【單元練】吉林吉林市高中物理選修2第四章【電磁振蕩與電磁波】經(jīng)典題(培優(yōu)提高)

一、選擇題1電磁波已廣泛運(yùn)用與很多領(lǐng)域，下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是（ ）A. 電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B. 常用的遙控器通過(guò)紫外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī)C. 根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度D. 不同頻率的光在真空中傳播的速度不同C解析： CA. 電磁波是橫波，波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B. 常用紅外線作為脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C. 由于波源與接受者的相對(duì)位移的改變，而導(dǎo)致接受頻率的變化，稱為多普勒效應(yīng)，所以可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，選項(xiàng)C正確；D. 不同頻率的光在真空中傳播的速度相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 故選 C。2. 關(guān)于聲波和光波，下列說(shuō)法正確的是（）A. 光波能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，但是聲波不能B. 聲波和光波從空氣射入水中時(shí)，聲波的速度變大，光波的速度變小C. 聲波與光波的波速都由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)D. 它們都能在真空中傳播 B解析： BA. 干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象，故聲波和光波都能產(chǎn)生干涉和衍射，則A錯(cuò)誤；B. 聲波和光波從空氣射入水中時(shí)，聲波的速度變大，光波的速度變小，故B正確;C. 聲波與光波的波速都由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D. 聲波的傳播依賴于介質(zhì)，它在真空中不能傳播，光波在真空中和介質(zhì)中都能傳播，故 錯(cuò)誤；故選 B。3. 出海捕魚的漁船，船長(zhǎng)會(huì)通過(guò)海事對(duì)講機(jī)電臺(tái)來(lái)與甲板上的船員溝通，在這個(gè)過(guò)程中需 要使海事對(duì)講機(jī)接收頻率與電臺(tái)頻率相同，船員才能用海事對(duì)講機(jī)接收信號(hào)，與此過(guò)程原 理相似的是（ ）A. 樂器利用共鳴腔提高聲音的響度B. 調(diào)節(jié)共振篩的振動(dòng)頻率，以較小的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)質(zhì)量較大的篩箱C. 在較空曠地方高聲喊，能聽到回聲D. 在大廈底部安裝阻尼器以減小大風(fēng)天氣時(shí)大廈的晃動(dòng)幅度B解析： BA. 海事對(duì)講機(jī)頻率與電臺(tái)頻率相同時(shí)振蕩電流最強(qiáng)，這個(gè)過(guò)程屬于調(diào)諧，是使接收裝置 與信號(hào)產(chǎn)生電諧振的過(guò)程，樂器利用共鳴腔提高聲音的響度利用波的疊加原理，故誤；B. 調(diào)節(jié)共振篩的振動(dòng)頻率，以較小的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)質(zhì)量較大的篩箱是使共振篩與篩箱發(fā)生共振的過(guò)程，故B正確；C. 在較空曠地方高聲喊，能聽到回聲屬于波的反射，故C錯(cuò)誤；D. 在大廈底部安裝阻尼器以減小大風(fēng)天氣時(shí)大廈的晃動(dòng)幅度的過(guò)程中阻尼器的作用是避免大廈發(fā)生共振，故 D錯(cuò)誤。 故選B。4. 關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）A. 把帶電體和永磁體放在一起，可在其周圍空間中產(chǎn)生電磁波B. 手機(jī)、電視、光纖通信都是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的C. 醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”是利用了電磁波的反射原理D. 車站、機(jī)場(chǎng)安全檢查時(shí)透視”行李箱的安檢裝置利用的是紅外線B解析：BA. 變化的磁場(chǎng)、電場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，A錯(cuò)誤；B. 手機(jī)、電視、光纖通信都可以用電磁波來(lái)傳遞信息，B正確；C. 醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”利用了超聲波的反射原理，C錯(cuò)誤；D. 車站、機(jī)場(chǎng) 透視”行李箱的安檢裝置是利用 X射線的穿透性來(lái)成像的，D錯(cuò)誤。 故選Bo5. 下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）A. 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，若入射角小于臨界角，則一定發(fā)生全反射B. 光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，其頻率不變，傳播速度變小C. 光可以作為載體來(lái)傳遞信息D. 光在各種介質(zhì)中的速度相同C解析：C光在介質(zhì)中的傳播速度為Cv n可知，光在光密介質(zhì)中速速度小，在光疏介質(zhì)中速度大。ABD.光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，其頻率不變，傳播速度變大，若入射角大于臨界角， 則一定發(fā)生全反射，故 ABD錯(cuò)誤；C.光也是一種電磁波，它可以像無(wú)線電波那樣，作為載體傳遞信息，故C正確；故選Co6. 無(wú)線電廣播的中波段波長(zhǎng)范圍為187560m，為了避免鄰近電臺(tái)的干擾，兩個(gè)電臺(tái)的頻率范圍至少要相差104Hz，則此波段中最多能容納的電臺(tái)數(shù)約為（）A. 500 個(gè)B. 187 個(gè)C. 100 個(gè)D. 20 個(gè) C解析：C由公式c187m 時(shí)f11.60 106Hzi2560m 時(shí)f20.536 106 Hz21.60 106 0.536 106 個(gè) 低個(gè)104故選Co7. 下列說(shuō)法正確的是（）A. 公共場(chǎng)合使用的非接觸式測(cè)溫儀利用的是紫外線B. 在地球上利用接收遙遠(yuǎn)天體發(fā)出光波的頻率判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，利用的是多普勒效應(yīng)C. 軍隊(duì)過(guò)橋需要邁著整齊的步伐，防止共振對(duì)橋造成傷害D. 在機(jī)械波的干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終位于波峰位置B解析：BA. 非接觸式測(cè)溫儀是通過(guò)接受身體表面輻射出來(lái)的紅外線來(lái)測(cè)溫的，故A錯(cuò)誤；B. 多普勒效應(yīng)是指波源或觀察者發(fā)生移動(dòng)，而使兩者間的距離發(fā)生變化，在地球上利用接 收遙遠(yuǎn)天體發(fā)出光波的頻率判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，利用了多普勒效應(yīng)，故B正確；C. 軍隊(duì)過(guò)橋需要邁著整齊的步伐，產(chǎn)生共振，不能防止共振對(duì)橋造成的傷害，故C錯(cuò) 誤；D. 振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大，而不是始終位于波峰位置，故D錯(cuò)誤。故選Bo&有關(guān)光的知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A. 電視機(jī)遙控器發(fā)出的紅外線的波長(zhǎng)比醫(yī)院里“CT”發(fā)出的X射線的波長(zhǎng)要短B. 偏振光可以是橫波，也可以是縱波C. 雨后公路積水上面漂浮的油膜看起來(lái)是彩色的，是發(fā)生了光的衍射所形成的的現(xiàn)象D. 在水下的潛水員看來(lái)，岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)頂角為2C （ C為臨界角）的倒立 的圓錐里D解析：DA. 電視機(jī)遙控器發(fā)出的紅外線的波長(zhǎng)比醫(yī)院里“C中發(fā)出的X射線的波長(zhǎng)要長(zhǎng)，A錯(cuò)誤；B. 偏振光一定是橫波，不可能是縱波，B錯(cuò)誤；C. 雨后公路積水上面漂浮的油膜看起來(lái)是彩色的，是發(fā)生了光的薄膜干涉所形成的的現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；D. 岸上的景物，即使發(fā)出的光幾乎與水面平行，經(jīng)水面折射后射入水中時(shí)，折射角也不會(huì)超過(guò)臨界角C,因此在水下的潛水員看來(lái)，岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)頂角為2C （ C為臨界角）的倒立的圓錐里，D正確。故選D。9. 如圖所示是兩個(gè) LC振蕩電路1和2的電容器電壓u隨時(shí)間t變化的圖像，兩電路的自 感系數(shù)Li L2，則（）1O-Ud2八冷 p - /穴XA. 電路1的頻率為電路2的一半B. 電路2的電容為電路1的兩倍C. 電路2電容器的最大電荷量為電路1的四倍D. 電路1電流最大時(shí)電路2的電流也一定最大 C解析：C1A. 由圖中可知T2 2T1，由f可知電路1的頻率是電路2頻率的2倍，故A錯(cuò)誤；B. LC震蕩電路周期為T 2. LC由題意可知L1 L2, T2 2T1，故C2 4C1故B錯(cuò)誤；C. 由 Q CU , C2 4C1 可得，Q2 4Q1即電路2電容器的最大電荷量為電路 1的4倍，故C正確；D. 電流最大時(shí)，電壓為 0,故電路1電流最大時(shí)電路2的電流不一定最大，故 D錯(cuò)誤； 故選Co10. 醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極 N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的.使用時(shí)，兩電極 a、b 均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如上圖所示.由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差.在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零.在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160叮,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 0.040 T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（）A. 1.3 m/s , a 正、b 負(fù)B. 2.7 m/s, a 正、b 負(fù)C. 1.3 m/s , a 負(fù)、b 正D. 2.7 m/s , a 負(fù)、b 正 A解析：A血液中正負(fù)離子流動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則，正離子受到向上的洛倫茲力，負(fù)離子受到向下的洛倫茲力，所以正離子向上偏，負(fù)離子向下偏.則a帶正電，b帶負(fù)電.最終血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零，qU qvBd所以UvBd故A正確.160 10 6 3 m/s=1.3m/s0.040 3 10 3二、填空題11. 表內(nèi)是某手機(jī)的一些技術(shù)參數(shù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，回答下列問題:手機(jī)類型網(wǎng)絡(luò)模式支持頻段電池容量理論通話時(shí)間理論待機(jī)時(shí)間其它使用時(shí)間3G手機(jī) 智能手機(jī) 拍照手機(jī)GSMWCDMA2G:GSM 900/1800MHZ 3G: WCDMA 800/2100MHz3. 7V1420m A h540分鐘(2G)360分鐘(3G)200小時(shí)3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)間：6小時(shí)2G網(wǎng)絡(luò)時(shí)間：10小時(shí)音樂播放時(shí)間：40小時(shí)(1) 2G, 3G是指第二、第三代數(shù)字通信，2G與3G的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的變化，該手機(jī)工作在2G或3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，耗電量比較大的是 A. 2G網(wǎng)絡(luò)B 3G網(wǎng)絡(luò)(2 )該手機(jī)能接受的電磁波的最高頻率是 ?比電磁波的波長(zhǎng)是 ?(c 3 108m/s)(3)估算該手機(jī)待機(jī)時(shí)的理論待機(jī)電流 。B2100MHz014m71mA解析：B 2100MHz0.14m7.1mA(1) 1. 3G通話時(shí)間360分鐘，2G通話時(shí)間540分鐘，3G通話時(shí)間短，功率消耗大； 故選：B;(2) 23.該手機(jī)能接受的電磁波的最高頻率是2100MHz，波長(zhǎng)為：c 3 10860.14mf 2100 10(3) 4.電池容量q=1420mA?h，待機(jī)時(shí)間為200小時(shí)，故該手機(jī)待機(jī)時(shí)的理論待機(jī)電流：.q 1420mA hI =7.1mAt 200h12. 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間t變化的四種情況，如圖所示，其中能產(chǎn)生電場(chǎng)的有圖示的磁場(chǎng)，能產(chǎn)生持續(xù)電磁波的有 圖示的磁場(chǎng)。1 .根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng).故BCD都可以產(chǎn)生電場(chǎng).2 .周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，從而產(chǎn)生電磁波，故只有BD可以產(chǎn)生電磁波.13. 有些動(dòng)物在夜間幾乎什么都看不到，而貓頭鷹在夜間卻有很好的視力，這是因?yàn)樗軐?duì)某個(gè)波段的光線產(chǎn)生視覺。根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出光的最大波長(zhǎng)m與物體的絕對(duì)溫3度滿足關(guān)系式T m 2.9 10 m K，若貓頭鷹的獵物-蛇在夜間體溫是27C，則它發(fā) 出光的最大波長(zhǎng)為 m，屬于波段。紅外線解析：9.67 10-6m 紅外線1貓頭鷹的獵物-蛇在夜間體溫是27C ,故T(27273)K300K根據(jù)T m 2.9 10 m K得32.9 102.910 6m9.6 710 m96/unmmT300可見光波長(zhǎng)400到700納米，故是紅外線。14. 為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中，電容器可通過(guò)開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖所示當(dāng)開關(guān)從a撥到b時(shí)，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期 T 2. LC的振蕩電流當(dāng)罐中的液面上升時(shí)電容器的電容 . LC回路的振蕩頻率 .解析：增大 減小1 2 當(dāng)罐中液面上升時(shí)，電容器極板間的介電常數(shù)變大，則電容器的電容C增大，根據(jù)1T= 2 n LC，可知LC回路的振蕩周期 T變大，又f=，所以振蕩頻率變小T【點(diǎn)睛】本題要注意兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C的中間的液體就是一種電介質(zhì)，液體的高度越高，相當(dāng)于插入的電介質(zhì)越多，電容越大.屬于簡(jiǎn)單題.15. 攝像機(jī)在1秒內(nèi)要傳送25張畫面,并且每一幅畫面是逐行掃描的，電視接收機(jī)也以相同的速率在熒光 屏上顯示這些畫面.我們觀看電視畫面時(shí)，感覺不到上述現(xiàn)象，而是看到完整連續(xù)的自然畫面，這是因?yàn)?.有一種 隱形飛機(jī)”，可以有效避開雷達(dá)的探測(cè)秘密之一在于它的表面有一層特殊材料，這種材料能夠 （選填 增強(qiáng)”或 減弱”）對(duì)電磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形狀，這種形狀能夠（選填增強(qiáng)”或減弱”電磁波反射回雷達(dá).畫面更換迅速和視覺暫留效應(yīng)使我們感覺到電視畫面是連續(xù)的增強(qiáng)減弱解析：畫面更換迅速和視覺暫留效應(yīng)使我們感覺到電視畫面是連續(xù)的增強(qiáng) 減弱（1）電視機(jī)制式是每秒 25幀，也就是說(shuō)每秒畫面就更新了 25次，且不是同一時(shí)間更新，而且每次掃描線很是密集這個(gè)頻率和密度，是人眼無(wú)法察覺到的；視覺印象在人的眼中大約可保持0.1秒之久如果在視野范圍內(nèi)物體在小于 0.1秒時(shí)間內(nèi)完全通過(guò)，可能不被發(fā)現(xiàn)因?yàn)榍耙挥跋窨杀３衷谝曈X中故原因?yàn)楫嬅娓鼡Q迅速和視覺暫留效應(yīng)使我們感覺到 電視畫面是連續(xù)的.（2）現(xiàn)代的 隱形飛機(jī)”之所以能夠避開雷達(dá)的探測(cè)，其原因在于它的表面制成特殊形狀，這 種形狀能夠減弱電磁波的反射，同時(shí)隱形飛機(jī)的表面有一層特殊材料，這種材料能夠增強(qiáng) 對(duì)電磁波的吸收作用，使得雷達(dá)受到反射回來(lái)的電磁波發(fā)生變化，即導(dǎo)致雷達(dá)無(wú)法根據(jù)反 射回來(lái)的電磁波判斷前方物體.【點(diǎn)睛】雷達(dá)的工作原理是：其首先向外發(fā)射電磁波，這些電磁波碰到前方物體后發(fā)生反射，即雷達(dá) 通過(guò)接收到的反射回來(lái)的電磁波的情況判斷前方的物體情況所以該題可以據(jù)上面所說(shuō)的 雷達(dá)的工作原理分析即可.16. 如圖LC振蕩回路中振蕩電流的周期T=2X 102s.自振蕩電流沿反時(shí)針方向達(dá)最大值時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)t=3.4 X 102s時(shí)，電容器正處于 狀態(tài)（填 充電”、放電”、充電完畢”或放電完畢”）.這時(shí)電容器的上極板 （填帶正電”、帶負(fù)電”或不帶電”）.二充電正電【分析】LC振蕩電路中電流變化一個(gè)周期過(guò)程(設(shè)t=0時(shí)刻電流為零電容器上極板帶正電)：電流逆時(shí)針逐漸增加時(shí)刻達(dá)到最大值放電完畢；電流逆時(shí)針逐漸減小時(shí)刻減為零反向充電完畢；電流順時(shí)針增加解析：充電正電【分析】LC振蕩電路中電流變化一個(gè)周期過(guò)程(設(shè)t=0時(shí)刻，電流為零，電容器上極板帶正電)：0 ，電流逆時(shí)針逐漸增加，時(shí)刻達(dá)到最大值，放電完畢；，電流逆時(shí)針逐4442TT 33T漸減小， 時(shí)刻減為零，反向充電完畢；一 -T,電流順時(shí)針增加，時(shí)刻達(dá)到最大22 44值，反向放電完畢； T,電流順時(shí)針減為零，正向充電完畢.4LC振蕩回路中振蕩電流的周期T=2 X 10s, t=0時(shí)刻振蕩電流沿逆時(shí)針方向達(dá)最大值，即分T3T析中的一時(shí)刻；t=3.4 X 10s=1.7T,與分析中的T中間某時(shí)刻相同，電容器在正向充44電，電容器的上極板 帶正電.【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是明確LC振蕩電路一個(gè)周期內(nèi)電流和電容器帶電量的變化情況17. 2003年10月16日我國(guó)成功發(fā)射了神州五號(hào)”載人飛船，這標(biāo)志著我國(guó)的航天航空事業(yè)居于世界前列.(1) 如圖是A神州五號(hào)”的火箭發(fā)射場(chǎng)，B為山區(qū)，C為城市，發(fā)射場(chǎng)正在進(jìn)行發(fā)射，若 該火箭起飛時(shí)質(zhì)量為 2.02 X 10kg,起飛推力2.75 X 1N，火箭發(fā)射塔高100m，則該火箭起 飛的加速度大小為 ，在火箭推力不變的情況下，若不考慮空氣阻力和火箭質(zhì)量的變化，火箭起飛后經(jīng) s飛離發(fā)射塔.(2) 為了轉(zhuǎn)播發(fā)射實(shí)況，我國(guó)科技工作者在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)用于發(fā)射廣播與電視信號(hào)已知傳輸無(wú)線電廣播所用的電磁波波長(zhǎng)為550m，而傳輸電視信號(hào)所用的電磁波波長(zhǎng)為0.556m，為了不讓山區(qū)擋住信號(hào)的傳播，使城市居民能聽到和收看實(shí)況，必須通過(guò)在山 頂?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā) (填無(wú)線電廣播信號(hào)或電視信號(hào))，這是因?yàn)?(1) 381m/s2 ； 725 (2)電視信號(hào)；電視信號(hào)波長(zhǎng)短沿直線傳播受山區(qū)阻擋不易發(fā)生衍射【分析】(1)根據(jù)牛頓第二定律求解加速度根據(jù)位移時(shí)間 關(guān)系公式求解時(shí)間；(2)發(fā)生明顯衍射的條件是波長(zhǎng)大于障礙解析：(1) 3.81m/s2；7.25 (2)電視信號(hào)；電視信號(hào)波長(zhǎng)短，沿直線傳播，受山區(qū)阻擋，不易發(fā)生衍射【分析】(1 )根據(jù)牛頓第二定律求解加速度，根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系公式求解時(shí)間；(2) 發(fā)生明顯衍射的條件是波長(zhǎng)大于障礙物尺寸或者與障礙物尺寸相差不大.(1) 對(duì)火箭運(yùn)用牛頓第二定律，有：F-mg=ma解得 a=3.81m/s21再根據(jù)s)at22得 t=7.25s.(2 )發(fā)生明顯衍射的條件是波長(zhǎng)大于障礙物尺寸或者與障礙物尺寸相差不大，而傳輸電視信號(hào)所用的電磁波波長(zhǎng)為 0.556m，波長(zhǎng)短，沿直線傳播，受山區(qū)阻擋，不易發(fā)生衍射，容易被擋??；傳輸無(wú)線電廣播所用的電磁波波長(zhǎng)為550m，容易衍射；18. 圖為L(zhǎng)C振蕩電路中振蕩電流隨時(shí)間變化的圖像，由圖可知，在OA時(shí)間內(nèi)能轉(zhuǎn)化為能，在AB時(shí)間內(nèi)電容器處于 (填 充電”或 放電”過(guò)程，在時(shí)刻C,電容器帶電荷量(填為零”或最大”)電場(chǎng)磁場(chǎng)充電為零解析：電場(chǎng)磁場(chǎng)充電為零12由圖可知，振蕩電流隨時(shí)間做正弦規(guī)律變化。在OA時(shí)間內(nèi)電流增大，電容器正在放電，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能。3 在AB時(shí)間內(nèi)電流減小，電容器正在充電。4 在時(shí)刻C電流最大，為電容器放電完畢瞬間，帶電荷量為零。19. 家用微波爐是利用微波的電磁能加熱食物的廚具，主要由磁控管、波導(dǎo)管、微波加熱 器、爐門、直流電源、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外殼等組成，接通電源后，磁控管會(huì)產(chǎn)生頻 率為2450MHz的微波，它在金屬爐腔內(nèi)來(lái)回反射，微波的電磁作用使食物分子高頻率地振 動(dòng)而內(nèi)外同時(shí)迅速變熱，并能最大限度地保存食物中的維生素。(1) 磁控管的輸出功率約 700W，食物吸收微波電磁能量的效率為90%,若將該食品加熱3min，則吸收了多少能量?(2) 導(dǎo)體能反射微波，絕緣體可使微波透射，而食物通常較易吸收微波能量而轉(zhuǎn)換成熱量，故使用微波爐時(shí)應(yīng)()A. 用金屬容器盛放食物放入爐內(nèi)加熱B. 用陶瓷容器盛放食物放入爐內(nèi)加熱C. 將微波爐置于磁性材料周圍D. 將微波爐遠(yuǎn)離磁性材料(3) 過(guò)量的微波照射對(duì)人體有害，因此微波爐的外殼，爐門的玻璃上的屏蔽網(wǎng)應(yīng)用 制成。(4) 兩位同學(xué)討論微波爐，一位說(shuō)微波爐很省電，用它加熱食品花不了多少電費(fèi)；另一位說(shuō)微波爐很費(fèi)電，他家的微波爐一開就燒保險(xiǎn)”。說(shuō)說(shuō)你對(duì)這兩位同學(xué)的結(jié)論的看法。BD金屬網(wǎng)使用微波爐省電是從微波爐加熱時(shí)間短熱效率高的角度 來(lái)說(shuō)的使用微波爐費(fèi)電是從微波爐的電功率大的角度來(lái)說(shuō)的兩位同學(xué)的說(shuō)法都 是有一定道理的只是看問題的角度不同解析：1.13 105J BD金屬網(wǎng) 使用微波爐省電，是從微波爐加熱時(shí)間短，熱效率高的 角度來(lái)說(shuō)的。使用微波爐費(fèi)電是從微波爐的電功率大的角度來(lái)說(shuō)的，兩位同學(xué)的說(shuō)法都是 有一定道理的，只是看問題的角度不同(1) 1根據(jù)效率公式，對(duì)微波爐有Q食Q電其中電流產(chǎn)生的熱量等于電流通過(guò)微波爐3min做的功，即Q 電 W Pt故食品加熱吸收的熱量5Q食Q電Pt 90% 700W 3 60s 1.13 105J(2) 2微波能夠穿透玻璃、陶瓷和塑料，因此可使用這些材料制成容器盛放食物，微波能使 金屬感應(yīng)出很強(qiáng)的電流，會(huì)損壞微波爐，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生相互作用，所以微波爐應(yīng)遠(yuǎn)離 磁性材料，本題的正確選項(xiàng)為 BD。(3) 3 微波不能穿透金屬，為防止微波泄漏對(duì)人體造成的傷害，爐門玻璃上的屏蔽網(wǎng)應(yīng)使用 金屬網(wǎng)制成。(4) 4用微波爐省電，是從微波爐加熱時(shí)間短、熱效率高的角度來(lái)說(shuō)的。使用微波爐費(fèi)電是 從微波爐的電功率大的角度來(lái)說(shuō)的，因此兩位同學(xué)的說(shuō)法都是有一定道理的，只是看問題 的角度不同。20. 在如圖所示的電路中，電容器的電容為C=4 X 10F,線圈的電阻可以忽略，電感L 9 10 4H。閉合電鍵S,穩(wěn)定后斷開，圖中 LC回路開始電磁振蕩，振蕩開始后 t 3.14 10 4s，電容器C的上極板正在 電(選填 充"或 放”)，帶電(選填正"或 負(fù)”)，線圈中電流的方向向 (選填 上"或 下”)，磁場(chǎng)能正在 (選填 增大”或 減小”)。解析：充電正下增大1234先由題意得周期T 2、LC 1.210 4s5經(jīng)過(guò)t 3 14 10 4s，此時(shí)處于一T時(shí)刻，因此作出q t圖像為以上極板帶正電為正的余6弦函數(shù)圖像，如圖所示6因此i t圖像為以LC回路中由逆時(shí)針方向電流為正的余弦函數(shù)，在 方向向下，逐漸增加，因此磁場(chǎng)能也逐漸增大。三、解答題-T時(shí)刻，線圈中電流621 收音機(jī)的調(diào)頻電路由自感線圈和可變電容器組成，調(diào)節(jié)可變電容器的電容，可以改變 調(diào)諧電路的頻率。已知中波頻率范圍為5351605kHz,那么，(1)收聽中波段最低頻率電臺(tái)時(shí)的電容是收聽最高頻率電臺(tái)電容的多少倍?(2)收音機(jī)在中波段所接收的無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍是從多少米到多少米?解析：(1)9; (2)560.7m 186.9m(1)據(jù)公式12 ；LCC1C2(1605)2(535 )(2)據(jù)公式8_ c _ 3.0 101 113f1535 103m=560.7mc 3.0 108 f 1605 103m=186.9m22 如果中央人民廣播電臺(tái)向外發(fā)射500kHz的電磁波，若距該臺(tái) 6 X他m處有一臺(tái)收音機(jī)，問：(1 )此電磁波的波長(zhǎng)多大?(2)從電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間可以到達(dá)收音機(jī)處?(3)其他條件不變，僅將發(fā)射電磁波的頻率變大，第(2)問中的時(shí)間是否發(fā)生變化?解析：(1)600m( 2)0.02s( 3)0.02s【解析】【分析】根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系式csC=入可得 二；可求出波長(zhǎng)，由t 可求出從fC電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間可以到達(dá)收音機(jī)處.s變大，由公式t -知時(shí)間不發(fā)生變化.C(1)根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系式cc=3 x ibn/s，所以 二 f 600 m)其他條件不變，僅將發(fā)射電磁波的頻率c=入和電磁波在真空中的傳播速度(2 )從電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)到達(dá)收音機(jī)處經(jīng)過(guò)6 1068s3 1080.02s(3) 其他條件不變，僅將發(fā)射電磁波的頻率變大，但由于光速不變，則第 不發(fā)生變化.(2)問中的時(shí)間23. 如圖所示的振蕩電路中，線圈自感系數(shù) L=0.5H,電容器電容C=2F,現(xiàn)使電容器上極板帶正電，從接通電鍵 K時(shí)刻算起.(1 )當(dāng)t=3.0 x 1s時(shí)，電路中電流方向如何？(2) 經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，線圈中的磁場(chǎng)能第一次達(dá)到最大？解析：(1)順時(shí)針方向電流(2) 1.57 10 3s(1) LC回路振蕩的周期：T 2 . LC 2 .0.5 2 106s=6.28 10 3s 當(dāng) t = 3.0 x 102 s時(shí)，t = 4.78T，即 43 t 5T ,4此時(shí)電容器正處于正向充電階段，所以電流方向?yàn)轫槙r(shí)針.(2) 當(dāng)接通開關(guān)S時(shí)，電容器開始放電，當(dāng)電場(chǎng)能完全轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能時(shí)，磁場(chǎng)能第一次達(dá)到T3最大，此時(shí)t 1.57 10 3s4【點(diǎn)睛】該題考查振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電流周期公式，及Q=CU,公式的理解與應(yīng)用.24. 已知真空中某電磁波的頻率是3.0 X 10Hz,那么該電磁波在真空中的波長(zhǎng)是多少?解析：01m【解析】由波速公式c=入/得該電磁波在真空中的波長(zhǎng):8c _ 3 10 m/s f 3 1010Hz0.01m25. 利用雷達(dá)不但可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，還可以測(cè)量目標(biāo)的速度大小。(1)如圖所示為某雷達(dá)的熒光屏，屏上標(biāo)尺的最小刻度對(duì)應(yīng)的時(shí)間為2 10 4s，雷達(dá)天線朝東方時(shí)，屏上的波形如圖 1中甲所示；雷達(dá)天線朝西方時(shí)，屏上的波形如圖1中乙所示，雷達(dá)在何方發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)？目標(biāo)與雷達(dá)相距多遠(yuǎn)？(2)某機(jī)場(chǎng)引導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)一架飛機(jī)正向雷達(dá)正上方水平勻速飛來(lái)，已知該雷達(dá)顯示屏上相鄰 刻度線之間的時(shí)間間隔為 1.0 10 4s，某時(shí)刻雷達(dá)顯示屏上顯示的波形如圖中甲所示，A脈沖為發(fā)射波，B脈沖為目標(biāo)反射波，經(jīng) t 170s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和被反射的波形如 圖2中乙所示，則該飛機(jī)的飛行速度約為多大？(結(jié)果保留整數(shù))解析：(1)西方，300km; (2)306m/s(1)雷達(dá)向東方發(fā)射電磁波時(shí)，沒有反射回來(lái)的信號(hào)，說(shuō)明東方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)；雷達(dá)向西方 發(fā)射時(shí)，有反射回來(lái)的信號(hào)，所以目標(biāo)在西方。由題圖1中乙可知目標(biāo)到雷達(dá)的距離t110 2 10 4s 2 103,ct131082 10 3d1m 300km22由題圖2中信息知，比較遠(yuǎn)時(shí)t24 1.0 10 4s 4 104s脈沖波顯示的距離為當(dāng)飛機(jī)到達(dá)雷達(dá)正上方后脈沖波顯示的距離為ct3108410 4221t221.0104sct23108210 4m46 10 m1042由于開始時(shí)飛機(jī)在斜上方后來(lái)飛機(jī)到達(dá)正上方由43 104m解得飛機(jī)的速度為(vt)2 s2s26 104 23 104 2170m/s 306m /s26. 有些知識(shí)我們可能沒有學(xué)過(guò)，但運(yùn)用我們已有的物理思想和科學(xué)方法，通過(guò)必要的分 析和推理可以解決一些新的問題。例如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是我們研究過(guò)的一種典型運(yùn)動(dòng)形式，它的 一個(gè)特征是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律，呈現(xiàn)出周期性，其運(yùn)動(dòng)的 周期T 2 . m，式中m為振動(dòng)物體的質(zhì)量，k為回復(fù)力與位移間的比例系數(shù)。（1）試證明在小角度下，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期的公式推導(dǎo)出單擺振動(dòng)頻率f的表達(dá)式（已知單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)、擺球質(zhì)量為 m、當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?g）；在彈吉他時(shí)，當(dāng)撥動(dòng)琴弦時(shí)，琴弦會(huì)發(fā)生振動(dòng)，琴弦振動(dòng)的頻率f由琴弦的質(zhì)量 m、長(zhǎng)度L和張力F共同決定，假設(shè)琴弦振動(dòng)時(shí)，振幅很小，且琴弦的張力保持不變，a請(qǐng)通過(guò)分析，寫出琴弦振動(dòng)的頻率f與琴弦的質(zhì)量 m、長(zhǎng)度L和張力F的關(guān)系式；b 現(xiàn)將此琴弦的長(zhǎng)度裁剪為原來(lái)的一半，試求琴弦振動(dòng)的頻率將變?yōu)槎嗌伲浚ㄗⅲ簢?yán)格的說(shuō)，琴弦上的駐波會(huì)形成多種頻率的振動(dòng)的疊加。此題中我們不考慮其他駐 波的影響，即只需關(guān)注琴弦上基波的頻率。不懂駐波的同學(xué)可以不用管這一條注釋，不影 響解題）（3）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)也具有一些其他特征，如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度v與其偏離平衡位置的位移2 2 2x之間的關(guān)系就都可以表示為 v V。 ax ,其中V。為振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)平衡位置時(shí)的瞬時(shí)速 度，a為由系統(tǒng)本身和初始條件所決定的不變的常數(shù)。我們?cè)么耸阶C明了雙彈簧振子 的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在對(duì)一個(gè)LC振蕩電路，請(qǐng)證明電路中電容器極板上的電荷量隨時(shí)間的變化滿足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 的規(guī)律（即電荷量與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律），并求出電磁振蕩頻率f的表達(dá)式。已知電感線圈中磁場(chǎng)能的表達(dá)式為1 2-LI ，式中L為線圈的自感系數(shù)，1為線圈中電流的大2?。浑娙萜髦须妶?chǎng)能的表達(dá)式為cu2。221解析：(1) f 12；(2)a. f,b. f 2f ; (3) I2 IqLC2212: LC(1)對(duì)擺球受力分析如圖2222單擺擺球的重力沿著切線方向的分力提供回復(fù)力，該力的大小為F=mgsin 0由于0v 5°故sinF mg方向總是指向平衡位置，故mg而常數(shù)k，代入簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式，可得單擺的周期公式2222單擺的振動(dòng)頻率為聯(lián)立解得22222(2)a.頻率f的單位是s 1，質(zhì)量m的單位是kg,長(zhǎng)度L的單位是m，彈撥力F的單位是N kg m s-2從單位方面分析只有組合才能得到頻率的單位。增加一個(gè)系數(shù)c可得公式b 現(xiàn)將此琴弦的長(zhǎng)度裁剪為原來(lái)的一半，有可得、2則有(3) 由簡(jiǎn)諧振動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒，有1 22mvo1 2mv2整理可得2Vo故常數(shù)為由彈簧振子的振動(dòng)周期 T 2 . m，結(jié)合T可得、- a而LC振蕩電路的總能量包括電容器的電場(chǎng)能和電感線圈中的磁場(chǎng)能，其總能量是守恒的, 有2li2整理可得CULIoLI2而電容器的電荷量q CU代入可得I2I22qLC與v2 v2 ax2類比可知，電荷量 q類比為位移x,電流I類比為速度v,因電流關(guān)于時(shí)間成正弦函數(shù)規(guī)律，可推得電荷量隨時(shí)間的變化滿足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而常數(shù)為1aLC根據(jù)彈簧振子的周期為代入可知2LC由周期可知電磁振蕩的頻率公式為12 LC27. 車載Mp3可以把Mp3中儲(chǔ)存的音樂，以無(wú)線發(fā)射方式發(fā)射到車載調(diào)頻立體聲收音設(shè) 備中，車主只需將汽車收音機(jī)的頻率設(shè)定為車載Mp3的頻率，或讓收音機(jī)搜索到該頻率即可進(jìn)行播放。如圖為某種型號(hào)的車載Mp3，若其設(shè)置頻率為87. 5MHz，試求；(1) 所發(fā)射的無(wú)線電波的波速是多少？(2) 所發(fā)射的無(wú)線電波的波長(zhǎng)是多少？解析：(1) 3. 0 108m/s (2) 3.43m(1)電磁波在空氣中的傳播速度大約是c 3.0 108m/s ；由題意可知f 87.5MHz8.7 107Hz，由公式c 3 108f 8.75 107 m3.43m28. (1)靜電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線和等勢(shì)面形象描述，電場(chǎng)線的疏密反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.(a) 請(qǐng)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和庫(kù)侖定律推導(dǎo)出點(diǎn)電荷Q的場(chǎng)強(qiáng)表達(dá)式；(b) 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示，等勢(shì)面 S、S2到點(diǎn)電荷的距離分別為門、2.請(qǐng)計(jì)算S、S2上單位面積通過(guò)的電場(chǎng)線條數(shù)之比N1/N2.(2)宇宙中的天體在不斷向外輻射電磁波，人們利用射電望遠(yuǎn)鏡收集來(lái)自天體的電磁波進(jìn)行觀測(cè)，如圖所示.假設(shè) A、B兩個(gè)天體輻射功率相同，且都在均勻持續(xù)地輻射.天體A距地球1萬(wàn)光年，天體 B距地球5萬(wàn)光年.(忽略電磁波傳播過(guò)程中的損耗)(a) 用一架射電望遠(yuǎn)鏡接收到A發(fā)出的電磁波功率為P1,則該望遠(yuǎn)鏡接收到的來(lái)自天體B的電磁波功率P2是多大？(b) 為收集足夠強(qiáng)的信號(hào)，增大望遠(yuǎn)鏡口徑是一一種常用方法為使接受到天體B的信號(hào)功率和天體A一樣強(qiáng)，可將望遠(yuǎn)鏡口徑增大為原來(lái)的多少倍？解析：(a) E k-Q2 (b)NI N2(2)(a) P2125(b)d25d1【解析】【分析】根據(jù)庫(kù)侖力和電場(chǎng)強(qiáng)度定義式結(jié)合起來(lái)，即可求出點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)表達(dá)式，根據(jù)電場(chǎng)線的疏 密程度反映反映空間區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系得到電場(chǎng)線條數(shù)關(guān)系。（1）（ A）場(chǎng)源電荷的電荷量為 Q,在距離Q為r的位置放置電荷量為 q的檢驗(yàn)電荷，根 據(jù)庫(kù)侖定律和場(chǎng)強(qiáng)的定義：有：kQq聯(lián)立解得:QkQ2r（B）穿過(guò)兩等勢(shì)面單位面積上的電場(chǎng)線條數(shù)之比為:Nir2Eiri2（2） （ A）令望遠(yuǎn)鏡能接收到射電信號(hào)的有效面積為S, A、B兩個(gè)天體的輻射功率為 P,天體A距離地球1萬(wàn)光年，則望遠(yuǎn)鏡接收到 A發(fā)出的電磁波功率為：同理，望遠(yuǎn)鏡B接受到B發(fā)出的電磁波功率為:22聯(lián)立可得:P2丄P252（B）直徑為D的望遠(yuǎn)鏡能夠接受到的射電信號(hào)的有效面積為:則有:2di2 ,P2根據(jù)題意得：PP，可得:d2 5d1【點(diǎn)睛】考察庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度定義式。