4.1电磁波的产生（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.1电磁波的产生（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 327.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-07 11:24:51 | ||
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文档简介
鲁科版 （2019）选择性必修第二册 4.1 电磁波的产生
一、单选题
1．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
2．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合物理学历史的是（ ）
A．麦克斯韦预言了并实验证明了电磁波的存在
B．卡文迪许通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像
D．安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应
3．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是（ ）
A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
B．在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速
C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
4．如图所示是一个LC振荡电路中电流的变化图线，下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t1时刻电路中只有电场能
C．t1时刻电容器所带电荷量为零
D．t2时刻电容器两极板间电压为零
5．关于电磁场与电磁波的描述，正确的是（ ）
A．变化的电场产生变化的磁场
B．光是以波动形式传播的一种电磁振动
C．电磁波与机械波一样可以是横波也可以是纵波
D．无线电波必须借助电视机、收音机、手机等工具才能传播
6．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下不符合物理学历史的是（ ）
A．库仑在前人工作的基础上通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
B．法拉第不仅提出了场的概念，而且他用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，而且他通过实验进行了证实
D．惠更斯发现单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正比，与重力加速度的二次方根成反比
7．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，则（ ）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1~t2时间内回路内的电流为顺时针
C．t2~t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
8．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．周期性变化的磁场在周围空间产生的变化电场
9．关于电磁波与机械波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，各种机械波在同一种介质中传播速率都相同
C．电磁波和机械波都不能发生干涉
D．电磁波和机械波都能发生衍射
10．关于电磁场理论，下列叙述不正确的是（ ）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
11．以下关于物理学史叙述中正确的是（ ）
A．开普勒观念的基础是日心说
B．牛顿根据电磁场理论预言了电磁波的存在
C．伽利略在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D．开普勒提出，行星和地球绕太阳做匀速圆周运动
12．在如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时（ ）
A．B板带负电 B．A、B两板间的电压在增大
C．电容器C正在充电 D．电场能正在转化为磁场能
13．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=0.03s时，LC回路中电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则当t2=0.13s时，下列判断正确的是（ ）
A．电容器中的电场能最大
B．线圈中的磁场能最大
C．电流沿顺时针方向，电容器正在充电
D．电流沿逆时针方向，电容器正在放电
14．下列关于电磁波的说法，正确的是（ ）
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 B．电场随时间变化时，一定产生电磁波
C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
15．LC振荡电路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，则（ ）
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最小
C．从时刻t2~t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3~t4，电容器的带电荷量不断增大
二、填空题
16．如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，电感线圈中的电流正在______（填“增大”“减小”或“不变”），如果电流的振荡周期为T=10－4s，电容C=250μF，则线圈的电感L=______H。
17．(1)麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生________，变化的电场产生_________，从而预言了__________的存在．
(2)如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下过程不能使电流偏转的是______，能使电流表指针偏转较大的是________．
A．磁铁放在螺线管中不动时
B．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中
C．将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中
D．将磁铁插入螺线管的过程中
18．热辐射的原因∶物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的____会产生变化的______，从而产生电磁____。
19．（1）电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次______需要的时间；
（2）电磁振荡的频率f：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的______的次数．
如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的______周期和______频率．
（3）LC电路的周期和频率公式：______，______，其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。
三、解答题
20．如图所示，电源电动势为E，电容器的电容为C，线圈的电感为L将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间和放电电流的平均值。
21．德国物理学家赫兹通过实验验证了电磁波的存在，简述这一实验的验证方法。
22．我们平时可能会有这样的经历：雷雨天在家收听广播节目时，我们会先听到收音机里发出“咔嚓、咔嚓……”的声音，然后才听到雷声。
（1）打雷时收音机为什么会发出“咔嚓”的声音？
（2）为什么会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声？
23．一个LC振荡电路所发射的电磁波频率是106 Hz，求它在真空中的波长，当振荡电路电容器的电容增为原来的4倍时，所发射的电磁波频率为多少？
24．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
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参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在，选项A错误；
B．密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，选项B错误；
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，选项C正确；
D．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，B错误；
C．只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，C正确；
D．电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，A错误；
B．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，B错误；
C．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，C正确；
D．在t2时刻，电路中的i最小，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，电场能最大，则电压也最大，D错误；
故选C。
5．B
【详解】
A．只有周期性变化的电（磁）场才能产生周期性变化的磁（电）场；均匀变化的磁场只能产生恒定的电场；而均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，A错误；
B．电磁波是电磁场的传播，光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的传播速度等于光速，B正确；
C．电磁波的传播方向与振动方向相互垂直，电磁波是横波，C错误；
D．无线电波传播不需要介质，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．1769年英国苏格兰人罗宾逊设计了一个杠杆装置，他把实验结果用公式表述出来，即力与距离的n次方成反比，1784年至1785年库仑通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，故A正确，不符合题意；
B．英国物理学家法拉第引入了“电场”和“磁场”的概念，并用画电场线和磁感线的方法来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础，故B正确，不符合题意；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，是德国科学性赫兹通过实验进行了证实，故C错误，符合题意；
D．惠更斯导出了单摆周期公式，故D正确，不符合题意。
故选C。
7．C
【详解】
A．在t1时刻，上极板电量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，选项A错误；
B．t1~t2时间内，上极板电量为正，且减小，回路内的电流为逆时针，选项B错误；
C．t2~t3中，上极板电量为负，下极板电量为正，由于上极板负电量不断增大，线圈电流为逆时针，而电量增加的越来越慢，故电流减小，由右手定则可得磁场方向线上，选项C正确；
D．图乙过程可以对应t2~t3过程，此过程电容电量增大，极板间电场能逐渐增大。
故选C。
8．D
【详解】
A．均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项A错误；
B．不均匀变化的电场不一定产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项B错误；
C．稳定的磁场不产生电场，选项C错误；
D．周期性变化的磁场在周围空间产生的同频率变化电场，选项D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质，A错误；
B． 电磁波在不同介质中传播速率不相同，机械波在同一种介质中传播速率都相同，B错误；
CD．干涉和衍射是波特有的性质，故电磁波和机械波都能发生干涉和衍射，C错误，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确，不符合题意；
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场，故B正确，不符合题意；
C．由电磁场的定义可知C正确，不符合题意；
D．只有变化的电场周围才存在磁场，只有变化的磁场周围才存在电场，故D错误，符合题意。
故选D。
11．A
【详解】
A．开普勒观念的基础是日心说。故A正确；
B．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在。故B错误；
C．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律。故C错误；
D．开普勒提出，行星和地球绕太阳沿椭圆运动。故D错误。
故选A。
12．D
【详解】
通过图示电流方向，知电容器在放电，则电容器上极板A带负电，下极B板带正电，振荡电流增大，电容器上的电荷量正在减小，由
知AB两板间的电压在减小，电场能正在向磁场能转化，D正确，ABC错误。
故选D。
13．A
【详解】
AB．LC回路中，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，线圈及导线电阻均不计，先闭合开关S，稳定后，线圈两端没有电压，电容器不带电，线圈具有磁场能，在t=0时刻，关闭开关S，线圈产生自感电动势，对电容器充电，使右极板带正电，后开始放电，再充电，当t1=0.03s时，电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。此时所经时间应是，则有=0.03s，可得T=0.04s，此时再经，电容器又放电，完成一次全振荡。则当t2=0.13s=3T+时，对电容器第7次充电，使电容器右极板带正电，且电荷量最大，由LC振荡回路的充放电规律可知，电容器带电荷量最大时，电容器中的电场能最大，线圈中的磁场能最小， A正确，B错误；
CD．在3T～3T+时，电流沿LC回路逆时针方向对电容器充电，使电容器右极板带正电，在t2=0.13s时刻，充电完毕，且电荷量最大，CD错误。
故选A。
14．C
【详解】
A．只有周期性变化的电场和磁场，才能激发电磁波，而稳定的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；
B．均匀变化的电场，产生恒定的磁场，但是恒定的磁场不能产生电场，故不能产生电磁波，B错误；
C．做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误；
故选C。
15．C
【详解】
AB．由题图可知，t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零；t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最强，磁场能最大，AB错误；
C．在t2至t3的过程中，电容器两板电压增加，必有电场能增加，故C正确；
D．在t3至t4过程中，电容器两板电压减小，带电荷量同时减少，故D错误。
故选C。
16． 减小 10－6
【详解】
[1][2]根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小,根据振荡电流的周期公式
得
17． 电场 磁场 电磁波 A C
【详解】
(1) 麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，从而预言了电磁波的存在．
(2)A：磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中磁通量不变，没有感应电流产生．
BCD：将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中或将磁铁插入螺线管的过程中，螺线管中磁通量变化，产生感应电流，电流表发生偏转；将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中，螺线管中磁通量变化较快，产生的感应电流较大，电流表发生较大偏转．
故不能使电流偏转的是A，能使电流表指针偏转较大的是C．
18． 振动 电磁场 辐射
【详解】
[1] [2] [3] 根据原理可知，热辐射的原因为物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。
19． 周期性变化 周期性变化 固有 固有
【详解】
略
20．；
【详解】
电容器放电时间为，与电源电动势无关，即
在内电流平均值为
21．见解析
【详解】
在A、B两球两端通电，使两根铜棒上的金属球靠近，便会看到有火花从一个球跳到另一个球。再用一根两端带有铜球的铜丝弯成环状，当作谐振器，把这个谐振器放到离电磁波发生器10米远的地方，当电磁波发生器通电后，观察谐振器铜丝圈两端的铜球上是否产生电火花。由于A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到谐振器时，在谐振器中激发出感应电动势，使谐振器上两小球间也产生电火花，从而证实了电磁波的存在。
22．见解析
【详解】
（1）打雷时，会在空间产生迅速变化的电流，而迅速变化的电流会在空间激起电磁波，电磁波被收音机接收后，收音机就发出“咔嚓”的声音；
（2）电磁波在空气中的传播速度远大于声速，所以我们会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声。
23．5×105 Hz
【详解】
由波长公式可求得：
电磁震荡的频率为：
所以发射电磁波的频率为：
点睛：震荡电路的频率公式
24．（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
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一、单选题
1．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
2．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合物理学历史的是（ ）
A．麦克斯韦预言了并实验证明了电磁波的存在
B．卡文迪许通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像
D．安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应
3．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是（ ）
A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
B．在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速
C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
4．如图所示是一个LC振荡电路中电流的变化图线，下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t1时刻电路中只有电场能
C．t1时刻电容器所带电荷量为零
D．t2时刻电容器两极板间电压为零
5．关于电磁场与电磁波的描述，正确的是（ ）
A．变化的电场产生变化的磁场
B．光是以波动形式传播的一种电磁振动
C．电磁波与机械波一样可以是横波也可以是纵波
D．无线电波必须借助电视机、收音机、手机等工具才能传播
6．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下不符合物理学历史的是（ ）
A．库仑在前人工作的基础上通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
B．法拉第不仅提出了场的概念，而且他用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，而且他通过实验进行了证实
D．惠更斯发现单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正比，与重力加速度的二次方根成反比
7．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，则（ ）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1~t2时间内回路内的电流为顺时针
C．t2~t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
8．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．周期性变化的磁场在周围空间产生的变化电场
9．关于电磁波与机械波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，各种机械波在同一种介质中传播速率都相同
C．电磁波和机械波都不能发生干涉
D．电磁波和机械波都能发生衍射
10．关于电磁场理论，下列叙述不正确的是（ ）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
11．以下关于物理学史叙述中正确的是（ ）
A．开普勒观念的基础是日心说
B．牛顿根据电磁场理论预言了电磁波的存在
C．伽利略在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D．开普勒提出，行星和地球绕太阳做匀速圆周运动
12．在如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时（ ）
A．B板带负电 B．A、B两板间的电压在增大
C．电容器C正在充电 D．电场能正在转化为磁场能
13．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=0.03s时，LC回路中电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则当t2=0.13s时，下列判断正确的是（ ）
A．电容器中的电场能最大
B．线圈中的磁场能最大
C．电流沿顺时针方向，电容器正在充电
D．电流沿逆时针方向，电容器正在放电
14．下列关于电磁波的说法，正确的是（ ）
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 B．电场随时间变化时，一定产生电磁波
C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
15．LC振荡电路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，则（ ）
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最小
C．从时刻t2~t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3~t4，电容器的带电荷量不断增大
二、填空题
16．如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，电感线圈中的电流正在______（填“增大”“减小”或“不变”），如果电流的振荡周期为T=10－4s，电容C=250μF，则线圈的电感L=______H。
17．(1)麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生________，变化的电场产生_________，从而预言了__________的存在．
(2)如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下过程不能使电流偏转的是______，能使电流表指针偏转较大的是________．
A．磁铁放在螺线管中不动时
B．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中
C．将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中
D．将磁铁插入螺线管的过程中
18．热辐射的原因∶物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的____会产生变化的______，从而产生电磁____。
19．（1）电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次______需要的时间；
（2）电磁振荡的频率f：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的______的次数．
如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的______周期和______频率．
（3）LC电路的周期和频率公式：______，______，其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。
三、解答题
20．如图所示，电源电动势为E，电容器的电容为C，线圈的电感为L将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间和放电电流的平均值。
21．德国物理学家赫兹通过实验验证了电磁波的存在，简述这一实验的验证方法。
22．我们平时可能会有这样的经历：雷雨天在家收听广播节目时，我们会先听到收音机里发出“咔嚓、咔嚓……”的声音，然后才听到雷声。
（1）打雷时收音机为什么会发出“咔嚓”的声音？
（2）为什么会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声？
23．一个LC振荡电路所发射的电磁波频率是106 Hz，求它在真空中的波长，当振荡电路电容器的电容增为原来的4倍时，所发射的电磁波频率为多少？
24．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
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参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在，选项A错误；
B．密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，选项B错误；
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，选项C正确；
D．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，B错误；
C．只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，C正确；
D．电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，A错误；
B．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，B错误；
C．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，C正确；
D．在t2时刻，电路中的i最小，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，电场能最大，则电压也最大，D错误；
故选C。
5．B
【详解】
A．只有周期性变化的电（磁）场才能产生周期性变化的磁（电）场；均匀变化的磁场只能产生恒定的电场；而均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，A错误；
B．电磁波是电磁场的传播，光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的传播速度等于光速，B正确；
C．电磁波的传播方向与振动方向相互垂直，电磁波是横波，C错误；
D．无线电波传播不需要介质，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．1769年英国苏格兰人罗宾逊设计了一个杠杆装置，他把实验结果用公式表述出来，即力与距离的n次方成反比，1784年至1785年库仑通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，故A正确，不符合题意；
B．英国物理学家法拉第引入了“电场”和“磁场”的概念，并用画电场线和磁感线的方法来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础，故B正确，不符合题意；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，是德国科学性赫兹通过实验进行了证实，故C错误，符合题意；
D．惠更斯导出了单摆周期公式，故D正确，不符合题意。
故选C。
7．C
【详解】
A．在t1时刻，上极板电量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，选项A错误；
B．t1~t2时间内，上极板电量为正，且减小，回路内的电流为逆时针，选项B错误；
C．t2~t3中，上极板电量为负，下极板电量为正，由于上极板负电量不断增大，线圈电流为逆时针，而电量增加的越来越慢，故电流减小，由右手定则可得磁场方向线上，选项C正确；
D．图乙过程可以对应t2~t3过程，此过程电容电量增大，极板间电场能逐渐增大。
故选C。
8．D
【详解】
A．均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项A错误；
B．不均匀变化的电场不一定产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项B错误；
C．稳定的磁场不产生电场，选项C错误；
D．周期性变化的磁场在周围空间产生的同频率变化电场，选项D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质，A错误；
B． 电磁波在不同介质中传播速率不相同，机械波在同一种介质中传播速率都相同，B错误；
CD．干涉和衍射是波特有的性质，故电磁波和机械波都能发生干涉和衍射，C错误，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确，不符合题意；
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场，故B正确，不符合题意；
C．由电磁场的定义可知C正确，不符合题意；
D．只有变化的电场周围才存在磁场，只有变化的磁场周围才存在电场，故D错误，符合题意。
故选D。
11．A
【详解】
A．开普勒观念的基础是日心说。故A正确；
B．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在。故B错误；
C．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律。故C错误；
D．开普勒提出，行星和地球绕太阳沿椭圆运动。故D错误。
故选A。
12．D
【详解】
通过图示电流方向，知电容器在放电，则电容器上极板A带负电，下极B板带正电，振荡电流增大，电容器上的电荷量正在减小，由
知AB两板间的电压在减小，电场能正在向磁场能转化，D正确，ABC错误。
故选D。
13．A
【详解】
AB．LC回路中，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，线圈及导线电阻均不计，先闭合开关S，稳定后，线圈两端没有电压，电容器不带电，线圈具有磁场能，在t=0时刻，关闭开关S，线圈产生自感电动势，对电容器充电，使右极板带正电，后开始放电，再充电，当t1=0.03s时，电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。此时所经时间应是，则有=0.03s，可得T=0.04s，此时再经，电容器又放电，完成一次全振荡。则当t2=0.13s=3T+时，对电容器第7次充电，使电容器右极板带正电，且电荷量最大，由LC振荡回路的充放电规律可知，电容器带电荷量最大时，电容器中的电场能最大，线圈中的磁场能最小， A正确，B错误；
CD．在3T～3T+时，电流沿LC回路逆时针方向对电容器充电，使电容器右极板带正电，在t2=0.13s时刻，充电完毕，且电荷量最大，CD错误。
故选A。
14．C
【详解】
A．只有周期性变化的电场和磁场，才能激发电磁波，而稳定的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；
B．均匀变化的电场，产生恒定的磁场，但是恒定的磁场不能产生电场，故不能产生电磁波，B错误；
C．做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误；
故选C。
15．C
【详解】
AB．由题图可知，t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零；t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最强，磁场能最大，AB错误；
C．在t2至t3的过程中，电容器两板电压增加，必有电场能增加，故C正确；
D．在t3至t4过程中，电容器两板电压减小，带电荷量同时减少，故D错误。
故选C。
16． 减小 10－6
【详解】
[1][2]根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小,根据振荡电流的周期公式
得
17． 电场 磁场 电磁波 A C
【详解】
(1) 麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，从而预言了电磁波的存在．
(2)A：磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中磁通量不变，没有感应电流产生．
BCD：将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中或将磁铁插入螺线管的过程中，螺线管中磁通量变化，产生感应电流，电流表发生偏转；将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中，螺线管中磁通量变化较快，产生的感应电流较大，电流表发生较大偏转．
故不能使电流偏转的是A，能使电流表指针偏转较大的是C．
18． 振动 电磁场 辐射
【详解】
[1] [2] [3] 根据原理可知，热辐射的原因为物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。
19． 周期性变化 周期性变化 固有 固有
【详解】
略
20．；
【详解】
电容器放电时间为，与电源电动势无关，即
在内电流平均值为
21．见解析
【详解】
在A、B两球两端通电，使两根铜棒上的金属球靠近，便会看到有火花从一个球跳到另一个球。再用一根两端带有铜球的铜丝弯成环状，当作谐振器，把这个谐振器放到离电磁波发生器10米远的地方，当电磁波发生器通电后，观察谐振器铜丝圈两端的铜球上是否产生电火花。由于A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到谐振器时，在谐振器中激发出感应电动势，使谐振器上两小球间也产生电火花，从而证实了电磁波的存在。
22．见解析
【详解】
（1）打雷时，会在空间产生迅速变化的电流，而迅速变化的电流会在空间激起电磁波，电磁波被收音机接收后，收音机就发出“咔嚓”的声音；
（2）电磁波在空气中的传播速度远大于声速，所以我们会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声。
23．5×105 Hz
【详解】
由波长公式可求得：
电磁震荡的频率为：
所以发射电磁波的频率为：
点睛：震荡电路的频率公式
24．（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。
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