第四章 电磁震荡与电磁波 单元测试（解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
第四章
电磁震荡与电磁波
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C．居里夫人发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
2．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场产生变化的磁场
B．电磁波必须依赖介质才能传播
C．电磁波在真空中和介质中的传播速度相同
D．电磁波可以发生衍射现象
3．对于声波、无线电波和红外线，下列说法中正确的是（　　）
A．都能在真空中传播
B．本质上都是电磁波
C．都能发生反射
D．在真空中，无线电波的传播速度大于红外线的传播速度
4．以下说法正确的是（　　）
A．B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应
B．惠更斯原理解释了波的衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系
C．电磁波按照频率由大到小可以分为无线电波、光波、X射线、γ射线
D．只有横波，叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉
5．下列说法正确的是（　　）
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．红光比其它可见光更容易发生衍射，所以警示灯常使用红光
D．拍摄玻璃橱窗内的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
6．LC振荡电路中，电容器极板上的电量q随时间t变化的关系如图所示，则（　　）
A．在t1时刻，电路的磁场能最大
B．从t1到t2，电路中电场能不断减小
C．从t2到t3，电容器不断充电
D．在t4时刻，电路中的电流最大
7．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．只要有变化的电场，就能产生电磁波
B．电磁波的传播不需要介质
C．部分电磁波是纵波
D．电磁波不能产生衍射现象
8．关于电磁场和电磁波，正确说法是（　　）
A．电磁波传播速度总是
3×108m/s
B．电磁波是一种物质，可以在真空中传播
C．电场和磁场总是相互联系，它们统称为电磁场
D．光是一种电磁波
9．已知振荡电路中的电容器的电容为C，线圈的电感为L，则正在振荡的电路中（　　）
A．电容器放电的时间取决于充电电压的大小
B．电容器放电的时间取决于L和C的数值
C．电场和磁场相互转化的周期为
D．电场能和磁场能相互转化的周期为
10．如图所示，LC振荡电路中，某一时刻穿过线圈L的磁感应强度方向向上，且正在逐渐增强，那么两极板带电的情况是（　　）
A．上极板带正电
B．上极板带负电
C．极板带电量增加
D．极板带电量减少
11．如图所示为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．时刻，电路中的磁场能最小
B．从到电路中的电流值不断减小
C．从到电容器不断充电
D．在时刻，电容器的电场能最小
12．一平行板电容器与一电感线圈组成振荡电路，要使此振荡电路的周期变大，以下措施中可行的是（　　）
A．减小电容器两极板间的距离
B．减少线圈的匝数
C．增大电容器两极板的正对面积
D．减小电容器两极板间的距离的同时减少线圈的匝数
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示的电路
（1）如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？
（2）如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？
14．宝鸡音乐广播（FM105.3）是宝鸡人民广播电台继新闻、经济之后开办的第三套专业化广播频率，它的播出频率为调频105.3MHZ
，试问该波在真空中传播的波速是多大？在真空中的波长是多少？
15．一个电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的图像和图像。
16．广播电台的短波、家用微波炉的微波、DVD机的激光（可见光）、人体透视用的X射线，它们的频率分别为、、、，请将它们按照频率由小到大排列。
参考答案
1．A
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，故Ａ正确；
B．卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子，故B错误；
C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，故C错误；
D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．变化的电场能够在周围空间产生磁场。若电场随时间均匀变化，则产生稳定的磁场；若电场随时间不均匀变化，则产生变化的磁场，A错误；
BC．电磁波既可以在真空中传播，又可以在介质中传播，故电磁波不需要介质也能传播。电磁波在真空中以光速传播，而在其它介质中的传播速度总小于在真空中的传播速度，故电磁波在真空中和介质中的传播速度不同，BC错误；
D．电磁波具有波的性质，能产生反射、折射、干涉、衍射等现象，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
AB．声波属于机械波，传递需要介质；无线电波和红外线属于电磁波，传递不需要介质。A错误，B错误；
C．声波、无线电波和红外线都属于波，而反射是波特有的现象，所以都能发生反射，C正确；
D．在真空中，无线电波的传播速度等于红外线的传播速度，D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应，通过测量自身和目标之间有相对运动产生的频率即为多普勒效应；故A正确；
B．惠更斯原理只能解释波的传播方向，无法说明衍射现象与狭缝或障物大小的关系，故B错误；
C．根据电磁波谱可知，电磁波按照波长的由大到小分为无线电波、光波、X射线、γ射线；故C错误；
D．根据干涉条件可知，不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉。故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．太阳光通过三棱镜，因各种光的折射率不同，形成彩色光谱，这是光的折射的结果，故A错误；
B．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光单缝衍射的现象，故B错误；
C．红光的波长比其它可见光长，因此更容易发生衍射，所以警示灯常使用红光，故C正确；
D．往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的透射强度，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．由图可知在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，根据电磁振荡的特点可知，t1时刻是电容器放电结束的时刻，电路中的电流最大，磁场能最大，故A正确；
B．由图可知，从t1到t2，电容器极板上的电荷量增加，电路中电场能不断增大，故B错误；
C．从t2到t3，电容器极板上的电荷量不断减少，电容器不断放电，故C错误；
D．在t4时刻，电容器极板带电荷量最大，此时电路刚充电结束，电路中的电流最小为零，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．如果是均匀变化的电场，就不能产生电磁波，故A错误；
B．电磁波的传播不需要介质，但在不同介质中传播速度不同，故B正确；
C．所有电磁波都是横波，故C错误。
D．电磁波具有波粒二象性，即电磁波具有波的性质，能产生衍射现象，故D错误。
故选B。
8．BD
【详解】
A．电磁波只有在真空中传播速度才是3×108m/s，故A错误；
B．电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播。故B正确；
C．变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场。故C错误；
D．光是一种电磁波。故
D正确。
故选BD。
9．BC
【详解】
AB．电容器放电的时间等于，由
知，放电时间仅与决定周期T的L和C有关，与充电电压大小无关，A错误，B正确；
C．电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的转化周期为
选项C正确；
D．电场能和磁场能是标量，只有大小没有方向，所以电场能和磁场能的转化周期
D错误。
故选BC。
10．BD
【详解】
磁感应强度正在逐渐增强，说明此时电流正在增强，表明电容器正在放电，则极板带电量减少，根据安培定则，电流从下向上经过线圈，所以下板带正电，上板带负电，故BD正确，AC错误。
故选BD。
11．ACD
【详解】
A．由图可知，时刻电容器极板上的电荷量q最大，此时刚刚充电完毕，故电路中的磁场能最小，A正确；
B．从到，电容器放电，电路中的电流从0增加到最大值，B错误；
C．从到，电容器的电荷量不断增加，故电容器在不断充电，C正确；
D．时刻放电刚刚结束，电容器的电场能最小，D正确。
故选ACD。
12．AC
【详解】
A．由于LC振荡电路的周期，所以要想增大周期，可以增大电容和自感系数。减小电容器两极板间的距离会增大电容，周期变大，选项A措施可行；
B．减少线圈的匝数会使线圈的自感系数减小，周期变小，选项B措施不可行；
C．增大电容器两极板的正对面积会增大电容，则周期变大，选项C措施可行；
D．减小电容器两极板间的距离的同时减少线圈的匝数，C增大，L减小，则周期不一定增大，选项D措施不可行。
故选AC。
13．（1）自感电动势更大；“阻碍”作用更大；周期变长；（2）带电荷量增大；放电时间变长；周期变长
【详解】
略
14．；
【详解】
所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故；
根据公式；
该波在真空中的波长；
代入数值计算可得．
15．
【详解】
电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的图像和图像如下图
t=0时刻，电容器刚要放电的瞬间，电容器两极板间电压最大，电路中电流为0，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大。t=时刻，放电完毕，电路中电流达到最大，电容器两极板上没有电荷，其电压为0.电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而是保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷并且电荷逐渐增多。t=时刻，充电完毕，电流减小为0，电容器两极板上的电荷最多，其电压也达到最大。此后，电容器再放电，电路中电流逐渐增大，电容器两极板间电压逐渐减小。t=时刻，放电完毕，电路中电流达到最大，电容器两极板上电压为0。接着，电流继续给电容器充电，电流逐渐减小，电容器两极板间电压逐渐增大。t=T时刻，充电完毕，电流减小为0，电容器两极板上的电荷最多，其电压也达到最大。由图可知，两条图线的相位不相同，电压的相位超前电流的相位。
16．<<<
【详解】
按照频率从小到大排列的电磁波谱依次是无线电波、微波、可见光、X射线，所以有<<<。