第四章 电磁振荡与电磁波 基础巩固综合练习题 （word版含答案）

电磁振荡与电磁波
一、单选题
1．物理学重视逻辑，崇尚理性，下列说法正确的是（　　）
A．库仑通过油滴实验，最早测出元电荷e的数值
B．密立根通过扭称实验，定量的研究出真空中两点电荷的相互作用关系
C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波并用实验证实了电磁波的存在
D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热量之间的转换关系
2．电磁波发射电路中的电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法错误的是（　　）
A．线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
B．电容器中的电场方向向上且极板间的电势差正在变大
C．若在线圈中插入铁芯，则发射的电磁波频率变小
D．若减少电容器极板间的正对面积，则发射的电磁波波长变短
3．如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。先把电容器充满电，t=0时如图（a）所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电。t=0.02 s时如图（b）所示，LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值，则 　　）
A．0~0.02 s时间内，电流逐渐减小
B．t=0.05 s时，回路中的电流方向与图（b）中所示电流方向相同
C．t=0.06 s时，线圈中的磁场能最大
D．t=0.10 s时，线圈中的电场能最大
4．下列说法正确的是（　　）
A．原子从低能态向高能态跃迁时放出光子能量等于前后两个能级之差
B．爱因斯坦提出了能量子的假设，得出了黑体辐射强度按波长分布的公式
C．变化的磁场能产生电场，变化的电场不能产生磁场
D．电磁波谱按照波长由大到小顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
5．能源、信息、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法不正确的是（ ）
A．可以利用半导体材料制作光敏电阻
B．煤、石油、天然气等都是不可再生能源
C．手机利用电磁波传递信息，微波炉利用电磁波加热食物
D．射线具有很高的能量、穿透能力很强，可以检查人体内部器官
6．关于LC振荡电路，下列说法正确的是（　　）
A．电容器储存电量的本领越强，电磁波的发射效率越高
B．振荡电路的频率越高，发射的电磁波速度越快
C．调制和调谐，目的分别是提高电磁波信号的发射效率和接收效率
D．振荡电路能够发射可见光
7．在如图所示的LC电磁振荡电路中，若想增大电磁振荡的频率，可采取的措施是（　　）
保持电感器的电感不变，只增大电容器的电容
B．保持电容器的电容不变，只增大电感器的电感
C．同时增大电感器的电感和电容器的电容
D．同时减少电感器的电感和电容器的电容
8．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。红外线和紫外线都是电磁波，下列关于电磁波的说法不正确的是（　　）
A．射线是波长最短的电磁波，它比射线的频率还要高
B．光也是电磁波，电磁波是横波
C．电磁波中最容易发生干涉、衍射现象的是无线电波
D．紫外线有显著的热作用，常用于遥感技术中
9．如图所示，2021年12月9日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．电磁波可以在真空中传播
C．电磁波在各种介质中传播的速度都是
D．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
10．2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功发射，将3名航天员送入中国空间站开展为期6个月的科学实验。在空间站，航天员与地面通信采用的是（　　）
A．超声波 B．无线电波 C．有线通信 D．声波
11．LC振荡电路中，某时刻电容器上、下极板的带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时（　　）
A．电容器正在充电 B．电容器两端的电压正在减小
C．磁场能正在转化为电场能 D．线圈中的自感电动势在增加
12．真空中频率为的电磁波，其波长为（已知真空中的光速）（　　）
A． B． C． D．
13．我国已初步建成了全球最大规模的5G移动网络。5G网络使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（　　）
A．5G信号比4G信号的波长更长
B．5G信号是纵波，4G信号是横波
C．5G信号传播不需要介质，4G信号传播需要介质
D．相同时间内5G信号比4G信号传递的信息量更大
14．用一自感系数为L的线圈和一电容器构成一半导体的调谐电路，要使该调谐电路能接收到波长为λ的无线电波，则电容器的电容应为（已知无线电波在空气中的速度为c）（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
15．雷达是应用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c=3×108 m/s，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B．电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
16．关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　）
A．电视遥控器利用的是红外线
B．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施
C．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
D．γ射线波长比X射线波长短
17．如图所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段（　　）
A．经调制后 B．经调谐后
C．经检波后 D．耳机中
三、填空题
18．在α射线、β射线、X射线、γ射线四种射线中，穿透能力最强的是___________射线；其中不属于电磁波的是___________射线。
19．学校在抗击新型冠状病毒疫情的过程中，使用额温枪为师生测量体温，其原理是体温越高，发射的红外线越________（选填“强”或“弱”）。若额温枪所用红外线的波长为 ，则其频率为________；红外线的波长比可见光的波长________（选填“长”或“短”）。
四、解答题
20．在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.2~270pF。求振荡电路的频率范围。
21．某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535kHz到1605 kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？
22．中国航天员在天宫一号上成功进行了太空授课（如图）。已知天宫一号空间实验室轨道半径为，地球半径为，试计算航天员讲课的实时画面从天宫一号空间实验室发至地面接收站，最少需要多少时间？
23．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．密立根通过油滴实验，最早测出元电荷e的数值，选项A错误；
B．库仑通过扭称实验，定量的研究出真空中两点电荷的相互作用关系，选项B错误；
C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项C错误；
D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热量之间的转换关系，选项D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
A．由图可知电容器正在放电，电流变大，线圈中的磁场方向向上且电流正在变大，A正确；
B．电容器中的电场方向向上，由于电容器正在放电，则电荷量减小，即板间电势差正在减小，B错误；
C．若在电场中插入铁芯，则L变大，根据
则发射的电磁波频率变小，C正确；
D．若减小板间的正对面积，则电容器的C减小，根据
则发射的电磁波波长变短，D正确。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A．根据题述，t=0时电容器充满电，开始放电，t=0.02 s时LC回路中线圈上电流第一次达到最大值，可知0~0.02 s时间内电流逐渐增大，A错误；
B．根据LC振荡电路规律，0.04 s时电流再次为零，然后电容器反向放电，t=0.05 s时回路中的电流方向与图（b）中电流方向相反， B错误；
C．在t=0.02s时电流第一次达到最大值，此时磁场能最大，那么时刻磁场能也最大，C正确；
D．当
此时的情况与t=0.02s时的情况是一致的，D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．原子从低能态向高能态跃迁时吸收光子能量等于前后两个能级之差，故A错误；
B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B错误；
C．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，故C错误；
D．电磁波按波长由大到小的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．半导体材料可以用来制作光敏电阻，故A正确，不符合题意；
B．煤、石油、天然气等都是不可再生能源，故B正确，不符合题意；
C．手机利用电磁波传递信息，微波炉利用电磁波加热食物，故C正确，不符合题意；
D．射线具有很高的能量、穿透能力很强，对人体内部器官有损害，故D错误，符合题意。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
A．由电磁振荡的周期公式可知，自感系数L和电容C越大，周期越长，发射的电磁波频率越低，发射效率也越低，A错误：
B．真空中电磁波速度恒定，与频率无关，B错误：
C．调制，是为了提高图像或声音等低频电磁波信号的发射效率，调谐，是为了更有效获取目标波段的电磁波信号，C正确：
D．振荡电路只能够发射无线电波和微波，不能发射可见光，D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
根据
可知要使f增大，可以减小电容和电感，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【详解】
A．在电磁波谱中，射线是波长最短的电磁波，它比射线的频率还要高，故A正确；
B．光是电磁波，电磁波是横波，故B正确；
C．电磁波谱中，无线电波的波长最长，最易发生干涉、衍射现象，故C正确；
D．红外线有显著的热作用，常用于遥感技术中，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
9．B
【解析】
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，A错误；
BC．电磁波可以在真空中传播，在真空中传播的速度是m/s，一般在不同的介质中传播的速度不同，C错误，B正确；
D．恒定的电场周围不产生磁场，恒定的磁场周围不产生电场，D错误。
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
空间站与地面之间有段距离没有空气，声波、超声波不能够传播；地面和太空之间距离太远，也不可能通过有线的方式来通信，只能通过电磁波（无线电波）来通信。
故选B。
11．B
【解析】
【详解】
A．由图根据右手螺旋定则可知，螺线管中电流方向为从上往下看逆时针，而电容器上极板带正电，则电容器正在放电，故A错误；
B．电容器放电过程中，电容器两端电压正在减小，故B正确；
C．电容器放电过程中，电能正在转化为磁场能，故C错误；
D．电容器放电过程中，电流增大的越来越慢，则线圈中的自感电动势在减小，故D错误。
故选B。
12．A
【解析】
【详解】
真空中频率为的电磁波，根据公式，其波长为
故选A。
13．D
【解析】
【详解】
A．5G信号比4G信号的频率更大，则波长更短，选项A错误；
B．电磁波是横波，即5G信号和4G信号都是横波，选项B错误；
C．电磁波传播不需要介质，即5G信号和4G信号传播都不需要介质，选项C错误；
D．相同时间内5G信号比4G信号传递的信息量更大，选项D正确。
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
由λ= 可得波长为λ的无线电波的频率f= ，故调谐电路的频率也为f，又f=，所以
得
C=
故D正确ABC错误。
故选D。
15．BCD
【详解】
A．恒定的电场不能产生磁场，A错误；
B．周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场，这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场，B正确；
C．雷达发射的电磁波频率多在300MHz至1000MHz的范围内，因此，它在真空中的波长可由λ=求得，则其波长范围为0.3m至1m，C正确；
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定，即满足
D正确。
故选BCD。
16．ABD
【解析】
【详解】
A．电视遥控器是利用红外线进行控制电视的，故A正确；
B．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施，选项B正确；
C．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，X射线用来进行透视，故C错误；
D．根据电磁波谱的性质可知，γ射线波长比X射线波长短，故D正确。
故选ABD。
17．AB
【解析】
【详解】
为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制。而图象是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅。在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经检波后，调幅振荡电流将被削去一半，而在耳机中只有低频信号电流。
故选AB。
18． γ α、β
【解析】
【分析】
【详解】
在α、β、X、γ四种射线中，穿透能力最强的是γ射线
其中不属于电磁波的为α、β 射线
19． 强 1×1013 长
【解析】
【详解】
额温枪原理是体温越高，发射的红外线越强。
若额温枪所用红外线的波长为 ，则其频率为
红外线的波长比可见光的波长长。
20．
【解析】
【详解】
根据LC振荡电路的频率公式
故此振荡电路的频率范围是
21．
【解析】
【详解】
由LC电路固有频率公式得
解得
所以
22．
【解析】
【详解】
根据运动公式得
23．（1） π×10-5 s，2g；（2）×10-5 s ，g
【详解】
（1）开关断开时，电容器内带负电的粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，电场方向向下，且F电=mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，其周期
T=2π=2π×10-5 s
因此至少经过=π×10-5 s时，电容器间的场强方向变为向上，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得
a==2g
（2）从S闭合时开始计时，至少经过×10-5 s，线圈中电流最大，电容器两极板间的场强为零，粉尘只受重力，由牛顿第二定律可得
a′==g答案第1页，共2页
答案第1页，共2页