第四章 电磁振荡与电磁波 过关检测 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章 电磁振荡与电磁波 过关检测 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 138.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-09-03 11:23:07 | ||
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文档简介
《第四章 电磁振荡与电磁波》过关检测
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项符合题目要求,第8~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.一台简单收音机的收音过程至少要经过哪两个过程 ( )
A.调幅和检波
B.调制和检波
C.调谐和解调
D.调谐和调幅
2.古代也采用过“无线”通信的方式,如利用火光传递信息的烽火台,利用声音传递信号的鼓等。关于声音与光,下列说法正确的是( )
A.声音和光都是机械波
B.声音和光都是电磁波
C.声音是机械波,光是电磁波
D.声音是电磁波,光是机械波
3.对于机械波和电磁波的比较,下列说法正确的是( )
A.它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
B.它们在本质上是相同的,只是频率不同而已
C.它们可能是横波,也可能是纵波
D.机械波的传播速度只取决于介质,跟频率无关;而电磁波的传播速度与介质无关,只与频率有关
4.一种电磁波入射到半径为1 m的孔上,可发生明显的衍射现象,这种波属于电磁波谱(如图)中的( )
A.可见光 B.γ射线
C.无线电波 D.紫外线
5.某收音机的调谐范围是从f1=550 kHz至f2=1 650 kHz,在它的调谐电路里,若自感系数不变,则可变电容器的对应电容之比C1∶C2是( )
A.9 B.
C.3 D.
6.梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波( )
A.是纵波
B.不能在真空中传播
C.只能沿着梳子摇动的方向传播
D.在空气中的传播速度约为3×108 m/s
7.2021年7月4日,我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400 km的中国空间站,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站的,下列关于电磁波的说法不正确的是( )
A.生活中用微波炉来加热食物,可见,电磁波具有能量
B.汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s
C.1886年,赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论,为无线电技术的发展开拓了道路
D.英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果,在此基础上,他最终建立了经典电磁场理论
8.某LC电路中电容器两端的电压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,电路中的磁场能最大
C.t2时刻至t3时刻,电路的电场能不断增大
D.t3时刻至t4时刻,电容器的电荷量不断增大
9.关于电磁波谱,下列说法正确的是( )
A.波长不同的电磁波在本质上完全相同
B.电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
C.电磁波谱的频带很宽
D.电磁波的波长很短,所以电磁波谱的频带很窄
10.下列关于无线电广播的叙述,正确的是( )
A.发射无线电广播信号必须采用调频方式
B.发射无线电广播信号必须进行调制
C.接收无线电广播信号必须进行调谐
D.接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放
二、填空题(共2小题,共16分)
11.(6分)如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态,这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
12.(10分)现有甲、乙两个光源,一个能产生红外线,一个能产生紫外线,但是光源上无任何标志,小明为了区分它们,就取来一张100元的钞票,发现当钞票放在甲灯下时,钞票上显出闪亮的荧光标记,放在乙灯下钞票很快变热,但是不能看出荧光标记。
甲
乙
丙
(1)由小明的实验可知甲灯为 灯,乙灯的光具有 。
(2)如图乙所示,他又用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃 。
(3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他这次实验是为了探究 。
三、论述计算题(共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(8分)下图为某雷达的荧光屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s,雷达天线朝东方时,屏上的波形如图甲;雷达天线朝西方时,屏上的波形如图乙。雷达在何方发现了目标 目标与雷达相距多远
14.(10分)如图所示,线圈的自感系数为3 μH,在线圈的中间有抽头2,电容器的电容可在150~300 pF之间变化,S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。
15.(12分)如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V 2 W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时,求:
(1)当t=×10-3 s时,电容器的右极板带的电荷种类;
(2)当t=π×10-3 s时,LC电路中的电流。
16.(14分)某高速公路自动测速仪装置如甲图所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖形波;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波。根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如图乙所示),可求出车速。
请根据t1、t2、t、c求出汽车车速表达式。
参考答案
一、选择题
1.答案:C
解析:调谐的过程是选出电台的过程,而解调的过程则是把声音信号从高频电流信号中“检”出的过程。选项C正确。
2.答案:C
解析:声音必须在介质中传播,是一种机械波;光可以在真空中传播,是一种电磁波,选项C正确。
3.答案:A
解析:机械波和电磁波都具有波共有的特性,但它们有本质的区别,它们的产生、传播条件等都不同,电磁波是横波,机械波有横波和纵波,故选项A正确,B、C错误。机械波的传播速度只取决于介质,而电磁波在真空中传播速度相同,在不同介质中传播速度不同,传播速度与介质及频率均有关,选项D错误。
4.答案:C
解析:当电磁波波长较长时,电磁波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸大小跟电磁波的波长差不多或比波长还要小。由题图可知,电磁波中的无线电波波长范围是104~10-3 m,红外线波长范围是10-3~10-7 m,可见光、紫外线、γ射线的波长更短,所以只有无线电波才符合条件,选项C正确。
5.答案:A
解析:根据LC电路的固有频率公式f=,得C=,所以可变电容器的对应电容之比=9,选项A正确。
6.答案:D
解析:摇动的梳子在空中产生电磁波,电磁波是横波,选项A错误。电磁波能在真空中传播,选项B错误。电磁波传播的方向与振动方向垂直,选项C错误。电磁波在空气中传播的速度约为3×108 m/s,选项D正确。
7.答案:B
解析:电磁波具有能量,食物中的水分子受到微波的激发后,振动剧烈,使食物的温度升高,这就是微波炉加热食物的原理,选项A正确。电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108 m/s,空间站到地球表面的距离s=4×105 m,电磁波从空间站传播到地面的时间为t= s=0.001 3 s,选项B错误。麦克斯韦建立了电磁场理论,1886年,赫兹通过实验捕捉到电磁波,从而证明了电磁波的存在,选项C、D正确。
8.答案:BC
解析:t1时刻电容器两端电压最高,电路中振荡电流为零,选项A错误。t2时刻电压为零,电路中振荡电流最大,磁场能最大,选项B正确。t2时刻至t3时刻的过程中,电容器两端电压增大,电荷量增多,电场能增大,选项C正确。t3时刻至t4时刻的过程中,电压减小,电荷量不断减小,选项D错误。
9.答案:AC
解析:电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的,只是波长或频率不同而已,选项A正确,B错误。其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差近1020倍,所以电磁波谱的频带很宽,选项C正确,D错误。
10.答案:BCD
解析:发射无线电广播信号必须经过调制,可以采用调频方式,也可以采用调幅方式,选项A错误,B正确。接收无线电广播信号必须经过调谐,即选台,选项C正确。由于无线电波中有高频信号,所以要经过解调将低频信号检出来,才能由扬声器播放,选项D正确。
二、填空题
11.答案:充电 带正电
解析:根据题意画出此LC电路的振荡电流随时间的变化图像如图所示。
结合图像,t=3.4×10-2 s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流的减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。
12.答案:(1)紫外线 热效应 (2)反射 (3)紫外线能否透过玻璃
三、论述计算题
13.答案:西方 300 km
解析:雷达向东方发射电磁波时,没有反射回来的信号,向西方发射时,有反射回来的信号,所以目标在西方。
目标到雷达的距离
d= m=300 km。
14.答案:1.88×10-7 s 1.06×107 Hz
解析:根据T=2π得Tmax=2π=2π s=1.88×10-7 s。
根据f=得fmax= Hz=1.06×107 Hz。
15.答案:(1)正电 (2)0.5 A
解析:S断开后,由T=2π知
T=2π s=2π×10-3 s。
(1)t=×10-3 s=T。断开开关S时,电流最大,经,电流最小,电容器两极板间电压最大。在此过程中对电容器充电,右极板带正电。
(2)t=π×10-3 s=,此时电流亦为最大,与没有断开开关时的电流大小相等,则I==0.5 A。
16.答案:
解析:第1次测量时汽车距雷达的距离s1=
第二次测量时汽车距雷达的距离s2=
两次发射时间间隔为t,由于光速远大于车速,可忽略在一个脉冲的往返时间内汽车位置的移动,则汽车车速v=。
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项符合题目要求,第8~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.一台简单收音机的收音过程至少要经过哪两个过程 ( )
A.调幅和检波
B.调制和检波
C.调谐和解调
D.调谐和调幅
2.古代也采用过“无线”通信的方式,如利用火光传递信息的烽火台,利用声音传递信号的鼓等。关于声音与光,下列说法正确的是( )
A.声音和光都是机械波
B.声音和光都是电磁波
C.声音是机械波,光是电磁波
D.声音是电磁波,光是机械波
3.对于机械波和电磁波的比较,下列说法正确的是( )
A.它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
B.它们在本质上是相同的,只是频率不同而已
C.它们可能是横波,也可能是纵波
D.机械波的传播速度只取决于介质,跟频率无关;而电磁波的传播速度与介质无关,只与频率有关
4.一种电磁波入射到半径为1 m的孔上,可发生明显的衍射现象,这种波属于电磁波谱(如图)中的( )
A.可见光 B.γ射线
C.无线电波 D.紫外线
5.某收音机的调谐范围是从f1=550 kHz至f2=1 650 kHz,在它的调谐电路里,若自感系数不变,则可变电容器的对应电容之比C1∶C2是( )
A.9 B.
C.3 D.
6.梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波( )
A.是纵波
B.不能在真空中传播
C.只能沿着梳子摇动的方向传播
D.在空气中的传播速度约为3×108 m/s
7.2021年7月4日,我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400 km的中国空间站,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站的,下列关于电磁波的说法不正确的是( )
A.生活中用微波炉来加热食物,可见,电磁波具有能量
B.汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014 s
C.1886年,赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论,为无线电技术的发展开拓了道路
D.英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果,在此基础上,他最终建立了经典电磁场理论
8.某LC电路中电容器两端的电压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,电路中的磁场能最大
C.t2时刻至t3时刻,电路的电场能不断增大
D.t3时刻至t4时刻,电容器的电荷量不断增大
9.关于电磁波谱,下列说法正确的是( )
A.波长不同的电磁波在本质上完全相同
B.电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
C.电磁波谱的频带很宽
D.电磁波的波长很短,所以电磁波谱的频带很窄
10.下列关于无线电广播的叙述,正确的是( )
A.发射无线电广播信号必须采用调频方式
B.发射无线电广播信号必须进行调制
C.接收无线电广播信号必须进行调谐
D.接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放
二、填空题(共2小题,共16分)
11.(6分)如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态,这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
12.(10分)现有甲、乙两个光源,一个能产生红外线,一个能产生紫外线,但是光源上无任何标志,小明为了区分它们,就取来一张100元的钞票,发现当钞票放在甲灯下时,钞票上显出闪亮的荧光标记,放在乙灯下钞票很快变热,但是不能看出荧光标记。
甲
乙
丙
(1)由小明的实验可知甲灯为 灯,乙灯的光具有 。
(2)如图乙所示,他又用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃 。
(3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他这次实验是为了探究 。
三、论述计算题(共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(8分)下图为某雷达的荧光屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s,雷达天线朝东方时,屏上的波形如图甲;雷达天线朝西方时,屏上的波形如图乙。雷达在何方发现了目标 目标与雷达相距多远
14.(10分)如图所示,线圈的自感系数为3 μH,在线圈的中间有抽头2,电容器的电容可在150~300 pF之间变化,S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。
15.(12分)如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V 2 W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时,求:
(1)当t=×10-3 s时,电容器的右极板带的电荷种类;
(2)当t=π×10-3 s时,LC电路中的电流。
16.(14分)某高速公路自动测速仪装置如甲图所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖形波;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波。根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如图乙所示),可求出车速。
请根据t1、t2、t、c求出汽车车速表达式。
参考答案
一、选择题
1.答案:C
解析:调谐的过程是选出电台的过程,而解调的过程则是把声音信号从高频电流信号中“检”出的过程。选项C正确。
2.答案:C
解析:声音必须在介质中传播,是一种机械波;光可以在真空中传播,是一种电磁波,选项C正确。
3.答案:A
解析:机械波和电磁波都具有波共有的特性,但它们有本质的区别,它们的产生、传播条件等都不同,电磁波是横波,机械波有横波和纵波,故选项A正确,B、C错误。机械波的传播速度只取决于介质,而电磁波在真空中传播速度相同,在不同介质中传播速度不同,传播速度与介质及频率均有关,选项D错误。
4.答案:C
解析:当电磁波波长较长时,电磁波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸大小跟电磁波的波长差不多或比波长还要小。由题图可知,电磁波中的无线电波波长范围是104~10-3 m,红外线波长范围是10-3~10-7 m,可见光、紫外线、γ射线的波长更短,所以只有无线电波才符合条件,选项C正确。
5.答案:A
解析:根据LC电路的固有频率公式f=,得C=,所以可变电容器的对应电容之比=9,选项A正确。
6.答案:D
解析:摇动的梳子在空中产生电磁波,电磁波是横波,选项A错误。电磁波能在真空中传播,选项B错误。电磁波传播的方向与振动方向垂直,选项C错误。电磁波在空气中传播的速度约为3×108 m/s,选项D正确。
7.答案:B
解析:电磁波具有能量,食物中的水分子受到微波的激发后,振动剧烈,使食物的温度升高,这就是微波炉加热食物的原理,选项A正确。电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108 m/s,空间站到地球表面的距离s=4×105 m,电磁波从空间站传播到地面的时间为t= s=0.001 3 s,选项B错误。麦克斯韦建立了电磁场理论,1886年,赫兹通过实验捕捉到电磁波,从而证明了电磁波的存在,选项C、D正确。
8.答案:BC
解析:t1时刻电容器两端电压最高,电路中振荡电流为零,选项A错误。t2时刻电压为零,电路中振荡电流最大,磁场能最大,选项B正确。t2时刻至t3时刻的过程中,电容器两端电压增大,电荷量增多,电场能增大,选项C正确。t3时刻至t4时刻的过程中,电压减小,电荷量不断减小,选项D错误。
9.答案:AC
解析:电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的,只是波长或频率不同而已,选项A正确,B错误。其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差近1020倍,所以电磁波谱的频带很宽,选项C正确,D错误。
10.答案:BCD
解析:发射无线电广播信号必须经过调制,可以采用调频方式,也可以采用调幅方式,选项A错误,B正确。接收无线电广播信号必须经过调谐,即选台,选项C正确。由于无线电波中有高频信号,所以要经过解调将低频信号检出来,才能由扬声器播放,选项D正确。
二、填空题
11.答案:充电 带正电
解析:根据题意画出此LC电路的振荡电流随时间的变化图像如图所示。
结合图像,t=3.4×10-2 s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流的减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。
12.答案:(1)紫外线 热效应 (2)反射 (3)紫外线能否透过玻璃
三、论述计算题
13.答案:西方 300 km
解析:雷达向东方发射电磁波时,没有反射回来的信号,向西方发射时,有反射回来的信号,所以目标在西方。
目标到雷达的距离
d= m=300 km。
14.答案:1.88×10-7 s 1.06×107 Hz
解析:根据T=2π得Tmax=2π=2π s=1.88×10-7 s。
根据f=得fmax= Hz=1.06×107 Hz。
15.答案:(1)正电 (2)0.5 A
解析:S断开后,由T=2π知
T=2π s=2π×10-3 s。
(1)t=×10-3 s=T。断开开关S时,电流最大,经,电流最小,电容器两极板间电压最大。在此过程中对电容器充电,右极板带正电。
(2)t=π×10-3 s=,此时电流亦为最大,与没有断开开关时的电流大小相等,则I==0.5 A。
16.答案:
解析:第1次测量时汽车距雷达的距离s1=
第二次测量时汽车距雷达的距离s2=
两次发射时间间隔为t,由于光速远大于车速,可忽略在一个脉冲的往返时间内汽车位置的移动,则汽车车速v=。