2024年高中物理新教材同步学案 选择性必修第二册 第4章 章末检测试卷(四)（含解析）

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章末检测试卷(四)(满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题6分，共42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．(2023·北京市顺义区期末)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　　)A．赫兹预言了电磁波的存在B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场C．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒D．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波答案　D解析　麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故A错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误；紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒，故C错误；在电磁波谱中，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，故D正确。2．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。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．我国北斗导航系统所使用的电磁波频率约1 561 MHz，家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约2 450 MHz；家用WiFi所使用的电磁波频率约5 725 MHz，则家用WiFi所使用的电磁波(　　)A．不会产生偏振现象B．比微波炉所使用的电磁波更不容易产生明显的衍射现象C．与北斗导航所用的电磁波叠加时将会产生干涉现象D．从一个房间穿越墙壁进入另一个房间时其频率会变化答案　B解析　电磁波是横波，可以发生偏振现象，A错误；家用WiFi所使用的电磁波频率较高，波长较短，则家用WiFi所使用的电磁波更不容易发生明显的衍射现象，B正确；两种电磁波频率不同，叠加时不能产生干涉现象，C错误；电磁波的频率由波源决定，则从一个房间穿越墙壁进入另一个房间时，频率不变，D错误。5．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＝2πeq \r(LC)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。6．用如图所示的电路做电磁振荡实验，下列说法正确的是(　　)A．单刀双掷开关S拨到1时，电容器C被充电，其上极板带负电B．单刀双掷开关S拨到2，电容器放电过程中，电感线圈L产生自感电动势造成电路中电流减小C．电容器C放电的过程中，线圈L产生的磁场增强D．减小电容器C的正对面积，振荡电流的周期将变大答案　C解析　由图可知单刀双掷开关S拨到1时，电容器C被充电，其上极板带正电，A错误；单刀双掷开关S拨到2，电容器放电过程中，电流逐渐增大，B错误；电容器C放电的过程中，电场能减小，磁场能增大，线圈L产生的磁场增强，C正确；根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知减小电容器C的正对面积，电容减小，根据T＝2πeq \r(LC)可知振荡电流的周期将变小，D错误。7．(2022·烟台市高二期末)为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图甲所示装置。将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中因产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用乙图中的调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可以通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再通过振荡电路的振荡频率公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))即可获知电容C的值(L值已知)，从而测量储液罐内的液面高度。已知平行板电容器正对面积、间距一定的条件下，电容C两极板间充入电介质增加(液面上升)时，电容C增大。则下列说法正确的是(　　)A．该装置适用于测量任意种类液体的液面高度B．该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关C．当装置使用过久电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小D．当储液罐内的液面高度降低时，所测到的LC振荡电路中电流的振荡频率变小答案　B解析　该装置适用于测量不导电液体的液面高度，选项A错误；该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关，则当装置使用过久电源电动势减小时，振荡电路的周期和频率不变，则测量的液面高度与真实值相同，选项B正确，C错误；由题意可知当储液罐内的液面高度降低时，C减小，根据f＝eq \f(1,2π\r(LC))，所测到的LC振荡电路中电流的振荡频率变大，选项D错误。二、多项选择题(本题共3小题，每小题8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8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)8．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。将信号从高频电流中还原出来的过程称为解调，故D正确。9．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 mmD．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＝eq \f(c,f)，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＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,28 000×106) 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。10．(2023·邢台市高二期末)在如图甲所示的电路中，电感线圈的直流电阻可忽略不计，闭合开关S后一段时间电路达到稳定状态。t＝0时刻断开开关S，LC振荡电路中产生电磁振荡，LC振荡电路随时间t变化的规律如图乙所示(其纵轴表示的物理量未标出)。下列说法正确的是(　　)A．图乙可以表示电感线圈中的电流随时间变化的图像B．图乙可以表示电容器所带电荷量随时间变化的图像C．t＝eq \f(T,4)时刻，磁场能最大D．将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的eq \f(1,2)答案　BD解析　t＝0时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，电感线圈中的电流从某一最大值开始减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从零开始增加，当线圈中的电流减为零时，电容器充满电，所带电荷量达到最大，故振荡电路经历eq \f(1,4)T时，磁场能为零，电场能最大，随后电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，电场能转化为磁场能，故A、C错误，B正确；由振荡电路的周期为T＝2πeq \r(LC)可知电磁振荡的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,2π\r(LC))将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的eq \f(1,2)，故D正确。三、非选择题(本题2小题，共34分)11．(16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c＝λf得：λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,37.5×103) m＝8 000 m(7分)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2×4.0×10－3) F≈4.5×10－9 F。(9分)12．(18分)(2022·菏泽市期末)如图所示，一LC振荡电路，线圈的电感L＝0.25 H，电容器的电容C＝4 μF，以电容器开始放电的时刻为零时刻，上极板带正电，下极板带负电。(1)求此LC振荡电路的周期；(2)当t＝2.0×10－3 s时，电容器上极板带何种电荷？电流方向如何？(3)若电容器两极板间电压最大为10 V，则在前eq \f(T,4)内的平均电流为多大？答案　(1)6.28×10－3 s　(2)负电　逆时针　(3)2.55×10－2 A解析　(1)根据T＝2πeq \r(LC)可得，此LC振荡电路的周期为T＝2πeq \r(0.25×4×10－6) s≈6.28×10－3 s。(5分)(2)当t＝2.0×10－3 s时，即在从t＝0时刻开始的第二个eq \f(1,4)周期内，电容器充电，此时上极板带负电荷，电流沿逆时针方向。(6分)(3)若电容器两极板间电压最大为10 V，则电容器带电荷量最大值为Q＝CU＝4×10－5 C则在前eq \f(T,4)内的平均电流为eq \x\to(I)＝eq \f(Q,\f(T,4))＝eq \f(4×10－5,\f(1,4)×6.28×10－3)A≈2.55×10－2 A。(7分)频率范围名称对应的频率范围FR1450 MHz～6 000 MHzFR224 250 MHz～52 600 MHz