【單元練】濟南市稼軒中學高中物理選修2第四章【電磁振蕩與電磁波】階段練習(課后培優(yōu))

一、選擇題1. 電磁波已廣泛運用與很多領域，下列關于電磁波的說法符合實際的是（）A. 電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B. 常用的遙控器通過紫外線脈沖信號來遙控電視機C. 根據(jù)多普勒效應可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度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A錯誤；B. 常用紅外線作為脈沖信號來遙控電視，選項B錯誤；C. 由于波源與接受者的相對位移的改變，而導致接受頻率的變化，稱為多普勒效應，所以可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度，選項C正確；D. 不同頻率的光在真空中傳播的速度相同，選項D錯誤。故選Co2. 以下是幾個教材中的物理公式，其中關于特定物理量符號、物理量名稱及其在國際單位制（SD中的用基本單位表示的單位符號表述中全部正確的是（）公式符號名稱單位符號A3k ¥a加速度/ 2 m / sBRLS密度kg m3 / A s2CT怠L長度mDE BlvB磁感應強度2kg / A sA. AB. BC. CD. DD解析：DA. 該表達式是開普勒第三定律的表達式，式中的a是軌道半長軸，單位是 m，選項A錯 誤；B. 該表達式為電阻定律的表達式，式子中的P是電阻率，單位是 Q ?m選項B錯誤；C. 振動電路中周期的表達式應該是T 2 LC式子中的L為線圈的自感系數(shù)，單位 H （亨利），選項 C錯誤；D. 該表達式為感應電動勢表達式，其中的B為磁感應強度，單位是N kg m/s22仃=1=1=1kg/（A s ）A m A m選項D正確。故選Do3. 關于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是（）A. 麥克斯韋認為變化的電場產(chǎn)生變化的磁場B. 紅外線、可見光和紫外線是由原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的C. 電磁波由真空進入介質傳播時，波長變大D. 電磁波按頻率由高到低的正確排列順序是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、 射線， 射線B解析：BA. 變化的電場產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化 的磁場，A錯誤；B. 紅外線、可見光和紫外線是由原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的，B正確；C. 由電磁波波速公式 v= f可知，電磁波由真空到介質傳播時，速度變小，頻率不變，波 長變小，C錯誤；D. 電磁波按頻率由高到低的正確排列順序是：丫射線、X射線、紫外線、可見光、紅外 線、無線電波，D錯誤。故選BoC. ti時刻電路中只有電場能B. t2時刻電容器兩極板間電壓為零4. 圖中畫出了一個 LC振蕩電路中的電流變化圖線，根據(jù)圖線可判斷（）D. ti時刻電容器帶電荷量為零D解析：DACD.由圖像分析可知，計時開始時，電容器兩極板帶電荷量最大，電流為零，電容器開 始放電，根據(jù)電流隨時間的變化規(guī)律，可以畫出q t圖像（在圖中用虛線表示）D正確，AC由圖像分析可知，ti時刻，電容器帶電荷量為零，電壓為零，電場能為零，故 錯誤；B. t2時刻電容器帶電荷量 q最大，兩極板間電壓最大，故B錯誤。故選 D。5. 在LG回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法中錯誤的是（）A. 電容器放電完畢時刻，回路中電流最小B. 回路中電流值最大時刻，回路中磁場能最大C. 電容器極板上所帶電荷量最多時，電場能最大D. 回路中電流值最小時刻，電容器帶電量最大A解析： A【分析】在LC振蕩電路中，當電容器在放電過程：電場能在減少，磁場能在增加，回路中電流在增 加，電容器上的電量在減少從能量看：電場能在向磁場能轉化；當電容器在充電過程： 電場能在增加，磁場能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加從能量看：磁 場能在向電場能轉化電容器放電完畢時，帶電量為零，電場能為零，電路中的感應電流最大，磁場能最大，A錯誤B正確；電容器充電完畢時，電量最多，電場能達到最大，C正確；回路中電流值最小時刻，磁場能最小，而電量最大， D 正確【點睛】電容器充電完畢（放電開始）：電場能達到最大，磁場能為零，回路中感應電流i=0 放電完畢（充電開始）：電場能為零，磁場能達到最大，回路中感應電流達到最大6. 2003年，在抗擊SARS的過程中，許多公共場合都使用了一種可以快速測量體溫的非接觸測溫儀，這種儀器是利用了（）A. 溫度傳感器B.味覺傳感器C. 紅外線傳感器D.生物傳感器 C解析： C 紅外線最顯著的特性是熱效應，人體不斷向外輻射紅外線，而且不同溫度的人，輻射紅外 線的頻率和強度不同，根據(jù)人體輻射的紅外線的頻率和強度利用紅外線傳感器就可以測出 人體的溫度。故選 C。7. 近場通信（NFC）是一種短距高頻的無線電技術，其主要結構就是線圈和電容組成的類 似LC振蕩電路的并聯(lián)諧振電路，其終端有主動、被動和雙向三種模式，最常見的被動模式 廣泛應用于公交卡、門禁卡、校園一卡通等，刷卡時，電路發(fā)生電諧振，給電容器充電， 達到一定電壓后，在讀卡設備發(fā)出的射頻場中響應，被讀或寫入信息。下列說法正確的是（）A. LC電路的電容器在充電時，電流增大B. 如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將增大C. LC電路中，電容器充電時，線圈中自感電動勢增大D. 電磁波發(fā)射時，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫電諧振C解析： CA. LC電路的電容器在充電時，電流減小，故A錯誤；B. 增大LC電路中電容器兩極板間距離，電容器的電容會變小，根據(jù)T 2 LC可知，LC電路的振蕩周期將減小，故 B錯誤；C. LC電路中，電容器充電時，電流減小得越來越快，線圈中的自感電動勢增大，故C正 確；D. 電磁波發(fā)射時，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫調制，故D錯誤。 故選Co&下列說法正確的是（）A. 公共場合使用的非接觸式測溫儀利用的是紫外線B. 在地球上利用接收遙遠天體發(fā)出光波的頻率判斷遙遠天體相對于地球的運動速度，利用的是多普勒效應C. 軍隊過橋需要邁著整齊的步伐，防止共振對橋造成傷害D. 在機械波的干涉現(xiàn)象中，振動加強點始終位于波峰位置B解析：BA. 非接觸式測溫儀是通過接受身體表面輻射出來的紅外線來測溫的，故A錯誤；B. 多普勒效應是指波源或觀察者發(fā)生移動，而使兩者間的距離發(fā)生變化，在地球上利用接收遙遠天體發(fā)出光波的頻率判斷遙遠天體相對于地球的運動速度，利用了多普勒效應，故B正確；C. 軍隊過橋需要邁著整齊的步伐，產(chǎn)生共振，不能防止共振對橋造成的傷害，故C錯 誤；D. 振動加強點的振幅大，而不是始終位于波峰位置，故D錯誤。故選Bo9. LC振蕩電路中，通過 P點的電流變化規(guī)律如圖所示。現(xiàn)規(guī)定過P點向右的電流為正，則下列說法正確的是（）A. 1.5s至2.0s時間內，電容器放電B. 1.5s至2.0s時間內，電容器上極板帶的是負電C. 1s至1.5s時間內，Q點的電勢比P點的電勢高D. 1s至1.5s時間內，磁場能正在轉化為電場能C解析：CAB.由振蕩電路的圖像可知，在1.5s至2.0s時間內，電流方向為負，且電流值正在減小，所以依題規(guī)定的電流正方向可知，在該段時間內，LC回路中的電流是逆時針，而且，電容器正在充電，由充電電流是由電容器負極板流出，流向正極板可知，電容器上極板帶正 電，故AB錯誤；CD.由LC振蕩電路圖象可知，在1s至1.5s時間內，電流為負電流，且電流的值正在增大，由題所規(guī)定的電流正方向知，此時間內LC回路中的電流是逆時針的，即由Q點經(jīng)電感L流向P點，所以Q點電勢比P點高，而且由于電流值正在增大，所以電場能正在轉化 為磁場能，故 C正確，D錯誤。故選C。10. 圖甲中通過P點電流（向右為正）的變化規(guī)律如圖乙所示，則（）A. 00.5s間，電容器C正在充電B. 0.51s間，電容器C上極板帶正電C. 1 - 1.5s內，Q點的電勢比P點的電勢高D. 11.5s內，磁場能轉化為電場能 C解析：CA. 由題圖乙知，00.5s內，電流逐漸增大，電容器正在放電，A項不合題意.B. 0.5 1 s內，電流沿正方向逐漸減小，是充電過程，電容器上極板帶負電、下極板帶正 電，B項不合題意.C. 11.5s間，電流沿負方向逐漸增大，是放電過程，Q點比P點電勢高，C項符合題意.D放電過程中電場能轉化為磁場能，故D項不合題意.二、填空題11. 電磁波譜中波長最長和最短的電磁波分別是 和.無線電波射線解析：無線電波 射線12依照波長的逐漸變短的次序，電磁波譜可大致分為：無線電波，微波，紅外線，可見 光，紫外線，倫琴射線，丫射線，所以電磁波譜中波長最長和最短的電磁波分別是無線電波和丫射線。12. 和是相互聯(lián)系著的，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，并從發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播，就形成了 .正變化的電場變化的磁場電磁波【解析】解析：正變化的電場變化的磁場電磁波【解析】123由麥克斯韋電磁場理論可知，變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不 可分割的統(tǒng)一體，并從發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播，就形成了電磁波。13. 麥克斯韋電磁場理論的兩個基本論點是：變化的磁場可以產(chǎn)生電場；變化的電場可以產(chǎn)生.從而預言了空間可能存在電磁波.電磁波按照波長由長到短排列依次是：無線電波、紅外線、 、紫外線、x射線和 射線.已知電磁波在空氣中的傳播速度近似等于3.0 108m/s，南通人民廣播電臺的 經(jīng)濟、生活”節(jié)目的頻率是1.03 108Hz，該電磁波在空氣中的波長為 m.(結果保留2位有效數(shù)字)磁場；可見光；29【分析】麥克斯韋建立了電磁場理論預言了電磁波的存在赫茲用實驗證實電磁波存在電 磁波按波長由長到短的排列順序是無線電波紅外線可見光紫外線x射線丫射線根據(jù)波速公式可求得波長解析：磁場；可見光；2.9【分析】 麥克斯韋建立了電磁場理論，預言了電磁波的存在.赫茲用實驗證實電磁波存在.電磁波按波長由長到短的排列順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、丫射線.根據(jù)波速公式可求得波長.麥克斯韋建立了電磁場理論：變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場；并預射線，電磁波按波長由長到短的排列順 丫射線.言了電磁波的存在，而赫茲用實驗證實電磁波存在. 電磁波中波長最長的是無線電波，波長最短的是 丫 序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、 x射線、由波速公式c=入得波長為:c 3 1088 mf 1.03 1082.9m【點睛】一切電磁波在真空中的速度都等對于麥克斯韋的電磁場理論可在理解的基礎上加強記憶.于光速.公式v=入對于電磁波同樣適用.14. 按照有關規(guī)定，工作場所受到的電磁輻射強度(單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得超過 0.50瓦/米2 .若某一小型無線通訊裝置的電磁輻射功率是1瓦，那么在距離該通訊裝置以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域(已知球面面積為S=4nR). 4m解析：4m設規(guī)定的安全區(qū)域距離為R,則球的面積為S=4nR.(1)則在1秒內球面獲得的能量為E=Pt=1wK 1s=1J(2)在球面上單位面積的電磁輻射能量Eo=E/S(3)由于工作場所受到的電磁輻射強度(單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得超過0.50瓦/米2所以E0?0.5瓦/米2(4)由(1)(2)(3)(4)聯(lián)式可得：R=0.4m故答案為0.4m.15. (1)麥克斯韋電磁場理論的兩個基本論點是：變化的磁場產(chǎn)生 ，變化的電場產(chǎn)生，從而預言了 的存在.(2)如圖所示，電流表與螺線管組成閉合電路，以下過程不能使電流偏轉的是，能使電流表指針偏轉較大的是 .A. 磁鐵放在螺線管中不動時B. 將磁鐵從螺線管中向上拉出的過程中C. 將磁鐵從螺線管中向上快速拉出的過程中D. 將磁鐵插入螺線管的過程中電場磁場電磁波AC【解析】(1)麥克斯韋電磁場理論 的兩個基本論點是：變化的磁場產(chǎn)生電場變化的電場產(chǎn)生磁場從而預言了電磁波的存在(2)A:磁鐵放在螺線管中不動時螺線管中磁通量不變沒有感應電流產(chǎn) 生BCD解析：電場磁場電磁波 A C【解析】(1) 麥克斯韋電磁場理論的兩個基本論點是：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場， 從而預言了電磁波的存在.(2) A :磁鐵放在螺線管中不動時，螺線管中磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生.BCD將磁鐵從螺線管中向上拉出的過程中或將磁鐵插入螺線管的過程中，螺線管中磁通 量變化，產(chǎn)生感應電流，電流表發(fā)生偏轉；將磁鐵從螺線管中向上快速拉出的過程中，螺 線管中磁通量變化較快，產(chǎn)生的感應電流較大，電流表發(fā)生較大偏轉.故不能使電流偏轉的是 A,能使電流表指針偏轉較大的是C.16. 1971年，屠呦呦等獲得了青蒿乙醚提取物結晶，研究人員通過X射線衍射分析確定了青蒿素的結果，X射線衍射是研究物質微觀結構的最常用方法，用于分析的X射線波長在0. 05nm0. 25nm范圍之間，因為 X射線的波長 (選填 遠大于” 接近"或 遠小于”晶體內部原子間的距離，所以衍射現(xiàn)象明顯.分析在照相底片上得到的衍射圖樣， 便可確定晶體結構.X射線是 (選填 縱波”或橫波”).接近橫波解析：接近橫波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：孔或障礙物的尺寸比波長小或者相差不多.當X射線透過晶體內部原子間隙時，發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象，用于分析的X射線波長應接近晶體內部原子間的距離；因為 X射線是由交替變化的電場和磁場組成的，所以X射線是一種橫波.【點睛】由X射線穿過晶體內部原子間隙能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象來判斷；X射線是由交替變化的電場和磁場組成的，X射線是橫波.17. 在a射線、B射線、X射線、丫射線四種射線中，穿透能力最強的是 射線；其中不屬于電磁波的是 射線。丫口直解析：丫 a、B1 在a氏X、丫四種射線中，穿透能力最強的是丫射線2 其中不屬于電磁波的為a B射線18. 有一列真空中波長為30m的電磁波信號，收音機為了接收該信號，必須調節(jié)接收電路產(chǎn)生電諧振，該過程叫 （填 調諧”或 解調”），此時該電路的固有頻率應該調為Hz。調£皆解析：調諧1 1071 收音機為了接收該信號，必須調節(jié)接收電路產(chǎn)生電諧振，該過程叫調諧。2 因為所以1 107Hzc 3 108Hz304家公司發(fā)放中國聯(lián)通和中國廣電19. 2019年6月，工信部正式向中國移動、中國電信、5G正式商用牌照，這標志著我國正式進入了5G商用元年。 據(jù)悉此次中國電信和中國聯(lián)通獲得3500MHz頻段試驗頻率使用許可。該頻段的波長約毫米，由電磁波譜可知，按照電磁波的頻率由低到高排列順序，可分為無線電波、微波、可見光、紫外線、X射線、丫射線等。7紅外線 解析：7紅外線1.該頻段的波長約-3 10 6 m=0.0857m=85.7mmf 3500 1062 按照電磁波的頻率由低到高排列順序，可分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫 外線、X射線、丫射線等。20. 電視機的開啟和關閉是通過電磁波譜中實現(xiàn)遙控；從電磁波中選出所要的信號的技 術叫做_。紅外線調諧解析：紅外線調諧1 電視機的開啟和關閉是通過遙控器發(fā)射的電磁波譜中紅外線實現(xiàn)遙控的；2 從電磁波中選出所要的信號的技術叫做調諧。三、解答題21. 無線電波通常的傳播途徑有哪幾種？它們的傳播過程有何區(qū)別？解析：地波、天波和直線傳播；見解析無線電波的傳播方式大致有三種：地波、天波和直線傳播。地波，沿地球表面空間傳播的無線電波叫做地波。天波，依靠電離層的反射來傳播的無線電波叫做天波。直線傳播，微波又叫超短波，它既不能以地波形式傳播，又不能依靠電離層的反射以天波 的形式傳播，微波的傳播形式跟光相似，是沿直線傳播的，這種沿直線傳播的無線電波又 叫空間波。 某收音機中的LC電路，由固定線圈和可調電容器組成，能夠產(chǎn)生535kHz到1605 kHz的電磁振蕩?？烧{電容器的最大電容和最小電容之比是多少?解析:GC2由LC電路固有頻率公式得12LC解得所以G f；160529C2 f 5352723.醫(yī)院做胸透用的x射線也是電磁波，x射線的頻率范圍是 3 1016Hz到3 1020Hz。求：對應x射線的波長范圍。（電磁波的傳播速度c 3810 m/s)解析:1 1012mf可知，當f110 8m1610 Hz時，所對應的波長為3 1083 1016m10當f23 1020Hz 時,所對應的波長為3 1083 102°m1012m故對應x射線的波長范圍為1 10 12m1 10 8m24. 什么叫調制？調制分為哪兩種方式？解析：調制是指把聲音、圖象等信號加載到高頻電磁波上的過程；信號的調制方式有調幅信號和調頻信號，調幅信號是信號的振幅隨聲音、圖象等信號而改 變，調頻信號是電磁波的頻率隨著聲音、圖象等信號而改變；由于頻率不會衰減，故調頻 信號抗干擾能力強.【解析】調制是指把聲音、圖象等信號加載到高頻電磁波上的過程；信號的調制方式有調幅信號和 調頻信號，調幅信號是信號的振幅隨聲音、圖象等信號而改變，調頻信號是電磁波的頻率 隨著聲音、圖象等信號而改變；由于頻率不會衰減，故調頻信號抗干擾能力強.【點睛】本題考查了信號的調制過程及其分類，要明確一種是調整頻率；另一種是調整振幅；根據(jù) 名字進行記憶即可.25. 一個電子向一個固定不動的質子運動的過程中，有可能發(fā)射電磁波嗎?解析：有可能向外輻射電磁波一個電子向一個固定不動的質子運動的過程中，電子受到質子的庫侖引力的作用增大，做 加速度a增大的加速運動，電子在運動過程中周圍空間會產(chǎn)生非均勻變化的電場，所以有 可能向外輻射電磁波。26. 過量接收電磁輻射有害人體健康，按照有關規(guī)定，工作場所受到的電磁輻射強度(單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得超過某一臨界值 Wo。若某無線電通信裝 置的電磁輻射功率為 P (若離輻射源距離為 R的球面上接收到的功率始終為 P),則符合 規(guī)定的安全區(qū)域到該通信裝置的距離至少為多少？(已知半徑為 R的球表面積的公式S 4tR2 )解析:設規(guī)定的安全區(qū)域距離為R,則球的面積為S=4 nR則在1秒內球面獲得的能量為E=Pt在球面上單位面積的電磁輻射能量Eo由于工作場所受到的電磁輻射強度(單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得 超過Wo,所以27. (1)靜電場可以用電場線和等勢面形象描述，電場線的疏密反映了電場強度的大小.(a) 請根據(jù)電場強度的定義和庫侖定律推導出點電荷Q的場強表達式；(b) 點電荷的電場線和等勢面分布如圖所示，等勢面 S、S2到點電荷的距離分別為ri、2.請計算Si、S2上單位面積通過的電場線條數(shù)之比N1/N2.(2)宇宙中的天體在不斷向外輻射電磁波，人們利用射電望遠鏡收集來自天體的電磁波進行觀測，如圖所示.假設 A、B兩個天體輻射功率相同，且都在均勻持續(xù)地輻射.天體A距地球1萬光年，天體 B距地球5萬光年.(忽略電磁波傳播過程中的損耗)(a) 用一架射電望遠鏡接收到A發(fā)出的電磁波功率為P1,則該望遠鏡接收到的來自天體B的電磁波功率P2是多大？(b) 為收集足夠強的信號，增大望遠鏡口徑是一一種常用方法為使接受到天體B的信號功率和天體A一樣強，可將望遠鏡口徑增大為原來的多少倍？解析：(a) E k-Q2 (b)NI N2(2)(a) P2125(b)d25d1【解析】【分析】根據(jù)庫侖力和電場強度定義式結合起來，即可求出點電荷的場強表達式，根據(jù)電場線的疏 密程度反映反映空間區(qū)域電場強度的大小，由場強關系得到電場線條數(shù)關系。（1）（ A）場源電荷的電荷量為 Q,在距離Q為r的位置放置電荷量為 q的檢驗電荷，根 據(jù)庫侖定律和場強的定義：有：kQq聯(lián)立解得:QkQ2r（B）穿過兩等勢面單位面積上的電場線條數(shù)之比為:Nir2Eiri（2） （ A）令望遠鏡能接收到射電信號的有效面積為S, A、B兩個天體的輻射功率為 P,天體A距離地球1萬光年，則望遠鏡接收到 A發(fā)出的電磁波功率為：同理，望遠鏡B接受到B發(fā)出的電磁波功率為:聯(lián)立可得:P2丄P25（B）直徑為D的望遠鏡能夠接受到的射電信號的有效面積為:則有:424P $ £ di2 , R2 JU 1 d224*44 r2 4根據(jù)題意得：R F2，可得:d2 5d1【點睛】考察庫侖定律和電場強度定義式。28.寶雞音樂廣播（FM105.3）是寶雞人民廣播電臺繼新聞、經(jīng)濟之后開辦的第三套專業(yè)化廣播頻率，它的播出頻率為調頻105.3MHZ，試問該波在真空中傳播的波速是多大？在真空中的波長是多少？解析：c=3.0 108m/s ；2.85m所有電磁波在真空中的傳播速度都等于光速，故c 3.0 108m/s ；根據(jù)公式cf ；該波在真空中的波長_ c 代入數(shù)值計算可得2.85m.