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少?（假设此时粉尘未到达极板）（2）当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大?【答案】（1）0；（2）g【解析】（1）LC振荡电路的周期为 因此t=2π×10-5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间场强的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。       （2）电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。14．（12分）（2021·全国·高三课时练习）如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容40，电阻R的阻值3Ω，电源电动势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，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，断开开关的时刻，请画出电感线圈中电流I随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。【答案】【解析】在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为当断开开关后电流在LC电路中振荡，周期为 则振动图像如图；15．（18分）（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】（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