3.4电磁波的发现及其应用 课时练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
3.4电磁波的发现及其应用 课时练（解析版）
1．电磁波与声波比较，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变大，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长不变，声波波长变小
D．电磁波和声波在介质中的传播速度都等于光速
2．下列说法正确的是（　　）
A．在电场周围一定存在着磁场
B．任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场
C．均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
D．电磁波是一种物质
3．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是
A．伽利略通过“理想斜面实验”得出“力是维持物体运动的原因”
B．库仑通过扭秤装置得出了库仑定律并测出了元电荷e的数值
C．玻耳为了解释原子结构理论提出了玻耳原子理论，玻耳理论能很好解释氦原子光谱
D．麦克斯韦认为磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，叫感生电场
4．下列说法正确的是（　　）
A．磁感应强度沿磁感线方向逐渐减小
B．长度为L、电流为I的直导线在匀强磁场中受力为F，则磁感应强度B小于或等于
C．磁感应强度的方向与通电直导线在该处所受磁场力方向相同
D．周期性变化的电场与周期性变化的磁场相互激发，形成电磁场
5．紫外线杀菌灯是一种用于室内物体表面和空气的杀菌消毒灯，在防控重点场所可使用一种人体感应紫外线杀菌灯。这种灯装有红外线感应开关，人来灯灭， 人走灯亮，为人民的健康保驾护航。下列说法错误的是（　　）
A．红外线感应开关通过接收到人体辐射的红外线来控制电路通断
B．红外线的衍射能力比紫外线的强
C．紫外线能消杀病菌是因为紫外线具有较高的能量
D．红外线的光子能量比紫外线的大
6．如图所示，2020年11月13日，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．无线电波属于电磁波
B．将图像、声音等信号加载到高频电磁波上的过程叫解调
C．信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，带来了通信技术的快速发展
7．下列表述正确的是（　　）
A．奥斯特发现了“磁生电”现象
B．赫兹建立了经典电磁场理论，并预言了电磁波的存在
C．电容器的击穿电压和保险丝的熔断电流均指有效值
D．交流发电机的线圈转动一周，两次经过中性面，每经过中性面一次，电流的方向就改变一次
8．LC振荡电路中，某时刻线圈的磁场方向如图所示，则下列说法中错误的是（　　）
A．若线圈的磁场正在减弱，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，则线圈中的电流正在增大
D．若电容器正在放电，则线圈的自感电动势正在阻碍电流增大
9．下列说法正确的是（　　）
A．防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率一致
B．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
C．麦克斯韦预言和验证了电磁波的存在
D．天空是亮的原因是大气对阳光的散射
10．一个中间有铁芯的密绕螺线管接通电流后，在内部形成磁场，设中间的能量密度为。若小狼把铁芯从中间断成两截，中间有一个很小的空隙，则空隙中的能量密度和周围铁芯中的能量密度分别为和，则为（　　）（注意，此题不要求严格的定量计算，下列选项中的）
A． B． C． D．
11．如图所示，LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（　　）
A．时，回路中电流变化最快
B．时，灰尘的速度最大
C．时，灰尘的加速度最大
D．时，线圈中磁场能最大
12．下列关于电磁波的说法中正确的是（　　）
A．只要电场或磁场发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波传播需要介质
C．赫兹用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随有能量向外传递的
13．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（　　）
A．电容器极板上的电荷量正在增大 B．电路中的电流正在增大
C．线圈中感应电动势正在增大 D．振荡电路中电场能正在向磁场能转化
14．下列说法正确的是　　
A．声波从空气进入水中时，其波速增大，波长变长
B．纵波传播过程中各质点的运动方向与波的传播方向总是相同的
C．当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变
D．均匀变化的磁场产生变化的电场，均匀变化的电场产生变化的磁场
E.只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象
F.电子的运动速度很高时，它的质量将小于静止质量
15．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？
16．如图所示，线圈的自感系数为3 μH，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在150~300 pF之间变化，S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。
参考答案
1．A
【详解】
A．电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，声波属于机械波，只能在介质中传播，A正确；
B．由
可知，由空气进入水中时，电磁波的波速变小，而声波的波速变大，B错误；
C．频率由波源决定，均不变，由
可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变小、声波的波长均变大，C错误；
D．电磁波只有在真空中传播的速度等于光速，在介质中传播的速度小于光速，声波在介质中的传播速度远小于光速，D错误。
故选A。
2．D
【详解】
ABC．在变化的电场周围才存在磁场，周期性变化的电场（非均匀变化的）会产生同频率周期性变化的磁场，均匀变化的磁场周围存在着稳定的电场，选项ABC错误；
D．电磁波在空间存在，具有能量，是一种物质，选项D正确。
故选D。
3．D
【详解】
伽利略通过“理想斜面实验”得出“力不是维持物体运动的原因”，所以A错误；库仑通过扭秤装置得出了库仑定律，并没有测出了元电荷e的数值，故B错误；玻耳为了解释原子光谱的分立特征提出了原子结构假说，玻耳理论能很好解释氢原子光谱的实验规律，所以C错误；麦克斯韦认为变化的磁场会在空间激发电场，这个电场叫感生电场，D正确．
4．D
【详解】
A．磁感应强度与磁感线的疏密程度有关，与磁感线方向无关，故A错误；
B．长度为L、电流为I的直导线在匀强磁场中受力为F，由磁感应强度表达式
可得磁感应强度B大于或等于，故B错误；
C．磁感应强度的方向与通电直导线在该处所受磁场力方向垂直，故C错误；
D．周期性变化的电场与周期性变化的磁场相互激发，形成电磁场，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．由于人体可以向外辐射红外线，所以红外线感应开关通过接收到人体辐射的红外线来控制电路的通断，故A正确；
B．由于红外线的波长比紫外线的波长长，所以红外线的衍射能力比紫外线的强，故B正确；
C．紫外线频率高，则根据光子能量公式，可知紫外线具有较高的能量，故而可以灭菌消毒，故C正确；
D．红外线的频率小于紫外线的频率，则红外线的光子能量低于紫外线的光子能量，故D错误。
故选D。
6．A
【详解】
A．无线电波和激光都是电磁波，故A正确；
B．将图像、声音等信号加载到高频电磁波上的过程叫调制，故B错误；
C．信号传输是由经通信卫星传到电视台实现直播的，信号都有一定的传输速度，所以传输中会有时间延迟，故C错误；
D．麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹由电火花实验证实了电磁波的存在，故D错误。
故选A。
7．D
【详解】
A．奥斯特发现了“电生磁”现象，选项A错误；
B．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，赫兹预言了电磁波的存在，选项B错误；
C．电容器的击穿电压是指交流电的最大值；保险丝的熔断电流指有效值，选项C错误；
D．交流发电机的线圈转动一周，两次经过中性面，每经过中性面一次，电流的方向就改变一次，选项D正确。
故选D。
8．A
【详解】
AC．该题图示只给出了某时刻线圈中电流的磁场方向，由安培定则可判断出振荡电流在电路中的方向，但未标明电容器极板的带电情况。讨论判定如下：若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器正处于放电阶段，线圈中的电流正在增大，线圈的磁场正在增强，知C正确，A错误；
B．若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在充电，线圈中的电流正在减小，知B正确；
D．由楞次定律知，若电容器正在放电，则线圈中的电流变大，则线圈中的自感电动势正在阻碍电流变大，D正确。
本题选说法错误的，故选A。
9．D
【详解】
A．防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率不相同，故A错误；
B．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射而产生的色散现象，不是因为三棱镜吸收了光，故B错误；
C．首先用实验验证了电磁波存在的科学家是赫兹，而麦克斯韦预言了电磁波的存在，故C错误；
D．天空是亮的原因是大气对太阳辐射的散射作用，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
密绕螺线管中的磁感应强度表达式为
加入铁芯后，铁芯的相对磁导率较大
若视为无限长螺线管，小空隙并不影响铁芯中磁感应强度大小。
由磁感应强度在的连续性，空隙中的磁感应强度也为
考虑到磁场能量密度满足
铁芯部分的，空隙中空气相对磁导率约为1，故铁芯磁场能量密度小于空隙间的磁场能量密度。同时断裂前后的铁芯中磁感应强度基本没有变化，所以能量密度也不发生变化。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
11．C
【详解】
A. 开关S断开时，极板间带电灰尘处于静止状态，则有
式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由，得
s＝4π×10－5s
开关S闭合时t＝0，则当t=时，即时，电容器放电完毕，回路中电流最大，回路中电流变化最慢，故A错误；
B. 当t=时，即时，电容器放电完毕，此时灰尘仅受重力；之后电容器反方向充电，带电灰尘受电场力方向向下，带电灰尘会继续加速，故B错误；
C. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为
F合＝mg＋＝2mg
又因为F合＝ma，此时灰尘的加速度a＝2g，方向竖直向下；之后电容器再次反向充电，极板间场强方向又跟t＝0时刻方向相同，带电灰尘受电场力方向向上，所以2π×10－5s时，灰尘的加速度最大为2g，故C正确；
D. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，线圈中磁场能最小，故D错误。
故选C。
12．CD
【详解】
A．如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是稳定的，就不能再产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波，A错误；
B．电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，B错误；
C．赫兹用实验证实了电磁波的存在，C正确；
D．电磁波具有能量，它的传播是伴随有能量传递的，D正确。
故选CD。
13．AC
【详解】
根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，根据电容器中电场线判断上极板为正，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化。
故选AC。
14．ACE
【详解】
A．声波由空气进入水中时波速v变大，频率f不变，由公式
得知，波长变大，A正确；
B．纵波传播过程中各质点的运动方向与波的传播方向总是平行的，质点的运动方向与波的传播方向有可能相同，也有可能相反，B错误；
C．当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者听到的频率变化，C正确；
D．均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，D错误；
E．只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象，E正确；
F．电子的速度不会超过光速，电子的运动速度很高时，它的质量大于静止质量，F错误。
故选ACE。
15．（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
16．1.884×10-7s，1.06×107Hz
【详解】
根据
可得振荡的最大周期为
s＝1.884×10-7 s
根据
解得
Hz＝1.06×107 Hz