第四章 电磁振荡与电磁波 复习与测试 （word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章 电磁振荡与电磁波 复习与测试 （word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 380.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-21 23:17:11 | ||
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文档简介
第四章复习与测试
一、选择题（共13题）
1．图为手机信号屏蔽器．手机信号屏蔽器主要针对各类考场、加油站、军事重地等禁止使用手机的场所．手机工作时，是在一定频率范围内，手机和基站通过无线电波联系起来，完成数据和声音的传输．针对这种通讯原理，手机信号屏蔽器在工作过程中以一定的速度从手机通信所使用的频率的低端向高端扫描，在扫描过程中向手机发送一定频率的电磁波信号，使手机不能与基站建立正常的联系，从而对手机形成干扰．对于手机信号屏蔽器的工作过程，下列说法中正确的是（ ）
A．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
B．手机信号屏蔽器是利用电磁感应的原理来工作的
C．手机信号屏蔽器工作时能阻止基站发出的电磁波传播到限制场所内
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的
2．下列说法中正确的是（ ）
A．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的 X 射线波长相同
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．麦克斯韦预言了空间存在电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
D．红外线最显著的作用是荧光效应，紫外线最显著的作用是热效应
3．在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
4．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC的振荡电路．公交卡上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）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卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，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，在线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
5．在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍（ ）
A．自感L和电容C都增大一倍 B．自感L增大一倍，电容C减小半
C．自感L减小一半，电容C增大一倍 D．自感L和电容C都减小一半
6．某广播电台的发射功率为10kW，所发射的电磁波在空气中的波长为187.5m，若发射的光子在各个方向是均匀的，离天线2.5km处，直径为2m的环状天线接收功率为（ ）
A．4.0×10－4W B．8.0×10－3W
C．2.0×10－5W D．2.0×10－4W
7．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星．而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )．
A．波长较短的可见光 B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线 D．波长较长的红外线
8．如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T，开关S闭合一段时间．S断开时开始计时，当t=3T/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为( )
A．向下、向下
B．向上、向下
C．向上、向上
D．向下、向上
9．如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻不计，在图示状态回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器C的极板A带正电荷，则该状态
A．电流i正在增大
B．电容器带电量正在增加
C．电容器两极板间电压正在减小
D．线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在增大
10．把两个分别发红光、绿光的发光二极管并联起来，再接入如图所示的电路中，电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，回路的振荡周期为2s，设法让电容器带上足够的电荷， 再闭合开关S，若通过电感中线圈的电流变化如图甲所示（设通过线圈的电流方向自上而下为正），则对闭合开关S后的过程，下列说法正确的是
A．绿光的发光二极管始终不发光
B．红光、绿光的发光二极管交替发光，且每次发光的时间为2s
C．绿光支路的电流变化如图乙所示
D．绿光支路的电流变化如图丙所示
11．医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如上图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T．则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )
A．1.3 m/s，a正、b负 B．2.7 m/s，a正、b负
C．1.3 m/s，a负、b正 D．2.7 m/s，a负、b正
12．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
13．如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH＝，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离．电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则（ ）
A．霍尔元件前表面的电势低于后表面
B．若电源的正负极对调，电压表将反偏
C．IH与I成正比
D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比
二、填空题
14．如图所示，i—t图象表示LC振荡电流随时间变化的图象，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段。
15．下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理知识(用A、B、C……表示)，请将相应的字母填在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机：________；
(2)紫外线灯：________；
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外线有很强的荧光效应
C．紫外线有杀菌消毒作用
D．X射线有很强的贯穿能力
E．红外线有显著的热作用
F．红外线波长较长易发生衍射
16．某电台发射频率为500 kHz的无线电波，某发射功率为10 kW，在距电台20 km的地方接收到该电波，该电波的波长为____________，在此处，每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为____________．
三、综合题
17．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？若接收电路是由电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈，此时产生电谐振的电容多大？
18．某高速公路自动测速仪装置如甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为，相邻两次发射时间间隔为，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，自动打下的纸带如图乙所示，请根据给出的、、、（波速）求出汽车车速的表达式。
19．某雷达工作时，发射电磁波的波长，每秒脉冲数；每个脉冲持续的时间，电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
20．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．D
【详解】
手机信号屏蔽器在工作过程中以一定的速度从手机通信所使用的频率的低端向高端扫描，在扫描过程中向手机发送一定频率的电磁波信号，使手机不能与基站建立正常的联系，从而对手机形成干扰．则手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的．
A．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 ，与结论不相符，选项A错误；
B．手机信号屏蔽器是利用电磁感应的原理来工作的，与结论不相符，选项B错误；
C．手机信号屏蔽器工作时能阻止基站发出的电磁波传播到限制场所内 ，与结论不相符，选项C错误；
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的，与结论相符，选项D正确；
故选D.
2．C
【详解】
A．红外线波长一定大于X射线波长，故A不符合题意；
B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产生电场变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故B不符合题意；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C符合题意；
D．红外线最显著的作用是热效应，紫外线最显著的作用是荧光效应，故D不符合题意。
故选C.
3．D
【详解】
AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A错误，B错误；
CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A.IC卡中有一个LC线圈和电容，当读卡机发出的电磁波被LC电路接收到，使得IC卡汇总的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机发射的电磁波，选项A错误．B.LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波，读卡机发出的电磁波频率与之匹配，才能得到最优的充电效果，使电容电压达到预定值，才能进行数据传输，选项B正确．C.如果是其它频率的电磁波，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量发生了变换，依然会有感应电流，选项C错误．D.据题意电容达到一定电压之后，驱动卡芯片进行数据传输，选项D错误．故选B．
5．D
【详解】
根据LC振荡电路频率公式
可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍；
故选D。
6．A
【详解】
以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S=4πR2．而环状天线的面积S′=πr2，所以
接收功率
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【详解】
臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用．作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己，故正确的选项是C．
8．B
【详解】
开关闭合时，电容器充电，下极板为正极板；S断开后，电容器与电感L组成振荡电路，电容的变化为周期性变化，如图所示；
则由图可知，电容器正在放电，电场方向向下，电流为逆时针，故由右手螺旋定则可知，磁场向上；故选B．
9．B
【详解】
A．根据图示电路知，该LC振荡电路正在充电，电流在减小，磁场能转化为电场能．A错误．
B．电路充电，电容器的带电量在增大，B正确．
C．电容器的带电量在增大，根据 得出，电压在增大，C错误．
D．充电的过程，电量在增加；磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小，D错误．
10．C
【详解】
电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，且满足，即此回路的振荡周期在2s，由电路图和甲图知，两灯将交替发光，时间各为半个周期，即1s，电流为正时，绿灯亮，电流为负是红灯亮，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
11．A
【详解】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a带正电，b带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有
所以
故A正确．
12．AC
【详解】
A、奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A正确；
B、麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C、库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故C正确；
D、洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，故D错误．
13．CD
【详解】
试题分析：根据左手定则可以判断出霍尔元件中的导电物质所受安培力指向后表面，即将向后表面侧移，又由于该导电物质为电子，带负电，因此后表面的电势将低于前表面的电势，A错误；若电源的正负极对调，磁场方向与图示方向相反，同时由电路结构可知，流经霍尔元件上下面的电流也将反向，因此电子的受力方向不变，即前后表面电势高低情况不变，B错误；由电路结构可知，RL与R并联后与线圈串联，因此有：，C正确；RL消耗的电功率，显然PL与成正比，又因为磁感应强度大小B与I成正比，即B与IH成正比，电压表的示数，则UH与成正比，所以UH与RL消耗的电功率PL成正比，D正确；故选CD．
14．cd
【详解】
由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段
15． (1)D (2)C (3)E
【详解】
(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，选择选项D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C.
(3)“神灯”又称红外线灯，主要用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择选项E.
16． 600m 2×10-6 J
【详解】
电磁波传播过程中的频率和波长没有改变，故电波的波长不变，故：；
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为
17．8000m
【详解】
由得：
由公式得：
答案：8000m
18．
【详解】
汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，则有
对应的时间为
则汽车的速度
联立可得
19．，
【详解】
雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半。由可得电磁波的振荡频率
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为
所以雷达的最大侦察距离
20．（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
一、选择题（共13题）
1．图为手机信号屏蔽器．手机信号屏蔽器主要针对各类考场、加油站、军事重地等禁止使用手机的场所．手机工作时，是在一定频率范围内，手机和基站通过无线电波联系起来，完成数据和声音的传输．针对这种通讯原理，手机信号屏蔽器在工作过程中以一定的速度从手机通信所使用的频率的低端向高端扫描，在扫描过程中向手机发送一定频率的电磁波信号，使手机不能与基站建立正常的联系，从而对手机形成干扰．对于手机信号屏蔽器的工作过程，下列说法中正确的是（ ）
A．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
B．手机信号屏蔽器是利用电磁感应的原理来工作的
C．手机信号屏蔽器工作时能阻止基站发出的电磁波传播到限制场所内
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的
2．下列说法中正确的是（ ）
A．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的 X 射线波长相同
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．麦克斯韦预言了空间存在电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
D．红外线最显著的作用是荧光效应，紫外线最显著的作用是热效应
3．在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
4．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC的振荡电路．公交卡上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）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卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，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，在线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
5．在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍（ ）
A．自感L和电容C都增大一倍 B．自感L增大一倍，电容C减小半
C．自感L减小一半，电容C增大一倍 D．自感L和电容C都减小一半
6．某广播电台的发射功率为10kW，所发射的电磁波在空气中的波长为187.5m，若发射的光子在各个方向是均匀的，离天线2.5km处，直径为2m的环状天线接收功率为（ ）
A．4.0×10－4W B．8.0×10－3W
C．2.0×10－5W D．2.0×10－4W
7．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星．而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )．
A．波长较短的可见光 B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线 D．波长较长的红外线
8．如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T，开关S闭合一段时间．S断开时开始计时，当t=3T/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为( )
A．向下、向下
B．向上、向下
C．向上、向上
D．向下、向上
9．如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻不计，在图示状态回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器C的极板A带正电荷，则该状态
A．电流i正在增大
B．电容器带电量正在增加
C．电容器两极板间电压正在减小
D．线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在增大
10．把两个分别发红光、绿光的发光二极管并联起来，再接入如图所示的电路中，电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，回路的振荡周期为2s，设法让电容器带上足够的电荷， 再闭合开关S，若通过电感中线圈的电流变化如图甲所示（设通过线圈的电流方向自上而下为正），则对闭合开关S后的过程，下列说法正确的是
A．绿光的发光二极管始终不发光
B．红光、绿光的发光二极管交替发光，且每次发光的时间为2s
C．绿光支路的电流变化如图乙所示
D．绿光支路的电流变化如图丙所示
11．医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如上图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T．则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )
A．1.3 m/s，a正、b负 B．2.7 m/s，a正、b负
C．1.3 m/s，a负、b正 D．2.7 m/s，a负、b正
12．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
13．如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH＝，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离．电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则（ ）
A．霍尔元件前表面的电势低于后表面
B．若电源的正负极对调，电压表将反偏
C．IH与I成正比
D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比
二、填空题
14．如图所示，i—t图象表示LC振荡电流随时间变化的图象，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段。
15．下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理知识(用A、B、C……表示)，请将相应的字母填在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机：________；
(2)紫外线灯：________；
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外线有很强的荧光效应
C．紫外线有杀菌消毒作用
D．X射线有很强的贯穿能力
E．红外线有显著的热作用
F．红外线波长较长易发生衍射
16．某电台发射频率为500 kHz的无线电波，某发射功率为10 kW，在距电台20 km的地方接收到该电波，该电波的波长为____________，在此处，每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为____________．
三、综合题
17．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？若接收电路是由电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈，此时产生电谐振的电容多大？
18．某高速公路自动测速仪装置如甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为，相邻两次发射时间间隔为，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，自动打下的纸带如图乙所示，请根据给出的、、、（波速）求出汽车车速的表达式。
19．某雷达工作时，发射电磁波的波长，每秒脉冲数；每个脉冲持续的时间，电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
20．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．D
【详解】
手机信号屏蔽器在工作过程中以一定的速度从手机通信所使用的频率的低端向高端扫描，在扫描过程中向手机发送一定频率的电磁波信号，使手机不能与基站建立正常的联系，从而对手机形成干扰．则手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的．
A．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 ，与结论不相符，选项A错误；
B．手机信号屏蔽器是利用电磁感应的原理来工作的，与结论不相符，选项B错误；
C．手机信号屏蔽器工作时能阻止基站发出的电磁波传播到限制场所内 ，与结论不相符，选项C错误；
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的，与结论相符，选项D正确；
故选D.
2．C
【详解】
A．红外线波长一定大于X射线波长，故A不符合题意；
B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产生电场变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故B不符合题意；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C符合题意；
D．红外线最显著的作用是热效应，紫外线最显著的作用是荧光效应，故D不符合题意。
故选C.
3．D
【详解】
AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A错误，B错误；
CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A.IC卡中有一个LC线圈和电容，当读卡机发出的电磁波被LC电路接收到，使得IC卡汇总的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机发射的电磁波，选项A错误．B.LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波，读卡机发出的电磁波频率与之匹配，才能得到最优的充电效果，使电容电压达到预定值，才能进行数据传输，选项B正确．C.如果是其它频率的电磁波，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量发生了变换，依然会有感应电流，选项C错误．D.据题意电容达到一定电压之后，驱动卡芯片进行数据传输，选项D错误．故选B．
5．D
【详解】
根据LC振荡电路频率公式
可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍；
故选D。
6．A
【详解】
以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S=4πR2．而环状天线的面积S′=πr2，所以
接收功率
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【详解】
臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用．作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己，故正确的选项是C．
8．B
【详解】
开关闭合时，电容器充电，下极板为正极板；S断开后，电容器与电感L组成振荡电路，电容的变化为周期性变化，如图所示；
则由图可知，电容器正在放电，电场方向向下，电流为逆时针，故由右手螺旋定则可知，磁场向上；故选B．
9．B
【详解】
A．根据图示电路知，该LC振荡电路正在充电，电流在减小，磁场能转化为电场能．A错误．
B．电路充电，电容器的带电量在增大，B正确．
C．电容器的带电量在增大，根据 得出，电压在增大，C错误．
D．充电的过程，电量在增加；磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小，D错误．
10．C
【详解】
电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，且满足，即此回路的振荡周期在2s，由电路图和甲图知，两灯将交替发光，时间各为半个周期，即1s，电流为正时，绿灯亮，电流为负是红灯亮，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
11．A
【详解】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏．则a带正电，b带负电．最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有
所以
故A正确．
12．AC
【详解】
A、奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A正确；
B、麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C、库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故C正确；
D、洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，故D错误．
13．CD
【详解】
试题分析：根据左手定则可以判断出霍尔元件中的导电物质所受安培力指向后表面，即将向后表面侧移，又由于该导电物质为电子，带负电，因此后表面的电势将低于前表面的电势，A错误；若电源的正负极对调，磁场方向与图示方向相反，同时由电路结构可知，流经霍尔元件上下面的电流也将反向，因此电子的受力方向不变，即前后表面电势高低情况不变，B错误；由电路结构可知，RL与R并联后与线圈串联，因此有：，C正确；RL消耗的电功率，显然PL与成正比，又因为磁感应强度大小B与I成正比，即B与IH成正比，电压表的示数，则UH与成正比，所以UH与RL消耗的电功率PL成正比，D正确；故选CD．
14．cd
【详解】
由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段
15． (1)D (2)C (3)E
【详解】
(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，选择选项D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C.
(3)“神灯”又称红外线灯，主要用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择选项E.
16． 600m 2×10-6 J
【详解】
电磁波传播过程中的频率和波长没有改变，故电波的波长不变，故：；
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为
17．8000m
【详解】
由得：
由公式得：
答案：8000m
18．
【详解】
汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，则有
对应的时间为
则汽车的速度
联立可得
19．，
【详解】
雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半。由可得电磁波的振荡频率
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为
所以雷达的最大侦察距离
20．（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