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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波优秀课堂检测
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波优秀课堂检测，文件包含42《电磁场与电磁波》分层练习原卷版-人教版物理选修二docx、42《电磁场与电磁波》分层练习解析版-人教版物理选修二docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共12页， 欢迎下载使用。
基础篇
一、单选题
1.有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置.下列有关电磁波的说法，正确的是（ ）
A．恒定电场可以在其周围产生电磁波
B．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C．电磁波的传播不需要介质
D．电磁波具有能量，但没有质量
【答案】C
【解析】A．由电磁场理论可知，周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起变化的电场，于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，产生电磁波，因此恒定电场不可以在其周围产生电磁波，A错误；
B．麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用电火花实验证实了电磁波的存在，B错误；
C．由电磁波可以脱离电荷独立存在可知，不需要借助媒质传播，因此电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，C正确；
D．电场和磁场本身就是一种物质，因此电磁波是一种物质，具有能量，由质能方程可知，电磁波也有质量，D错误。
故选：C。
2.2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3 300～5 000 MHz(1 M＝106)频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1 880～2 635 MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bitspersecnd的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是( )
A．4G信号和5G信号都是纵波
B．4G信号更容易发生衍射现象
C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
【答案】B
【解析】电磁波均为横波，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。
故选：B。
3.抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3．3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1．88×109～2．64×109 Hz，则( )
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
【答案】D
【解析】任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相同，故A错误；5G信号与4G信号都是电磁波，为横波，故B错误；5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；5G信号的频率更高，则波长更小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故D正确。
故选：D。
4.如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时( )
A．a点电势比b点高
B．电容器两极板间场强正在减小
C．电容器中储存的电场能正在增大
D．线圈中感应电动势正在增大
【答案】B
【解析】磁场方向向上，说明回路中电流是顺时针的；电路的电流正在增强，说明电容器正在放电。所以下极板带正电，上极板带负电，a点电势比b点低，故A错误；由于电流正在增强，知电容器在放电，则电容器两极板间电荷量减小，电压减小，场强正在减小，电路中电场能正在减小，故B正确，C错误；电容器放电电流增加逐渐变慢，线圈中感应电动势正在减小，故D错误。
故选：B。
5.如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么( )
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了功
D．小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
【答案】B
【解析】根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球运动方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小(m eq \f(v2,r) )随之增大，A错误，B正确。带电小球所受的洛伦兹力F＝qBv，因为速率v随时间逐渐增大，且B∝t，故F与t不成正比，故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误。
故选：B。
提升篇
一、多选题
1.无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车，国内外各大企业正在紧密布局发展之中。其核心设备是各种车载传感器，如图像传感器(可见光和红外摄像头)、超声波雷达、激光雷达以及毫米波雷达。以下关于各种光和波的说法正确的是( )
A．超声波和毫米波一样都能在真空中传播
B．红外线的光子能量比可见光的小
C．真空中激光的传播速度比毫米波的大
D．可见光能发生偏振现象，而超声波不能
【答案】BD
【解析】毫米波可以在真空中传播，而超声波不能在真空中传播，故A错误；红外线的频率比可见光的小，所以红外线的光子能量比可见光的小，故B正确；真空中激光的传播速度与毫米波的速度相等，故C错误；可见光是横波，所以能发生偏振现象，而超声波是纵波，所以不能发生偏振现象，故D正确。
故选：BD。
2.如图所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )
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，即是电容器放电刚结束时，电容器上电荷量为零，A正确；回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错误；由图可知电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D正确。
故选：ABD。
3.关于电磁场理论的叙述正确的（ ）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
C．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
【答案】ABC
【解析】A．只要变化的磁场周围就存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确；
B．变化的电场和变化的磁场相互联系着，形成一个统一体，即电磁场，故B正确；
C．周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，故C正确；
D．只有变化的电场才能形成磁场，而只有交变的电场才能形成变化的磁场，同理只有变化的磁场周围才能产生电场；若电场或磁场是恒定的，不会产生磁场或电场，故D错误。
故选：ABC。
4.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是（ ）
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
D．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
【答案】AC
【解析】AC．教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器中的电流是交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，故AC正确；
B．稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场也不产生电场，故B错误；
D．只有周期性变化的电场和磁场才能交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波，故D错误。
故选：AC。
5.LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示，若t2－t1＝ eq \f(π,2) eq \r(LC) ，则( )
A.在t1时刻电容器正充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在增大
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
【答案】BC
【解析】由t2－t1＝ eq \f(π,2) eq \r(LC) 知t2－t1＝ eq \f(T,4) ，从题图可看出t1、t2两个时刻自感线圈处的电流都是从左向右穿过自感线圈，t1时刻与电容器放电电流方向相同，故电容器处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，A错误，C正确；t2时刻，电流从左向右通过自感线圈，与电容器放电电流方向相反，所以t2时刻电容器在充电，随着极板上电荷增多，两极板间电场增强，B正确；又由于充电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场也减弱，D错误。
故选：BC。
二、非选择题：
1.国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务团队创造了多项世界第一。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ，求该月壤层的厚度d。
【答案】 eq \f(λf,2) Δt
【解析】电磁波在月壤层中的传播速度满足v＝λf
根据题意可知2d＝v·Δt
解得月壤层厚度为d＝ eq \f(λf,2) Δt。
２.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，经过3.14×10－5 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
【答案】20 m/s2 10 m/s2
【解析】当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以mg＝ eq \f(qU,d) 。
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
T＝2π eq \r(LC) ＝2×3.14× eq \r(0.1×10－3×10－6) s＝6.28×10－5 s。
当t＝3.14×10－5 s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得， eq \f(qU,d) ＋mg＝ma
以上式子联立，代入数据解得a＝20 m/s2。
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以mg＝ma′，a′＝g＝10 m/s2
基础篇
一、单选题
1.有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置.下列有关电磁波的说法，正确的是（ ）
A．恒定电场可以在其周围产生电磁波
B．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C．电磁波的传播不需要介质
D．电磁波具有能量，但没有质量
【答案】C
【解析】A．由电磁场理论可知，周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起变化的电场，于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，产生电磁波，因此恒定电场不可以在其周围产生电磁波，A错误；
B．麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用电火花实验证实了电磁波的存在，B错误；
C．由电磁波可以脱离电荷独立存在可知，不需要借助媒质传播，因此电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，C正确；
D．电场和磁场本身就是一种物质，因此电磁波是一种物质，具有能量，由质能方程可知，电磁波也有质量，D错误。
故选：C。
2.2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3 300～5 000 MHz(1 M＝106)频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1 880～2 635 MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bitspersecnd的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是( )
A．4G信号和5G信号都是纵波
B．4G信号更容易发生衍射现象
C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
【答案】B
【解析】电磁波均为横波，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。
故选：B。
3.抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3．3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1．88×109～2．64×109 Hz，则( )
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
【答案】D
【解析】任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相同，故A错误；5G信号与4G信号都是电磁波，为横波，故B错误；5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；5G信号的频率更高，则波长更小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故D正确。
故选：D。
4.如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时( )
A．a点电势比b点高
B．电容器两极板间场强正在减小
C．电容器中储存的电场能正在增大
D．线圈中感应电动势正在增大
【答案】B
【解析】磁场方向向上，说明回路中电流是顺时针的；电路的电流正在增强，说明电容器正在放电。所以下极板带正电，上极板带负电，a点电势比b点低，故A错误；由于电流正在增强，知电容器在放电，则电容器两极板间电荷量减小，电压减小，场强正在减小，电路中电场能正在减小，故B正确，C错误；电容器放电电流增加逐渐变慢，线圈中感应电动势正在减小，故D错误。
故选：B。
5.如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么( )
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了功
D．小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
【答案】B
【解析】根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球运动方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小(m eq \f(v2,r) )随之增大，A错误，B正确。带电小球所受的洛伦兹力F＝qBv，因为速率v随时间逐渐增大，且B∝t，故F与t不成正比，故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误。
故选：B。
提升篇
一、多选题
1.无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车，国内外各大企业正在紧密布局发展之中。其核心设备是各种车载传感器，如图像传感器(可见光和红外摄像头)、超声波雷达、激光雷达以及毫米波雷达。以下关于各种光和波的说法正确的是( )
A．超声波和毫米波一样都能在真空中传播
B．红外线的光子能量比可见光的小
C．真空中激光的传播速度比毫米波的大
D．可见光能发生偏振现象，而超声波不能
【答案】BD
【解析】毫米波可以在真空中传播，而超声波不能在真空中传播，故A错误；红外线的频率比可见光的小，所以红外线的光子能量比可见光的小，故B正确；真空中激光的传播速度与毫米波的速度相等，故C错误；可见光是横波，所以能发生偏振现象，而超声波是纵波，所以不能发生偏振现象，故D正确。
故选：BD。
2.如图所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )
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，即是电容器放电刚结束时，电容器上电荷量为零，A正确；回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错误；由图可知电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D正确。
故选：ABD。
3.关于电磁场理论的叙述正确的（ ）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
C．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
【答案】ABC
【解析】A．只要变化的磁场周围就存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确；
B．变化的电场和变化的磁场相互联系着，形成一个统一体，即电磁场，故B正确；
C．周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，故C正确；
D．只有变化的电场才能形成磁场，而只有交变的电场才能形成变化的磁场，同理只有变化的磁场周围才能产生电场；若电场或磁场是恒定的，不会产生磁场或电场，故D错误。
故选：ABC。
4.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是（ ）
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
D．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
【答案】AC
【解析】AC．教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器中的电流是交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，故AC正确；
B．稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场也不产生电场，故B错误；
D．只有周期性变化的电场和磁场才能交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波，故D错误。
故选：AC。
5.LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示，若t2－t1＝ eq \f(π,2) eq \r(LC) ，则( )
A.在t1时刻电容器正充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在增大
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
【答案】BC
【解析】由t2－t1＝ eq \f(π,2) eq \r(LC) 知t2－t1＝ eq \f(T,4) ，从题图可看出t1、t2两个时刻自感线圈处的电流都是从左向右穿过自感线圈，t1时刻与电容器放电电流方向相同，故电容器处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，A错误，C正确；t2时刻，电流从左向右通过自感线圈，与电容器放电电流方向相反，所以t2时刻电容器在充电，随着极板上电荷增多，两极板间电场增强，B正确；又由于充电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场也减弱，D错误。
故选：BC。
二、非选择题：
1.国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务团队创造了多项世界第一。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ，求该月壤层的厚度d。
【答案】 eq \f(λf,2) Δt
【解析】电磁波在月壤层中的传播速度满足v＝λf
根据题意可知2d＝v·Δt
解得月壤层厚度为d＝ eq \f(λf,2) Δt。
２.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，经过3.14×10－5 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
【答案】20 m/s2 10 m/s2
【解析】当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以mg＝ eq \f(qU,d) 。
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
T＝2π eq \r(LC) ＝2×3.14× eq \r(0.1×10－3×10－6) s＝6.28×10－5 s。
当t＝3.14×10－5 s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得， eq \f(qU,d) ＋mg＝ma
以上式子联立，代入数据解得a＝20 m/s2。
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以mg＝ma′，a′＝g＝10 m/s2
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