4.1电磁振荡 专题练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.1电磁振荡 专题练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-05 19:54:50 | ||
图片预览
文档简介
4.1电磁振荡
一、选择题（共15题）
1．下列对电磁学发展历史的描述，不正确的是（ ）
A．安培发现了通电导线之间的相互作用规律
B．库仑发现了电流的磁效应
C．赫兹验证了电磁波的存在
D．法拉第总结出了电磁感应定律
2．关于下面四位杰出物理学家所做的贡献，表述正确的是
A．麦克斯韦在实验中证实了电磁波的存在
B．赫兹预言了电磁波的存在，并认为光是一种电磁波
C．法拉第发现了电流的磁效应
D．托马斯杨进行了双缝实验，发现了光的干涉性质
3．下列关于电磁波的说法，正确的是（ ）
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 B．电场随时间变化时，一定产生电磁波
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
4．如图所示是我国口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．赫兹预言了电磁波的存在
B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C．频率越高的电磁波，波长越长
D．电磁波可以传递信息和能量
5．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势
D．只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失
6．关于物理学家及其成就下列说法中正确的是（ ）
A．楞次发现了电磁感应定律 B．麦克斯韦建立了电磁场理论
C．安培发现了电流的磁效应 D．奥斯特发现了电磁感应现象
7．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
B．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
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场
8．如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电容器两极板间的电场能正在减小
9．下列关于物理学家所作贡献的叙述正确的是
A．楞次通过实验发现了电流周围存在磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在,并通过实验验证了电磁波的存在
C．安培通过实验发现感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究
10．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是
A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
B．机械波和电磁波的传播都依赖于介质
C．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，但机械波能发生多普勒效应，电磁波不能发生
D．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
11．麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一阶段中最伟大的理论物理学家，他的科学思想和科学方法的重要意义直到20世纪科学革命来临时才充分体现出来，下列关于麦克斯韦的理论，正确的是（ ）
A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场
B．光是以波动形式传播的一种电磁振动
C．水波、声波和电磁波都能在真空中传播
D．当电场和磁场同时存在空间某一区域时，就会形成电磁波
12．关于机械波与电磁波，以下说法正确的是（ ）
A．公路上的超声波测速仪向迎面驶来的汽车发射一个已知频率的超声波，根据测速仪接收到的反射波频率变化的多少，就可知汽车运动的速度大小，其原理是波的多普勒效应
B．赫兹从理论上预言了电磁波的存在，麦克斯韦观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，麦克斯韦还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度
C．机械波与电磁波的传播都需要介质
D．无论是机械波还是电磁波，只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相等时，才能发生衍射
13．一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值开始计时，则下列说法错误的是（ ）
A．至少经过，磁场能达到最大
B．至少经过，电场能达到最小
C．电路中电流的周期为
D．在时间内，电容器放电电荷量为CUm
14．类比是一种有效的学习方法，通过类比，能较牢固地掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（ ）
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖介质，而电磁波可以不依赖介质在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
15．下列应用没有利用电磁波技术的是（ ）
A．无线电广播 B．移动电话 C．雷达 D．白炽灯
二、填空题
16．赫兹的电火花∶
如图所示，和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的______，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出______________，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花。这个导线环实际上是电磁波的检测器。
结论∶赫兹实验证实了__________的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。
17．丹麦物理学家____________通过实验发现通电导线周围存在磁场；英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，后来德国物理学家____________通过实验证实了电磁波的存在。
18．电磁波可以在______中传播,电磁波的传播____需要介质。
19．把左边的人和右边与之相关的物理事件用线段连接起来________.
A．法拉第 a.磁场对通电导线的作用力
B．安培 b.电流磁效应
C．奥斯特 c.点电荷间的相互作用力
D．库仑 d.电磁感应
E.赫兹 e.用实验成功验证了电磁波的存在
三、解答题
20．我们平时可能会有这样的经历：雷雨天在家收听广播节目时，我们会先听到收音机里发出“咔嚓、咔嚓……”的声音，然后才听到雷声。
（1）打雷时收音机为什么会发出“咔嚓”的声音？
（2）为什么会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声？
21．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C=1 μF。在两极板上带有一定电荷时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。手头上还有一个电感L=0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，分析以下问题：（重力加速度为g）
（1）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间电容器电场方向向上？此时粉尘的加速度大小是多少？
（2）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间线圈中电流最大？此时粉尘的加速度大小是多少？
22．运用能量守恒定律说明为什么只含有电阻器和电容器的电路或者只含有电阻器和自感线圈的电路都不可能产生电磁振荡。
23．有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。例如简谐运动是我们研究过的一种典型运动形式，它的一个特征是质点运动时，位移与时间的关系遵从正弦函数规律，呈现出周期性，其运动的周期，式中m为振动物体的质量，k为回复力与位移间的比例系数。
（1）试证明在小角度下，单摆做简谐运动，并根据简谐运动周期的公式推导出单摆振动频率f的表达式（已知单摆的摆长为L、摆球质量为m、当地重力加速度为g）；
（2）在弹吉他时，当拨动琴弦时，琴弦会发生振动，琴弦振动的频率f由琴弦的质量m、长度L和张力F共同决定，假设琴弦振动时，振幅很小，且琴弦的张力保持不变，
a．请通过分析，写出琴弦振动的频率f与琴弦的质量m、长度L和张力F的关系式；
b．现将此琴弦的长度裁剪为原来的一半，试求琴弦振动的频率将变为多少？
（注：严格的说，琴弦上的驻波会形成多种频率的振动的叠加。此题中我们不考虑其他驻波的影响，即只需关注琴弦上基波的频率。不懂驻波的同学可以不用管这一条注释，不影响解题）
（3）简谐运动也具有一些其他特征，如简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系就都可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，a为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。我们曾利用此式证明了双弹簧振子的运动是简谐运动。
现在对一个LC振荡电路，请证明电路中电容器极板上的电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律（即电荷量与时间的关系遵从正弦函数规律），并求出电磁振荡频率f的表达式。已知电感线圈中磁场能的表达式为，式中L为线圈的自感系数，I为线圈中电流的大小；电容器中电场能的表达式为。
参考答案
1．B2．D3．C4．D5．C6．B7．D8．B9．D10．D11．B12．A13．A14．D15．D
16．电磁场 感应电动势 电磁波
17．奥斯特 赫兹
18．真空 不
19．
20．（1）打雷时，会在空间产生迅速变化的电流，而迅速变化的电流会在空间激起电磁波，电磁波被收音机接收后，收音机就发出“咔嚓”的声音；
（2）电磁波在空气中的传播速度远大于声速，所以我们会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声。
21．（1） π×10-5 s，2g；（2）×10-5 s ，g
22．在电路中，电荷和电流以及与之相联系的电场和磁场周期性地变化，同时相应的电场能和磁场能在储能元件中不断转换的现象，如果只由电阻器和电容器的电路组成的电路中，电流的大小和方向周期性变化，电容器极板上的电荷也周期性地变化，相应的电容内储存的电场能和电感内储存的磁场能不断相互转换，由于开始时储存的电场能或磁场能既无损耗又无电源补充能量，电流和电荷的振幅都不会衰减，而今只有电阻和电容的电路或者只含有电阻器和自感线圈的电路，那么不会出现电场能和磁场能相互转化，因此不可能产生电磁振荡。
23．（1）；（2）a．，b．；（3），
一、选择题（共15题）
1．下列对电磁学发展历史的描述，不正确的是（ ）
A．安培发现了通电导线之间的相互作用规律
B．库仑发现了电流的磁效应
C．赫兹验证了电磁波的存在
D．法拉第总结出了电磁感应定律
2．关于下面四位杰出物理学家所做的贡献，表述正确的是
A．麦克斯韦在实验中证实了电磁波的存在
B．赫兹预言了电磁波的存在，并认为光是一种电磁波
C．法拉第发现了电流的磁效应
D．托马斯杨进行了双缝实验，发现了光的干涉性质
3．下列关于电磁波的说法，正确的是（ ）
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 B．电场随时间变化时，一定产生电磁波
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
4．如图所示是我国口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．赫兹预言了电磁波的存在
B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C．频率越高的电磁波，波长越长
D．电磁波可以传递信息和能量
5．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势
D．只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失
6．关于物理学家及其成就下列说法中正确的是（ ）
A．楞次发现了电磁感应定律 B．麦克斯韦建立了电磁场理论
C．安培发现了电流的磁效应 D．奥斯特发现了电磁感应现象
7．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
B．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
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场
8．如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电容器两极板间的电场能正在减小
9．下列关于物理学家所作贡献的叙述正确的是
A．楞次通过实验发现了电流周围存在磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在,并通过实验验证了电磁波的存在
C．安培通过实验发现感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究
10．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是
A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
B．机械波和电磁波的传播都依赖于介质
C．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，但机械波能发生多普勒效应，电磁波不能发生
D．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
11．麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一阶段中最伟大的理论物理学家，他的科学思想和科学方法的重要意义直到20世纪科学革命来临时才充分体现出来，下列关于麦克斯韦的理论，正确的是（ ）
A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场
B．光是以波动形式传播的一种电磁振动
C．水波、声波和电磁波都能在真空中传播
D．当电场和磁场同时存在空间某一区域时，就会形成电磁波
12．关于机械波与电磁波，以下说法正确的是（ ）
A．公路上的超声波测速仪向迎面驶来的汽车发射一个已知频率的超声波，根据测速仪接收到的反射波频率变化的多少，就可知汽车运动的速度大小，其原理是波的多普勒效应
B．赫兹从理论上预言了电磁波的存在，麦克斯韦观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，麦克斯韦还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度
C．机械波与电磁波的传播都需要介质
D．无论是机械波还是电磁波，只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相等时，才能发生衍射
13．一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值开始计时，则下列说法错误的是（ ）
A．至少经过，磁场能达到最大
B．至少经过，电场能达到最小
C．电路中电流的周期为
D．在时间内，电容器放电电荷量为CUm
14．类比是一种有效的学习方法，通过类比，能较牢固地掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（ ）
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖介质，而电磁波可以不依赖介质在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
15．下列应用没有利用电磁波技术的是（ ）
A．无线电广播 B．移动电话 C．雷达 D．白炽灯
二、填空题
16．赫兹的电火花∶
如图所示，和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的______，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出______________，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花。这个导线环实际上是电磁波的检测器。
结论∶赫兹实验证实了__________的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。
17．丹麦物理学家____________通过实验发现通电导线周围存在磁场；英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，后来德国物理学家____________通过实验证实了电磁波的存在。
18．电磁波可以在______中传播,电磁波的传播____需要介质。
19．把左边的人和右边与之相关的物理事件用线段连接起来________.
A．法拉第 a.磁场对通电导线的作用力
B．安培 b.电流磁效应
C．奥斯特 c.点电荷间的相互作用力
D．库仑 d.电磁感应
E.赫兹 e.用实验成功验证了电磁波的存在
三、解答题
20．我们平时可能会有这样的经历：雷雨天在家收听广播节目时，我们会先听到收音机里发出“咔嚓、咔嚓……”的声音，然后才听到雷声。
（1）打雷时收音机为什么会发出“咔嚓”的声音？
（2）为什么会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声？
21．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C=1 μF。在两极板上带有一定电荷时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。手头上还有一个电感L=0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，分析以下问题：（重力加速度为g）
（1）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间电容器电场方向向上？此时粉尘的加速度大小是多少？
（2）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间线圈中电流最大？此时粉尘的加速度大小是多少？
22．运用能量守恒定律说明为什么只含有电阻器和电容器的电路或者只含有电阻器和自感线圈的电路都不可能产生电磁振荡。
23．有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。例如简谐运动是我们研究过的一种典型运动形式，它的一个特征是质点运动时，位移与时间的关系遵从正弦函数规律，呈现出周期性，其运动的周期，式中m为振动物体的质量，k为回复力与位移间的比例系数。
（1）试证明在小角度下，单摆做简谐运动，并根据简谐运动周期的公式推导出单摆振动频率f的表达式（已知单摆的摆长为L、摆球质量为m、当地重力加速度为g）；
（2）在弹吉他时，当拨动琴弦时，琴弦会发生振动，琴弦振动的频率f由琴弦的质量m、长度L和张力F共同决定，假设琴弦振动时，振幅很小，且琴弦的张力保持不变，
a．请通过分析，写出琴弦振动的频率f与琴弦的质量m、长度L和张力F的关系式；
b．现将此琴弦的长度裁剪为原来的一半，试求琴弦振动的频率将变为多少？
（注：严格的说，琴弦上的驻波会形成多种频率的振动的叠加。此题中我们不考虑其他驻波的影响，即只需关注琴弦上基波的频率。不懂驻波的同学可以不用管这一条注释，不影响解题）
（3）简谐运动也具有一些其他特征，如简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系就都可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，a为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。我们曾利用此式证明了双弹簧振子的运动是简谐运动。
现在对一个LC振荡电路，请证明电路中电容器极板上的电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律（即电荷量与时间的关系遵从正弦函数规律），并求出电磁振荡频率f的表达式。已知电感线圈中磁场能的表达式为，式中L为线圈的自感系数，I为线圈中电流的大小；电容器中电场能的表达式为。
参考答案
1．B2．D3．C4．D5．C6．B7．D8．B9．D10．D11．B12．A13．A14．D15．D
16．电磁场 感应电动势 电磁波
17．奥斯特 赫兹
18．真空 不
19．
20．（1）打雷时，会在空间产生迅速变化的电流，而迅速变化的电流会在空间激起电磁波，电磁波被收音机接收后，收音机就发出“咔嚓”的声音；
（2）电磁波在空气中的传播速度远大于声速，所以我们会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声。
21．（1） π×10-5 s，2g；（2）×10-5 s ，g
22．在电路中，电荷和电流以及与之相联系的电场和磁场周期性地变化，同时相应的电场能和磁场能在储能元件中不断转换的现象，如果只由电阻器和电容器的电路组成的电路中，电流的大小和方向周期性变化，电容器极板上的电荷也周期性地变化，相应的电容内储存的电场能和电感内储存的磁场能不断相互转换，由于开始时储存的电场能或磁场能既无损耗又无电源补充能量，电流和电荷的振幅都不会衰减，而今只有电阻和电容的电路或者只含有电阻器和自感线圈的电路，那么不会出现电场能和磁场能相互转化，因此不可能产生电磁振荡。
23．（1）；（2）a．，b．；（3），