人教版（2019）高二下学期物理选择性必修第二册4.2电磁场与电磁波同步练习（word版 含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高二下学期物理选择性必修第二册4.2电磁场与电磁波同步练习（word版 含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 65.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-27 06:21:10 | ||
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文档简介
《2.电磁场与电磁波》同步练习
基础巩固
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的( )
A.一半 B.两倍
C.不变 D.无法判断
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是( )
A.速度不变,波长减小 B.速度不变,波长增大
C.速度减小,波长变大 D.速度增大,波长不变
3.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波必须依赖介质传播
B.电磁波可以发生衍射现象
C.电磁波不会发生偏振现象
D.电磁波无法携带信息传播
4.下列说法正确的是( )
A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场
B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
6.如图所示的装置是一水平放置的绝缘环形管,管内壁光滑。现将一直径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内,并使小球以初速度v0按如图所示方向在管内开始运动。与此同时,有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的空间,磁感应强度随时间成正比增大。设小球在运动过程中的电荷量不变,则( )
A.小球受到的电场力大小不变
B.小球受到的电场力大小增加
C.磁场力对小球不做功
D.小球受到的磁场力不断增加
二、非选择题
7.傍晚你在家中听收音机时,若用拉线开关打开家中的白炽灯,会听到收音机中有“吱啦”的声音,试分析原因。
8.我国嫦娥四号探测器在进行首次软着陆和自动巡视勘察时,地面工作人员通过电磁波实现对月球车的控制。已知由地面发射器发射的电磁波的波长为λ=30 km,地面上的工作人员通过测量发现该电磁波由发射到被月球车接收所用的时间为t=1.3 s,电磁波的速度为c=3×108 m/s。则在发射器与月球车之间的距离相当于多少个波长
能力提升
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.手机A的号码是133××××0002,手机B的号码是133××××0008。手机A呼叫手机B时,手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”。若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B呼叫手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A( )
A.发出响声,并显示手机B的号码“133××××0008”
B.不发出响声,但显示手机B的号码“133××××0008”
C.不发出响声,但显示手机A的号码“133××××0002”
D.既不发出响声,也不显示号码
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是( )
3.右图是一个水平放置的圆环形玻璃小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时,有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度B的大小增大,与时间成正比,方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变,那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增加
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
4.关于机械波与电磁波,下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动
B.弹簧振子在个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同
5.下列说法正确的是( )
A.光由一种介质进入另一种介质时频率不变
B.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
C.电磁波和机械波都需要通过介质传播
D.根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波
6.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是( )
A.方向向上的磁场在增强
B.方向向上的磁场在减弱
C.方向向上的磁场先增强,然后反向减弱
D.方向向上的磁场先减弱,然后反向增强
二、非选择题
7.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备,某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来,已知该电磁波速度为3×108 m/s。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示,经过t=173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示。已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s,则该飞机的飞行速度大小约为多大
8.在电视节目中,我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话,他们之间每一问一答总是迟“半拍”,这是为什么 如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话 (已知地球的质量为6.0×1024 kg,地球半径为6.4×106 m,引力常量为6.67×10-11 N·m2·kg-2,计算结果保留两位有效数字)
参考答案
基础巩固
1.答案:A
解析:电磁波在不同介质中传播时,频率不变。由v=λf知v减半,则λ减半。
2.答案:A
解析:电磁波在真空中的传播速度始终为3×108 m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项A正确,B、C、D错误。
3.答案:B
解析:电磁波具有波的共性,可以发生衍射现象,故选项B正确。电磁波是横波,能发生偏振现象,故选项C错误。电磁波能携带信息传播,且传播不依赖介质,在真空中也可以传播,故选项A、D错误。
4.答案:BD
解析:静止的电荷周围有恒定的电场,不产生磁场,运动的电荷周围的电场是变化的,所以产生磁场,选项A错误。由麦克斯韦理论判断选项B、D正确,C错误。
5.答案:BD
解析:麦克斯韦电磁场理论的核心内容是:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。对此理论全面正确理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。由变化的磁场产生电场的规律与上相似。由此可知,选项B、D正确。
6.答案:ACD
解析:变化的磁场周围产生电场,由于磁场均匀变化,故形成稳定的电场,电场线环绕方向(俯视)为逆时针,故选项A正确,B错误。小球所受电场力方向与初速度方向同向,不断加速,由F洛=Bqv知,所受洛伦兹力增加,选项D正确。洛伦兹力始终与速度垂直,不做功,故选项C正确。
7.答案:当开关闭合时,电路中有了电流,空间的磁场发生变化,产生电磁波,电磁波被收音机接收到从而发出短暂的响声。
8答案:1.3×104
解析:发射器与月球车之间的距离x=ct=3.9×108 m
相当于电磁波波长的个数n==1.3×104。
能力提升
1.答案:B
解析:声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播;光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,可以在真空中传播。故用手机B呼叫手机A时,玻璃罩外的人能看到手机A显示手机B的号码,但听不到声音,故选项B正确,A、C、D错误。
2.答案:D
解析:选项A中电场不随时间变化,不会产生磁场。选项B和C中电场都随时间做均匀的变化,只能在周围产生稳定的磁场,不会产生和发射电磁波。选项D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,即形成电磁场,发射电磁波。
3.答案:B
解析:根据麦克斯韦电磁场理论可知,磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场,根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同,因小球带正电,故电场力对小球做正功,其速率增大,向心力的大小m随之增大,选项A错误,B正确。带电小球所受的洛伦兹力F=qBv,因为速率v随时间逐渐增大,且B∝t,故选项D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功,故选项C错误。
4.答案:ACD
解析:机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动,选项A正确。弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时,在个周期里运动的路程才等于一个振幅,选项B错误。有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去,这是根据多普勒效应,选项C正确。在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同,选项D正确。
5.答案:AD
解析:光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故选项A正确。机械波在介质中传播的速度与波的频率无关,故选项B错误。电磁波不需要通过介质传播,故选项C错误。根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波,故选项D正确。
6.答案:AC
解析:判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律,只不过是用电场线方向代替了电流方向。方向向上的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则知感应电流方向如题图中电场线的方向所示,选项A正确,B错误。同理,当磁场反向即向下减弱时,也会得到如题图所示方向的电场,选项C正确,D错误。
7.答案:3.0×102 m/s
解析:已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s,从题图甲中可以看出两次时间间隔为4个刻度线,即t=4×10-4 s
利用公式可得刚开始相距s1=0.5vt=0.5×3×108 m/s×4×10-4 s=6×104 m
同理,173 s后相距s2=0.5vt'=0.5×3×108 m/s×2×10-4 s=3×104 m
结合几何关系,故移动的距离为Δs= m=3×104 m
移动速度v= m/s=3.0×102 m/s。
8.答案:原因见解析 0.24 s
解析:主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的,利用电磁波传递信息是需要时间的。
设同步卫星高度为h,由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得
=m(R+h)
h=-R=3.59×107 m
则一方讲话另一方听到所需的最少时间是t==0.24 s。
基础巩固
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的( )
A.一半 B.两倍
C.不变 D.无法判断
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是( )
A.速度不变,波长减小 B.速度不变,波长增大
C.速度减小,波长变大 D.速度增大,波长不变
3.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波必须依赖介质传播
B.电磁波可以发生衍射现象
C.电磁波不会发生偏振现象
D.电磁波无法携带信息传播
4.下列说法正确的是( )
A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场
B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
6.如图所示的装置是一水平放置的绝缘环形管,管内壁光滑。现将一直径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内,并使小球以初速度v0按如图所示方向在管内开始运动。与此同时,有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的空间,磁感应强度随时间成正比增大。设小球在运动过程中的电荷量不变,则( )
A.小球受到的电场力大小不变
B.小球受到的电场力大小增加
C.磁场力对小球不做功
D.小球受到的磁场力不断增加
二、非选择题
7.傍晚你在家中听收音机时,若用拉线开关打开家中的白炽灯,会听到收音机中有“吱啦”的声音,试分析原因。
8.我国嫦娥四号探测器在进行首次软着陆和自动巡视勘察时,地面工作人员通过电磁波实现对月球车的控制。已知由地面发射器发射的电磁波的波长为λ=30 km,地面上的工作人员通过测量发现该电磁波由发射到被月球车接收所用的时间为t=1.3 s,电磁波的速度为c=3×108 m/s。则在发射器与月球车之间的距离相当于多少个波长
能力提升
一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)
1.手机A的号码是133××××0002,手机B的号码是133××××0008。手机A呼叫手机B时,手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”。若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B呼叫手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A( )
A.发出响声,并显示手机B的号码“133××××0008”
B.不发出响声,但显示手机B的号码“133××××0008”
C.不发出响声,但显示手机A的号码“133××××0002”
D.既不发出响声,也不显示号码
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是( )
3.右图是一个水平放置的圆环形玻璃小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时,有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度B的大小增大,与时间成正比,方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变,那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增加
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
4.关于机械波与电磁波,下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动
B.弹簧振子在个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同
5.下列说法正确的是( )
A.光由一种介质进入另一种介质时频率不变
B.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
C.电磁波和机械波都需要通过介质传播
D.根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波
6.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是( )
A.方向向上的磁场在增强
B.方向向上的磁场在减弱
C.方向向上的磁场先增强,然后反向减弱
D.方向向上的磁场先减弱,然后反向增强
二、非选择题
7.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备,某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来,已知该电磁波速度为3×108 m/s。某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示,经过t=173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示。已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s,则该飞机的飞行速度大小约为多大
8.在电视节目中,我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话,他们之间每一问一答总是迟“半拍”,这是为什么 如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话 (已知地球的质量为6.0×1024 kg,地球半径为6.4×106 m,引力常量为6.67×10-11 N·m2·kg-2,计算结果保留两位有效数字)
参考答案
基础巩固
1.答案:A
解析:电磁波在不同介质中传播时,频率不变。由v=λf知v减半,则λ减半。
2.答案:A
解析:电磁波在真空中的传播速度始终为3×108 m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项A正确,B、C、D错误。
3.答案:B
解析:电磁波具有波的共性,可以发生衍射现象,故选项B正确。电磁波是横波,能发生偏振现象,故选项C错误。电磁波能携带信息传播,且传播不依赖介质,在真空中也可以传播,故选项A、D错误。
4.答案:BD
解析:静止的电荷周围有恒定的电场,不产生磁场,运动的电荷周围的电场是变化的,所以产生磁场,选项A错误。由麦克斯韦理论判断选项B、D正确,C错误。
5.答案:BD
解析:麦克斯韦电磁场理论的核心内容是:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。对此理论全面正确理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。由变化的磁场产生电场的规律与上相似。由此可知,选项B、D正确。
6.答案:ACD
解析:变化的磁场周围产生电场,由于磁场均匀变化,故形成稳定的电场,电场线环绕方向(俯视)为逆时针,故选项A正确,B错误。小球所受电场力方向与初速度方向同向,不断加速,由F洛=Bqv知,所受洛伦兹力增加,选项D正确。洛伦兹力始终与速度垂直,不做功,故选项C正确。
7.答案:当开关闭合时,电路中有了电流,空间的磁场发生变化,产生电磁波,电磁波被收音机接收到从而发出短暂的响声。
8答案:1.3×104
解析:发射器与月球车之间的距离x=ct=3.9×108 m
相当于电磁波波长的个数n==1.3×104。
能力提升
1.答案:B
解析:声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播;光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,可以在真空中传播。故用手机B呼叫手机A时,玻璃罩外的人能看到手机A显示手机B的号码,但听不到声音,故选项B正确,A、C、D错误。
2.答案:D
解析:选项A中电场不随时间变化,不会产生磁场。选项B和C中电场都随时间做均匀的变化,只能在周围产生稳定的磁场,不会产生和发射电磁波。选项D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,即形成电磁场,发射电磁波。
3.答案:B
解析:根据麦克斯韦电磁场理论可知,磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场,根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同,因小球带正电,故电场力对小球做正功,其速率增大,向心力的大小m随之增大,选项A错误,B正确。带电小球所受的洛伦兹力F=qBv,因为速率v随时间逐渐增大,且B∝t,故选项D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功,故选项C错误。
4.答案:ACD
解析:机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,是受迫振动,选项A正确。弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时,在个周期里运动的路程才等于一个振幅,选项B错误。有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去,这是根据多普勒效应,选项C正确。在真空中传播的电磁波频率不同,传播的速度相同,选项D正确。
5.答案:AD
解析:光由一种介质进入另一种介质时频率不变,故选项A正确。机械波在介质中传播的速度与波的频率无关,故选项B错误。电磁波不需要通过介质传播,故选项C错误。根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波中的电场和磁场相互垂直,电磁波是横波,故选项D正确。
6.答案:AC
解析:判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律,只不过是用电场线方向代替了电流方向。方向向上的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则知感应电流方向如题图中电场线的方向所示,选项A正确,B错误。同理,当磁场反向即向下减弱时,也会得到如题图所示方向的电场,选项C正确,D错误。
7.答案:3.0×102 m/s
解析:已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s,从题图甲中可以看出两次时间间隔为4个刻度线,即t=4×10-4 s
利用公式可得刚开始相距s1=0.5vt=0.5×3×108 m/s×4×10-4 s=6×104 m
同理,173 s后相距s2=0.5vt'=0.5×3×108 m/s×2×10-4 s=3×104 m
结合几何关系,故移动的距离为Δs= m=3×104 m
移动速度v= m/s=3.0×102 m/s。
8.答案:原因见解析 0.24 s
解析:主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的,利用电磁波传递信息是需要时间的。
设同步卫星高度为h,由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得
=m(R+h)
h=-R=3.59×107 m
则一方讲话另一方听到所需的最少时间是t==0.24 s。