第四、五章　电磁振荡与电磁波和传感器检测卷（Word版含解析）

第四章　电磁振荡与电磁波
第五章　传感器
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8小题只有一项符合题目要求,第9~12小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)
1.(2021山东济宁高二下期中)关于电磁波理论,下列说法正确的是 (　　)
A.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
2.(2021陕西宝鸡高二期末)下列关于电磁波说法中正确的是 (　　)
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.电磁波是纵波
C.电磁波不能在空气中传播
D.电磁波需要介质才能传播
3.(2021江西赣州八校协作体高二下期中联考)关于传感器,下列说法正确的是 (　　)
A.金属材料不可以制成传感器
B.光敏电阻是由半导体材料制成的
C.传感器都是通过感知电阻的变化来传递信号的
D.以上说法都不正确
4.(2021浙江丽水外国语实验学校高二下月考)电磁波在生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是 (　　)
A.雷达是利用无线电波中的长波来测定物体位置的
B.太阳辐射在黄绿光附近辐射最强,人眼对黄绿光最敏感
C.在电磁波的发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫调谐
D.紫外线的波长比可见光的波长更长,具有较高的能量,可以用来灭菌消毒
5.(2021河北衡水安平中学高二月考)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示的电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈(原线圈)两端接上正弦式交变电压后,就会在邻近的受电线圈(副线圈)中产生感应电动势,最终实现为手机电池充电。则关于受电线圈(副线圈)中产生的感应电动势情况,下列说法正确的是 (　　)
A.受电线圈(副线圈)中的感应电动势恒定不变
B.受电线圈(副线圈)中的感应电动势周期性变化
C.受电线圈(副线圈)中的感应电动势大小不变、极性不断变化
D.受电线圈(副线圈)中的感应电动势极性不变、大小不断变化
6.(2021山东泰安高二下期中)常用的公交一卡通IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机向外发射某一特定频率的电磁波,刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是 (　　)
A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B.只有当读卡机发射该特定频率的电磁波且IC卡靠近读卡机时,IC卡才能有效工作
C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流
D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息
7.(2021江西南昌高二上期末)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图(a)所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图(b)所示,下列判断正确的是 (　　)
A.从t1到t2时间内,小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动
C.从t2到t3时间内,小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动
8.(2020福建福州高二期末)如图所示电路中,E为电源(内阻为r),R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,R1为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小),电压表为理想电压表,开关S闭合后,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是 (　　)
A.若仅将R4的滑片向下移动,电压表的示数将变大,电源效率将变大
B.若仅将R4的滑片向下移动,R2消耗的电功率将变大,带电微粒将向上运动
C.若仅增大光照强度,R4消耗的电功率将变小
D.若仅增大光照强度,将有电流向下通过R3
9.(2021山东临清第二中学高二期末)关于电磁波,下列说法正确的是 (　　)
A.麦克斯韦用实验成功地证明了电磁波的存在
B.电磁波的传播可以不借助介质
C.X射线光子的能量小于γ射线光子的能量
D.均匀变化的磁场一定能形成电磁波
10.(2021湖南长沙雅礼中学高二月考)5G通信即将推广普及,我国自主研发设计的5G通信技术走在了世界的前列。5G信号的频率分为两种,一种是6 GHz以下,这和我们目前的2/3/4G差别不算太大,还有一种频率在24 GHz以上,对于频率在24 GHz这样的信号,下面说法正确的有 (　　)
A.波长大约为0.1 cm
B.波长越短,准直性越好,绕射能力越弱
C.频率越高,可能加载的信息密度也越高
D.频率越高的电磁波传播速度越大
11.(2021山东济南高二阶段性检测)某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示,U为直流电压,下列说法正确的有 (　　)
A.增大电压U,负载电流不变
B.增大电压U,电路的总功率变大
C.抽去线圈铁芯,磁敏电阻的阻值变小
D.抽去线圈铁芯,负载两端电压变小
12.(2021湖北三市高二联考)用磁敏电阻作为传感器可以探测空间是否存在磁场,设计电路如图,磁敏电阻在没有磁场时电阻很小(几乎为零),在有磁场时电阻很大。闭合S1,断开S2,灯泡正常发光,下列说法正确的是 (　　)
A.探测头处在无磁场区域时,闭合S2,灯泡会变亮
B.探测头处在无磁场区域时,闭合S2,电流表示数会变大
C.闭合S2,探测头从无磁场区域进入磁场区域时,灯泡会变亮
D.闭合S2,探测头从无磁场区域进入磁场区域时,电流表的示数会变大
二、非选择题(本题共7小题,共52分)
13.(2分)(2021吉林长春第二十中学高二月考)某电视台发出波长为600 m的电磁波,此电磁波的频率是　　　　　。(已知电磁波在空气中的传播速度c取3×108 m/s)
14.(4分)(2021上海浦东华师大二附中高二月考)如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃两端电压的增加,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,要使报警的临界温度升高,可以适当　　　(选填“增大”或“减小”)电源的电动势,也可以把R2的滑片P适当向　　　(选填“上”或“下”)移。
15.(5分)(2021上海杨浦高三月考节选)我国500米口径球面射电望远镜(FAST)被誉为“中国天眼”,如图(1)所示。其主动反射面系统是一个球冠反射面,球冠直径为500 m,由4 450块三角形的反射面单元拼接而成。它能探测到频率在70 MHz~3 GHz之间的电磁脉冲信号。(1 MHz=106 Hz,1 GHz=109 Hz)
图1
图2
计算探测到的电磁脉冲信号的波长范围为　　　　　,并根据图(2)判断对应哪种电磁波:　　　。
16.(9分)(2021福建宁德高二下期中)我国《道路交通安全法》规定驾驶员的血液酒精含量达到20 mg/100 mL(含20 mg/100 mL)属于酒驾,达到80 mg/100 mL(含80 mg/100 mL)属于醉驾。只要酒驾就属于违法行为,可能被处以行政拘留或者罚款。半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图,图中电源电动势为4.8 V,内阻可忽略不计;电压表V量程为0~5 V,内阻很大;定值电阻R1的阻值为60 Ω;实验测得酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线如图乙所示。
甲
乙
(1)醉驾时R2的阻值小于等于　　　　 Ω;
(2)按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表,则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为　　　　V处。(计算结果取三位有效数字)
17.(12分)(2021广东韶关高二下期中)某同学用热敏电阻制作了一个简易自动报警器,热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示,简易自动报警器的电路图如图丙所示,请回答以下问题:
甲
乙
丙
丁
(1)用多用电表欧姆挡测继电器线圈ed(图乙所示)的电阻时,将选择开关旋至“×100”位置,欧姆调零,测线圈ed电阻发现指针偏转角度过大,则应把选择开关旋至　　　　(选填“×10”或“×1 k”)进行测量,经正确操作,多用电表示数如图丁所示,则所测继电器的阻值为　　　　Ω;
(2)为使温度在达到报警温度时,简易报警器响起,单刀双掷开关c应该接　　　　(选填“a”或“b”);
(3)流过继电器线圈ed的电流I0≥10 mA才会报警,若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计),欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起,则滑动变阻器规格应该选择　　　　。
A.0~200 Ω　　　B.0~500 Ω　　　C.0~1 500 Ω
18.(10分)(2020北京师大二附高二下诊断性测试)如图甲,电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路,R1处于恒温箱内。电源电动势E=6 V,内阻不计,继电器线圈的电阻R0=100 Ω。图乙为热敏电阻的R1-t图像,且已知在50~150 ℃范围内,热敏电阻的阻值随温度的变化规律是:R1t=常数,电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20 mA时,继电器的衔铁被吸合,已知此时可变电阻R2=125 Ω,恒温箱保持60 ℃恒温。图甲中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)60 ℃时,热敏电阻R1的阻值是多少
(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端
(3)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃,可变电阻R2的阻值应调为多少
(4)欲将恒温箱的温度调高一些,应将R2的阻值调大还是调小
甲
乙
19.(10分)(2021江苏苏州新草桥中学高二上月考)如图所示为一测速计原理图,滑动触头P与运动物体相连,当P匀速滑动时,电流表中有一定的电流通过,由电流表的示数可得到运动物体的速度。已知电源电动势E=4 V,内阻r=10 Ω,AB为粗细均匀的电阻丝,阻值R=30 Ω,长度L=30 cm,电容器电容C=50 μF,现测得电流表示数为0.05 mA,方向由N流向M,试求物体速度的大小和方向。
答案全解全析
第四章　电磁振荡与电磁波
第五章　传感器
1.C 2.A 3.B 4.B 5.B 6.B
7.D 8.A 9.BC 10.BC 11.BC 12.BC
1.C　根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场才产生变化的磁场,故A、B均错误;做非匀变速运动的电荷可以在周围空间产生变化的电磁场,形成电磁波,C正确;赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,D错误。
2.A　光是一种电磁波,所有电磁波在真空中传播速度都相同,都是以光速c传播,A正确;电磁波的电场和磁场方向都垂直于传播方向,电磁波是横波,B错误;电磁波能在空气中传播,C错误;电磁波传播不需要介质,D错误。
3.B　温度传感器可以用金属丝制作,A错误;光敏电阻是由半导体材料制成的,B正确;根据原理不同,传感器可以通过感知电阻变化、电容变化、电感变化等来传递信号,C错误。根据以上分析可知,D错误。
4.B　微波波长较短,直线传播性能好,雷达是利用微波来测定物体位置的,故A错误;太阳辐射在黄绿光附近辐射最强,而人眼也对黄绿光最敏感,故B正确;在电磁波的发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫调制,故C错误;紫外线的波长比可见光的波长更短,频率更高,因而具有较高的能量,可以用来灭菌消毒,故D错误。
5.B　由于送电线圈中通入正弦式交变电流,根据麦克斯韦电磁场理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化,周期性变化的磁场产生同周期性变化的电场,所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电,即受电线圈(副线圈)中的感应电动势周期性变化。
6.B　由题意可知,IC卡内的能量来自于电磁感应,卡内是一个LC振荡电路,没有电池,选项A错误;由题意知读卡机向外发射特定频率的电磁波,IC卡内电路中达到一定的电压后,IC卡才能有效工作,选项B正确;若电磁波的频率偏离该特定频率,电感线圈L中仍可出现感应电流,但不会达到需要的电压,选项C错误;IC卡接收到读卡机发射的电磁波,同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理,选项D错误。
7.D　在t1~t2时间内,电流I变大,压敏电阻阻值变小,压力变大,根据牛顿第二定律可知,小车做变加速运动,故A、B错误;在t2~t3时间内,I不变,压力恒定,且电流比初始电流大,因此小车做匀加速直线运动,故C错误,D正确。
8.A　若仅将R4的滑片向下移动,R4连入电路的阻值变大,外电路总电阻变大,路端电压即电压表的示数变大,电源效率变大,故A正确;若仅将R4的滑片向下移动,R2和R4并联部分的电阻变大,分压变大,电流变小,R2消耗的电功率变大,电容器两端的电压减小,带电微粒将向下运动,故B错误;若仅增大光照强度,R1阻值减小,R4分压变大,消耗的电功率变大,故C错误;若仅增大光照强度,R1阻值减小,分压减小,电容器放电,R3中有向上的电流通过,故D错误。
9.BC　麦克斯韦提出了电磁波理论,赫兹用实验成功地证明了电磁波的存在,A错误;电磁波的传播可以不借助介质,在真空中传播,B正确;光子的能量与频率成正比,故X射线光子的能量小于γ射线光子的能量,C正确;均匀变化的磁场产生恒定的电场,之后不会再产生磁场,故不能形成电磁波,D错误。
10.BC　根据波长与频率的关系可得c=λf解得λ== m=0.125 m,故A错误;波长越短,准直性越好,反射性越强,绕射能力越弱,B正确;频率越高,可能加载的信息密度也越高,C正确;电磁波的波速与介质性质有关,与频率、能量、波长无关,电磁波在不同介质中传播时,波速变化,频率不变,故D错误。
11.BC　增大电压U,负载电流变大,电路总功率变大,为保护负载,则磁敏电阻两端需要分压,即电压增大,则磁敏电阻的阻值增大,根据甲图可知磁感应强度增大,所以通过线圈的电流增大,根据P=UI,可知电路的总功率P变大,故A错误,B正确;抽去线圈铁芯,线圈产生的磁感应强度减小,故磁敏电阻的阻值变小,则磁敏电阻两端的电压变小,而U不变,所以负载两端电压变大,故C正确,D错误。
12.BC　探测头处在无磁场区域时,闭合S2,磁敏电阻几乎为零,总电流增大,此时灯泡被短路,灯泡不亮,故A错误,B正确;闭合S2,探测头从无磁场区域进入磁场区域时磁敏电阻阻值增大,总电阻变大,总电流减小,路端电压增大,而总电流减小,则保护电阻两端电压减小,故灯泡两端电压增大,灯泡变亮,故C正确,D错误。
13.答案　5×105 Hz(2分)
解析　根据电磁波的速度与波长关系,有c=λf,可得频率为f== Hz=5×105 Hz。
14.答案　减小(2分)　上(2分)
解析　要使报警的临界温度升高,R1对应的阻值应减小,电路中的电流会增大,电铃两端的电压会增大,而电铃电压达到一定值时,电铃会响,要使电铃的电压仍为原来的值,必须适当减小电源的电动势;根据串联电路的特点可知,要使电铃的电压仍为原来的值,可以把R2的滑片P适当向上移,以减小R2阻值。
15.答案　0.1~4.286 m(3分)　无线电波(2分)
解析　根据电磁波的波速与频率关系c=fλ
可得λ1== m=4.286 m
λ2== m=0.1 m
根据图(2)判断,此波段内的电磁脉冲信号对应无线电波。
16.答案　(1)30(4分)　(2)2.40(5分)
解析　(1)醉驾时血液酒精含量达到80 mg/100 mL,由图乙可知,R2的阻值小于等于30 Ω;
(2)按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表,则酒精气体浓度为0时,R2阻值最大,为60 Ω,此时
UR1== V=2.40 V
则刻度线应刻在电压刻度线为2.40 V处。
17.答案　(1)×10(3分)　220(3分)　(2)a(2分)　
(3)C(4分)
解析　(1)测电阻时指针偏转过大,则读数太小误差较大,需要选择小倍率让读数变大才能减小误差,所以应把选择开关旋至×10挡进行测量。所测继电器的阻值为:表盘刻度读数×倍率=22×10 Ω=220 Ω。
(2)由于温度升高热敏电阻阻值减小,通过继电器的电流增大,其产生的磁场磁感应强度增大,把铁片向左吸引,所以要让报警器响起,则单刀双掷开关c应该接a。
(3)流过继电器线圈ed的电流I0≥10 mA才会报警,若直流电源电动势E1为18 V,则回路的总电阻的最小阻值为Rmin== Ω=1.8×103 Ω,所以滑动变阻器规格应该选择0~1 500 Ω,则C正确,A、B错误。
18.答案　(1)75 Ω　(2)A、B端　(3)45 Ω　(4)调大
解析　(1)因60 ℃时可变电阻R2=125 Ω,电流为20 mA,电源电压6 V,则根据欧姆定律可得
I= (2分)
解得R1=75 Ω(1分)
(2)由图乙可知,热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小,可见温度越高,电路中的电流越大,当电流达到20 mA时,继电器的衔铁被吸合,电路应当断开,所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端; (2分)
(3)由题意可知,R1t=常数,当温度是100 ℃时,则有
75 Ω×60 ℃=R2'×100 ℃(2分)
解得R2'=45 Ω(1分)
(4)恒温箱的温度越高,热敏电阻的阻值越小,电流相同的情况下,可变电阻阻值应越大,则欲将恒温箱的温度调高一些,应将R2的阻值调大。 (2分)
19.答案　0.1 m/s　向右
解析　估算流过电阻丝上的电流为
I== A=100 mA(2分)
该电流远远大于电容器的充放电电流,故电容器对电路的影响较小,电阻丝与电源串联,当P移动Δx时,电容器上电压的变化量为ΔU
ΔU=IΔR=Δx (2分)
其充放电电流I0===·(2分)
又v=,所以v==0.1 m/s(2分)
又因I0由N流向M,故电容器放电,P右移,物体移动方向向右。 (2分)