单元复习【过考点】 第四章 电磁振荡与电磁波-2022-2023学年高二物理单元复习（人教版2019选择性必修第二册）

单元复习【过考点】  第四章 电磁振荡 电磁波

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【电磁振荡的产生及能量变化】

1．(多选)在LC振荡电路中，若某个时刻电容器极板上的电荷量正在减少，则(　　)

A．电路中的电流正在增大

B．电路中的电场能正在增加

C．电路中的电流正在减小

D．电路中的电场能正在向磁场能转化

答案　AD

解析　电荷量减少，则电容器放电，电场能减少，磁场能增大，电流也在增大，电场能向磁场能转化，故选A、D.

2．已知LC振荡电路(如图甲所示)中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图乙所示，则(　　)

A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同

B．a、c两时刻电容器的电场能最大

C．b、d两时刻电路中电流最小，方向相反

D．b、d两时刻线圈的磁场能最小

答案　B

解析　由LC振荡电路中电磁振荡规律可知，电容器充、放电过程中，当电容器极板上的电荷量最大时，电路中电流为零，电容器的电场能最大，故A错误，B正确；b、d两时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，线圈的磁场能最大，故C、D错误．

3.如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　)

A．电容器正在放电

B．电容器正在充电

C．电感线圈中的电流正在增大

D．电容器两极板间的电场能正在减小

答案　B

解析　由题图电感线圈中的磁感线方向可以判定此时LC电路正在沿逆时针方向充电，A错误，B正确；充电时电流正在减小，电感线圈中的磁场能正在减小，电容器两极板间的电场能正在增大，C、D错误．

4.(2021·衡阳市高二期末)LC振荡电路中，电容器两端的电压u随时间t变化的关系图像如图所示，由图线可知(　　)

A．在t1时刻，电路中的电流最大

B．在t2时刻，电路中磁场能最小

C．在t2～t3时间内，电容器的电场能不断增大

D．在t3～t4时间内，电容器的电荷量不断增大

答案　C

解析　在t1时刻，LC电路中电容器两极板间的电压最大，电场能最大，磁场能为零，对应电流为零，A错误；在t2时刻，电容器两极板间电压为零，电场能最小，磁场能最大，B错误；在t2～t3时间内，电容器两极板间电压增大，电场能不断增大，C正确；在t3～t4时间内，电容器两极板间电压减小，电容器的电荷量不断减小，D错误．

5.(多选)如图所示为LC电路中电流i随时间t变化的图像，可知(　　)

A．在t1时刻，电路中的电场能最大

B．从t1到t2，电容器极板上的电荷逐渐减少

C．从t2到t3，电容器放电

D．在t2时刻，线圈中的磁场能最小

答案　CD

解析　在t1时刻，电路中的电流最大，说明放电结束，此时电路中的电场能为0，磁场能最大，故A错误；从t1到t2，电路中的电流逐渐减小，说明电容器正在充电，极板上的带电荷量逐渐增加，故B错误；从t2到t3，电路中的电流增大，说明电容器正在放电，故C正确；在t2时刻电路中电流为0，说明充电结束，则磁场能最小，故D正确．

【电磁振荡的周期和频率】

6．(2021·天津静海一中、蓟州一中等六校期中联考)回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速粒子的带电荷量为q，质量为m，用LC振荡器作为该带电粒子加速时的高频交流电源，电感L和电容C的数值应该满足的关系为(　　)

A．2＝   B．＝

C．＝   D．＝

答案　D

解析　要使回旋加速器正常工作，则粒子做圆周运动的周期应等于LC振荡电路的周期，即＝2π，解得＝，D正确．

7.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则(　　)

A．若i正在减小，则线圈两端电压在增大

B．若i正在增大，此时A板带正电

C．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大

D．若仅增大电容器的电容，振荡频率增大

答案　A

解析　若i正在减小，说明磁场能转化为电场能，则线圈两端电压在增大，故A正确；若电流正在增大，则线圈中的电流从下向上，电容器正在放电，所以B板带正电，A板带负电，故B错误；LC振荡电路的周期公式为T＝2π，若仅增大线圈的自感系数，周期增大，振荡频率减小；若仅增大电容器的电容，周期增大，振荡频率减小，故C、D错误．

[提升]

8．(多选)一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开始计时，则有(　　)

A．至少经过π，磁场能达到最大

B．至少经过，磁场能达到最大

C．在时间内，电路中的平均电流是

D．在时间内，电容器放电电荷量为CUm

答案　BCD

解析　LC的振荡电路周期T＝2π，电容器电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，故A错误，B正确．电容器放电电荷量Q＝CUm，又I＝，所以＝得＝，故C、D正确．

9.在如图所示的电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为t＝0，那么下列选项图中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是(　　)

答案　C

解析　S断开前，电流从b→a，电容器不带电；S断开时，L中产生自感电动势，阻碍电流减小，给电容器C充电，此时电流负向最大；给电容器充电过程，电容器电荷量最大时，电流减为零；此后，LC回路发生电磁振荡形成振荡电流．综上所述，选项C正确．

10．如图甲所示为LC振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从0时刻开始，电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数L＝10－5 H，取π2＝10，下列说法正确的是(　　)

A．1×10－8～2×10－8 s，电路中的电场能转化为磁场能

B．电容器的电容为4×10－12 F

C．2×10－8 s时刻穿过线圈的磁通量最大

D．3×10－8 s时刻穿过线圈的磁通量变化率最大

答案　B

解析　由题图乙知1×10－8～2×10－8 s，电容器两极板间的电压增大，是充电过程，电路中的磁场能转化成电场能，故A错误；由T＝2π可得，电容C＝＝ F＝4×10－12 F，故B正确；2×10－8 s时，电容器两极板间的电压最大，是充电刚结束的时刻，此时电流为零，穿过线圈的磁通量为零，故C错误；3×10－8 s时，电容器两极板间的电压为零，是放电刚结束的时刻，此时电流最大，此时磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率最小，故D错误．

11.如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01 s，不考虑振荡过程中的能量损失，下列说法正确的是(　　)

A．电容器两端电压与其所带电荷量成反比

B．电容器两端电压最大时所储存的电场能最小

C．t＝1.005 s时，M点与N点的电势相等

D．t＝1.00 s至t＝1.01 s内，电容器一直放电

答案　C

解析　由Q＝CU可得，电容器两端电压与其所带电荷量成正比，所以A错误；电容器两端电压最大时所储存的电场能最大，所以B错误；已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01 s，则周期T＝0.02 s，t＝1.005 s＝50T时，电流达到最大值，电容器放电完毕，电荷量为0，则M点与N点的电势相等，所以C正确；t＝1.00 s至t＝1.01 s内，Δt＝T，电容器先放电后反向充电，所以D错误．

【电磁场】

12．下列说法中正确的是(　　)

A．任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场

B．任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场

C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场

D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场

答案　C

解析　根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁场(电场)是恒定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场，故选C.

13．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的电场的是(　　)

答案　C

解析　A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随时间做非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误．

【电磁波】

14．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是(　　)

A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播

B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s

C．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短

D．电磁波具有波的一切特性

答案　ACD

解析　由电磁波的定义可知，A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108 m/s，故B项错误；电磁波在传播过程中频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故D项正确．

15．(多选)关于电磁波与声波的比较，下列说法正确的是(　　)

A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质

B．由空气进入玻璃时，电磁波速度变小，声波速度变大

C．由空气进入玻璃时，电磁波波长变小，声波波长变大

D．电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关

答案　ABC

解析　选项A、B说法均与事实相符，故选项A、B正确；由空气进入玻璃时，根据λ＝，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，故选项C正确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，在同一介质中，频率越大，电磁波的波速越小，故选项D错误．

【无线电波的发射】

16．(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了使用开放电路，还可以(　　)

A．增大电容器极板间的距离

B．减小电容器极板的正对面积

C．减少线圈的匝数

D．采用低频振荡电流

答案　ABC

解析　使用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法；由f＝、C＝可知，选项A、B、C正确，D错误．

17．(多选)关于调制的作用，下列说法正确的是(　　)

A．调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去

B．调幅的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去

C．调频的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的频率上去

D．调频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

18．电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)．这种调制方式称为(　　)

A．调频  B．调谐  C．调幅  D．解调

答案　C

解析　使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，而调制共有两种方式：一种是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一种是调频，即通过改变电磁波的频率来实现信号加载．由题意可知高频载波的振幅随电信号改变，故为调幅，故选C.

【无线电波的接收】

19．在无线电广播的接收中，调谐和解调是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是(　　)

A．调谐→高频放大→解调→音频放大

B．解调→高频放大→调谐→音频放大

C．调谐→音频放大→解调→高频放大

D．解调→音频放大→调谐→高频放大

答案　A

解析　调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号，然后进行高频放大，再从放大后的高频信号中“检”出高频信号所承载的低频声音信号(解调)，最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来，综上所述，A对．

20．电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为(　　)

A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路

B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路

C．天线只是有选择地接收某电视台信号，而其他电视台信号则不接收

D．天线将电磁波传输到电视机内

答案　A

解析　室外天线处于变化的电磁场中，天线产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中空间各电视台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强，然后再通过解调处理输送给后面的电路，故A正确，B、C、D均错误．

21．(2022·无锡市模拟)如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的，那么当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，电容器的最大电容与最小电容之比为(　　)

A．3∶1  B．9∶1  C．6∶1  D．27∶1

答案　B

解析　最长波长是最短波长的3倍，根据公式c＝λf可知，最短波长和最长波长对应的波的频率之比为3∶1，而f＝，可知电容与频率的平方成反比，故电容器的最大电容与最小电容之比为9∶1，B正确．

22．(多选)如图甲所示是一个调谐接收电路，乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像，则(　　)

A．i1是L1中的电流图像

B．i1是L2中的电流图像

C．i2是L2中的电流图像

D．i3是流过耳机的电流图像

答案　ACD

解析　L1中由于电磁感应，产生的感应电流的图像与题图乙相似，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图像应是题图丙中的i2.高频部分通过C2，通过耳机的电流如题图丁中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确，B错误．

【电磁波谱】

23．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率高低关系是(　　)

A．红外线的频率最高，可见光的频率最低

B．伦琴射线的频率最高，红外线的频率最低

C．可见光的频率最高，红外线的频率最低

D．伦琴射线的频率最高，可见光的频率最低

答案　B

解析　在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从高到低的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线，故B正确．

24．下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱的正确排列是(　　)

A．γ射线、红外线、紫外线、可见光

B．红外线、可见光、紫外线、γ射线

C．可见光、红外线、紫外线、γ射线

D．紫外线、可见光、红外线、γ射线

答案　B

25．一种电磁波射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，由此可知这种波属于电磁波谱中的(　　)

A．γ射线   B．可见光

C．无线电波   D．紫外线

答案　C

解析　根据发生明显的衍射现象的条件可知，障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小．电磁波谱中只有无线电波的波长大于1 mm，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，故只有无线电波射到半径为1 m的孔上，才能发生明显的衍射现象，故选项C正确．

【电磁波的特性及应用】

26．(2020·浙江7月选考)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．当体温超过37.3 ℃时人体才辐射红外线

B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线

C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的

D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的

答案　D

解析　所有物体都会辐射出红外线，故A、B错误；红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的，且人体温度越高，辐射的红外线强度越大，故C错误，D正确．

27．关于紫外线的说法正确的是(　　)

A．照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射

B．一切高温物体发出的光都含有紫外线

C．紫外线有很强的荧光效应，常被用来防伪

D．紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应

答案　C

解析　由于紫外线有显著的生理作用，杀菌能力较强，在医疗上有其应用，但是过多地接受紫外线的照射，对人体来说也是有害的，所以A、D两项错误；并不是所有的高温物体发出的光都含有紫外线，所以B项错误；紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪，故C项正确．

28.如图所示，球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可断定(　　)

A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的

B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的

C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的

D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的

答案　C

解析　紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应．地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的，C项正确．

29．(2021·南通中学期末)下列说法正确的是(　　)

A．交警通过发射超声波测量车速利用了波的多普勒效应

B．紫外线的穿透本领较强，医疗方面可以杀菌消毒还可以透视

C．医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较长，遇到结石更容易发生衍射

D．第四代移动通信系统(4G)采用1 880～2 690 MHz间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的

答案　A

解析　交警通过发射超声波测量车速利用了波的多普勒效应，A正确；紫外线可以杀菌消毒，但不能透视，B错误；医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较短，遇到结石不容易发生衍射，C错误；第四代移动通信系统(4G)采用1 880～2 690 MHz间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，D错误．

30．(多选)许多光的特性在科学技术上得到了应用，下列对一些应用的解释，正确的是(　　)

A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用

B．X光透视利用的是光的衍射现象

C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力

D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点

答案　CD

解析　紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误．X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误．γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确．一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确．

31．太阳表面温度约有6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段(　　)

A．无线电波   B．紫外线

C．X射线   D．γ射线

答案　A

解析　电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知，物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确．

32.太阳光通过三棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图所示的光带NP(忽略三棱镜对各色光的吸收)．若将灵敏温度计的测温端放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大(　　)

A．MN   B．NP

C．PQ   D．无法确定

答案　C

解析　由光的色散可知P、N分别是红光和紫光，所以PQ区域是红外线，红外线有热效应，则该区域温度最高，C正确．

33．(多选)第5代移动通信技术(简称5G)，是新一代蜂窝移动通信技术，数据传输速率比4GLTE蜂窝网络快100倍．下表为5G使用的无线电波的频率范围．已知光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，1 MHz＝1×106 Hz，下列说法正确的有(　　)

A．FR1比FR2中的无线电波的衍射能力更强

B．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的波长更长

C．在真空中传播时，FR2中频率为28 000 MHz的无线电波波长约为10.7 mm

D．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度更大

答案　AC

解析　FR1比FR2对应的频率小，根据λ＝，则波长较大，衍射能力更强，选项A正确，B错误；在真空中传播时，FR2中频率为28 000 MHz的无线电波波长λ＝＝ m ≈1.07×10－2 m＝10.7 mm，选项C正确；在真空中传播时，FR2与FR1中的无线电波的传播速度相同，均为3×108 m/s，选项D错误．

34．雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t＝170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机速度大小约为多少？

答案　306 m/s

解析　由题图示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离s＝＝ m＝6×104 m

当飞机到达雷达正上方后，距离s′＝＝ m＝3×104 m

由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以飞机的速度

v＝ m/s≈306 m/s.