沪科技版（2020）选修第二册第八章 电磁振荡与电磁波本章复习与测试课后练习题

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单选题：
1．如图所示，家用微波炉中使用的微波频率为2450 MHz，则它的波长是（ ）
A．1.2×10-1 mB．7.35×10-17 m
C．1.2×10-4 mD．7.35×10-11 m
【答案】A
【解析】微波的波长为。
故选A。
2.某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为290m、397m、566m的无线电波，下列说法正确的是（ ）
A．为了能收到频率最高的中波电台。应增加线圈的匝数
B．为更好接收290m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756kHz
C．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调
D．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点
【答案】D
【解析】A．为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据可知应减少线圈的匝数，故A错误；
B．为更好接收290m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到,故B错误；
C．使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，故C错误；
D．为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据可知，应把电路中电容器的电容调大一点，故D正确。
故选D。
3.电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁炉是利用电磁波来工作的
B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的
C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的
D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的
【答案】A
【解析】A．电磁炉是利电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意；
B．微波时电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B正确，不符合题意；
C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确，不符合题意；
D．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意。
故选A。
4.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（ ）
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
【答案】D
【解析】A．红外测温技术利用了红外线的热效应，故A错误；
B．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；
CD．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。
5.2022年在防控新型冠状病毒肺炎疫情期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪。红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播。关于红外线热像仪，下列说法正确的是( )
A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线能量小，可以节约能量
B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．红外线热像仪根据物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同的原理来检测体温
【答案】D
【解析】一切物体均能发出红外线，因此选择红外线进行检测，与其能量大小没有关系，故A错误。红外线热像仪通过接收人体发出的红外线来检测温度，故B错误。紫外线具有杀菌作用，红外线能量相比紫外线小得多，没有杀菌作用，故C错误。一切物体都能发射红外线，且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同，红外线热像仪就是根据此原理来检测体温的，故D正确。
故选D。
6.关于某LC振荡电路中电流随时间的变化图像如图所示，以下说法正确的是( )
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t2时刻电容器两极板间电压为零
C．t1时刻电路中只有电场能
D．t1时刻电容器所带电荷量为零
【答案】D
【解析】电流i最大时，说明磁场最强，磁场能最大，电场能为零，电压、电荷量均为零，A、C错误；t2时刻充电完毕，电流为0，电容器电压最大，B错误，D正确。
故选D。
7.如图所示，i­t图像表示LC振荡电流随时间变化的规律，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中( )
A．Oa段 B．ab段
C．bc段D．cd段
【答案】D
【解析】由振荡电流随时间变化图像可得，在t＝0时刻，电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段，故D项正确。
故选D。
8.LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则错误的是( )
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
【答案】D
【解析】若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，电场能增大，根据安培定则可确定电流由b向a，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误。
故选D。
9.声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是( )
A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量
B．超声波与电磁波都既可以在真空中传播，又可以在介质中传播
C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度
D．超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉
【答案】A
【解析】超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B错误；机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰好相反，C错误；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，D错误。
故选A。
多选题：
10.为了方便交通出行出现了一种新型共享单车，如图甲所示，这种单车外观结构简单，没有链条，但单车质量比普通自行车大，达到了25 kg。如图乙所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置，实现防盗。同时手机App上有定位系统，也能随时了解单车的实时位置；手机还可以通过扫描二维码自动开锁，关锁后App就显示计时、计价等信息。此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息可知下列说法正确的是( )
A．该单车比普通自行车运动状态更容易改变
B．该单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的
C．该单车是利用电磁感应原理实现充电的
D．该单车和手机之间是利用电磁波传递信息的
【答案】BCD
【解析】体的质量越大，运动状态越难改变，故A错误；单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的，故B正确；单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故C正确；单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，故D正确。
故选：BCD。
11.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造了新的里程碑。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低
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】AC
【解析】米波比厘米波的波长长，故米波的频率较低，A正确。米波雷达发射的是无线电波，可在真空中传播，同光波一样会发生反射、干涉、衍射等现象，B、D错误，C正确。
故选：AC。
12.如图所示，将开关S由b扳到a开始计时，在电流振荡了半个周期时，电路中( )
A．电容器C里的电场强度最强，场强方向向上
B．线圈L周围磁场最强
C．线圈中的磁感应强度为零
D．电场能即将向磁场能转化
【答案】ACD
【解析】开关S与b接通给电容器充电，再与a接通，电容器通过线圈放电；经过eq \f(T,2)时，正是电容器反向充电完毕时刻，此时电容器下极板带正电，场强方向向上，A项正确。线圈中电流为零，故B错误，C正确。此后电容器又将放电即由电场能转化为磁场能，D正确。
故选：ACD。
13．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（ ）
A．图甲时刻回路中的磁场能正在变大
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
【答案】AD
【解析】A．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正确；
B．由图乙可知，曲线2的振荡周期为曲线1的2倍，根据公式可知，曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，B错误；
C．根据电容的定义式可得
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；
D．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。
故选：AD。
14．下列说法中正确的是（ ）
A．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强
B．用 射线照射作物种子，使种子内的遗传物质发生变异，培育优良品种
C．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物
D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关
【答案】BD
【解析】A．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力较强的，γ射线的穿透能力最强，A错误；
B． 射线具有很高的能量，可以用来培育优良品种，B正确；
C．微波几乎没有热效应，C错误；
D．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关，D正确。
故选：BD。
15．下列说法正确的是（ ）
A．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
B．LC振荡回路中，振荡电流为零时，电场能为零
C．在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
D．电视信号的发射、接收过程为：景物→电信号→电磁波→电信号→图像
【答案】AD
【解析】AB．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半，振荡电流为零时，电容器所带电荷量最大，电场能最大，A正确，B错误；
C．在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，C错误；
D．由无线电波的发射、接收过程知，D正确。
故选：AD。
16．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
【答案】BD
【解析】A．由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
故选：BD。
计算题：
17.实验室里有一水平放置的平行板电容器,其电容C=1μF。在两极板带有一定电荷量时,发现一粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L=0.1mH的电感器，现连成如图所示的电路，试分析以下两个问题：（重力加速度为g）
（1）从S闭合时开始计时，经过2π×10-5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少?（假设此时粉尘未到达极板）
（2）当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大?
【答案】（1）0；（2）g
【解析】（1）LC振荡电路的周期为
因此t=2π×10-5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间场强的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。
（2）电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。
18．飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在前30天内能以37．5 kHz的频率自动发出信号，人们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？(结果保留两位有效数字)
【答案】8 000 m 4．5×10－9 F
【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(1,4π2f2L)
＝eq \f(1,4×3.142×37.5×1032×4×10－3) F
≈4．5×10－9 F。
19.麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光现象的内在联系及统一性，即光是电磁波。一单色光在折射率为1．5的介质中传播，某时刻电场横波图像如图所示，求该光波的频率。
【答案】5×1014 Hz
【解析】设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则f＝eq \f(v,λ)①
v＝eq \f(c,n)②
联立①②式得f＝eq \f(c,nλ)
从波形图上读出波长λ＝4×10－7 m，代入数据得
f＝5×1014 Hz。