专题04 电磁振荡与电磁波——高二物理下学期期末专题复习知识点清单+训练学案+期末模拟卷（人教版2019）

专题04 电磁振荡与电磁波 【专项训练】-2020-2021学年高二年级物理下学期期末专项复习（2019新人教版）

一、单项选择题：

1．(2020·遵义高二检测)电磁波的使用已成为现代生活中不可缺少的信息传递方式,比较手机信号、激光信号和电视机遥控器信号在真空中的传播速度,下列说法正确的是              (　　)

A.手机信号的传播速度最小

B.激光信号的传播速度最小

C.遥控器信号的传播速度最小

D.三种信号的传播速度相同

【答案】D

【解析】手机信号、激光信号和电视机遥控器信号都是电磁波,则在真空中的传播速度均为3×108 m/s;故D正确。

故选D。

2．(2017·北京高考)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，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，B错误。两种无线电波分别干涉后，在空间的强弱分布稳定，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，D错误。

故选C。

3．(2016·北京高考)下列说法正确的是(　　)

A．电磁波在真空中以光速c传播

B．在空气中传播的声波是横波

C．声波只能在空气中传播

D．光需要介质才能传播

【答案】A

【解析】声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，光属于电磁波，故光传播不需介质，D项错误。

故选A。

4．(2016·天津高考)我国成功研发的反隐身先进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，则对该无线电波的判断正确的是(　　)

A．米波的频率比厘米波频率高

B．和机械波一样须靠介质传播

C．同光波一样会发生反射现象

D．不可能产生干涉和衍射现象

【答案】C

【解析】无线电波与光波均为电磁波，均能发生反射、干涉、衍射现象，故C正确，D错误。电磁波传播不需要介质，故B错误。由c＝λf可知，频率与波长成反比，故A错误。

故选C。

5．(2015·北京高考)利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是(　　)

A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作

C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流

D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息

【答案】B

【解析】读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，A错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时，才发生共振，IC卡才能有效工作，B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，C错误；由题意，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，D错误。

故选B。

6．(2019·陕西西安市第八十三中学期中)关于电磁场理论，下列叙述不正确的是(　　)

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．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场

C．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

D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场

【答案】D

【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关，A不符合题意；周期性变化的磁场产生同频率变化的电场，B不符合题意；由电磁场的定义可知C不符合题意；只有变化的电场周围才存在磁场，只有变化的磁场周围才存在电场，D符合题意．

故选D。

7．在无线电波广播的接收中，调谐和检波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→检波→音频放大

B．检波→高频放大→调谐→音频放大

C．调谐→音频放大→检波→高频放大

D．检波→音频放大→调谐→高频放大

【答案】A

【解析】接收过程的顺序为调谐、高频放大、检波、音频放大，A正确．

故选A。

8.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。下图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为(　D　)

A．2.5～3.5 μm　　　　　 B．4～4.5 μm

C．5～7 μm  D．8～13 μm

【答案】D

【解析】由图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13 μm。

故选D。

二、多项选择题：

9．(2016·全国卷Ⅱ)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

【答案】ABC

【解析】电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，与频率无关，A正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，B正确；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，C正确；电磁波可以通过电缆、光缆传播，D错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，E错误。

故选ABC。

10．(2018·江苏高考)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波(　　)

A．是横波

B．不能在真空中传播

C．只能沿着梳子摇动的方向传播

D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s

【答案】AD

【解析】摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，A正确；电磁波能在真空中传播，B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，C错误；电磁波在空气中传播的速度约为3×108 m/s，D正确。

故选AD。

11．对紫外线的理解正确的是(　　)

A．紫外线有显著的化学作用

B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒

C．通过棱镜色散的七色光中，紫色的为紫外线

D．验钞机发出的红外线能使钞票上的荧光物质发光

【答案】AB

【解析】紫外线具有显著的化学作用，A正确；紫外线具有杀菌、消毒的作用，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，B正确；紫外线是看不见的，C错误；验钞机发出的是紫外线，D错误．

故选AB。

12．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小

B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大

C．电容器极板上电荷最多时，电场能最大

D．回路中电流值最小时刻，电场能最小

【答案】BC

【解析】电容器放电完毕时，q＝0，但此时i最大，所以磁场能最大，A错误，B正确；电流最小时，i＝0，q最多，极板间电场最强，电场能最大，C正确，D错误．

故选BC。

13．雷达采用微波而不用其他无线电波的原因是(　　)

A．微波具有很高的频率

B．微波具有直线传播的特性

C．微波的反射性强

D．微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远

【答案】ABC

【解析】电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的．波长越短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的直线性好，有利于电磁波定位，微波与其他电磁波(长波、中波、短波)相比，波长短、频率高、直线传播性强、反射性好，故A、B、C正确；传播距离的长短，应与信号的强弱及传播的空间状况有关，比如：在地面附近传播时，由于微波的波长很短，衍射现象弱，传播的距离可能比长波、中波及短波近些，故D错误．

故选ABC。

14.(2018·常州高级中学期中)在某LC振荡电路的线圈中，某一时刻的磁场方向如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电

B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电

C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大

D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大

【答案】BCD

【解析】由磁场方向和安培定则可判断振荡电流的方向，由于题中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论：若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流在增大，磁场在增强，由楞次定律可判断，自感电动势正在阻碍电流增大，选项C、D正确；若该时刻电容器下极板带正电，则可知电容器处于充电状态，电流在减小，磁场在减弱，选项B正确，A错误．

故选BCD。

15.(2018·上海市南洋模范中学期末)对爱因斯坦的质能方程E＝mc2的理解正确的是(　　)

A．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不改变的

B．该公式能计算手电筒向外释放一定能量的光所减少的质量

C．运动物体满足质能方程，静止物体不满足质能方程

D．地球不断地吸收太阳辐射的能量，因此地球的总质量可能不断地增大

【答案】BD

【解析】太阳释放出大量能量，质量减小，A错误；该公式能计算手电筒向外释放一定能量的光所减少的质量，B正确；所有物体均满足质能方程，C错误；若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，那么地球的质量将不断增大，D正确．

故选BD。

16.(2019·江西省南昌市高二下学期检测)应用麦克斯韦的电磁理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　  　)

【答案】BC

【解析】A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故不正确，所以只有B、C两图正确。

故选BC。

三、非选择性题：

17.在电视信号发送和接收的过程中，要用到许多电学部件，将元件名称和它们在电路中的作用连接起来。

摄像机　　　 将声信号还原后放出

话筒   向空中发射电磁波

发射天线   接收空中的电磁波

显像管   将光信号转变为电信号

扬声器   将声信号转变为电信号

接收天线   将电信号转变为光信号

【答案】相应的连线如下：

【解析】只要根据课本上有关电视方面知识的介绍即可作出正确解答。

四、计算题：

18．猫头鹰在夜间能看到东西是因为它对红外线产生视觉，根据辐射理论，物体发出的最大波长与物体的绝对温度间的关系满足λmT＝2.90×10－3 m·K，若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为t＝27 ℃，则它发出的光的最大波长为多少？属于哪个波段？(其中T＝t＋273 K)

【答案】9.7×10－6 m　红外线

【解析】由t＝27 ℃，知T＝(27＋273)K＝300 K.

由公式λmT＝2.90×10－3 m·K得

λm＝ m≈9.7×10－6 m．故属于红外线．

19．一雷达向某一方向发射不连续的无线电波，每次发射的时间为百万分之一秒，两次发射的时间间隔是万分之一秒．如图是雷达指示器的显示屏上显示的情景，P为发射出去的无线电波的某一尖形波，Q为其遇到障碍物反射回来被雷达接收到的尖形波．由图中所给信息计算障碍物离雷达站的距离．

【答案】12 km

【解析】由题图知从发射无线电波到接收到此信号经历的时间为Δt＝× s＝ s，

障碍物到雷达站的距离为l，则有2l＝cΔt，

得l＝＝× m＝12 000 m＝12 km.

20.如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”．开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流．若从S断开开始计时，求：

(1)当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；

(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小．

【答案】(1)正电荷　(2)0.5 A

【解析】由T＝2π知

T＝2π＝2π× s＝2π×10－3 s.

(1)断开S时，电流最大，当t＝×10－3 s＝，即经电流最小，电容器两极板间的电压最大．在此过程中对电容器充电，右极板带正电．

(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流最大，与没断开开关时的电流大小相等，则I＝＝ A＝0.5 A.

21．如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4 s。雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？

【答案】西方　300 km

【解析】当天线朝东方时，没有反射波，而天线朝西方时，有反射波，所以目标在西方。

s＝cΔt＝×3×108×20×10－4 m＝300 km

22.飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在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？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？

【答案】8 000 m　4.5×10－9F

【解析】由公式：v＝λf得：λ＝＝ m＝8 000 m，再由公式f＝得：

C＝＝F

＝4.5×10－9 F

23．微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×109 Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数，问：

(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？

(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少？

(3)如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30 min，则做这道菜需消耗的电能为多少焦？

【答案】(1)0.12 m　(2)5 A　(3)1.98×106 J

【解析】(1)波长λ＝＝ m≈0.12 m；

(2)额定电流I＝＝ A＝5 A；

(3)消耗的电能ΔE＝W＝Pt＝1 100×30×60 J＝1.98×106 J。