第3章 电磁场与电磁波 单元测试（沪科版选修3-4）

第3章 电磁场与电磁波 单元测试（沪科版选修3-4）
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A．稳定的磁场激发稳定的电场
B．变化的电场激发变化的磁场
C．真空中电磁波的波长完全由频率决定
D．所有电磁波的传播速度都相同
解析：选C.根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场才能产生电场，变化的电场才能产生磁场，所以选项A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，所以选项B错误；所有电磁波在真空中传播的速度相同，频率不同，所以波长不同，所以选项C正确；在不同的介质中，电磁波的传播速度会不一样，所以选项D错误．综上所述，本题的正确选项为C.
2．关于LC电路，下列说法正确的是(　　)
A．一个周期内，电容器充、放电各一次
B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强
C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最大
D．电容器开始充电时，电场能最大
解析：选C.电容器从开始充电到放电完毕才经历半个周期，一个周期内，电容器应充、放电各两次，A错误；电容器上的电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中的电流为零，B错误；电容器开始充电时，电场能为零，线圈中磁场能最大，所以C正确，D错误．
3．下列关于电磁波的叙述中，正确的是(　　)
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.00×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
解析：选AC.搞清电磁波的产生机理，以及电磁波在真空中传播速度为光速c＝3×108 m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不发生变化，波长、波速变化．另外电磁波仍具有波的特征．电磁波只有在真空中的传播速度才为3.00×108 m/s，而在其他介质中传播速度均小于3.00×108 m/s.电磁波与其他波一样具有干涉、衍射等波的特性．当电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，那么c＝λf，v＝λ′f.因为c>v，所以λ>λ′波长变短，波速变小，故选A、C.
4．认为光波和无线电波都是电磁波的理由是下面哪几个方面(　　)
A．真空中传播速度相同
B．都能发生反射、折射、衍射等现象
C．传播中都不依靠别的介质
D．都是由振荡电路中自由电子的运动产生的
解析：选A.光波和无线电波都是电磁波家族中的一员，它们在真空中传播速度相同，都具有波的特有性质，同时在传播中都不依靠别的介质．但它们产生的机理不同，无线电波是由振荡电路中自由电子的运动产生的，而光波是由于原子的外层电子受激发后产生的．
5．用一台简易收音机收听某一电台的广播，必须经过的两个过程是(　　)
A．调制和解调　　　　　　 B．调谐和检波
C．检波和解调 D．调频和调幅
解析：选B.首先必须接收到电磁波，叫调谐或选台，收到后将高频电磁波与低频音频信号分开，叫解调或检波．
6．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是(　　)
A．γ射线 B．可见光
C．无线电波 D．紫外线
解析：选C.一种波要发生明显的衍射现象，就要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或者比波长小．电磁波中无线电波的波长范围大约在10－2～102 m，而红外线的波长范围大约在10－6～10－2 m，可见光、紫外线的波长更短．故只有无线电波才能发生明显的衍射．故正确选项应为C.
7．如图3－5所示，是一台收音机的屏板，当向右调指针(图中黑块)时，所接收的电磁波(　　)
图3－5
A．频率变大，波长变大
B．频率变大，波长变小
C．频率变大，波长不变
D．频率变小，波长变大
解析：选B.面板上所标识的数字是频率，向右调节时频率显然增大，由于波速一定时，波的频率与波长成反比关系，所以波长变小．
8．下列说法中正确的是(　　)
A．红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域
B．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
C．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用
D．电取暖器利用了红外线的热作用
解析：选AD.红外线衍射明显，选项A正确；γ射线穿透能力最强，选项B错误；阳光晒黑皮肤是紫外线的作用，选项C错误；红外线有显著的热作用，选项D正确．
9．(2011年北京海淀模拟)关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(　　)
A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场也能产生电场
B．电磁波和机械波都只能在介质中传播
C．电磁波在空间传播时，电磁能也随着一起传播
D．电磁波穿过两种介质的分界面时频率会发生变化
解析：选AC.由麦克斯韦的电磁场理论，选项A正确；由于电磁波能够在真空中传播，选项B错误；电磁波传播的过程就是能量传播的过程，C项正确；电磁波的频率由波源决定，与介质无关，选项D错误．
10．如图3－6所示，已知LC振荡电路中，电容器极板1上的电荷量随时间变化的图像如图乙所示，则(　　)
图3－6
A．a、c两时刻电路中的电流最大，方向相同
B．a、c两时刻电路中的电流最大，方向相反
C．b、d两时刻电路中的电流最大，方向相同
D．b、d两时刻电路中的电流最大，方向相反
解析：选D.a、c两时刻，电容器极板上的电荷量最多，电场能最大，电流应为零，所以A、B均错误；b时刻，电容器顺时针放电完毕，电流为顺时针最大；而d时刻，电容器逆时针放电完毕，电流为逆时针最大，故C错误，D正确．
二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分，将答案填在题中的横线上)
11. 在LC振荡电路中，电容C两端的电压UC随时间变化的图像如图3－7所示，根据图像可以确定振荡电路中电场能最大的时刻为______________；在T/2～3T/4时间内电容器处于__________状态，能量转化情况是__________．
图3－7
解析：电场能最大时刻即U最大时刻，为0、、T时刻．
T/2～3T/4时间内，UC减小，q减小，电容器处于放电阶段，电场能转化为磁场能．
答案：0、T/2、T　放电　电场能转化为磁场能
12．如图3－8所示，A为某火箭发射场，B为山区，C为城市．发射场正在进行某型号火箭的发射实验．为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号．已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________(选填“无线电广播信号”或“电视信号”)．这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
图3－8
解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，根据波发生明显衍射现象的条件，已知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置．电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发．
答案：电视信号　电视信号波长短，只能直线传播，受山坡阻挡，不易衍射
三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(12分)LC振荡电路中，线圈的自感系数L可以从4 mH变到9 mH，电容器的电容C可以从36 pF变到100 pF.这个振荡电路的最高频率是多大？对应的电磁波的波长是多长？
解析：由f＝得L、C越小，f越高．
所以最高频率时L＝4 mH，C＝36 pF
则fm＝＝1.33×105 Hz，
波长λ＝c/f＝2.25×103 m.
答案：1.33×105 Hz　2.25×103 m
14．(12分)一位观众在某剧场观看演出，它的座位离扬声器有20 m远，另一位观众在家里的电视机旁收看实况转播，他家离剧场20 km远，那么两人谁先听到演员的歌声？(v声＝340 m/s)
解析：声波传播20 m所需时间：
t1＝ s≈5.9×10－2 s
电磁波传播20 km所需时间：
t2＝ s≈6.7×10－5 s
t2＜t1故电视机旁的观众先听到演员的歌声．
答案：电视机旁的观众先听到演员的歌声
15．(12分)某电台发射的电磁波频率是72 MHz，其波长是多少？如果某接收机的LC调谐电路的线圈自感系数L＝2.0×10－6 H，要收到该电台的节目，调谐电路的电容应是多少？
解析：根据电磁振荡周期公式T＝2π和公式λ＝可以得λ＝＝ m≈4.17 m
根据f＝，得f2＝
C＝＝F
＝2.45×10－12F≈2.45 pF.
答案：4.17 m　2.45 pF
16．(12分)某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机．设某一时刻从雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时200 μs，经过4 s后又发出一个电磁波，雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时186 μs，则该飞机的飞行速度多大？
解析：由发射电磁波到接收到反射波历时200 μs时，可算出此时飞机距雷达的距离为L1＝ m＝3.0×104 m．经4 s后，飞机距雷达站的距离为L2＝ m＝2.79×104 m，故飞机飞行的速度为v＝＝ m/s＝525 m/s.
答案：525 m/s