1 电磁振荡
课后·训练提升
基础巩固
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.某LC电路的振荡频率为520 kHz,为能提高到1 040 kHz,以下说法正确的是( )
A.调节可变电容,使电容增大为原来的4倍
B.调节可变电容,使电容减小为原来的
C.调节电感线圈,使线圈匝数增加到原来的4倍
D.调节电感线圈,使线圈电感变为原来的
2.右图是LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器正在充电
C.线圈中的电流正在增大
D.电容器两极板间的电场能正在减少
3.如图所示,L为电阻不计的自感线圈,已知LC电路振荡周期为T,开关S闭合一段时间。S断开时开始计时,当t=时,L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为 ( )
A.向下、向下 B.向上、向下
C.向上、向上 D.向下、向上
4.(2023·吉林高二期末)图甲是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路,电流的变化规律如图乙所示,图甲中电流方向为正方向。某时刻电路中有正方向电流且电容器上极板带正电,下极板带负电,则该时刻处在图乙中的 ( )
A.0至0.5×10-3 s
B.0.5×10-3 s至1×10-3 s
C.1×10-3 s至1.5×10-3 s
D.1.5×10-3 s至2×10-3 s
5.对振荡电路,下列说法正确的是( )
A.振荡电路中,电容器充电或放电一次所用的时间为π
B.振荡电路中,电场能与磁场能的转化周期为2π
C.振荡过程中,电容器极板间电场强度的变化周期为2π
D.振荡过程中,线圈内磁感应强度的变化周期为2π
6.(2023·浙江温州高二期末)如图所示的LC电路中,已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时,设LC振荡电路的振荡周期为T,则( )
A.S刚闭合瞬间,电感线圈中磁场能最大
B.S刚闭合瞬间,电感线圈中电流为0
C.经过T时,电容器中电场能最大
D.经过T时,电容器上的电压为0
二、非选择题
7.如图所示,电源的电动势为E,电容器的电容为C,线圈的自感系数为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间,放电电流的平均值。
能力提升
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.某LC振荡电路在正常工作,某一时刻回路中的电流沿顺时针方向,且此时上极板带正电,如图所示。假设此时电流的大小为i,两板间的电势差用U表示,电容器的电荷量用q表示,线圈中的磁场能用EB表示,线圈周围的磁感应强度用B表示。则此时( )
A.i和EB都在逐渐增大
B.U正在增大
C.q正在减小
D.B正在增强
2.图甲所示LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示(规定沿顺时针方向的电流为正)。则( )
A.0.5 s 至1 s时间内,电容器放电
B.0.5 s至1 s时间内,电容器上极板带的是正电
C.1 s至1.5 s时间内,磁场能正在转化为电场能
D.1 s至1.5 s时间内,电容器下极板的电势高
3.LC振荡电路在t1和t2时刻线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示,若t2-t1=,则( )
A.在t1时刻电容器正在充电
B.在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C.在t1时刻电路中电流正在减小
D.在t2时刻线圈中磁场正在增强
4.下图为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最大
B.t1到t2电路中的电流不断减小
C.从t2到t3电容器不断放电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
5.LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图所示,则下列说法正确的是( )
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
6.如图所示电路中,电容器的电容为C,电感线圈的自感系数为L,线圈的电阻忽略不计,原来开关S闭合,现从开关S断开的瞬间开始计时,以下说法正确的是( )
A.t=0时刻,电容器的左板带负电,右板带正电
B.t=时刻,线圈L的感应电动势最大
C.t=π时刻,通过线圈L的电流最大,方向向左
D.t=时刻,电容器C两极板间电压最大
二、非选择题
7.实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1 μF。在两板带有一定电荷时,发现一粉尘恰好静止在两板间。实验室里还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路。
(1)从S闭合时开始计时,经过π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少
(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大
1 电磁振荡
课后·训练提升
基础巩固
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.某LC电路的振荡频率为520 kHz,为能提高到1 040 kHz,以下说法正确的是( )
A.调节可变电容,使电容增大为原来的4倍
B.调节可变电容,使电容减小为原来的
C.调节电感线圈,使线圈匝数增加到原来的4倍
D.调节电感线圈,使线圈电感变为原来的
答案B
解析由振荡频率公式f=可知,要使频率提高到原来的2倍,则可以减小电容使之变为原来的,或减小电感使之变为原来的,选项B正确,A、C、D错误。
2.右图是LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器正在充电
C.线圈中的电流正在增大
D.电容器两极板间的电场能正在减少
答案B
解析由题图螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在沿逆时针方向充电,选项A错误,B正确。充电时电流在减小,线圈中的磁场能正在减弱,电容器两极板间的电场能正在增加,选项C、D错误。
3.如图所示,L为电阻不计的自感线圈,已知LC电路振荡周期为T,开关S闭合一段时间。S断开时开始计时,当t=时,L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为 ( )
A.向下、向下 B.向上、向下
C.向上、向上 D.向下、向上
答案A
解析开关S闭合一段时间后,由于自感线圈电阻不计,故电容器两端的电压为零,电容器不带电。当开关S断开时,由于线圈的自感作用,电流不能立即减小为零,对电容器开始充电,当t=时,线圈中电流方向向上,由安培定则可知,此时L内部磁感应强度方向向下,电容器上极板此时带正电,电场方向向下。选项A正确。
4.(2023·吉林高二期末)图甲是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路,电流的变化规律如图乙所示,图甲中电流方向为正方向。某时刻电路中有正方向电流且电容器上极板带正电,下极板带负电,则该时刻处在图乙中的 ( )
A.0至0.5×10-3 s
B.0.5×10-3 s至1×10-3 s
C.1×10-3 s至1.5×10-3 s
D.1.5×10-3 s至2×10-3 s
答案B
解析根据题图甲,电路中有正方向电流,且电流正流向电容器正极,说明电容器正在充电,则电流在减小,应为0.5×10-3s至1×10-3s时间段,选项B正确。
5.对振荡电路,下列说法正确的是( )
A.振荡电路中,电容器充电或放电一次所用的时间为π
B.振荡电路中,电场能与磁场能的转化周期为2π
C.振荡过程中,电容器极板间电场强度的变化周期为2π
D.振荡过程中,线圈内磁感应强度的变化周期为2π
答案CD
解析在一个周期内,电容器充电、放电各两次,每次充电或放电所用的时间为振荡周期的,即,选项A错误。电场能与电场强度的方向无关,磁场能与磁感应强度的方向无关,因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值,即电场能或磁场能的变化周期为π,选项B错误。电场强度、磁感应强度、电荷量的变化周期跟电流的变化周期相同,均为2π,选项C、D正确。
6.(2023·浙江温州高二期末)如图所示的LC电路中,已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时,设LC振荡电路的振荡周期为T,则( )
A.S刚闭合瞬间,电感线圈中磁场能最大
B.S刚闭合瞬间,电感线圈中电流为0
C.经过T时,电容器中电场能最大
D.经过T时,电容器上的电压为0
答案BCD
解析开关S刚闭合瞬间,由于线圈对电流的阻碍作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零开始逐渐增大,所以此时线圈中的电流为0,电感线圈中的磁场能为0,选项A错误,B正确;经过T时,电路中电流为0,电容器两极板的电荷量达到最大,电容器中电场能达到最大,选项C正确;经过T时,电路中电流达到反方向最大,电容器极板上的电荷量为0,所以电容器上的电压为0,选项D正确。
二、非选择题
7.如图所示,电源的电动势为E,电容器的电容为C,线圈的自感系数为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间,放电电流的平均值。
答案
解析电容器放电时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π
在T内电流平均值为。
能力提升
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.某LC振荡电路在正常工作,某一时刻回路中的电流沿顺时针方向,且此时上极板带正电,如图所示。假设此时电流的大小为i,两板间的电势差用U表示,电容器的电荷量用q表示,线圈中的磁场能用EB表示,线圈周围的磁感应强度用B表示。则此时( )
A.i和EB都在逐渐增大
B.U正在增大
C.q正在减小
D.B正在增强
答案B
解析题图中标明电流方向为顺时针方向,且电容器上极板带正电,说明电容器正处于充电状态。电容器充电过程中,回路中电流减小,磁场能减小,选项A错误。电势差正在增大,选项B正确。电场能增多,电容器的电荷量正在增大,选项C错误。线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱,选项D错误。
2.图甲所示LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示(规定沿顺时针方向的电流为正)。则( )
A.0.5 s 至1 s时间内,电容器放电
B.0.5 s至1 s时间内,电容器上极板带的是正电
C.1 s至1.5 s时间内,磁场能正在转化为电场能
D.1 s至1.5 s时间内,电容器下极板的电势高
答案D
解析由题图乙可知,在0.5~1s的时间内,电流为正方向,且电流值正在减小,电容器正在充电,选项A错误。由题意可知,LC电路中的电流是沿顺时针方向的,而且电容器C正在充电,由于充电电流是由电容器C的负极板流出,流向正极板,可知在0.5~1s的时间内电容器C的上极板带负电,下极板带正电,选项B错误。在1~1.5s的时间内,电流为负方向,且电流值正在增大,所以电场能正在转化为磁场能,由题意可知,此时间内LC电路中的电流是沿逆时针方向的,所以电容器下极板的电势高,选项C错误,D正确。
3.LC振荡电路在t1和t2时刻线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示,若t2-t1=,则( )
A.在t1时刻电容器正在充电
B.在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C.在t1时刻电路中电流正在减小
D.在t2时刻线圈中磁场正在增强
答案B
解析由t2-t1=知t2-t1=。从题图可看出t1、t2两个时刻螺线管处的电流都是从左向右通过螺线管,由于电流方向是正电荷运动方向,t1时刻正电荷从左极板流出然后通过螺线管,正处于放电状态,只要是放电,振荡电流就是增大的,故选项A、C错误。t2时刻,电流从左向右通过螺线管,而右极板带正电,说明正电荷正往右极板上聚集,所以t2时刻电容器在充电,随着极板上电荷增多,两极间电场增强,故选项B正确。又由于充电过程振荡电流总是减小的,故线圈中磁场在减弱,故选项D错误。
4.下图为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最大
B.t1到t2电路中的电流不断减小
C.从t2到t3电容器不断放电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
答案D
解析作出i-t图线(图中虚线),注意到i-t图线按余弦规律变化,电流大,磁场能大;电容器C电荷量大,电场能大,判断出选项A、B、C错误,D正确。
5.LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图所示,则下列说法正确的是( )
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
解析由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向为逆时针,由于题目中未标明电容器两极板带电情况,可分两种情况讨论:①若该时刻电容器上极板带正电,则可知电容器处于放电状态,电流正在增大,则选项C正确,A错误。②若该时刻电容器下极板带正电,可知电容器处于充电状态,电流正在减小,则选项B正确。由楞次定律可判定选项D正确。
6.如图所示电路中,电容器的电容为C,电感线圈的自感系数为L,线圈的电阻忽略不计,原来开关S闭合,现从开关S断开的瞬间开始计时,以下说法正确的是( )
A.t=0时刻,电容器的左板带负电,右板带正电
B.t=时刻,线圈L的感应电动势最大
C.t=π时刻,通过线圈L的电流最大,方向向左
D.t=时刻,电容器C两极板间电压最大
答案BD
解析没断开开关前,线圈与R串联,由于线圈的电阻不计,所以线圈两端的电压为零,电容器两极板上电荷量为零,此时通过线圈的电流自右向左。当断开开关时,开始给电容器充电,电流逐渐减小,经过个周期,充电电流减小到最小,此时电容器上电荷量最多(左板带正电,右板带负电),线圈L的感应电动势最大,故选项A错误,B正确。随后电容器放电,再经过T(即t=π时刻)放电完毕,电流达到最大,从左向右通过线圈,故选项C错误。随后再充电,再经过,充电完毕,此时电容器上电荷量最多,两极板间电压最大,故选项D正确。
二、非选择题
7.实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1 μF。在两板带有一定电荷时,发现一粉尘恰好静止在两板间。实验室里还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路。
(1)从S闭合时开始计时,经过π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少
(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大
答案(1)2g (2)g
解析(1)开关断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且F电=mg
闭合S后,L、C构成LC振荡电路,T=2π=2π×10-5s
经=π×10-5s时,电容器间的电场强度反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿第二定律得a==2g。
(2)线圈中电流最大时,电容器两极间的电场强度为零,由牛顿第二定律可得a==g,方向竖直向下。2 电磁场与电磁波
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基础巩固
选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的( )
A.一半 B.两倍
C.不变 D.无法判断
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是( )
A.速度不变,波长减小 B.速度不变,波长增大
C.速度减小,波长变大 D.速度增大,波长不变
3.2022年10月12日,神舟十四号航天员面向广大青少年进行太空授课,此次太空授课是基于我国天链中继系统,通过电磁波实现了高速双向音视频传输。下列有关电磁波的说法正确的是( )
A.可见光不属于电磁波
B.电磁波的传播需要介质
C.电磁波不是物质,看不见也摸不着
D.电磁波本质是在空间中传播的变化的电磁场
4.下列说法正确的是( )
A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场
B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
6.如图所示的装置是一水平放置的绝缘环形管,管内壁光滑。现将一直径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内,并使小球以初速度v0按如图所示方向在管内开始运动。与此同时,有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的空间,磁感应强度随时间成正比增大。设小球在运动过程中的电荷量不变,则( )
A.小球受到的电场力大小不变
B.小球受到的电场力大小增加
C.磁场力对小球不做功
D.小球受到的磁场力不断增加
能力提升
选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.手机A的号码是133××××0002,手机B的号码是133××××0008。手机A呼叫手机B时,手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”。若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B呼叫手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A( )
A.发出响声,并显示手机B的号码“133××××0008”
B.不发出响声,但显示手机B的号码“133××××0008”
C.不发出响声,但显示手机A的号码“133××××0002”
D.既不发出响声,也不显示号码
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是( )
3.下图是一个水平放置的圆环形玻璃小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时,有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度B的大小增大,与时间成正比,方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变,那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增加
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
4.关于机械波与电磁波,下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动
B.弹簧振子在个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同
5.下列说法正确的是( )
A.光由一种介质进入另一种介质时频率不变
B.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
C.电磁波和机械波都需要通过介质传播
D.根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波
6.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是( )
A.方向向上的磁场在增强
B.方向向上的磁场在减弱
C.方向向上的磁场先增强,然后反向减弱
D.方向向上的磁场先减弱,然后反向增强
2 电磁场与电磁波
课后·训练提升
基础巩固
选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的( )
A.一半 B.两倍
C.不变 D.无法判断
答案A
解析电磁波在不同介质中传播时,频率不变。由v=λf知v减半,则λ减半。
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是( )
A.速度不变,波长减小 B.速度不变,波长增大
C.速度减小,波长变大 D.速度增大,波长不变
答案A
解析电磁波在真空中的传播速度始终为3×108m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项A正确,B、C、D错误。
3.2022年10月12日,神舟十四号航天员面向广大青少年进行太空授课,此次太空授课是基于我国天链中继系统,通过电磁波实现了高速双向音视频传输。下列有关电磁波的说法正确的是( )
A.可见光不属于电磁波
B.电磁波的传播需要介质
C.电磁波不是物质,看不见也摸不着
D.电磁波本质是在空间中传播的变化的电磁场
答案D
解析可见光属于电磁波,选项A错误;电磁波的传播不需要介质,选项B错误;电磁波看不见也摸不着,但电磁波是物质,选项C错误;电磁波本质是在空间中传播的变化的电磁场,选项D正确。
4.下列说法正确的是( )
A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场
B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
答案BD
解析静止的电荷周围有恒定的电场,不产生磁场,运动的电荷周围的电场是变化的,所以产生磁场,选项A错误。由麦克斯韦理论判断选项B、D正确,C错误。
5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
答案BD
解析麦克斯韦电磁场理论的核心内容是:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。对此理论全面正确理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。由变化的磁场产生电场的规律与上相似。由此可知,选项B、D正确。
6.如图所示的装置是一水平放置的绝缘环形管,管内壁光滑。现将一直径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内,并使小球以初速度v0按如图所示方向在管内开始运动。与此同时,有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的空间,磁感应强度随时间成正比增大。设小球在运动过程中的电荷量不变,则( )
A.小球受到的电场力大小不变
B.小球受到的电场力大小增加
C.磁场力对小球不做功
D.小球受到的磁场力不断增加
答案ACD
解析变化的磁场周围产生电场,由于磁场均匀变化,故形成稳定的电场,电场线环绕方向(俯视)为逆时针,故选项A正确,B错误。小球所受电场力方向与初速度方向同向,不断加速,由F洛=Bqv知,所受洛伦兹力增加,选项D正确。洛伦兹力始终与速度垂直,不做功,故选项C正确。
能力提升
选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.手机A的号码是133××××0002,手机B的号码是133××××0008。手机A呼叫手机B时,手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”。若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B呼叫手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A( )
A.发出响声,并显示手机B的号码“133××××0008”
B.不发出响声,但显示手机B的号码“133××××0008”
C.不发出响声,但显示手机A的号码“133××××0002”
D.既不发出响声,也不显示号码
答案B
解析声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播;光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,可以在真空中传播。故用手机B呼叫手机A时,玻璃罩外的人能看到手机A显示手机B的号码,但听不到声音,故选项B正确,A、C、D错误。
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是( )
答案D
解析选项A中电场不随时间变化,不会产生磁场。选项B和C中电场都随时间做均匀的变化,只能在周围产生稳定的磁场,不会产生和发射电磁波。选项D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,即形成电磁场,发射电磁波。
3.下图是一个水平放置的圆环形玻璃小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时,有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度B的大小增大,与时间成正比,方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变,那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增加
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
答案B
解析根据麦克斯韦电磁场理论可知,磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场,根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同,因小球带正电,故电场力对小球做正功,其速率增大,向心力的大小m随之增大,选项A错误,B正确。带电小球所受的洛伦兹力F=qBv,因为速率v随时间逐渐增大,且B∝t,故选项D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功,故选项C错误。
4.关于机械波与电磁波,下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动
B.弹簧振子在个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同
答案ACD
解析机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动,选项A正确。弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时,在个周期里运动的路程才等于一个振幅,选项B错误。有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去,这是根据多普勒效应,选项C正确。在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同,选项D正确。
5.下列说法正确的是( )
A.光由一种介质进入另一种介质时频率不变
B.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
C.电磁波和机械波都需要通过介质传播
D.根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波
答案AD
解析光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故选项A正确。机械波在介质中传播的速度与波的频率无关,故选项B错误。电磁波不需要通过介质传播,故选项C错误。根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波,故选项D正确。
6.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是( )
A.方向向上的磁场在增强
B.方向向上的磁场在减弱
C.方向向上的磁场先增强,然后反向减弱
D.方向向上的磁场先减弱,然后反向增强
答案AC
解析判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律,只不过是用电场线方向代替了电流方向。方向向上的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则知感应电流方向如题图中电场线的方向所示,选项A正确,B错误。同理,当磁场反向即向下减弱时,也会得到如题图所示方向的电场,选项C正确,D错误。3 无线电波的发射和接收
课后·训练提升
基础巩固
选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.关于电磁波的发射,下列说法正确的是( )
A.各种频率的电磁振荡都能发射电磁波,只是发射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了,振荡周期越大,越容易发射电磁波
B.为了有效向外发射电磁波,振荡电路必须采用开放电路,同时提高振荡频率
C.为了有效向外发射电磁波,振荡电路不必采用开放电路,但要提高振荡频率
D.提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段,振荡电路开放的同时,其振荡频率也随之提高
2.关于电视信号的发射,下列说法错误的是( )
A.摄像机输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B.摄像机输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上,才能向外发射
C.伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D.电视台发射的是带有信号的高频电磁波
3.电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号,再加载到如图乙所示的高频载波上,使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)。这种调制方式称为( )
A.调频 B.调谐
C.调幅 D.解调
4.当电冰箱的电路接通或断开时,可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音,这是因为( )
A.电路通、断时,发出的声音被收音机所接收
B.电路通、断时,发出的电流被收音机所接收
C.电路通、断时,发出的电磁波被收音机所接收
D.电路通、断时,发出的振荡电流被收音机所接收
5.关于电磁波的发射过程,下列说法正确的是( )
A.必须对信号进行调制
B.必须使信号产生电谐振
C.必须把传输信号加到高频电流上
D.必须使用开放电路
6.下图为调幅振荡电流图像,此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段( )
A.经调制后 B.经调谐后
C.经解调后 D.耳机中
能力提升
选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.用一自感系数为L的线圈和一电容器构成一半导体的调谐电路,要使该调谐电路能接收到波长为λ的无线电波,则电容器的电容应为(已知无线电波在空气中的速度为c)( )
A. B.
C. D.
2.下图为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是 ( )
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
3.调节收音机的调谐电路时,可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号,为接收到该电台信号,则应( )
A.加大电源电压
B.减小电源电压
C.增加谐振线圈的圈数
D.减少谐振线圈的圈数
4.共享单车的车锁内集成了嵌入式芯片、全球卫星导航系统模块和SIM卡等,便于监控单车在路上的具体位置。用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码,即可自动开锁,骑行时手机APP上能实时了解单车的位置;骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息。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,下列说法正确的是( )
A.单车和手机之间是利用声波传递信息的
B.单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的
C.单车是直接插电实现充电的
D.由手机APP上的显示信息,可求出骑行的平均速度
5.用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路,要减小电磁波的发射频率,可采用的做法是( )
A.增大电容器两极板间的距离
B.减小电容器两极板间的距离
C.减小电容器两极板的正对面积
D.增大电容器两极板的正对面积
6.图甲为一个调谐接收电路,图乙为电路中的电流随时间变化的图像,则( )
甲
乙
A.i1是L1中的电流图像
B.i1是L2中的电流图像
C.i2是L2中的电流图像
D.i3是流过耳机的电流图像
3 无线电波的发射和接收
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基础巩固
选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.关于电磁波的发射,下列说法正确的是( )
A.各种频率的电磁振荡都能发射电磁波,只是发射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了,振荡周期越大,越容易发射电磁波
B.为了有效向外发射电磁波,振荡电路必须采用开放电路,同时提高振荡频率
C.为了有效向外发射电磁波,振荡电路不必采用开放电路,但要提高振荡频率
D.提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段,振荡电路开放的同时,其振荡频率也随之提高
答案B
解析根据f=知,振荡周期越大,振荡频率越小,越不容易辐射电磁波,选项A错误。电磁波的发射应该采用开放电路,同时频率越高,发射范围越大,选项B正确,C、D错误。
2.关于电视信号的发射,下列说法错误的是( )
A.摄像机输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B.摄像机输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上,才能向外发射
C.伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D.电视台发射的是带有信号的高频电磁波
答案A
解析摄像机输出的电信号是低频电流,不能直接发射,必须将其“加”在高频振荡电流上才能向外发射;伴音信号和图像信号同步向外发射,选项A符合题意。
3.电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号,再加载到如图乙所示的高频载波上,使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)。这种调制方式称为( )
A.调频 B.调谐
C.调幅 D.解调
答案C
解析使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制,而调制共有两种方式:一种是调幅,即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载;另一种是调频,即通过改变电磁波的频率来实现信号加载。由题意可知高频载波的振幅随电信号改变,故为调幅,选项C正确。
4.当电冰箱的电路接通或断开时,可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音,这是因为( )
A.电路通、断时,发出的声音被收音机所接收
B.电路通、断时,发出的电流被收音机所接收
C.电路通、断时,发出的电磁波被收音机所接收
D.电路通、断时,发出的振荡电流被收音机所接收
答案C
解析当电冰箱的电路接通或断开时,会产生一定频率的电磁波,当电磁波被收音机接收到,会放出“喀喀”的杂音,选项C正确。
5.关于电磁波的发射过程,下列说法正确的是( )
A.必须对信号进行调制
B.必须使信号产生电谐振
C.必须把传输信号加到高频电流上
D.必须使用开放电路
答案ACD
解析电磁波的发射过程中,一定要对低频输入信号进行调制,把传输信号加到高频电流上,选项A、C正确。为了有效地向外发射电磁波,必须使用开放电路,选项D正确。而产生电谐振是在接收过程,选项B错误。
6.下图为调幅振荡电流图像,此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段( )
A.经调制后 B.经调谐后
C.经解调后 D.耳机中
答案AB
解析为了把信号传递出去,需要将信号“加”到高频振荡电流上,这就是调制。而题中图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化,这叫调幅,是调制的一种。在接收电路中,经过调谐,回路中将出现调幅振荡电流,经解调后,低频信号从高频电流中还原出来,而在耳机中只有低频信号电流,选项A、B正确。
能力提升
选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.用一自感系数为L的线圈和一电容器构成一半导体的调谐电路,要使该调谐电路能接收到波长为λ的无线电波,则电容器的电容应为(已知无线电波在空气中的速度为c)( )
A. B.
C. D.
答案D
解析由λ=可得波长为λ的无线电波的频率f=,故调谐电路的频率也为f,又f=,所以,得C=,故选项D正确。
2.下图为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是 ( )
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
答案C
3.调节收音机的调谐电路时,可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号,为接收到该电台信号,则应( )
A.加大电源电压
B.减小电源电压
C.增加谐振线圈的圈数
D.减少谐振线圈的圈数
答案D
解析由f=知,C、L越小时,f越大。动片旋出,正对面积S减小,C减小,S调到最小,即C最小时,f还未达到所需高频率,则必须减小L,即减少谐振线圈的圈数,选项C错误,D正确。频率f与电源电压无关,选项A、B错误。
4.共享单车的车锁内集成了嵌入式芯片、全球卫星导航系统模块和SIM卡等,便于监控单车在路上的具体位置。用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码,即可自动开锁,骑行时手机APP上能实时了解单车的位置;骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息。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,下列说法正确的是( )
A.单车和手机之间是利用声波传递信息的
B.单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的
C.单车是直接插电实现充电的
D.由手机APP上的显示信息,可求出骑行的平均速度
答案B
解析单车和手机之间是利用电磁波传递信息的,故选项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确定的,故选项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,故选项C错误。手机APP上的显示信息包括路程和时间,没有说明具体的位移,故不可以求出骑行的平均速度,故选项D错误。
5.用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路,要减小电磁波的发射频率,可采用的做法是( )
A.增大电容器两极板间的距离
B.减小电容器两极板间的距离
C.减小电容器两极板的正对面积
D.增大电容器两极板的正对面积
答案BD
解析由f=可知,要减小f,就必须增大平行板电容器的电容C或线圈的自感系数L;由C=可知,要增大C,就必须减小电容器两极板间的距离、增大电容器两极板的正对面积或在电容器两极板间加入电介质,故选项B、D正确。
6.图甲为一个调谐接收电路,图乙为电路中的电流随时间变化的图像,则( )
甲
乙
A.i1是L1中的电流图像
B.i1是L2中的电流图像
C.i2是L2中的电流图像
D.i3是流过耳机的电流图像
答案ACD
解析C1、L1振荡电路通过电谐振会产生调幅电流,即i1,选项A正确,B错误。L2中由于电磁感应,产生的感应电动势的图像是同(a)图相似的,但是由于L2和二极管D串联,所以L2中的电流图像应是i2,选项C正确。通过D的电流,高频成分由C2流过,所以i3是流过耳机的电流图像,选项D正确。4 电磁波谱
课后·训练提升
基础巩固
选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)
1.青藏高原上大多数牧人的皮肤略显黝黑,其原因主要是 ( )
A.游牧人的生活习俗
B.高原地理位置较高,风力较大
C.高原上紫外线的辐射强度过强
D.遗传
2.在烤箱中能看见一种淡红色的光,下列关于这种光的说法正确的是( )
A.是电热丝发出的红外线
B.是电热丝发出的红光
C.主要是利用这种光为食物加热
D.给食物加热是利用比这种光波长更短的电磁波
3.红外夜视仪在夜间也能“看清”黑暗中的物体,主要是因为 ( )
A.红外夜视仪发射出强大的红外线,照射被视物体
B.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.红外夜视仪发射出γ射线,被视物体受到激发而放出红外线
4.下列说法正确的是( )
A.各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线
B.红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用
C.X射线的穿透本领比γ射线强
D.低温物体不能辐射红外线
5.关于紫外线的作用和特性,下列说法正确的是( )
A.一切物体都在不停地辐射紫外线
B.紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高能量,可以穿透细胞膜
C.紫外线具有较强的穿透能力,可以穿透人的皮肤,破坏内脏器官
D.紫外线具有荧光作用
6.在电磁波中,波长按从长到短排列的是( )
A.无线电波、可见光、红外线
B.无线电波、可见光、γ射线
C.红光、黄光、绿光
D.紫外线、X射线、γ射线
7.关于可见光,下列说法正确的是( )
A.可见光中的红光比紫光的频率低
B.可见光不能在真空中传播
C.可见光波长越长,越容易发生衍射现象
D.可见光能发生光的干涉和衍射现象,说明光是横波
能力提升
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.电磁波在生活中有着广泛的应用。不同波长的电磁波具有不同的特性,因此也有不同的应用。下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是( )
A.雷达——无线电波
B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线
D.遥控器——红外线
2.关于电磁波的特性理解正确的是( )
A.可见光的波长一定比无线电波的波长短
B.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
C.相同条件下,电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
D.可见光的实质也是一种电磁波,红光波长最短
3.如图所示,我国万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟,借助无线电波、激光等传输信号,实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是( )
A.无线电波、激光都是横波
B.无线电波的波长比红外线的波长短
C.在真空中电磁波的传播速度小于光速
D.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波不适用
4.关于电磁波谱,下列说法正确的是( )
A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.γ射线是波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高
C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D.在电磁波谱中,最容易发生衍射现象的是γ射线
5.许多光学现象在科学技术上得到了应用,以下对一些应用的解释,正确的是( )
A.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B.X光透视利用的是光的衍射现象
C.工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
6.下列关于对X射线的叙述,正确的有( )
A.X射线由高速移动的中子构成
B.X射线可使照相胶卷感光
C.X射线可用来探测藏在行李中的武器
D.X射线透视人体,是因为X射线的衍射能力强
二、非选择题
7.下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象,请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的横线上。
(1)X光机, 。
(2)紫外线灯, 。
(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用 。
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
4 电磁波谱
课后·训练提升
基础巩固
选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)
1.青藏高原上大多数牧人的皮肤略显黝黑,其原因主要是 ( )
A.游牧人的生活习俗
B.高原地理位置较高,风力较大
C.高原上紫外线的辐射强度过强
D.遗传
答案C
解析高原上紫外线辐射比平原强许多,而紫外线对皮肤的生理作用会使皮肤变得粗糙与黝黑,选项C正确,A、B、D错误。
2.在烤箱中能看见一种淡红色的光,下列关于这种光的说法正确的是( )
A.是电热丝发出的红外线
B.是电热丝发出的红光
C.主要是利用这种光为食物加热
D.给食物加热是利用比这种光波长更短的电磁波
答案B
解析烤箱中看到的淡红色的光是可见的红光,起加热作用的主要是波长较长的红外线,而不是红光,选项B正确。
3.红外夜视仪在夜间也能“看清”黑暗中的物体,主要是因为 ( )
A.红外夜视仪发射出强大的红外线,照射被视物体
B.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.红外夜视仪发射出γ射线,被视物体受到激发而放出红外线
答案B
解析所有物体都发射红外线,因而红外夜视仪可以“看清”黑暗中的物体。
4.下列说法正确的是( )
A.各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线
B.红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用
C.X射线的穿透本领比γ射线强
D.低温物体不能辐射红外线
答案B
解析干涉和衍射现象是光的波动性的体现,波长越长,越容易产生,而γ射线波长最短,故选项A错误。频率越高,穿透本领越强,故选项C错误。一切物体都能辐射红外线,故选项D错误。选项B是正确的。
5.关于紫外线的作用和特性,下列说法正确的是( )
A.一切物体都在不停地辐射紫外线
B.紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高能量,可以穿透细胞膜
C.紫外线具有较强的穿透能力,可以穿透人的皮肤,破坏内脏器官
D.紫外线具有荧光作用
答案BD
解析一切物体都在不停地辐射红外线,而不是紫外线,选项A错误。γ射线具有较强的穿透能力,可以穿透人的皮肤,破坏内脏器官,故选项C错误。
6.在电磁波中,波长按从长到短排列的是( )
A.无线电波、可见光、红外线
B.无线电波、可见光、γ射线
C.红光、黄光、绿光
D.紫外线、X射线、γ射线
答案BCD
解析电磁波谱按波长从长到短的排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线,由此可知选项B、C、D正确。
7.关于可见光,下列说法正确的是( )
A.可见光中的红光比紫光的频率低
B.可见光不能在真空中传播
C.可见光波长越长,越容易发生衍射现象
D.可见光能发生光的干涉和衍射现象,说明光是横波
答案AC
解析可见光中的红光比紫光的频率低,选项A正确。可见光能在真空中传播,选项B错误。可见光波长越长,越容易发生衍射现象,选项C正确。可见光能发生偏振现象,说明光是横波,选项D错误。
能力提升
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.电磁波在生活中有着广泛的应用。不同波长的电磁波具有不同的特性,因此也有不同的应用。下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是( )
A.雷达——无线电波
B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线
D.遥控器——红外线
答案B
解析雷达是利用无线电波中的微波来测距的,故选项A正确。手机采用的是无线电波,X射线对人体有很大的辐射,不能用于通信,故选项B错误。紫外线具有很强的消毒作用,故选项C正确。红外线可以用于遥控器,故选项D正确。
2.关于电磁波的特性理解正确的是( )
A.可见光的波长一定比无线电波的波长短
B.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
C.相同条件下,电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
D.可见光的实质也是一种电磁波,红光波长最短
答案A
解析由电磁波谱可知可见光的波长一定比无线电波的波长短,选项A正确。由电磁波谱可知电磁波的波长和频率是连续的,没有明显的区域界限,选项B错误。电磁波谱中比X射线波长短的还有γ射线,选项C错误。在可见光中,红光波长最长,选项D错误。
3.如图所示,我国万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟,借助无线电波、激光等传输信号,实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是( )
A.无线电波、激光都是横波
B.无线电波的波长比红外线的波长短
C.在真空中电磁波的传播速度小于光速
D.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波不适用
答案A
解析无线电波、激光等电磁波都是横波,选项A正确。在真空中电磁波的传播速度等于光速,选项C错误。机械波频率、波长和波速三者的关系为v=λf,此关系对电磁波同样适用,选项D错误。由于无线电波的频率比红外线的频率小,由c=λf可知,无线电波的波长比红外线的波长长,选项B错误。
4.关于电磁波谱,下列说法正确的是( )
A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.γ射线是波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高
C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D.在电磁波谱中,最容易发生衍射现象的是γ射线
答案AB
解析在电磁波谱中从无线电波到γ射线,波长逐渐减小,频率逐渐增大,而波长越长,越容易发生干涉、衍射现象,因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象,无线电波最容易发生衍射现象,故选项C、D错误。
5.许多光学现象在科学技术上得到了应用,以下对一些应用的解释,正确的是( )
A.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B.X光透视利用的是光的衍射现象
C.工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
答案CD
解析紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字,发出可见光,使这些文字能被肉眼看到,利用了紫外线的荧光效应,选项A错误。X射线具有较强的穿透能力,在医学上用它来透视人体,检查病变和骨折情况,选项B错误。γ射线具有极强的穿透能力,工业上的金属探伤就是利用这个原理,选项C正确。一切物体都在不停地辐射红外线,红外遥感技术就是利用这个原理,选项D正确。
6.下列关于对X射线的叙述,正确的有( )
A.X射线由高速移动的中子构成
B.X射线可使照相胶卷感光
C.X射线可用来探测藏在行李中的武器
D.X射线透视人体,是因为X射线的衍射能力强
答案BC
解析X射线是电磁波,故选项A错误。X射线穿透能力强,既能使照相底片感光,又可以用来探测藏在行李箱中的金属器具,包括武器等,故选项B、C正确。X射线透视人体是利用了它的穿透能力,因为其波长很小,比可见光还小,所以衍射能力很弱,选项D错误。
二、非选择题
7.下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象,请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的横线上。
(1)X光机, 。
(2)紫外线灯, 。
(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用 。
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
答案(1)D (2)C (3)E
解析(1)X光机是用来透视人体内部器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线,D正确。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,C正确。(3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,E正确。第四章过关检测
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40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8~10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.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.因为收听到的电台离收音机最近
B.因为收听到的电台频率最高
C.因为接收到的电台电磁波能量最强
D.因为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
2.电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是( )
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
3.关于麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.稳定的电场产生稳定的磁场
B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C.变化的电场产生的磁场一定是变化的
D.振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的
4.(2023·河南平顶山高二开学考试)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.手机4G和5G信号都是纵波
B.电磁波可以传递信息,声波也能传递信息
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
5.如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示,规定回路中振荡电流的方向逆时针时为正方向,则电路中振荡电流随时间变化的图像是( )
甲
乙
6.我国成功研发的反隐身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,下列对米波的判断正确的是( )
A.米波必须靠介质传播
B.米波同声波一样会发生反射现象
C.真空中,米波的传播速度比微波速度快
D.米波只有波动性,不具有粒子性
7.电磁振荡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
8.下图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图像,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.从t1到t2,电路中的电流不断减小
C.从t2到t3,电容器不断充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
9.如图所示的LC振荡电路,当开关S转向右边,电路发生振荡后,下列说法正确的是( )
A.振荡电流达到最大值时,电容器上的电荷量为零
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
10.关于调制器的作用,下列说法正确的是( )
A.调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去
B.调制器可以把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C.调制器可以把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去
D.调制器的作用是将低频信号变成高频信号,再放大后直接发射出去
二、填空题(共2小题,共18分)
11.(8分)下图是通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低的仪器原理图,容器中装有导电液体,是电容器的一个电极,中间的导电芯柱是电容器的另一个电极,芯柱外面套有绝缘管作为电介质,电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连,组成LC振荡电路,根据其振荡频率的高低(用与该电路相连的频率计显示)就可知道容器内液面位置的高低。如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了,则液面 (选填“升高”或“降低”)。容器内的导电液体与大地相连,若某一时刻线圈内磁场方向向右,且正在增强,则此时导电芯柱的电势正在 (选填“升高”或“降低”)。
12.(10分)现有甲、乙两个光源,一个能产生红外线,一个能产生紫外线,但是光源上无任何标志,小明为了区分它们,就取来一张100元的钞票,发现当钞票放在甲灯下时,钞票上显出闪亮的荧光标记,放在乙灯下钞票很快变热,但是不能看出荧光标记。
甲
乙
丙
(1)由小明的实验可知甲灯为 灯,乙灯的光具有 。
(2)如图乙所示,他又用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃 。
(3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他这次实验是为了探究 。
三、计算题(共4小题,共42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)
13.(8分)飞机失事后,为了分析事故发生的原因,必须寻找黑匣子。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 若接收装置是由LC电路组成的,该接收装置里的线圈自感系数L=4.0 mH,此时产生电谐振的LC电路中的电容多大 (真空中的光速c=3.0×108 m/s)
14.(10分)有一种家用取暖器,外形如图甲所示,它是由电热丝发热达到取暖目的的。如果从侧面剖开,它的主要结构如图乙所示,其中Q为电热丝,MN为一个内表面极为光滑的金属弧面。
(1)电热丝通电后产生的是什么 它通过MN的内表面产生什么反射
(2)弧面金属板MN与哪种光学器材的作用相似
(3)电热丝安装在图示位置的目的是使热能怎么样射出
15.(12分)某居住地位于某山脉的一边A处,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s。
(1)该中波和微波的波长各是多少
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的
(3)哪种波接收效果好
16.(12分)某高速公路自动测速仪装置如甲图所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖形波;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波。根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如图乙所示),可求出车速。
请根据t1、t2、t、c求出汽车车速表达式。
第四章过关检测
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40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8~10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.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.因为收听到的电台离收音机最近
B.因为收听到的电台频率最高
C.因为接收到的电台电磁波能量最强
D.因为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,因为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,使f固=f电磁波,在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强。故选项D正确,A、B、C错误。
2.电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是( )
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
答案A
解析电磁波的波长范围很广,按波长由长到短的顺序排列,其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。所以,选项A的排列顺序是正确的。
3.关于麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.稳定的电场产生稳定的磁场
B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C.变化的电场产生的磁场一定是变化的
D.振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的
答案D
解析麦克斯韦的电磁场理论要点如下:变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场),若磁场(电场)的变化是均匀的,产生的电场(磁场)是稳定的;若磁场(电场)的变化是振荡的,产生的电场(磁场)也是振荡的。由此可判定选项D正确。
4.(2023·河南平顶山高二开学考试)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.手机4G和5G信号都是纵波
B.电磁波可以传递信息,声波也能传递信息
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案B
解析手机4G和5G信号都是电磁波,电磁波是横波,选项A错误;电磁波和声波都可以传递信息,选项B正确;太阳光中的可见光是电磁波,电磁波的传播速度约为3×108m/s,“B超”中的超声波是声波,常温下,在空气中的速度大约为340m/s,选项C错误;遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线频率不同,波速相同,根据c=λf可知波长不同,选项D错误。
5.如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示,规定回路中振荡电流的方向逆时针时为正方向,则电路中振荡电流随时间变化的图像是( )
甲
乙
答案D
解析电容器极板间电压U=,随电容器极板上电荷量的增大而增大,随电荷量的减小而减小。从题图乙可以看出,在0~这段时间内是充电过程,且UAB>0,即φA>φB,A板应带正电,只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电,同时考虑到t=0时刻电压为零,电容器极板上的电荷量为零,电流最大,即t=0时刻,电流为负向最大,选项D正确。
6.我国成功研发的反隐身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,下列对米波的判断正确的是( )
A.米波必须靠介质传播
B.米波同声波一样会发生反射现象
C.真空中,米波的传播速度比微波速度快
D.米波只有波动性,不具有粒子性
答案B
解析米波是无线电波,传播不需要介质,选项A错误;米波也是一种波,会发生反射现象,选项B正确;真空中,米波的传播速度也是光速,选项C错误;无线电波也有粒子性,只是粒子性比较不明显,选项D错误。
7.电磁振荡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,选项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,选项B错误。两种无线电波分别干涉后,在空间的强弱分布稳定,选项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,选项D错误。
8.下图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图像,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.从t1到t2,电路中的电流不断减小
C.从t2到t3,电容器不断充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
答案ACD
解析由题图可以看出t1时刻,电容器极板上的电荷量最大,则电路中的电流为零,磁场能为零,磁场能最小,选项A正确。从t1到t2,电容器极板上的电荷量减小,电路中电流增大,选项B错误。从t2到t3,电容器极板上的电荷量增大,电容器不断充电,选项C正确。在t4时刻,电容器极板上的电荷量为零,电容器的电场能为零,选项D正确。
9.如图所示的LC振荡电路,当开关S转向右边,电路发生振荡后,下列说法正确的是( )
A.振荡电流达到最大值时,电容器上的电荷量为零
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,电容器上电荷量为0,选项A正确。电路中电流最大时电感线圈中磁场最强,磁场能最大,选项B正确。振荡电流为0时充电结束,极板上电荷量最大,电场能最大,选项C错误。电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期,选项D正确。
10.关于调制器的作用,下列说法正确的是( )
A.调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去
B.调制器可以把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C.调制器可以把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去
D.调制器的作用是将低频信号变成高频信号,再放大后直接发射出去
答案ABC
解析调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去,如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化,则是调幅;如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化,则是调频。选项A、B、C正确,D错误。
二、填空题(共2小题,共18分)
11.(8分)下图是通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低的仪器原理图,容器中装有导电液体,是电容器的一个电极,中间的导电芯柱是电容器的另一个电极,芯柱外面套有绝缘管作为电介质,电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连,组成LC振荡电路,根据其振荡频率的高低(用与该电路相连的频率计显示)就可知道容器内液面位置的高低。如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了,则液面 (选填“升高”或“降低”)。容器内的导电液体与大地相连,若某一时刻线圈内磁场方向向右,且正在增强,则此时导电芯柱的电势正在 (选填“升高”或“降低”)。
答案降低 升高
解析根据频率公式f=可知,若使振荡频率变大,则电容C减小;由C=可知,若使电容减小,则正对面积S减小,即液面降低。线圈内磁场方向向右且增强,则电流沿顺时针方向增大,是放电过程;导电芯柱所带负电正逐渐减少,其电势是负值,两极板的电势差逐渐减小,所以导电芯柱的电势正在升高。
12.(10分)现有甲、乙两个光源,一个能产生红外线,一个能产生紫外线,但是光源上无任何标志,小明为了区分它们,就取来一张100元的钞票,发现当钞票放在甲灯下时,钞票上显出闪亮的荧光标记,放在乙灯下钞票很快变热,但是不能看出荧光标记。
甲
乙
丙
(1)由小明的实验可知甲灯为 灯,乙灯的光具有 。
(2)如图乙所示,他又用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃 。
(3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他这次实验是为了探究 。
答案(1)紫外线 热效应 (2)反射 (3)紫外线能否透过玻璃
三、计算题(共4小题,共42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)
13.(8分)飞机失事后,为了分析事故发生的原因,必须寻找黑匣子。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 若接收装置是由LC电路组成的,该接收装置里的线圈自感系数L=4.0 mH,此时产生电谐振的LC电路中的电容多大 (真空中的光速c=3.0×108 m/s)
答案8 000 m 4.5×10-9 F
解析由c=λf得
λ=m=8000m
由公式f=得
C=F=4.5×10-9F。
14.(10分)有一种家用取暖器,外形如图甲所示,它是由电热丝发热达到取暖目的的。如果从侧面剖开,它的主要结构如图乙所示,其中Q为电热丝,MN为一个内表面极为光滑的金属弧面。
(1)电热丝通电后产生的是什么 它通过MN的内表面产生什么反射
(2)弧面金属板MN与哪种光学器材的作用相似
(3)电热丝安装在图示位置的目的是使热能怎么样射出
答案(1)红外线 镜面反射
(2)凹面镜
(3)平行射出
解析(1)一切物体都向外辐射红外线,当电热丝通电后,发热,向外辐射红外线。当红外线射到表面极为光滑的金属弧面发生镜面反射。
(2)弧面金属板MN形状与凹面镜相似,平行光经凹面镜反射后,反射光线会会聚在焦点上。光路是可逆的,灯丝处于焦点处,故产生平行光向外辐射。
(3)根据光路的可逆性,当把光源放在焦点时,则会得到平行光。
15.(12分)某居住地位于某山脉的一边A处,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s。
(1)该中波和微波的波长各是多少
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的
(3)哪种波接收效果好
答案(1)750 m 0.75 m
(2)衍射
(3)中波
解析(1)由λ=知,λ1=750m,λ2=0.75m。
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)频率为400kHz的中波接收效果更好,因为它的波长较长,衍射现象更明显。
16.(12分)某高速公路自动测速仪装置如甲图所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖形波;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波。根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如图乙所示),可求出车速。
请根据t1、t2、t、c求出汽车车速表达式。
答案
解析第1次测量时汽车距雷达的距离s1=
第二次测量时汽车距雷达的距离s2=
两次发射时间间隔为t,由于光速远大于车速,可忽略在一个脉冲的往返时间内汽车位置的移动,则汽车车速v=。
