高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡一课一练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡一课一练，共11页。试卷主要包含了选择题，填空题，论述等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(共12小题，每小题4分，共48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8～12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．(2022·长沙高二期末)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( D )
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
解析：红外测温技术利用了红外线的热效应，故A错误；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；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。
2．下列关于机械波和电磁波的说法中正确的是( A )
A．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应
B．波源停止振动，机械波立即停止传播，电磁波能继续传播
C．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变
D．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
解析：干涉、衍射和多普勒效应是波的特有现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应，故A正确；如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波也将继续传播，故B错误；机械波和电磁波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，由于频率由波源决定，频率不变，根据v＝λf可知，波长变化，故C、D错误。
3．把两个分别发红光、绿光的发光二极管并联起来，再接入如图所示的电路中，电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，回路的振荡周期为2 s，设法让电容器带上足够的电荷， 再闭合开关S，若通过电感线圈中的电流变化如图甲所示(设通过线圈的电流方向自上而下为正)，则对闭合开关S后的过程，下列说法正确的是( C )
A．绿光的发光二极管始终不发光
B．红光、绿光的发光二极管交替发光，且每次发光的时间为2 s
C．绿光支路的电流变化如图乙所示
D．绿光支路的电流变化如图丙所示
解析：电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，且满足T＝2πeq \r(LC)＝2 s，即此回路的振荡周期为2 s，由电路图和甲图知，两灯将交替发光，时间各为半个周期，即1 s，电流为正时，绿灯亮，电流为负时红灯亮，故C正确，A、B、D错误。故选C。
4．(2023·山东烟台高二期中)如图甲所示为小明爷爷的收音机的调谐电路图，图乙为调谐电路中可变电容器对应的工作原理图。当调谐电路中可变电容器的电容为400 PF时，接收到波长为300 m的信号，如果要接收到波长为600 m的信号，则可变电容器的电容应调整为( A )
A．1.6×10－9F B．1.7×10－10F
C．1.8×10－11F D．1.9×10－12F
解析：由电磁波的波长公式λ＝eq \f(c,f)，由LC电路的频率公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))，联立得C＝eq \f(λ2,2πc2L)，所以有C2＝C1eq \f(λ\\al(2,2),λ\\al(2,1))＝1.6×10－9F，故选A。
5．(2022·北京人大附中高二期末)Wi-Fi无线网络实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的电磁波信号。最新的Wi-Fi 6技术使用2.4 GHz或5 GHz电磁波，属于电磁波谱中的某个波段，如图所示。下列关于电磁波和Wi-Fi的说法，错误的是( A )
A．麦克斯韦预言了电磁波，楞次首次用实验证实了电磁波的存在
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．Wi-Fi信号使用的电磁波属于无线电波
D．Wi-Fi信号使用的电磁波中，2.4 GHz的波长比5 GHz的更长
解析：麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，都等于真空中光速，故B正确；Wi-Fi信号使用的电磁波的波长为λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,2.4×109)m＝0.125 m，或者为λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,5×109)m≈0.06 m，由电磁波的波长范围可知属于无线电波，故C正确；Wi-Fi信号使用的电磁波中，2.4 GHz的频率比5 GHz的低，所以前者波长比后者波长长，故D正确。故选A。
6．(2022·江苏省睢宁高二期中)如图所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是( C )
A．解调——放大——调谐——显示
B．调谐——放大——解调——显示
C．调谐——解调——放大——显示
D．放大——调谐——解调——显示
解析：天线接收电磁波；调谐器选出某一频率的电磁波；经高频放大后，从高频电磁波中取出电视电信号，经检波器后送到扬声器和显像管；扬声器把音频电信号转换成声音，显像管把视频电信号换成图像，故接收过程的顺序为调谐→解调→放大→显示，故选C。
7．(2023·山东文登新高二期末)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( D )
A．图甲时刻回路中的磁场能正在变小
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
解析：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错误；由图乙可知，曲线2的振荡周期为曲线1的2倍，根据公式T＝2πeq \r(LC)，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；根据电容的定义式C＝eq \f(Q,U)，可得Q＝CU，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；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。
8．(2023·江苏省苏州实验中学高二期中)太赫兹波是一种电磁波，波长在3 mm～0.03 mm之间，不少专家确信太赫兹波将颠覆未来绝大多数行业，甚至还有人认为太赫兹波将是6G或者7G通信的基础，因为太赫兹波波长短，穿透力强于雷达波。下列说法正确的是( AD )
A．太赫兹波是横波
B．雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波不能用于测定物体的位置
C．使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程
D．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，接收者接受到波信号的频率会比波源频率高
解析：太赫兹波是电磁波，是横波，A正确；雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波也具有波长较短，衍射不明显的特点，则也能用于测定物体的位置，B错误；使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，解调是调制的逆过程，C错误；波源沿直线匀速靠近一静止接收者，两者距离减小，产生多普勒效应，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，D正确。
9．(2022·广东开平市高二期中)关于如下现象的表述正确的是( AC )
A．甲图中是利用紫外线进行防伪
B．乙图中利用β射线照射人体进行透视的
C．丙图中夜视系统是利用红外线
D．丁图中蝙蝠和雷达均利用超声波定位
解析：紫外线具有荧光效应，则甲图中是利用紫外线进行防伪，选项A正确；乙图中利用穿透力较强的X射线照射人体的，不是利用β射线，选项B错误；丙图中夜视系统是利用不可见光中的红外线，选项C正确；丁图中蝙蝠是利用超声波定位，雷达是用电磁波定位，选项D错误。
10．(2022·浙江台州高二期中)2022冬奥会已圆满结束，北京也成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8 000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是( CD )
A．电磁波在介质中的传播速度是c＝3×108 m/s
B．电磁波不能传播能量
C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在
解析：电磁波在真空中的传播速度是c＝3×108 m/s，在介质中小于3×108 m/s，故A错误；电磁波能传播能量，故B错误；无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，故D正确。
11．(2023·广东惠州高二期中)无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是( CD )
A．电容器正在放电
B．振荡电流正在增大
C．电路中电流沿顺时针方向
D．磁场能正在向电场能转化
解析：根据安培定则，可知回路中电流为顺时针方向，电容器上极板带正电，下极板带负电，故电容器正在充电，电流减小，磁场减弱，电场增强，磁场能正在向电场能转化。故选CD。
12．(2022·湖南高平高二期中)如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上的电荷量随时间t的变化规律如图乙所示，t＝0.3 s时的电流方向如图甲中标示，则( AC )
A．0.5 s至1 s时间内，电容器在放电
B．t＝1 s时，电路的电流为0
C．t＝0.5 s时，线圈的自感电动势最大
D．其他条件不变，增大电容器的电容，LC振荡电路周期减小
解析：0.5 s至1 s时间内，q减小，电容器在放电，故A正确；t＝1 s时，q为零，此时电路的电流最大，故B错误；t＝0.5 s时，q的变化率为零，电流为零，但电流的变化率最大，此时线圈的自感电动势最大，故C正确；其他条件不变，增大电容器的电容，根据T＝2πeq \r(LC)可知LC振荡电路周期增大，故D错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共52分)
二、填空题(2小题，共9分。把答案直接填在横线上)
13．(5分)(1)红外线望远镜能在晚上看到物体，是因为_一切物体都在不停地辐射红外线__，红外线制导导弹是利用_探测敌方目标辐射的红外线__来射向目标的。
(2)利用红外线摄影和紫外线摄影各有其特点：红外线高空摄影由于_红外线波长长，衍射显著，容易穿过云雾烟尘__，而不受天气影响；而紫外线由于_紫外线波长短，方向性好，成像精细__，可以分辨出细微的差别。
(3)大额钞票上有荧光物质印刷的文字，在可见光下肉眼看不见，但用_紫外线__照射则会产生可见光，这也是一种防伪措施。
14．(4分)图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了传播火箭发射的实况，在发射站建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为 0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发_电视信号__(填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为_电视信号频率高，波长短，沿直线传播，不易衍射__。
解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，根据发生明显衍射现象的条件，可知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发。
三、论述、计算题(本题共4小题，共43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)
15．(10分)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＝eq \f(v,f)＝eq \f(3×108,37.5×103) m＝8 000 m，再由公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))得：
C＝eq \f(1,4π2f 2L)＝eq \f(1,4×π2×37.5×1032×4×10－3)F
＝4.5×10－9 F。
16．(9分)一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中长度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？
答案：7.5×103 m
解析：图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达接收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs。
设雷达到障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得
s＝eq \f(ct,2)＝eq \f(3.0×108×50×10－6,2) m＝7.5×103 m。
17．(12分)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D正常发光，开关S断开后，LC电路中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：
(1)当t＝eq \f(π,2)×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。
答案：(1)正电荷 (2)0.5 A
解析：(1)S断开后，LC电路中产生振荡电流，振荡周期为T＝2πeq \r(LC)＝2πeq \r(25×10－3×40×10－6) s＝2π×10－3 s，则t＝eq \f(π,2)×10－3 s，即eq \f(T,4)时，电容器充电完毕，右极板带正电荷。
(2)开关S闭合后，灯泡D正常发光时电路中的电流I＝eq \f(P,U)＝eq \f(2,4) A＝0.5 A；当t＝π×10－3 s＝eq \f(T,2)时，LC电路中的电流达到反向最大，即I′＝I＝0.5 A。
18．(12分)(2023·北京临川高二期中)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＝qU/d，
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为T＝2πeq \r(LC)＝2×3.14×eq \r(0.1×10－3×10－6)＝6.28×10－5s，
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，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。