人教版高中物理新教材同步讲义选修第二册 第4章　章末检测试卷(四)（含解析）

章末检测试卷(四)

(满分：100分)

一、单项选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)

1．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)

A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上检查人体的内部器官

B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康

C．电磁波中频率最大的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象

D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光

答案　D

解析　X射线有很强的穿透本领，常用于医学上检查人体的内部器官，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误；紫外线和X射线都具有明显的化学效应，可以使感光底片感光，D正确．

2．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．收听到的电台离收音机最近

B．收听到的电台频率最高

C．接收到的电台电磁波能量最强

D．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，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振引起的感应电流最强，故选D.

3．关于电磁波及电磁振荡，下列说法中不正确的是(　　)

A．无线电波中，微波比长波更容易发生衍射

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．LC振荡电路放电过程中，电场能转化为磁场能

答案　A

解析　波长越长衍射现象越明显，无线电波中，长波比微波更容易发生衍射，故A错误，符合题意；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确，不符合题意；电磁波是横波，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，故C正确，不符合题意；LC振荡电路放电过程中，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能转化为磁场能，故D正确，不符合题意．

4．我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23 MHz(1 MHz＝106 Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波．关于这四种电磁波的说法正确的是(　　)

A．家用5GWi－Fi电磁波的衍射现象最明显

B．GPS定位系统使用的电磁波的能量最强

C．地铁行李安检时使用的电磁波利用了其穿透本领强的特点

D．手机工作时使用的电磁波是纵波且不能产生偏振现象

答案　C

解析　电磁波波长越长，频率越低，则衍射现象越明显，GPS定位系统使用的电磁波衍射现象最明显，故A错误；根据E＝hν可知，频率越高，能量越强，则地铁行李安检时使用的电磁波能量最强，故B错误；地铁行李安检时使用高频电磁波是利用了其具有较强的穿透本领，故C正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，故D错误．

5．(2021·南通市高二开学考试)如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时(　　)

A．线圈中的自感电动势在增大

B．电容器两端电压正在增大

C．磁场能正在转化为电场能

D．增大电容器的电容，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领

答案　D

解析　根据线圈L中的磁场方向，由安培定则可知，电路中的电流沿逆时针方向，则电容器处于放电过程，电容器所带电荷量逐渐减小，所以电容器两端电压正在减小，由于放电过程电路中的电流增大得越来越慢，则线圈中的自感电动势在减小，则A、B错误；根据LC振荡电路中的能量关系可知，此时电场能正在转化为磁场能，所以C错误；增大电容器的电容，根据f＝可知，频率减小，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，则D正确．

6．近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息．下列说法正确的是(　　)

A．LC电路的电容器在充电时，电流增大

B．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大

C．LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大

D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振

答案　C

解析　LC电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；增大LC电路中电容器两极板间距离，电容器的电容会变小，根据T＝2π可知，LC电路的振荡周期将减小，故B错误；LC电路中，电容器充电时，电流减小得越来越快，线圈中的自感电动势增大，故C正确；电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，故D错误．

7.为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示．当开关从a拨到b时，由L与C构成的电路中产生周期T＝2π的振荡电流．当罐中的液面上升时(　　)

A．电容器的电容减小

B．电容器的电容不变

C．LC电路的振荡频率减小

D．LC电路的振荡频率增大

答案　C

解析　当罐中液面上升时，相当于插入的电介质变多，电容器两极板间的相对介电常数变大，则电容器的电容C增大，根据T＝2π，可知LC电路的振荡周期T增大，又f＝，所以振荡频率减小，故选项C正确，A、B、D错误．

8．第五代移动通信系统(5G)将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务．关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(　　)

A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转

B．如果空间某区域有振荡的电场和振荡的磁场，就能产生电磁波

C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象

D．电磁波和机械波都不能在真空中传播

答案　B

解析　手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，选项A错误；振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，产生电磁波，选项B正确；电磁波是横波，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，选项D错误．

二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

9．关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　)

A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路

B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路

C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强

D．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程

答案　BCD

解析　为了有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故A错误，B正确．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，发生电谐振，接收电路中产生的振荡电流最强，故C正确．将信号从电磁波上下载下来的过程称为解调，故D正确．

10．5G是“第五代移动通信网络”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络。5G网络使用的无线电波是通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段(如图)，比目前4G及以下网络(通信频率在0.3 GHz～3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。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，是4G网络传输速率的50～100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是(　　)

A．在真空中的传播速度更快

B．在真空中的波长更长

C．衍射的本领更弱

D．频率更高，相同时间传递的信息量更大

答案　CD

解析　无线电波(电磁波)在真空中的传播速度与光速相同，与频率没有关系，故A错误；由公式c＝λf可知λ＝，频率越大，波长越短，衍射本领越弱，故B错误，C正确；无线电波(电磁波)频率越高，周期越小，相同时间内可传递的信息量越大，故D正确．

11.如图所示的LC振荡电路，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，电容器上的带电荷量为零

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，电容器上的带电荷量为零，A正确；回路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时，充电结束，此时磁场能为零，电场能最大，C错误；振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于振荡周期的一半，D正确．

12.如图所示，电感线圈的自感系数为L，其电阻不计，电容器的电容为C，开关S闭合．现将S突然断开，并开始计时，以下说法中正确的是(　　)

A．当t＝时，由a到b流经线圈的电流最大

B．当t＝π时，由a到b流经线圈的电流最大

C．当t＝时，电路中电场能最大

D．当t＝时，电容器左极板带有正电荷最多

答案　CD

解析　根据LC振荡电路的周期公式T＝2π，当t＝＝时，电容器刚好充电完毕，则流经线圈的电流最小，电路中电场能最大，选项A错误，C正确；当t＝π＝时，电容器刚好放电结束，流经线圈的电流最大，方向由b到a，选项B错误；当t＝＝T时，电容器刚好反向充电结束，电容器两极板间电压最大，极板上所带电荷量最多，且左极板带有正电荷，选项D正确．

三、非选择题(本题2小题，共28分)

13．(13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，其中该接收装置内线圈的电感L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？

答案　8 000 m　4.5×10－9 F

解析　由公式v＝λf得：

λ＝＝ m＝8 000 m(6分)

由公式f＝得：

C＝＝ F

≈4.5×10－9 F．(7分)

14．(15分)在LC振荡电路中，线圈的电感L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.

(1)该电路的振荡周期是多少？

(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？

答案　(1)6.28×10－4 s　(2)减小　充电过程

解析　(1)由LC振荡电路的周期公式可得

T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s(5分)

(2)因为t＝9.0×10－3 s≈14.33T，(3分)

而＜0.33T＜，

由电磁振荡的周期性知，当t＝9.0×10－3 s时，LC电路中的电磁振荡正在第二个的变化过程中．

t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最大，电路中电流为零，电路中电流随时间的变化规律如图所示：第一个内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个内，电容器被反向充电，电流由最大减小至零．(4分)

显然，在t＝9.0×10－3 s时，即在第二个内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中．(3分)