4.1电磁波的产生同步训练（Word版含答案）

4.1电磁波的产生
一、选择题（共15题）
1．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，说法正确的是（ ）
A．机械波和电磁波的传播都需要介质
B．机械波和电磁波都会产生干涉和衍射现象
C．机械波和电磁波都有横波和纵波
D．机械波和电磁波的传播速度都只与介质有关
2．下列关于电磁波的说法，正确的是（　　）
A．无线电波和光波都是横波 B．电磁波只能在真空中传播
C．电场随时间变化时一定产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
3．下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（　　）
A．变化的磁场产生的电场一定是变化的
B．不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场
C．稳定的磁场产生不稳定的电场
D．振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的
4．日常生活中，当你打开或者关闭电灯时，你会从旁边工作着的电视机屏幕上看到一条水平亮线，或者从旁边开着的收音机中听到“喀喀”的杂音，出现这一现象的原因是（ ）
A．电路通断时发出的电磁波被收音机、电视机接收到而产生的
B．电路通断时交流电通过家庭电路的导线对收音机或电视机的影响
C．电路通断时开关中金属碰撞声的影响
D．以上说法都不对
5．下列说法不正确的是（　　）
A．声源向着静止的观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源的发声频率
B．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
C．水面上的油膜呈现彩色条纹是由于光的干涉产生的现象
D．质点在平衡位置附近的往复运动就是简谐运动
6．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是（　　）
A．变化的磁场会激发电场，这种电场与静电场相同，其电场线不是闭合曲线
B．变化的电场会激发磁场，这种磁场与电流的磁场不同，其磁感线不是闭合曲线
C．均匀变化的电场激发变化的磁场，空间将产生电磁波
D．振荡的电场激发同频率的振荡的磁场，空间将产生电磁波
7．关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法中不正确的是( )
A．变化的磁场能够在周围空间产生电场
B．电场一定能够在周围空间产生磁场
C．变化的电场能够在周围空间产生磁场
D．电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波
8．振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．电容器正在充电 B．电路中电流沿顺时针方向
C．电场能正在向磁场能转化 D．电路中电流正在减小
9．下列现象能说明电磁波具有能量的是（ ）
①微波炉能利用电磁波加热食物
②电磁波能在真空中传播
③太阳能热水器能将太阳能转化为内能
④电磁波是纵波，其中电场和磁场的方向处处相互垂直．
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
10．如图所示，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S，稳定后，再将其断开，并规定此时t=0。当t1=0.01s时，LC回路中电容器右极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，则（　　）
A．LC回路的振荡周期为0.02s
B．LC回路中电流最大时电场能最大
C．t2=0.12s时线圈中磁场能最大
D．t3=0.125s时回路中电流沿顺时针方向
11．如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700Hz变为1400Hz，则可以采用的办法有（　　）
A．把电容增大到原来的4倍 B．把电容增大到原来的2倍
C．把电容减小到原来的 D．把电容减小到原来的
12．如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为C的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S与自感系数为L线圈或电源相连．当开关从a拨到b开始计时，L与C构成的回路中产生振荡电流，则时间内（　　）
A．线圈中的电流增大
B．线圈中的自感电动势减小
C．电容器极板间的电场强度增大
D．电容器极板上的电荷量减小
13．在LC振荡电路中，某时刻线圈中产生如图所示的磁场，且磁场正在逐渐减弱，则该时刻（　　）
A．电容器的带电量正在增大 B．电容器的上极板带正电
C．电容器极板间的电场向上 D．振荡电路中磁场能正在向电场能转化
14．以下关于光的说法正确的是
A．光纤通信是利用了全反射的原理
B．无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照射时发生了薄膜干涉
C．人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的偏振现象
D．麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在
15．下列说法正确的是(　　)
A．用单色平行光照射单缝，缝宽不变，光的波长越长，衍射现象越显著
B．太阳光经过偏振片后，光强度减弱，且和医院“B超”中的超声波传播速度相同
C．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场
D．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的波长长，这说明该星系正在远离我们而去
二、填空题
16．电磁波的特点：
（1）电磁波在空间传播不需要_________；
（2）电磁波是_________：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相_________，而且二者均与波的传播方向_________，因此电磁波是_________。
（3）电磁波的波长、频率、波速的关系：v=________，在真空中，电磁波的速度c=_________ m/s。
（4）电磁波能产生反射、_________、干涉、偏振和_________等现象。
17．判断下列说法的正误。
（1）在电场周围，一定存在和它联系着的磁场。_________
（2）在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。_________
（3）电磁波不能在真空中传播。_________
（4）电磁波是横波。_________
（5）电磁波在真空和介质中传播速度相同。_________
（6）只要有电场和磁场，就能产生电磁波。_________
18．如图所示是演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置____________，并且是在A的振子a、b间____________时，氖灯会发光。这说明B的能量是A通过____________传播过来的。
19．在如图所示的振荡电流的图像中，表示电容器充电过程的有_____；线圈中有最大电流的点是_____；电场能转化为磁场能的过程有_____。
三、综合题
20．打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。接着，按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触，你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象？
21．在某时刻的LC振荡电路中，电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示。此时电容器在充电还是放电？电路中电流在增大还是减小？为什么？
22．一台收音机的LC调谐电路由电感线圈和可变电容器组成，可变电容器电容的变化范围是30～300pF，调谐电路能接收的电磁波的最小频率是550kHz，已知光速c=3×108m/s，求它能接收的电磁波的最大频率和最小波长。
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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波；电磁波传播可以不需要借助其他物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，故A错误；
B．所有的波都具有的特性是：能产生干涉和衍射现象，所以机械波和电磁波都会产生干涉和衍射现象，故B正确；
C．机械波有横波和纵波，电磁波只有横波，故C错误；
D．机械波的传播速度与介质有关，而电磁波除与介质有关外，还与频率有关，故D错误；
故选B。
2．A
【详解】
A．无线电波和光波都是横波。A正确；
B．电磁波既能在真空中传播又能在空气等透明介质中传播。B错误；
C．随时间不均匀变化的电场才会产生电磁波。C错误；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场周围能产生电场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故A项错误；
B．不均匀变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能不是均匀变化的；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故B项错误；
C．稳定的磁场其周围不产生电场，故C错误；
D．振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的，振荡的电场在周围空间产生的磁场是也振荡的，故D正确。
4．A
【详解】
电视机屏幕上出现一条水平亮线，收音机发到“喀喀”声，说明有节目以外的电磁波信号干扰。电磁波是由大小和方向变化很快的电流产生的。电路通断时电流的大小从无到有，从有到无，变化迅速，向四周发射电磁波。
故选A。
5．D
【详解】
A．声源向静止的观察者运动时，根据多普勒效应可知，观察者接收到的频率大于声源的发声频率，A正确，不符合题意；
B．电磁波是横波，每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且均与波的传播方向垂直，B正确，不符合题意；
C．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于油膜的上下表面的反射光干涉形成的，C正确，不符合题意；
D．质点在平衡位置附近的往复运动属于机械振动，但不一定是简谐运动，D错误，符合题意。
故选D。
6．D
【详解】
A．变化的磁场会激发电场，这种电场与静电场不同，其电场线是闭合曲线，A错误；
B．变化的电场会激发磁场，这种磁场与电流的磁场相同，其磁感线也是闭合曲线，B错误；
C．均匀变化的电场激发稳定的磁场，不产生电磁波，C错误；
D．振荡的电场激发同频率的振荡的磁场，空间将产生电磁波，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A.均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场．则变化的磁场周围空间一定产生电场，故A正确；
BC.均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，即变化的电场周围空间一定产生磁场，故C正确，B错误；
D.变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，故D正确；
故说法中不正确的是选B。
8．C
【详解】
电容器上极板带正电，因为磁场方向向上，所以电容器正在放电，电路中电流方向为逆时针，电流在增大，电场能正在向磁场能转化。
故选C。
9．B
【详解】
试题分析：电磁波自身是一种物质，有一定的频率，具有一定能量，由变化的电磁场产生，属于横波，根据题意，即可求解．
解：①、微波炉能利用电磁波加热食物，则说明电磁波具有能量，故①正确；
②、电磁波能在真空中传播，则说明自身也是一种物质，不能体现能量，故②错误；
③、太阳能热水器能将太阳能转化为内能，从而体现电磁波具有能量，故③正确；
④、电磁波是横波，其中电场和磁场的方向处处相互垂直，但不能体现能量，故④错误；
故选B．
10．C
【详解】
A．t=0时，线圈中电流向右，断开开关S后，电容器右极板充电。在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t=0.01s时LC回路中电容器右极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时充电一次，则周期为0.04s，选项A错误；
B．根据LC振荡电路的充放电规律可知，放电完毕时，回路中电流最大，磁场能最大，电场能最小，选项B错误；
C．t2=0.12s=3T，此时线圈中电流向右最大，磁场能最大，选项C正确；
D．t3=0.125s=时线圈中电流向右给电容器充电，回路中电流沿逆时针方向，选项D错误。
故选C。
11．D
【详解】
由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的，由及L不变知，当时符合要求，其中为原电容，D正确，ABC错误。
故选D。
12．C
【详解】
D．L与C构成的回路，振荡的周期
电容器电量随时间变化如图所示
在时间内，即是 时间内，电容器极板上的电荷量增加，D错误；
AB．电容器电量随时间变化如图所示
则线圈中的电流关系如图所示
在时间内，即是 时间内，电流在减小，自感电动势
图像的斜率在增大，故自感电动势在增大，AB错误；
C．根据
解得
电容器极板上的电荷量增加，则场强增大，C正确。
故选C。
13．ABD
【详解】
根据线圈中的磁场方向可知回路中的电流方向为逆时针方向，因磁场正在减弱，则电流正在减小，电容器正在充电，电容器的带电量正在增大，且上极板带正电，电容器极板间场强向下，振荡电路中磁场能正在向电场能转化。
故选ABD。
14．AB
【详解】
光纤通信是利用了全反射的原理，故A正确； 肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色，是由于泡的内外表面反射光，进行相互叠加而成的，属于薄膜干涉，故B正确； 眯起眼睛看灯丝时，形成单缝，看到的彩色条纹是光的洐射图样，故C错误；麦克斯韦提出光是一种电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误.
15．ACD
【详解】
用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光的波长越长，衍射现象越显著；故A正确；太阳光是自然光，穿过偏振片后，光强度减小；可见光是电磁波的一种，电磁波的速度等于光速，医院“B超”中的超声波是声波，与太阳光的传播速度不同；故B错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场；故C正确；根据多普勒效应，可知，当自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，由c=λf，得接收的频率变小，因此说明该星系正在远离我们而去，故D正确；故选ACD．
16． 介质 横波 垂直 垂直 横波 λf 3.0×108 折射 衍射
17． 错误 错误 错误 正确 错误 错误
18． 相同 放电产生火花 电磁波
【详解】
演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置相同。
在A的振子a、b间放电产生火花时，氖灯会发光。
说明B的能量是A通过电磁波传播过来的。
19． 、、 a、c、e 、
【详解】
根据图像，充电过程电流在减小，故有、、。
线圈中有最大电流的点是a、c、e。
电场能转化为磁场能的过程电流在增加，故有、。
20．电池盒的两根引线反复碰触时，电流迅速变化，产生的电场迅速变化，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场形成电磁波向外传播，当电磁波遇到收音机时被接收到，从而发出咯咯的声响。
21．放电；增大；见解析
【详解】
用安培定则可知回路中的电流方向为顺时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在放电；因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电流在增大。
22．1739kHz；173m．
【详解】
由
知，当C最小时，则f最大
所以
fmax=1739kHz
由v=λf知，当f最大时，λ最小，所以
23．（1）；（2）a．，b．；（3），
【详解】
（1）对摆球受力分析如图
单摆摆球的重力沿着切线方向的分力提供回复力，该力的大小为
由于
故
故
方向总是指向平衡位置，有
而常数
代入简谐运动的周期公式
可得单摆的周期公式为
单摆的振动频率为
联立解得
故单摆振动频率f的表达式为。
（2）a．频率f的单位是，质量m的单位是kg，长度L的单位是m，弹拨力F的单位是
从单位方面分析只有组合才能得到频率的单位。增加一个系数c可得公式
b．现将此琴弦的长度裁剪为原来的一半，有
因长度裁剪为原来的一半，所以琴弦的质量也变为原来的一半，有
故有
则有
故关系式为，琴弦振动的频率将变为2f。
（3）由简谐振动过程中的机械能守恒，有
整理可得
故常数为
由弹簧振子的振动周期，结合可得
而LC振荡电路的总能量包括电容器的电场能和电感线圈中的磁场能，其总能量是守恒的，有
整理可得
而电容器的电荷量为
代入可得
与类比可知，电荷量q类比为位移x，电流I类比为速度v，因电流关于时间成正弦函数规律，可推得电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律，而常数为
根据弹簧振子的周期为
代入可知
由周期可知电磁振荡的频率公式为
故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为且满足正弦变化规律，电磁振荡频率f的表达式为。
答案第1页，共2页