高中物理1 电磁振荡课后作业题

这是一份高中物理1 电磁振荡课后作业题，共21页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项符合题目要求,第8~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.世界各地有许多无线电台同时广播,用收音机一次只能收听到某一电台的播音,而不是同时收听到许多电台的播音,其原因是( )
A.因为收听到的电台离收音机最近
B.因为收听到的电台频率最高
C.因为接收到的电台电磁波能量最强
D.因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同,产生了电谐振
答案D
解析选台就是调谐过程,因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同,产生了电谐振,使f固=f电磁波,在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强。故选项D正确,A、B、C错误。
2.电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是( )
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
答案A
解析电磁波的波长范围很广,按波长由长到短的顺序排列,其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。所以,选项A的排列顺序是正确的。
3.关于麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.稳定的电场产生稳定的磁场
B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C.变化的电场产生的磁场一定是变化的
D.振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的
答案D
解析麦克斯韦的电磁场理论要点如下:变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场),若磁场(电场)的变化是均匀的,产生的电场(磁场)是稳定的;若磁场(电场)的变化是振荡的,产生的电场(磁场)也是振荡的。由此可判定选项D正确。
4.(2023·河南平顶山高二开学考试)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.手机4G和5G信号都是纵波
B.电磁波可以传递信息,声波也能传递信息
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案B
解析手机4G和5G信号都是电磁波,电磁波是横波,选项A错误;电磁波和声波都可以传递信息,选项B正确;太阳光中的可见光是电磁波,电磁波的传播速度约为3×108m/s,“B超”中的超声波是声波,常温下,在空气中的速度大约为340m/s,选项C错误;遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线频率不同,波速相同,根据c=λf可知波长不同,选项D错误。
5.如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示,规定回路中振荡电流的方向逆时针时为正方向,则电路中振荡电流随时间变化的图像是( )
甲
乙
答案D
解析电容器极板间电压U=,随电容器极板上电荷量的增大而增大,随电荷量的减小而减小。从题图乙可以看出,在0~这段时间内是充电过程,且UAB>0,即φA>φB,A板应带正电,只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电,同时考虑到t=0时刻电压为零,电容器极板上的电荷量为零,电流最大,即t=0时刻,电流为负向最大,选项D正确。
6.我国成功研发的反隐身米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑,米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内,下列对米波的判断正确的是( )
A.米波必须靠介质传播
B.米波同声波一样会发生反射现象
C.真空中,米波的传播速度比微波速度快
D.米波只有波动性,不具有粒子性
答案B
解析米波是无线电波,传播不需要介质,选项A错误;米波也是一种波,会发生反射现象,选项B正确;真空中,米波的传播速度也是光速,选项C错误;无线电波也有粒子性,只是粒子性比较不明显,选项D错误。
7.电磁振荡物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是( )
A.天线发出的两种无线电波必须一样强
B.导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉
C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
答案C
解析两种无线电波强度不一定相同,选项A错误。两列波长为λ1的无线电波干涉时,在两波源连线的中垂面上,各点都是振动加强点,在这条线上收到的信号始终最强;同理,两列波长为λ2的无线电波干涉时,在两波源连线的中垂面上,各点也都是振动加强点。在机场其他区域,不能满足在一条线上两种频率的波各自干涉后所有的点同时都是加强点的条件,故当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道,导航利用了λ1与λ1、λ2与λ2两种无线电波之间的干涉,而不是利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉,选项B错误。两种无线电波分别干涉后,在空间的强弱分布稳定,选项C正确。由于两种无线电波波长不同,各自在空间的强弱分布不完全重合,选项D错误。
8.下图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图像,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.从t1到t2,电路中的电流不断减小
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
答案ACD
解析由题图可以看出t1时刻,电容器极板上的电荷量最大,则电路中的电流为零,磁场能为零,磁场能最小,选项A正确。从t1到t2,电容器极板上的电荷量减小,电路中电流增大,选项B错误。从t2到t3,电容器极板上的电荷量增大,电容器不断充电,选项C正确。在t4时刻,电容器极板上的电荷量为零,电容器的电场能为零,选项D正确。
9.如图所示的LC振荡电路,当开关S转向右边,电路发生振荡后,下列说法正确的是( )
A.振荡电流达到最大值时,电容器上的电荷量为零
B.振荡电流达到最大值时,磁场能最大
C.振荡电流为零时,电场能为零
D.振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
答案ABD
解析由LC电路电磁振荡的规律知,振荡电流最大时,即是放电刚结束时,电容器上电荷量为0,选项A正确。电路中电流最大时电感线圈中磁场最强,磁场能最大,选项B正确。振荡电流为0时充电结束,极板上电荷量最大,电场能最大,选项C错误。电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期,选项D正确。
10.关于调制器的作用,下列说法正确的是( )
A.调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去
B.调制器可以把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C.调制器可以把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去
D.调制器的作用是将低频信号变成高频信号,再放大后直接发射出去
答案ABC
解析调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去,如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化,则是调幅;如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化,则是调频。选项A、B、C正确,D错误。
二、填空题(共2小题,共18分)
11.(8分)下图是通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低的仪器原理图,容器中装有导电液体,是电容器的一个电极,中间的导电芯柱是电容器的另一个电极,芯柱外面套有绝缘管作为电介质,电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连,组成LC振荡电路,根据其振荡频率的高低(用与该电路相连的频率计显示)就可知道容器内液面位置的高低。如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了,则液面 (选填“升高”或“降低”)。容器内的导电液体与大地相连,若某一时刻线圈内磁场方向向右,且正在增强,则此时导电芯柱的电势正在 (选填“升高”或“降低”)。
答案降低 升高
解析根据频率公式f=可知,若使振荡频率变大,则电容C减小;由C=可知,若使电容减小,则正对面积S减小,即液面降低。线圈内磁场方向向右且增强,则电流沿顺时针方向增大,是放电过程;导电芯柱所带负电正逐渐减少,其电势是负值,两极板的电势差逐渐减小,所以导电芯柱的电势正在升高。
12.(10分)现有甲、乙两个光源,一个能产生红外线,一个能产生紫外线,但是光源上无任何标志,小明为了区分它们,就取来一张100元的钞票,发现当钞票放在甲灯下时,钞票上显出闪亮的荧光标记,放在乙灯下钞票很快变热,但是不能看出荧光标记。
甲
乙
丙
(1)由小明的实验可知甲灯为 灯,乙灯的光具有 。
(2)如图乙所示,他又用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃 。
(3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他这次实验是为了探究 。
答案(1)紫外线 热效应 (2)反射 (3)紫外线能否透过玻璃
三、计算题(共4小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(8分)飞机失事后,为了分析事故发生的原因,必须寻找黑匣子。黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少?若接收装置是由LC电路组成的,该接收装置里的线圈自感系数L=4.0 mH,此时产生电谐振的LC电路中的电容多大?(真空中的光速c=3.0×108 m/s)
答案8 000 m 4.5×10-9 F
解析由c=λf得
λ=m=8000m
由公式f=得
C=F=4.5×10-9F。
14.(10分)有一种家用取暖器,外形如图甲所示,它是由电热丝发热达到取暖目的的。如果从侧面剖开,它的主要结构如图乙所示,其中Q为电热丝,MN为一个内表面极为光滑的金属弧面。
(1)电热丝通电后产生的是什么?它通过MN的内表面产生什么反射?
(2)弧面金属板MN与哪种光学器材的作用相似?
(3)电热丝安装在图示位置的目的是使热能怎么样射出?
答案(1)红外线 镜面反射
(2)凹面镜
(3)平行射出
解析(1)一切物体都向外辐射红外线,当电热丝通电后,发热,向外辐射红外线。当红外线射到表面极为光滑的金属弧面发生镜面反射。
(2)弧面金属板MN形状与凹面镜相似,平行光经凹面镜反射后,反射光线会会聚在焦点上。光路是可逆的,灯丝处于焦点处,故产生平行光向外辐射。
(3)根据光路的可逆性,当把光源放在焦点时,则会得到平行光。
15.(12分)某居住地位于某山脉的一边A处,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s。
(1)该中波和微波的波长各是多少?
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的?
(3)哪种波接收效果好?
答案(1)750 m 0.75 m
(2)衍射
(3)中波
解析(1)由λ=知,λ1=750m,λ2=0.75m。
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)频率为400kHz的中波接收效果更好,因为它的波长较长,衍射现象更明显。
16.(12分)某高速公路自动测速仪装置如甲图所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖形波;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波。根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如图乙所示),可求出车速。
请根据t1、t2、t、c求出汽车车速表达式。
答案
解析第1次测量时汽车距雷达的距离s1=
第二次测量时汽车距雷达的距离s2=
两次发射时间间隔为t,由于光速远大于车速,可忽略在一个脉冲的往返时间内汽车位置的移动,则汽车车速v=。