人教版(2019)选择性必修二 第四章 电磁振荡与电磁波 单元综合练
一、单选题
1.现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘,你认为下列陈述中符合事实的是( )
A.麦克斯韦从理论上预言了电磁波,并通过实验证实了电磁波的存在
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.空间有变化的电场(或磁场)存在,一定能形成电磁波
D.将手机放在真空玻璃盒中,拨打该手机号码,手机会响铃(或振动)
2.关于电磁波下列说法正确的是( )
A.电磁波可以发生干涉现象 B.电磁波无法携带信息
C.电磁波的传播必须依赖介质 D.电磁波无法发生衍射现象
3.WiFi无线网络实质是一种短程无线传输技术,能够在一定范围内支持互联网接入的电磁波信号。最新的WiFi6技术使用或电磁波,属于电磁波谱中的某个波段,如图所示。下列关于电磁波和WiFi的说法,错误的是( )
A.麦克斯韦预言了电磁波,楞次首次用实验证实了电磁波的存在
B.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C.WiFi信号使用的电磁波属于无线电波
D.WiFi信号使用的电磁波中,的波长比的更长
4.下列关于电磁波的说法,不正确的是( )
A.电磁波在真空中的传播速度为c= 3.00×108m/s
B.电磁波不能传播能量
C.手机既可接收电磁波,又可发射电磁波
D.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波
5.19世纪60年代,麦克斯韦建立了电磁场理论,按照该理论,以下情形中不能产生磁场的是( )
A.交变电场
B.运动中的电荷
C.静止的电荷
D.恒定电流
6.提出电磁场理论的科学家是( )
A.法拉第 B.麦克斯韦 C.赫兹 D.安培
7.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.赫兹首先提出了光是电磁波的学说
B.变化的电场产生变化的磁场
C.稳定的磁场产生均匀变化的电场
D.一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关
8.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是( )
A.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
B.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且都与波的传播方向垂直
C.麦克斯韦首先预言并证明了电磁波的存在
D.频率为的电磁波在真空中传播时,其波长为600m
9.电磁波无处不在,我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有着密不可分的联系,Wi-Fi、非接触式公交卡、导航、雷达、微波加热、射电天文学、遥感遥测也都与电磁波有关。频率是电磁波的一个重要参量,不同频率的电磁波在空中互不干扰,保证了各项无线电应用的顺利开展。例如,我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz;家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约为2450MHs。家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率约为5725MHz。对于家用5GWi-Fi的信号,下列说法中正确的是( )
A.一定不会产生偏振现象
B.从一个房间穿越墙壁进入另一个房问后,频率保持不变
C.与北斗导航信号叠加时,将产生明显的干涉现象
D.与微波炉所使用的微波相比,更容易产生明显衍的射现象
10.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.
11.下列说法中正确的是( )
A.将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍,则电阻丝的电阻变为原来的2倍
B.一小段通电直导线在某处不受磁场力,说明该处磁感应强度一定为零
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在
D.变化的电场周围一定会产生变化的磁场
12.在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中,不能产生电场的是( )
A. B.
C. D.
13.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
14.如图为LC振荡电路,某时刻,电容器上极板带正电,线圈中电流产生的磁场方向向上,此时刻下列说法中正确的是( )
A.电容器正在充电
B.电感线圈中的磁场能正在增加
C.电感线圈中的电流正在减小
D.该时刻自感电动势正在阻碍电流减小
15.下列说法中正确的有( )
A.未见其人先闻其声,是因为声波波长较长,发生了偏振现象
B.第五代移动通信(5G)采用频段大致分低频段和高频段,其高频段的电磁波信号的传播速度大
C.航天飞机靠近卫星时,卫星接收到飞机的信号频率小于飞机发出的信号频率
D.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时,以减小实验误差
二、填空题
16.无线电波的接收
(1)接收原理:电磁波在传播时如果遇到导体,会使导体中产生感应电流,空中的导体可以用来接收电磁波,这个导体就是接收_____。
(2)电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_____时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫作电谐振,相当于机械振动中的_____。
①调谐:使接收电路产生_____的过程。
②解调:把声音或图像信号从_____中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。
17.电磁振荡的周期和频率
(1)电磁振荡的周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
(2)电磁振荡的频率f:完成周期性变化的次数与所用时间之比,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耗,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率叫作振荡电路的___________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)。
18.LC振荡电路的放电、充电过程
(1)电容器放电:由于线圈的______作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷逐渐______。放电完毕时,极板上的电荷量为零,放电电流达到______。该过程电容器的______全部转化为线圈的______。
(2)电容器充电:电容器放电完毕时,由于线圈的______作用,电流并不会立刻减小为零,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小,电容器开始______,极板上的电荷逐渐______,电流减小到零时,充电结束,极板上的电荷最多.该过程中线圈的______又全部转化为电容器的______。
19.电磁波在空气中的传播速度_______(选填“等于”或“不等于”)真空中的光速。电磁波在生活中有着广泛的应用,在电磁波谱中,医院用于“透视”检查身体的是________( 选填“红外线”或“X射线”)。
三、解答题
20.某居住地A位于某山脉的一侧,山脉的另一侧P处建有一无线电波发射站,如图所示,该发射站可发送频率为400kHz的中波和频率为400MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为。
(1)求该中波和微波的波长。
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的?请说明理由。
(3)若两种波的接收效果不同,请说明哪一种波的接收效果更好、为什么?
21.利用共振解释下列情况:
(1)在修建桥梁时需将桥柱插入江底,如何利用共振使桥柱更容易沉入桥底?
(2)收音机选台时利用的电谐振原理是什么?
22.科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生变化的同时也存在着副作用——电磁污染。频率超过的电磁波的强度足够大时就会对人体健康构成威胁。按照有关规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1W,试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域?(已知球面面积)
23.广播电台的短波、家用微波炉的微波、DVD机的激光(可见光)、人体透视用的X射线,它们的频率分别为、、、,请将它们按照频率由小到大排列。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】
A.麦克斯韦从理论上预言了电磁波,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,选项A错误;
B.常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机,选项B错误;
C.若是均匀变化的磁场产生恒定的电场,则不能形成电磁波;同样均匀变化的电场产生恒定的磁场,不能形成电磁波,选项C错误;
D.电磁波可以在真空中传播,将手机放在真空玻璃盒中,拨打该手机号码,手机能接收到信号,选项D正确。
故选D。
2.A
【详解】
AD.一切波都能发生干涉和衍射,故A正确,D错误;
B.电磁波能够携带信息,故B错误;
C.电磁波的传播不需要介质,故C错误。
故选A。
3.A
【详解】
A.麦克斯韦预言了电磁波,赫兹首次用实验证实了电磁波的存在,故A错误;
B.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关,都等于真空中光速,故B正确;
C.WiFi信号使用的电磁波的波长为
或者为
由电磁波的波长范围可知属于无线电波,故C正确;
D.WiFi信号使用的电磁波中,的频率比的低,所以前者波长比后者波长长,故D正确。
本题选错误的,故选A。
4.B
【详解】
A.电磁波在真空中的传播速度为c= 3.00×108m/s,选项A正确;
B.电磁波能传播能量,选项B错误;
C.手机既可接收电磁波,又可发射电磁波,选项C正确;
D.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波,选项D正确。
此题选择不正确的选项,故选B。
5.C
【详解】
麦克斯韦的电磁场理论是变化的电场产生磁场,所以交变电场的变化产生磁场,恒定电流的流动也能产生磁场,电荷的运动形成电流也能产生磁场,不能形成磁场的只有静止的电荷。
故选C。
6.B
【详解】
提出电磁场理论的科学家是麦克斯韦。
故选B。
7.D
【详解】
A.麦克斯韦根据电磁场理论,提出了光是一种电磁波,故A错误;
B.均匀变化的磁场产生恒定的电场,故B错误;
C.稳定的磁场不产生电场,故C错误;
D.一切物体都在辐射红外线,红外线属于电磁波,这种辐射与物体的温度有关,故D正确;
故选D。
8.B
【详解】
A.电磁波不需要依赖介质传播,故A错误;
B.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的,且都与波的传播方向垂直,故B正确;
C.赫兹用实验证明了电磁波存在,故C错误;
D.频率为的电磁波在真空中传播时,其波长为
故D错误。
故选B。
9.B
【详解】
A.电磁波是横波,可以发生偏振现象,故A错误;
B.电磁波的频率由振源决定,从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后,频率保持不变,故B正确;
C.只有频率相同的两列光才能发生干涉,Wi-Fi信号不会在北斗导航信号叠加时,产生明显的干涉现象,故C错误;
D.家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率高于微波炉的频率,因此其波长较短,不易发生明显的衍射现象,故D错误。
故选B。
10.A
【详解】
真空中频率为的电磁波,根据公式,其波长为
故选A。
11.C
【详解】
A.将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍,则横截面积变为原来的二分之一,根据
可知则电阻丝的电阻变为原来的4倍,故A错误;
B.一小段通电直导线在某处不受磁场力,该处磁感应强度不一定为零,例如电流方向与磁场方向平行,故B错误;
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在,故C正确;
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,非均匀变化的电场周围产生非均匀变化的磁场,故D错误。
故选C。
12.D
【详解】
因为由麦克斯韦电磁理论知变化的磁场可以产生电场,由图可知D中磁场恒定,不能产生电场。
故选D。
13.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。
14.B
【详解】
ABC.图示可知,电容器上极板带正电,由右手定则可知,电流正在增大,有电流方向可知,电容器正在放电, 电容器的带电量减少,电能转化为线圈的磁场能,故AC错误,B正确;
D.由楞次定律可知,线圈中的感应电动势正在阻碍电流的增大,故D错误。
故选B。
15.D
【详解】
A.未见其人先闻其声,是因为声波波长较长,发生了明显的衍射现象,故A错误;
B.无论是哪种频率的电磁波,在真空中的传播速度都相同,即都等于光速,所以第五代移动通信(5G)中低频段和高频段的电磁波信号的传播速度相等,故B错误;
C.根据多普勒效应可知,航天飞机靠近卫星时卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率,故C错误;
D.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时,相对最高点来说,相等位移下所用的时间较短,误差较小,故可以减小实验误差,故D正确。
故选D。
16. 天线 相同 共振 电谐振 高频电流
【详解】
略
17. 全振动 固有 固有
【详解】
(2)[1]电磁振荡的频率f:完成周期性变化的次数与所用时间之比,数值等于单位时间内完成的全振动的次数。
[2][3]如果振荡电路没有能量损耗,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率。
18. 自感 减少 最大值 电场能 磁场能 自感 反向充电 增多 磁场能 电场能
【详解】
略
19. 等于 X射线
【详解】
[1]电磁波在空气中的传播速度等于真空中的光速。
[2]电磁波在生活中有着广泛的应用,在电磁波谱中,医院用于“透视”检查身体的是X射线。
20.(1),0.75m;(2)见详解;(3)见详解
【详解】
(1)由
则中波的波长为
微波的波长
(2)发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处,若是干涉则必须频率相同,明显不可能是干涉现象,所以电磁波是经过波的衍射后绕过高山,到达居住地A处。
(3)要发生明显的波衍射现象,则波长必须与阻碍物尺寸差不比,所以两种波的接收效果明显不同,波长越长的波接收效果更好,因此中波接收效果更好。
21.(1)在修建桥梁时需将桥柱插入江底,让打桩机的打击频率等于桥柱的固有频率,使桥柱发生共振,桥柱更容易沉入桥底。
(2)收音机选台时,调解LC振荡电路的频率等于要接收的电台的频率,LC振荡电路发生电谐振,LC振荡电路的电流最大,就能接收到该电台的信号。
【详解】
(1)在修建桥梁时需将桥柱插入江底,让打桩机的打击频率等于桥柱的固有频率,使桥柱发生共振,桥柱更容易沉入桥底。
(2)收音机选台时,调解LC振荡电路的频率等于要接收的电台的频率,LC振荡电路发生电谐振,LC振荡电路的电流最大,就能接收到该电台的信号。
22.
【详解】
设以通信装置为球心,半径为R的球面以外是符合规定的安全区域,则
可得
23.<<<
【详解】
按照频率从小到大排列的电磁波谱依次是无线电波、微波、可见光、X射线,所以有<<<。
答案第1页,共2页
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