第四章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2020浙江嘉兴一中检测)下列有关电磁场理论的说法正确的是( )
A.法拉第预言了电磁波的存在,并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性
B.变化的磁场一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D.赫兹通过一系列实验,证明了麦克斯韦关于光的电磁理论
2.(2020北京师大附中检测)关于各种电磁波的性质比较,下列说法正确的是( )
A.由于红外线的波长比可见光长,所以比可见光更难发生干涉、衍射
B.由于γ射线的波长太短了,所以根本无法发生干涉、衍射
C.无论哪一种电磁波,在真空中的传播速度都相同
D.γ射线的穿透能力最强,所以最适于用来透视人体,检查骨骼和其他病变情况
3.世界各地有许多无线电台同时广播,用收音机一次只能收听到某一电台的播音,而不是同时收听到许多电台的播音,其原因是( )
A.收听到的电台离收音机最近
B.收听到的电台频率最高
C.接收到的电台电磁波能量最强
D.接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同,产生了电谐振
4.间谍卫星上装有各种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上行驶的汽车,即使汽车不开灯行驶,也瞒不过它。这种遥感照相机运用的电磁波属于 ( )
A.可见光波段
B.红外波段
C.紫外波段
D.X射线波段
5.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是( )
A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数
C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯
D.减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数
6.如图所示,i-t图像表示LC振荡回路的电流随时间变化的图像,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间是图中( )
A.Oa段
B.ab段
C.bc段
D.cd段
7.甲坐在人民大会堂台前60 m处听报告,乙坐在家里离电视机5 m处听电视转播,已知乙所在处与人民大会堂相距1 000 km,不考虑其他因素,则(空气中声速为340 m/s) ( )
A.甲先听到声音
B.乙先听到声音
C.甲、乙同时听到
D.不能确定
8.北京时间2019年4月10日21时,在全球七大城市同时发布由“事件视界望远镜”观测到位于室女A星系(M87)中央的超大质量黑洞照片,如图甲所示。宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波,人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测,如图乙所示。天体甲距地球1万光年,M87的黑洞距离地球5 500万光年,假设天体甲和M87的黑洞辐射功率相同,忽略电磁波在传播过程中的损耗,用一架射电望远镜接收到甲发出的电磁波功率为P1,则该望远镜接收到的来自M87的黑洞发出的电磁波功率为( )
甲
乙
A.P1 B.P1
C.5 500P1 D.5 5002P1
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.下列关于无线电波的叙述正确的是( )
A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B.无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108 m/s
C.无线电波不能产生干涉和衍射现象
D.无线电波由真空进入介质传播时,波长变短
10.雷达是应用电磁波来工作的,某雷达发射的电磁波频率为300 MHz,已知真空中光速c=3×108 m/s,下列说法正确的是( )
A.变化的电场或磁场一定可以产生电磁波
B.电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C.该雷达发射的电磁波在真空中的波长为1 m
D.雷达工作时在连续不断地发射电磁波
11.调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号,要收到电信号,应 ( )
A.增多调谐电路中线圈的匝数
B.加大电源电压
C.减少调谐电路中线圈的匝数
D.将线圈中的铁芯取走
12.下图为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.t1到t2电路中的电流值不断变小
C.从t2到t3电容器不断充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)如图所示,电容器的电容都是C=4×10-6 F,电感都是L=9×10-4 H,电感线圈电阻都为0。图甲中开关S先接a,充电结束后将S扳到b;图乙中开关S先闭合,稳定后断开。两图中LC回路在电磁振荡t=3.14×10-4 s时刻,C1的上极板正在 (选填“充”或“放”)电,带 (选填“正”或“负”)电;L2中的电流方向向 (选填“左”或“右”),磁场能正在 (选填“增大”或“减小”)。
甲
乙
14.(6分)图甲、乙是发射电磁波时常用的信号调制方式,请问这两种调制方式有什么不同
15.(8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,其中该接收装置里的电感线圈L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容为多大
16.(10分)(2020北京东城联考)LC振荡电路电容器的电容为3×10-5 μF,线圈的自感系数为3 mH,它与开放电路耦合后,求:
(1)发射出去的电磁波的频率;
(2)发射出去的电磁波的波长。
17.(12分)某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20 cm,每秒脉冲数n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs,该电磁波的振荡频率为多少 最大侦察距离是多少
18.(16分)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。第四章测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2020浙江嘉兴一中检测)下列有关电磁场理论的说法正确的是( )
A.法拉第预言了电磁波的存在,并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性
B.变化的磁场一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D.赫兹通过一系列实验,证明了麦克斯韦关于光的电磁理论
答案:D
解析:麦克斯韦预言了电磁波的存在,并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性,A错误;均匀变化的磁场产生恒定的电场,B错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场,C错误。D是正确的。
2.(2020北京师大附中检测)关于各种电磁波的性质比较,下列说法正确的是( )
A.由于红外线的波长比可见光长,所以比可见光更难发生干涉、衍射
B.由于γ射线的波长太短了,所以根本无法发生干涉、衍射
C.无论哪一种电磁波,在真空中的传播速度都相同
D.γ射线的穿透能力最强,所以最适于用来透视人体,检查骨骼和其他病变情况
答案:C
解析:波长越长,越容易发生干涉、衍射,故A错误;干涉、衍射是波特有的现象,故B错误;电磁波在真空中的传播速度等于光速,C正确;X射线用来透视人体,检查骨骼等,D错误。
3.世界各地有许多无线电台同时广播,用收音机一次只能收听到某一电台的播音,而不是同时收听到许多电台的播音,其原因是( )
A.收听到的电台离收音机最近
B.收听到的电台频率最高
C.接收到的电台电磁波能量最强
D.接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同,产生了电谐振
答案:D
解析:选台就是调谐过程,使f固=f电磁波,在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强。
4.间谍卫星上装有各种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上行驶的汽车,即使汽车不开灯行驶,也瞒不过它。这种遥感照相机运用的电磁波属于 ( )
A.可见光波段
B.红外波段
C.紫外波段
D.X射线波段
答案:B
解析:不同温度的物体发出不同波长的红外线。
5.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是( )
A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数
C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯
D.减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数
答案:D
解析:LC振荡电路的频率公式f=。由此式可知增大固有频率f的办法是减小L或减小C,或同时减小L和C。电容器两极板的正对面积增大或两极板的距离减小,则C增大;正对面积减小或距离增大,则C减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数,则L增大;减小线圈的匝数,则L减小。综上可知只有选项D是正确的。
6.如图所示,i-t图像表示LC振荡回路的电流随时间变化的图像,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间是图中( )
A.Oa段
B.ab段
C.bc段
D.cd段
答案:D
解析:根据题意,回路中电流在减小,给电容器充电,且M板带正电,则这段时间应是图中cd段,故选D。
7.甲坐在人民大会堂台前60 m处听报告,乙坐在家里离电视机5 m处听电视转播,已知乙所在处与人民大会堂相距1 000 km,不考虑其他因素,则(空气中声速为340 m/s) ( )
A.甲先听到声音
B.乙先听到声音
C.甲、乙同时听到
D.不能确定
答案:B
解析:声音传到甲所需时间为t1==0.176 s,传到乙所需时间大概为t2==0.018 s。故选项B正确。
8.北京时间2019年4月10日21时,在全球七大城市同时发布由“事件视界望远镜”观测到位于室女A星系(M87)中央的超大质量黑洞照片,如图甲所示。宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波,人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测,如图乙所示。天体甲距地球1万光年,M87的黑洞距离地球5 500万光年,假设天体甲和M87的黑洞辐射功率相同,忽略电磁波在传播过程中的损耗,用一架射电望远镜接收到甲发出的电磁波功率为P1,则该望远镜接收到的来自M87的黑洞发出的电磁波功率为( )
甲
乙
A.P1 B.P1
C.5 500P1 D.5 5002P1
答案:B
解析:根据题图乙可知,电磁波向空间发射,设接收面积为S,接收到的电磁波功率与发射功率关系为P=S,天体甲和M87的黑洞辐射功率相同,所以接收功率与半径二次方成反比,所以来自M87的黑洞发出的电磁波功率为P1,故选项B正确。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.下列关于无线电波的叙述正确的是( )
A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B.无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108 m/s
C.无线电波不能产生干涉和衍射现象
D.无线电波由真空进入介质传播时,波长变短
答案:AD
解析:无线电波的波长是从几十千米到几毫米的电磁波,故选项A正确;无线电波由真空进入介质时,波速变小,故选项B错误;干涉、衍射是一切波都具有的特性,故选项C错误;由v=λf知,频率不变,波速变小,波长变短,故选项D正确。
10.雷达是应用电磁波来工作的,某雷达发射的电磁波频率为300 MHz,已知真空中光速c=3×108 m/s,下列说法正确的是( )
A.变化的电场或磁场一定可以产生电磁波
B.电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C.该雷达发射的电磁波在真空中的波长为1 m
D.雷达工作时在连续不断地发射电磁波
答案:BC
解析:均匀变化的电场或磁场产生恒定的磁场或电场,不能产生电磁波,A错误;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;该雷达发射的电磁波频率为300 MHz,因此,它在真空中的波长可由λ=求得,则其波长为1 m,C正确;雷达工作时是按一定的时间间隔向外发射无线电脉冲,D错误。
11.调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号,要收到电信号,应 ( )
A.增多调谐电路中线圈的匝数
B.加大电源电压
C.减少调谐电路中线圈的匝数
D.将线圈中的铁芯取走
答案:CD
解析:影响电感L的因素有线圈匝数、粗细、长短及有无铁芯等,而对铁芯和匝数分析的题目较多。当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐振,才能收听到电台信号。由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低,由以上分析可知在C无法调节的前提下,可减小电感L,即可通过C、D的操作增大f。
12.下图为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.t1到t2电路中的电流值不断变小
C.从t2到t3电容器不断充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
答案:ACD
解析:作出i-t图线(图中虚线),注意到i-t图线按余弦规律变化。电流大,磁场能大;电容器C上电荷量大,电场能大。不难判断出A、C、D正确。
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)如图所示,电容器的电容都是C=4×10-6 F,电感都是L=9×10-4 H,电感线圈电阻都为0。图甲中开关S先接a,充电结束后将S扳到b;图乙中开关S先闭合,稳定后断开。两图中LC回路在电磁振荡t=3.14×10-4 s时刻,C1的上极板正在 (选填“充”或“放”)电,带 (选填“正”或“负”)电;L2中的电流方向向 (选填“左”或“右”),磁场能正在 (选填“增大”或“减小”)。
甲
乙
答案:充 正 左 增大
解析:先由周期公式求出T=2π=1.2π×10-4 s,t=3.14×10-4 s时刻是开始振荡后的T。再看图甲电路对应的q-t图像(以上极板带正电为正)和图乙电路对应的i-t图像(以LC电路中电流逆时针方向为正),图像都为余弦函数图像,如图所示。在T时刻,从图甲电路对应的q-t图像看出,上极板正在充电;从图乙电路对应的i-t图像看出,L2中的电流向左,正在增大,所以磁场能正在增大。
14.(6分)图甲、乙是发射电磁波时常用的信号调制方式,请问这两种调制方式有什么不同
答案:甲为调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。乙为调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。
15.(8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,其中该接收装置里的电感线圈L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容为多大
答案:8 000 m 4.5×10-9 F
解析:由公式c=λf得λ= m=8 000 m
再由公式f=得
C= F=4.5×10-9 F。
16.(10分)(2020北京东城联考)LC振荡电路电容器的电容为3×10-5 μF,线圈的自感系数为3 mH,它与开放电路耦合后,求:
(1)发射出去的电磁波的频率;
(2)发射出去的电磁波的波长。
答案:(1)531 kHz (2)565 m
解析:LC振荡电路与开放电路耦合后,振荡电路中产生的高频振荡电流通过两个电路线圈间的互感作用,使开放电路中也产生同频率的振荡电流,振荡电流在开放电路中激发出无线电波,向四周发射,所以发射出电磁波的频率就等于LC振荡电路中电磁振荡的频率。
(1)发射出去的电磁波的频率f= Hz=531 kHz。
(2)发射出去的电磁波的波长λ= m=565 m。
17.(12分)某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20 cm,每秒脉冲数n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs,该电磁波的振荡频率为多少 最大侦察距离是多少
答案:1.5×109 Hz 30 km
解析:由c=λf可得电磁波的振荡频率f= Hz=1.5×109 Hz。
雷达发射的相邻两个脉冲之间的时间间隔Δt= s=200 μs,远大于脉冲持续时间0.02 μs。
在两个脉冲时间间隔内,雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲,否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量,所以雷达的最大侦察距离s=cΔt=×3×108×200×10-6 m=3×104 m=30 km。
18.(16分)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。
答案:
解析:电容器放电时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π
在T内电流平均值为。
