3.4电磁波的发现及其应用 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．不同频率的电磁波产生机理不同、特性不同、用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来对天体进行研究，应用X射线进行人体透视、机场安检等，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（　　）
A．红外线波动性最明显，γ射线粒子性最明显
B．一切物体都在不停的辐射红外线，温度越高辐射红外线强度就越大
C．红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁时产生的
D．它们和机械波本质相同，都是横波，都可以发生多普勒效应
2．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．手机放在一个真空玻璃罩中不能接收到信号，我们隔着玻璃罩看不到来电显示，没法听到来电音乐
B．手机放在一个真空玻璃罩中能接收到信号，我们隔着玻璃罩只能看到来电显示，没法听到来电音乐
C．载有信号的电磁波只能在真空中传播
D．电磁振荡停止后，其发射到空间的电磁波随即消失
3．下列有关物理学史，不符合事实的是
A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在
B．伽利略认为，力学规律在任何惯性系中都是相同的
C．赫兹首先捕捉到了电磁波
D．牛顿发现了单摆周期公式
4．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是：（ ）
A．英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在．
B．英国物理学家牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”观点，并用实验的方法测出万有引力常量G
C．胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比
D．亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快
5．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法不正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；赫兹用实验证实了电磁波的存在
C．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
D．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
6．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是(　　)
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的
C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的
7．在如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，下列说法正确的是（　　）
A．A板带正电
B．A、B两板间的电压在增大
C．电容器C正在放电
D．磁场能正在转化为电场能
8．下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
D．均匀变化的电场可以产生均匀变化的磁场
9．如图是一款磁悬浮蓝牙音箱，可实现与手机的无线信息传递，底座通电后，上面的磁体音箱就会在底座产生的磁场作用下悬浮起来，下列说法不正确的是（　　）
A．音箱悬浮时在竖直方向受到两个力，即重力和磁场的作用力
B．底座通电后能产生磁场，与电动机的工作原理相同
C．音箱悬浮利用了同名磁极相互排斥
D．无线信息传递利用的电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s
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．下列说法中正确的是
A．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
B．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
C．当物体运动的速度接近光速时，时间和空间都要发生变化
D．当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化
12．某时刻LC振荡电路的状态如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时刻电场能正在向磁场能转化
B．此时刻磁场能正在向电场能转化
C．在一个周期内，电场能向磁场能转化完成两次
D．在一个周期内，磁场能向电场能转化完成一次
13．关于振动和波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波是纵波
B．单摆摆动时，摆球所需的回复力就是摆球所受的合力
C．波传播方向上各质点与振源振动周期相同，是因为各质点的振动均可看做在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动
D．做简谐振动的物体，加速度随时间的变化规律符合正(余)弦函数变化规律
E.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率就能知道血流的速度，这种方法利用了多普勒效应
14．在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5mH，电容器的电容C＝4μF。求：
（1）该回路的周期是多大？（取3.14）
（2）设t＝0时，电容器两极板间电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器处在什么过程中？
15．如图所示的振荡电路中，自感系数L=300 μH，电容C的范围为25～270 pF，求：
(1)振荡电流的频率范围；
(2)若自感系数L=10 mH，要产生周期T=0.02 s的振荡电流，应配置多大的电容？
参考答案
1．B
【详解】
A．红外线的频率大于射线，波长便小于射线，由于频率越高，粒子性越明显，波长越长，波动性越明显，所以红外线波粒子性最明显而射线波动性最明显。故A错误；
B．一切物体都在不停的发射红外线，而且温度越高发射红外线强度就越大，故B正确；
C．原子的跃迁实质上就是核外电子的跃迁，一般只能发射X射线，只有原子核的跃迁才能发出射线，故C错误；
D．红外线、无线电波、X射线和γ射线和机械波的本质不同，但都是横波，且都可以发生多普勒现象，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】
AB．由于电磁波可以在真空中传播，声波的传播需要介质，不能在真空中传播，故手机放在一个真空玻璃罩中能接收到信号，隔着玻璃罩看得到来电显示，没法听到来电音乐，A错误，B正确；
C．载有信号的电磁波不仅能在真空中传播，也能在介质中传播，C错误；
D．电磁振荡停止后，其发射到空间的电磁波能继续传播，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，故A正确；
B．伽利略认为，力学规律在任何惯性系中都是相同的，故B正确；
C．赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C正确；
D．惠更斯发现了单摆周期公式，故D错误；
此题选择不符合事实的选项，故选D。
4．C
【详解】
A、英国物理学家麦克斯韦在研究了当时所发现的电磁现象的基础上，建立了麦克斯韦电磁理论，并预言了电磁波的存在；德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故选项A错误；
B、伽利略设想了“理想斜面实验”，推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”观点，英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出万有引力常量，故选项B错误；
C、胡克认为只有在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比，故选项C正确；
D、亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体比轻物体下落快，故选项D错误；
5．C
【详解】
奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象，选项A正确； 麦克斯韦预言了电磁波；赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项B正确；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律；安培发现了磁场对电流的作用规律，选项C错误； 库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C.
6．B
【详解】
由震荡频率公式
可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的 ，或减小自感使之变为原来的，故B正确，ACD错误．
故选B。
7．C
【分析】
在LC振荡电路中，当电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量增大，磁场能转化为电场能；当电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电场能转化为磁场能。
【详解】
通过图示电流方向，且电流增大，知电容器在放电，电场能转化为磁场能，则电容器上极板A带负电，下极板B带正电，电容器上的电荷量正在减小，由
知AB两极板间的电压在减小，故C正确，ABD错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．雷达是用微波测定物体的位置的设备，A错误；
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，B错误；
C．无线电波的波长最大，故电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波，C正确；
D．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产性稳定的电场，只有非均匀变化的电场产生变化的磁场，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．音箱悬浮时处于平衡状态受力平衡，它受到竖直向下的重力和竖直向上的磁场的作用力，是一对平衡力，A正确；
B．底座通电后能产生磁场是因为通电导体周围存在磁场，而电动机的工作原理通电线圈在磁场中受力转动，B错误；
C．音箱悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理，C正确；
D．电磁波在空气中的传播速度是3×108m/s，D正确。
故选B。
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．ACD
【详解】
考查对波的相关概念的理解，机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播，A正确；必须有变化的电场和变化的磁场，才能产生电磁波，B错误；当物体运动的速度接近光速时，时间和空间都要发生变化，C正确；当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化，D正确；
12．BC
【详解】
AB．由图可知，该时刻电容器正在充电，则振荡电流i正在减小，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，即磁场能正在向电场能转化，A错误，B正确；
CD．在一个周期内，电容器两次充电、两次放电，则磁场能向电场能转化完成两次，电场能向磁场能转化完成两次，C正确，D错误。
故选BC。
13．CDE
【详解】
A．电磁波是横波，故A错误；
B．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力，通过平衡位置时，回复力为零，但合力不为零，故B错误；
C．波传播方向上各质点与振源振动周期相同，是因为各质点的振动均可看做在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动，故C正确；
D．做简谐振动的物体，受到的合外力与位移成正比，由其振动方程可知，其速度和加速度两物理量随时间的变化规律均符合正(余)弦函数变化规律，故D正确；
E．测出反射波的频率就能知道血流的速度，是利用多普勒效应原理，故E正确.
故选CDE。
14．（1）6.28×10－4s；（2）减小；反向充电过程
【详解】
（1）由电磁振荡的周期公式可得该回路的周期
T＝2＝2×3.14×s＝6.28×10－4s
（2）因为t＝9.0×10－3s相当于14.33个周期，而<0.33T<，由电磁振荡的周期性可知，当t＝9.0×10－3s时，LC回路中的电磁振荡正处在～的变化过程中。
t＝0时，电容器两极板间电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，则回路中电流随时间的变化规律如图所示，结合图像可知，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流在减小，这时电容器正处在反向充电过程中。
15．(1)0.56×106～1.8×106 Hz ；(2)10－3 F
【详解】
(1)由f=得：
fmax= Hz=1.8×106 Hz
fmin=Hz=0.56×106 Hz
所以频率范围为0.56×106～1.8×106 Hz.
(2)由T=2π得：
C=F=10－3 F.