【单元测试 全程方略 教科版】2013年高中物理选修3-4：第三章 光的折射 阶段质量检测（含详解）

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阶段质量检测(三)
第三章
(90分钟 100分)
一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分.每小题至少一个选项符合题意)
1.一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的哪个区域( )
A.可见光 B.γ射线
C.无线电波 D.紫外线
2.(2012·西宁高二检测)如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )
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增大
D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
3.在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是( )
A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应
B.麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在
C.库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
4.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.电磁波不会发生干涉现象
D.电磁波无法携带信息传播
5.(2012·济南高二检测)红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况.地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收.下图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为( )
A.2.5 μm～3.5 μm B.4 μm～4.5 μm
C.5 μm～7 μm D.8 μm～13 μm
6.关于移动电话，下列说法正确的是( )
A.随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
B.随身携带的移动电话(手机)内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置
C.随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电发射装置，没有无线电接收装置
D.军用步话机内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
7.(2012·荆州高二检测)如图所示为调幅振荡电流图像，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段( )
A.经调制后 B.经调谐后
C.经检波后 D.耳机中
8.高原上人的皮肤黝黑的原因是( )
A.与高原上人的生活习惯有关
B.与高原上的风力过大有关
C.与高原上紫外线辐射过强有关
D.由遗传基因本身决定的
9.一LC振荡电路，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开始计时，则有( )
A.至少经过，磁场能达到最大
B.至少经过，磁场能达到最大
C.在时间内，电路中的平均电流是
D.在时间内，电容器放电量为CUm
10.(2012·镇江高二检测)要增大如图所示振荡电路的频率，下列说法中正确的是( )
A.减少电容器的带电荷量
B.将开关S从“1”位置拨到“2”位置
C.在线圈中插入磁铁棒芯
D.将电容器的动片旋出些
11.下列说法正确的是( )
A.当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B.当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C.由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了
D.由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音
12.在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示.若把通过P点向右的电流规定为I轴的正方向，则( )
A.0～0.5 ms内，电容器C正在充电
B.0.5 ms～1 ms内，电容器上极板带正电荷
C.1 ms～1.5 ms内，Q点比P点电势高
D.1.5 ms～2 ms内磁场能在减少
二、计算题(本大题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13.(8分)某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示.该发射站可发送的微波的频率为400 kHz的中波和400 MHz微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108 m/s，求：
(1)该中波和微波的波长各是多少？
(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？
(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？
14.(10分)如图所示电路中，C1=200 pF,L1=40 μH,L2=160 μH，怎样才能使回路2与回路1发生电谐振，发生电谐振时的频率是多少？
15.(10分)收音机的调频电路由自感线圈和可变电容器组成,调节可变电容器的电容,可以改变调谐电路的频率.已知中波频率范围为535 kHz～1 605 kHz,那么,
(1)收听中波段最低频率电台时的电容是收听最高频率电台时电容的多少倍?
(2)收音机在中波段所接收的无线电波的波长范围是从多少米到多少米?
16.(12分)如图所示的电路中，电容器的电容C=1 μF，线圈的自感系数
L=0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，经过3.14×10-5 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
答案解析
1.【解析】选C.一种波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸大小跟波长差不多或比波长还要小.电磁波中的无线电波波长从几毫米到几十千米，红外线波长范围是760 nm～106 nm，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.
2.【解析】选B、C、D.由图中磁感应强度的方向和安培定则可知，此时电流向着电容器带负电的极板流动，也就是电容器处于放电过程中，这时两极板电荷量、电压和电场能处于减少过程，而电流和线圈中磁场能处于增加过程，由楞次定律可知，线圈中感应电动势阻碍电流的增加.
3.【解析】选A、C.赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律；安培发现了磁场对电流的作用规律，D错.
4.【解析】选B.电磁波可以在真空中传播，能发生干涉、衍射等现象.并且它可以传递信息，故只有B选项正确.
5.【解析】选D.由题图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8 μm～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5 μm～13 μm.综上可知，应选D.
6.【解析】选B.由于手机既能听到对方说话，又能说话让对方听到，因而既是发射装置又是接收装置，军用步话机不但能接收外来信号，也能向外发射信号，因而B对，A、C、D错.
7.【解析】选A、B.为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制.图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅.在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经检波后，调幅振荡电流将被削去一半，因而在耳机中只有低频信号电流.
8.【解析】选C.高原上的紫外线辐射比平原大很多，而紫外线对皮肤有生理作用，可使皮肤变黑且粗糙.
9.【解析】选B、D.LC振荡电路周期T=，电容器电压最大时，开始放电，经时间，放电结束，此时电容器电量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大,A错，B对；因为Q=CU，所以电容器放电量Q=CUm，D对；由,得，故C错.
【总结提升】LC回路的特点分析
(1)电磁振荡的过程是电场能与磁场能周期性转化的过程，在振荡电路一个周期中，电场能和磁场能完成一个周期的转化.
(2)电磁振荡中的电场能贮存在电容器内，由极板上电荷量的多少决定；磁场能贮存在电感线圈内，由电路中的电流强度决定.
(3)电流强度决定于极板上电荷量的变化率，而不是电荷量的多少，极板上电荷量最多时，变化率为零，电流最小；极板上电荷量最少时，变化率最大，电流最大.
(4)振荡过程中，极板上的电荷量与两极板间的电压也做周期性变化，每一瞬间极板上的电荷量与电容间的关系都满足Q=CU.
【变式备选】如图所示的LC振荡电路，在某时刻的磁场方向如图所示，则下列判断正确的是( )
A.若磁场正在增强，则电容器处于充电状态，电流由a→b
B.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电
C.若磁场正在减弱，则电场能正在增强，电容器上极板带正电
D.若磁场正在减弱，则电场能正在增强，电流由b→a
【解析】选C.由图中磁场方向可以判断出电流的方向是由a→b的.若磁场是增强的，说明此过程对应的是电场能向磁场能转化，电流是增大的，电容器正在放电，电流是由电容器的正极板流向负极板，上极板带负电；若磁场是减弱的，说明此过程对应的是磁场能向电场能转化，电流是减小的，电容器正在充电，电场能增强，电容器上极板带正电.故A、B、D错误，C项正确.
10.【解题指南】解答本题应明确振荡电路的频率与线圈的电感和电容器的电容有关.线圈的电感与线圈的匝数、横截面积、有无铁芯有关；电容与正对面积、板间的距离及介电质的介电常数有关.
【解析】选B、D.根据公式可知,要增大f，必须减小L和C二者之积.C跟电容器的带电荷量无关，减小两极板的正对面积、增大两极板间的距离，从两极板间抽出介质都可减小电容C，因此，A不正确，D正确.线圈匝数越少，抽出铁芯，可使L减小，可见B正确，C不正确.
11.【解析】选A、D.当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强.由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.
12.【解析】选C、D.由题图可知,在0～0.5 ms内，电流正向增大，电容器正在放电，故A错；在0.5 ms～1 ms内，电流正向减小，电容器正在充电，电容器下极板带正电荷，故B错；1 ms～1.5 ms内电流负向增大，电容器正在放电，此过程电容器下极板带正电，Q点的电势比P点的高，故C对；1.5 ms～2 ms内电流负向减小，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，故D对.
13.【解析】(1)由知，λ1＝750 m，λ2＝0.75 m (3分)
(2)无线电波绕过山脉到达A处，发生了衍射现象. (2分)
(3)频率为400 kHz的中波接收效果更好，因为它的波长长，衍射现象更明显.
(3分)
答案：(1)750 m 0.75 m
(2)衍射
(3)400 kHz接收效果好，因为它的波长长，衍射效果更好.
14.【解析】要使回路2和回路1发生电谐振，必须使两电路的固有频率相同,即：
(5分)
发生电谐振时的频率
=1.78 MHz (5分)
答案：把C2的电容调至50 pF 1.78 MHz
15.【解析】(1)据公式得 (2分)
即 (2分)
(2)据公式 (2分)
(2分)
即波长范围为560.7 m～186.9 m. (2分)
答案：(1)9倍 (2)560.7 m～186.9 m
16.【解析】当S拨至a时，油滴受力平衡，显然油滴带负电，
则 ①(3分)
当S拨至b时，LC回路中有振荡电流，振荡周期为T，
则T= =6.28×10-5 s (2分)
当t=3.14×10-5 s时，电容器恰好反向充电结束，两极板间场强与t=0时两极板间场强等大反向，由牛顿第二定律得q+mg=ma ②(3分)
联立①②得a=20 m/s2. (2分)
当振荡电流最大时，电容器处于放电完毕状态，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，则mg=ma′,a′=10 m/s2，即当油滴加速度为10 m/s2时，LC回路中振荡电流有最大值. (2分)
答案：20 m/s2 10 m/s2