第四章　电磁振荡与电磁波 章末检测试卷(四)（word版含解析）

第四章　电磁振荡与电磁波 章末检测试卷(四)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：共11题，每题6分，共66分．每题只有一个选项最符合题意．
1．关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波的频率越高，传播速度越大
B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．所有电磁波在真空中的传播速度都相等
2．如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波(　　)
3．(2020·陕西高二期末)关于电磁波及电磁振荡，下列说法中不正确的是(　　)
A．无线电波中，微波比长波更容易发生衍射
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．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
D．LC振荡电路放电过程中，电场能转化为磁场能
4．(2020·山东月考)我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23 MHz
(1 MHz＝106 Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波．关于这四种电磁波的说法正确的是(　　)
A．家用5GWi－Fi电磁波的衍射现象最明显
B．GPS定位系统使用的电磁波的能量最强
C．地铁行李安检时使用的电磁波利用了其穿透本领强的特点
D．手机工作时使用的电磁波是纵波且不能产生偏振现象
5.如图1为LC振荡电路在某时刻的示意图，则(　　)
图1
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电
C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电
D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流的减小
6．(2020·浙江月考)近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息．下列说法正确的是(　　)
A．LC电路的电容器在充电时，电流增大
B．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大
C．LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大
D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振
7．(2021·江苏赣榆智贤中学高二月考)下列说法正确的是(　　)
A．麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．在医学上常用红外线来杀菌消毒
C．LC振荡电路中当电容器的电荷量最大时，线圈中的电流最大
D．调幅和调频是电磁波调制的两种方法
8．第五代移动通信系统(5G)将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务．关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(　　)
A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转
B．如果空间某区域有振荡的电场和振荡的磁场，就能产生电磁波
C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
D．电磁波和机械波都不能在真空中传播
9．(2021·北京海淀区高二期末)新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城．志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航．下列关于红外线和紫外线的说法正确的是(　　)
A．红外线的波长比无线电波长
B．只有热的物体才能辐射红外线
C．紫外线的波长比红外线长
D．红外线和紫外线都是电磁波
10．(2021·山西长治高二期末)关于电视信号的发射，下列说法中错误的是(　　)
A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上，才能向外发射
C．伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D．电视台发射的是带有信号的高频电磁波
11.(2021·山东菏泽市高二期中)如图2所示LC电路中，电容C为0.4 μF，电感L为1 mH.已充电的平行板电容器两极板水平放置．开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止．当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，g取10 m/s2，则(　　)
图2
A．从S闭合开始计时，经2π×10－5 s时，电容器内灰尘的加速度大小为10 m/s2
B．线圈中电流最大时，灰尘处于平衡状态
C．在该振荡电路中，电场能与磁场能振荡的周期为2π×10－5 s
D．该电路辐射的电磁波的频率为×104 Hz
二、非选择题：共2题，共34分．其中第12题～第13题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．
12．(16分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置．那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置内线圈的电感L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？
13．(18分)在LC振荡电路中，线圈的电感L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该电路的周期是多少？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
答案与解析
第四章　电磁振荡与电磁波 章末检测试卷(四)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：共11题，每题6分，共66分．每题只有一个选项最符合题意．
1．关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波的频率越高，传播速度越大
B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．所有电磁波在真空中的传播速度都相等
答案　D
解析　所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故选D.
2．如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波(　　)
答案　D
解析　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，题图A中是一恒定的电场，不会在周围空间产生磁场，题图B和C中，都是均匀变化的电场，产生的磁场都是恒定的，所以不会产生电磁波，只有题图D中的周期性变化的电场才会在周围空间产生周期性变化的磁场，进而形成电磁波，故选D.
3．(2020·陕西高二期末)关于电磁波及电磁振荡，下列说法中不正确的是(　　)
A．无线电波中，微波比长波更容易发生衍射
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．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
D．LC振荡电路放电过程中，电场能转化为磁场能
答案　A
解析　波长越长衍射现象越明显，无线电波中，长波比微波更容易发生衍射，故A错误，符合题意；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确，不符合题意；电磁波是横波，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，故C正确，不符合题意；LC振荡电路放电过程中，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能转化为磁场能，故D正确，不符合题意．
4．(2020·山东月考)我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23 MHz
(1 MHz＝106 Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波．关于这四种电磁波的说法正确的是(　　)
A．家用5GWi－Fi电磁波的衍射现象最明显
B．GPS定位系统使用的电磁波的能量最强
C．地铁行李安检时使用的电磁波利用了其穿透本领强的特点
D．手机工作时使用的电磁波是纵波且不能产生偏振现象
答案　C
解析　电磁波波长越长，频率越低，则衍射现象越明显，GPS定位系统使用的电磁波衍射现象最明显，故A错误；根据E＝hν可知，频率越高，能量越强，则地铁行李安检时使用的电磁波能量最强，故B错误；地铁行李安检时使用高频电磁波是利用了其具有较强的穿透本领，故C正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，故D错误．
5.如图1为LC振荡电路在某时刻的示意图，则(　　)
图1
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电
C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电
D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流的减小
答案　A
解析　若磁场正在减弱，则电容器正在充电，根据安培定则知感应电流方向为顺时针方向，所以电容器上极板带正电，选项A正确；若磁场正在增强，则电容器正在放电，电容器上极板带负电，选项B错误；若电容器上极板带负电，则电容器正在放电，磁场能增大，电流增大，自感电动势正在阻碍电流的增大，选项C、D错误．
6．(2020·浙江月考)近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息．下列说法正确的是(　　)
A．LC电路的电容器在充电时，电流增大
B．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大
C．LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大
D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振
答案　C
解析　LC电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；增大LC电路中电容器两极板间距离，电容器的电容会变小，根据T＝2π可知，LC电路的振荡周期将减小，故B错误；LC电路中，电容器充电时，电流减小得越来越快，线圈中的自感电动势增大，故C正确；电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，故D错误．
7．(2021·江苏赣榆智贤中学高二月考)下列说法正确的是(　　)
A．麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．在医学上常用红外线来杀菌消毒
C．LC振荡电路中当电容器的电荷量最大时，线圈中的电流最大
D．调幅和调频是电磁波调制的两种方法
答案　D
解析　麦克斯韦提出变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在，故A错误；在医学上常用紫外线来杀菌消毒，故B错误；当LC振荡电路中电容器的电荷量不断增加时，说明电容器在不断充电，磁场能正在向电场能转化，当电荷量达到最大时，充电完毕，则充电电流减为零，故C错误；在无线电波的发射中，需要把低频信号搭载到高频载波上，调制有两种方式：一种是使高频载波的振幅随信号而改变，这种调制方式称为调幅；一种是使高频波的频率随信号而改变，这种调制方式称为调频，故D正确．
8．第五代移动通信系统(5G)将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务．关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(　　)
A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转
B．如果空间某区域有振荡的电场和振荡的磁场，就能产生电磁波
C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
D．电磁波和机械波都不能在真空中传播
答案　B
解析　手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，选项A错误；振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，产生电磁波，选项B正确；电磁波是横波，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，选项D错误．
9．(2021·北京海淀区高二期末)新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城．志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航．下列关于红外线和紫外线的说法正确的是(　　)
A．红外线的波长比无线电波长
B．只有热的物体才能辐射红外线
C．紫外线的波长比红外线长
D．红外线和紫外线都是电磁波
答案　D
解析　根据电磁波谱可知，真空中波长由大到小顺序为：无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线，故A、C错误；任何物体都能辐射红外线，只是温度越高，辐射越强，辐射波长越短，故C错误；无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，故D正确．
10．(2021·山西长治高二期末)关于电视信号的发射，下列说法中错误的是(　　)
A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上，才能向外发射
C．伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D．电视台发射的是带有信号的高频电磁波
答案　A
解析　摄像管输出的电信号是低频的电流，不能直接发射，必须将其“加”在高频振荡电流上才能向外发射，伴音信号和图像信号同步向外发射，故B、C、D说法正确，A项说法错误．
11.(2021·山东菏泽市高二期中)如图2所示LC电路中，电容C为0.4 μF，电感L为1 mH.已充电的平行板电容器两极板水平放置．开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止．当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，g取10 m/s2，则(　　)
图2
A．从S闭合开始计时，经2π×10－5 s时，电容器内灰尘的加速度大小为10 m/s2
B．线圈中电流最大时，灰尘处于平衡状态
C．在该振荡电路中，电场能与磁场能振荡的周期为2π×10－5 s
D．该电路辐射的电磁波的频率为×104 Hz
答案　C
解析　开关断开，板间灰尘恰好静止，则有mg＝qE，根据周期公式T＝2π得T＝4π×
10－5 s，t＝2π×10－5 s＝，电容器放电完毕后，又恰好完成反向充电，此时，电场力向下，根据牛顿第二定律，mg＋qE＝ma，得a＝2g＝20 m/s2，选项A错误；当电流最大时，电容器放电完毕，灰尘仅受重力，灰尘不处于平衡状态，选项B错误；电场能与磁场能振荡的周期为LC回路电流周期的一半，选项C正确；该电路辐射的电磁波的频率等于LC回路的周期的倒数，故选项D错误．
二、非选择题：共2题，共34分．其中第12题～第13题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．
12．(16分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置．那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置内线圈的电感L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？
答案　8 000 m　4.5×10－9 F
解析　由公式v＝λf得：
λ＝＝ m＝8 000 m(8分)
由公式f＝得：
C＝＝ F≈4.5×10－9 F．(8分)
13．(18分)在LC振荡电路中，线圈的电感L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该电路的周期是多少？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
答案　(1)6.28×10－4 s　(2)减小　充电过程
解析　(1)由电磁振荡的周期公式可得
T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s(5分)
(2)因为t＝9.0×10－3 s≈14.33T，(4分)
而＜0.33T＜，
由电磁振荡的周期性知，当t＝9.0×10－3 s时，LC电路中的电磁振荡正在第二个的变化过程中．
t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最大，电路中电流为零，电路中电流随时间的变化规律如图所示：第一个内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个内，电容器被反向充电，电流由最大减小至零．(6分)
显然，在t＝9.0×10－3 s时，即在第二个内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中．(3分)