3.4电磁波的发现及其应用 学科素养提升练-2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册（word含答案）

3.4电磁波的发现及其应用 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．变化的磁场产生变化的电场 B．变化的电场产生变化的磁场
C．麦克斯韦证实了电磁波的存在 D．电磁波能在真空中传播
2．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法正确的是（　　）
A．库仑利用扭秤测出了静电力常量k的数值
B．富兰克林通过油滴实验测定了电荷量e的数值
C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场
D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论并用实验证明了电磁波的存在
3．一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，一个振荡周期内电容器上电压能达到的最大值为Um，则从电容器上电压达到最大值Um开始计时（　　）
A．至少经过π，磁场能达到最大
B．在时间内，电路中的平均电流是
C．经过π时间，线圈的自感电动势达到最大
D．在时间内，电容器放电电荷量为
4．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
5．下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场产生电场，变化的电场不产生磁场
B．黑体既不反射电磁波也不向外辐射电磁波
C．磁场和磁感线都是假想出来的
D．小磁针静止时N极所指的方向为该处磁感应强度的方向
6．在科学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和科学史，下列说法中正确的是（　　）
A．月地检验是为了验证地面上物体受到地球的重力与天体之间的引力是同一种性质的力
B．开普勒观测出了行星的轨道数据，并总结出了行星运动三大定律
C．牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量
D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，并提出了相对论
7．如图所示是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图象。在1×10－6 s到2×10－6 s内，关于电容器的充（或放）电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的结论是（　　）
A．充电过程，波长为1 200 m B．充电过程，波长为1 500 m
C．放电过程，波长为1 200 m D．放电过程，波长为1 500 m
8．下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场
B．穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度就一定为零
C．法拉第第一次发现了电流的磁效应
D．波长越短的电磁波在真空中传播的速度越快
9．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
10．关于物理知识在科技和生活中的应用，下列各图对应的说法正确的是（　　）
A．图甲中医用紫外灭菌灯是利用了紫外线波长较长的特点
B．图乙中测温仪测体温是利用红外线有显著热效应的特点
C．图丙中伽马手术刀治疗肿瘤是利用射线电离本领强的特点
D．图丁中行李安检仪透视检查物品是利用射线穿透本领强的特点
11．下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电磁波
B．电磁波在真空和介质中传播速度不同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
12．手机发射和接收的信号属于电磁波。手机将信号通过天线发送到最近的一个移动基站，基站通过有线连接到机房的交换机，交换机再通过线连接到另一部手机最近的基站，基站将信号发送出去，通过已知信道被另一部手机接收。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．只要有电场和磁场，并且发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波的传播必须在介质中才能进行
C．基站停止工作，发射出去的电磁波也就停止传播
D．电磁波的传播也就是能量的传播
13．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
14．下列说法正确的是（ ）
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．光纤通信的工作原理是全反射，光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
15．在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为正值，则（　　）
A．0至0.5ms内，电容器C正在充电
B．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电
C．1ms至1.5ms内，Q点比P点电势高
D．1.5ms至2ms内，磁场能在减少
二、解答题
16．离我们最近的一颗恒星是比邻星，它距离我们是10m，从地球向比邻星发射的电磁波，要经过多长时间才能到达比邻星？(电磁波的速度3.00×108m/s)
17．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．D
【详解】
A．均匀变化的磁场产生稳定不变的电场，选项A错误；
B．均匀变化的电场产生稳定不变的磁场，选项B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，选项C错误；
D．电磁波能在真空中传播，选项D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．库仑利用扭秤实验得出了电荷间的作用力与电荷量的关系，即库仑定律，但静电力常量是后人计算所得的，故A错误；
B．密立根通过油滴实验测定了电荷量e的数值，故B错误；
C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场，故C正确；
D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论，赫兹用实验证明了电磁波的存在，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．振荡电路的振荡周期
电容器上电压达到最大值Um时，充电完毕，电场能最大，磁场能最小，至少要经过
磁场能达到最大，故A错误；
BD．电压最大时，电容器上的电荷量为
Q=CUm
在时间内，电容器放电量为CUm，所以平均电流
故BD错误；
C．当电流为零时，自感电动势最大，根据振荡规律可知
时，线圈的自感电动势达到最大，故C正确。
故选C。
4．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。
5．D
【详解】
A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故A错误；
B．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故B错误；
C．磁场是真实存在的，而磁感线是人为假想出来的，故C错误；
D．小磁针静止时N极所指的方向即为该处磁感应强度的方向，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．月地检验是为了验证地面上物体受到地球的重力与天体之间的引力是同一种性质的力，故A正确；
B．开普勒总结了第谷观测出的行星轨道数据，总结出了行星运动三大定律，故B错误；
C．牛顿总结出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常量，故C错误；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，爱因斯坦提出了相对论，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】
由题图可知，在1×10-6 s到2×10-6 s内，电容器C带的电荷量由0增加到最多，因此是充电过程。电磁振荡周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为
故选A。
8．A
【详解】
A．根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场，故A正确；
B．穿过某一面积的磁通量为零，可能是磁感应强度为零，也可能是线圈平面与磁场方向平行，故B错误；
C．奥斯特最早发现了电流的磁效应现象，法拉第发现了电磁感应现象，故C错误；
D．电磁波的传播速度与波长与频率无关，在同种介质中，不同的电磁波传播速度相同，故D错误。
故选A。
9．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。
10．B
【详解】
A．紫外线波长较短，因此医用紫外灭菌灯不是利用了紫外线波长较长的特点，选项A错误；
B．红外线有显著热效应，可以反映物质的温度，温仪测体温就是利用这一特点，选项B正确；
C．伽马手术刀是利用射线穿透本领强，能量高的特点，选项C错误；
D．安检仪透视检查物品是利用射线穿透本领强的特点，并非射线，选项D错误。
故选B。
11．B
【详解】
周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，这样一环套一环由近及远的传播就形成电磁波。
A．均匀变化的磁场能够在周围形成恒定的电场，不会形成电磁波，A错误；
B．电磁波在真空中传播速度比介质中传播速度快，B正确；
C．恒定的电场或磁场不能形成电磁波，只有周期性变化的电场或磁场，才能形成电磁波，C错误；
D．电磁波在同种均匀介质中沿直线传播，在不均匀介质中可以发生折射，传播方向发生变化，D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．均匀变化的电场和磁场不能产生电磁波， A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，B错误；
C．基站停止工作，发射出去的电磁波继续传播，C错误；
D．电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，D正确。
故选D。
13．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。
14．AC
【详解】
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关，只与策动力的周期有关，选项A正确；
B．变化的电场一定产生磁场，但是均匀变化的电场产生稳定的磁场；变化的磁场一定产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项B错误；
C．光纤通信的工作原理是全反射，光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点 ，选项C正确；
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，选项D错误。
故选AC。
15．CD
【详解】
A．由题图乙知，0至0.5ms内，i在增大，电容器正在放电，A错误；
B．0.5ms至1ms内，电流在减小，为充电过程，电容器上极板带负电，B错误；
C．1ms至1.5ms内，为放电过程，电容器下极板带正电，电势较高，则Q点比P点电势高，C正确；
D．1.5ms至2ms内，为充电过程，磁场能在减少，D正确。
故选CD。
16．解：电磁波到达比邻星所需要的时间为：
…………………………………………（6分）
【详解】
试题分析：由运动公式
代入数据得：
考点：本题考查了电磁波传播时间的计算
17．1.884×10-7s，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