第三章 电磁波 单元检测试题（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-4
第三章
电磁波
单元检测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍（　　）
A．自感L和电容C都增大一倍
B．自感L增大一倍，电容C减小半
C．自感L减小一半，电容C增大一倍
D．自感L和电容C都减小一半
2．汽车的自适应巡航功能能够帮助驾驶员减轻疲劳，毫米波雷达是其中一个重要部件。毫米波的波长比短波波长短，比红外线波长长，则（　　）
A．这三种电磁波，红外线最容易发生明显的衍射绕过粉尘
B．这三种电磁波在真空中传播，短波的传播速度最小
C．这三种电磁波中毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘
D．这三种电磁波，短波频率最高
3．关于物理学史，下列说法错误的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证明了电磁波的存在
B．卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型
C．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子
D．康普顿效应证明了光具有粒子性
4．据报道：截止2020年12月我国5G基站建设累积71.8万个，已建成全球最大5G网络，中国将进入全面5C时代，开启了万物互联时代：车联网、物联网，智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实。5G，即第五代移动通信技术，采用3300-5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，1880-2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。5G信号与4G信号相比下列说法正确的是（　　）
A．4G信号比5G信号更容易发生衍射
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．5G信号频率增大，不再发生衍射现象和偏振现象时
D．5G信号在真空中的传播速度更快
5．在如图所示电路中，L是电阻不计的线圈，C为电容器，R为电阻，开关S先是闭合的，现将开关S断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A极板带正电时电荷量为正，则电容器A极板上的电荷量q随时间t变化的图像是下列选项中的（　　）
A．
B．
C．
D．
6．红外夜视仪可以使配戴者在夜间也能清楚地看清目标，这主要是因为（　　）
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均不停地辐射红外线
C．一切高温物体不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出射线，放射性物体受到激发而发出红外线
7．如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为C的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S与自感系数为L线圈或电源相连．当开关从a拨到b开始计时，L与C构成的回路中产生振荡电流，则时间内（　　）
A．线圈中的电流增大
B．线圈中的自感电动势减小
C．电容器极板间的电场强度增大
D．电容器极板上的电荷量减小
8．某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，能产生磁场的电场是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．某时刻
LC
振荡电路的状态如图所示，则此时
A．电流
i
在减小
B．电容器正在充电
C．电场能正在向磁场能转化
D．电感线圈所在空间的磁场变化率在变大
10．如把一根软铁棒插入LC振荡电路的线圈中，其他条件保持不变，则电路的（　　）
A．固有频率变大
B．固有周期变大
C．最大磁场能不变
D．最大电压增大
11．如图所示是沿z轴方向传播的电磁波的模型图，箭头线段长度表示了场强大小，已知光速为c。下列关于电磁波说法正确的有（　　）
A．电磁波传播空间，一定存在均匀变化的电场
B．电磁波传播空间，一定存在均匀变化的磁场
C．图示电磁波在真空中传播的速度为c
D．图示电磁波若在真空中传播则说明光频率为
E.从图示电磁波模型来看电磁波属于横波
12．关于机械波和电磁波，下列说法中正确的是（
）
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．机械波和电磁波都可以传递能量
C．波长、频率和波速间的关系，即v＝λf对机械波和电磁波都适用
D．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象
E.电磁波的波速与介质无关
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20
cm，每秒脉冲数n＝5
000，每个脉冲持续时间t＝0.02
μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
14．一个电子向一个固定不动的质子运动的过程中，有可能发射电磁波吗？
15．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？
16．某高速公路自动测速仪装置如图2甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为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，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，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2所示，求出该汽车的车速，请根据给出的t1、t、t2、c求出汽车车速的表达式．
参考答案
1．D
【详解】
根据LC振荡电路频率公式
可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍；
故选D。
2．C
【详解】
A．这三种电磁波中，短波的波长最长，最容易发生明显的衍射绕过粉尘，故A错误；
B．这三种电磁波在真空中传播时速度相同，都为光速，故B错误；
C．毫米波波长比红外线波长长，则毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘，故C正确；
D．由公式可知，波长越小，频率越高，则红外线波的频率最高，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实
了电磁波的存在，A错误；
B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，B正确；
C．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，C正确；
D．康普顿效应证明了光具有粒子性，D正确。
本题选错误的，故选A。
4．A
【详解】
A．4G信号频率小，波长长，更容易发生衍射，故Ａ正确：
B．5G信号和4G信号都是电磁波，电磁波为横波，都B错误：
C．只要是波，都能发生衍射现象和偏振现象，故C错误：
D．5G信号和4G信号都是电磁波，电磁波在真空中的传播速度都一样，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
开关S闭合时，线圈中有自左向右的电流通过，由于线圈电阻不计，所以线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器极板上不带电，本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电场能为零。断开开关S时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，B板带正电，A板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达到最大，这时LC回路中电流为零，从时间内，电容器放电，A板上负电荷量逐渐减少到零，此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器反向充电，A板带正电，B板带负电，并且带电荷量逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以A极板上电荷量随时间变化的情况如选项B所示
故选B。
6．B
【详解】
一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影响。故B正确，ACD错误。
故选B。
7．C
【详解】
D．L与C构成的回路，振荡的周期
电容器电量随时间变化如图所示
在时间内，即是
时间内，电容器极板上的电荷量增加，D错误；
AB．电容器电量随时间变化如图所示
则线圈中的电流关系如图所示
在时间内，即是
时间内，电流在减小，自感电动势
图像的斜率在增大，故自感电动势在增大，AB错误；
C．根据
解得
电容器极板上的电荷量增加，则场强增大，C正确。
故选C。
8．ABC
【详解】
根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，稳定的电场不能产生磁场。
故选ABC。
9．ABD
【详解】
通过图示电流方向可知，电容器在充电，振荡电流减小，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，磁通量减小，但磁通量的变化率正在增大，故ABD正确，C错误．
10．BC
【详解】
AB．LC振荡电路中的线圈内插入软铁棒时，线圈的自感系数L增大，由和知固有周期变大，固有频率变小，选项B正确，A错误；
CD．电容器电容不变，最大电荷量不变，故最大电压不变，最大电场能不变，最大磁场能不变，选项C正确，D错误。
故选BC。
11．CDE
【详解】
AB．根据麦克斯韦电磁学理论，均匀变化的电场激发恒定的磁场，均匀变化的磁场激发恒定的电场，恒定的磁场不能激发电场，恒定的电场不能激发磁场，因此只有非均匀变化的电磁场才能激发电磁波，故AB错误；
C．所有电磁波在真空中传播的速度都为光速，故C正确；
D．根据波长、波速和频率之间的关系，得知光频率为，故D正确；
E．所有电磁波都是横波，故E正确。
故选CDE。
12．BCD
【详解】
A．机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质，所以选项A不正确．
BC．波能传递能量，v＝λf，对波都适用，故选项B、C都正确．
D．干涉、衍射是波特有的现象，选项D正确．
E．电磁波在不同介质中，传播速度一般不同，E错误；
故选BCD．
13．1.5×109Hz
3×104m
【解析】
(1)电磁波一般在空气中传播，传播速度认为等于光速c＝3.0×108m/s，因此
＝Hz＝1.5×109Hz
(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02
μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝s＝2×10－4s?0.02
μs(故脉冲持续时间可以略去不计)，则2x＝vΔt所以x＝＝3×104m.
思路分析：根据公式分析;经过分析可得Δt?0.02
μs,所以脉冲持续时间可以略去不计,
则根据公式2x＝vΔt可得
试题点评：第二问中注意两个脉冲时间间隔为电磁波往返的时间
14．有可能向外辐射电磁波
【详解】
一个电子向一个固定不动的质子运动的过程中，电子受到质子的库仑引力的作用增大，做加速度a增大的加速运动，电子在运动过程中周围空间会产生非均匀变化的电场，所以有可能向外辐射电磁波。
15．；
【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．
16．
【详解】
电磁波在真空中传播的速度等于光速c
第一次发射电磁波，知汽车距离雷达的距离为
第二次发射电磁波，知汽车距离雷达的距离为
汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，即
则汽车的速度
联立解得：
【点睛】
解决本题的关键知道汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，然后根据速度公式求出速度的表达式．