《志鸿全优设计》2013-2014学年高中物理人教选修3-4单元检测：第十四章 电磁波（含答案）
文档属性
| 名称 | 《志鸿全优设计》2013-2014学年高中物理人教选修3-4单元检测：第十四章 电磁波（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-05-28 13:26:58 | ||
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文档简介
物理人教3-4第十四章 电磁波单元检测
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(共10小题，每题4分，共40分)
1．在LC回路产生电磁振荡的过程中( )
A．从电容器放电开始计时，当t＝时，振荡电流最大，其中k＝0、1、2、3…
B．当电容器中场强增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相反
C．向电容器充电是磁场能转化为电场能的过程
D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同
2．在LC振荡电路中，当振荡电流逐渐减小时，以下说法正确的是( )
A．电场能正在向磁场能转化
B．磁场能正在向电场能转化
C．电场能全部转化为磁场能
D．磁场能全部转化为电场能
3．某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )
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4．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是( )
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的1/4
C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的1/2
5．在LC振荡电路中，t1和t2时电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若t2－t1＝，则下列说法中正确的是( )
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A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态
D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态
6．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用下列通讯装置，会对人体健康产生影响的是( )
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7．下列设备的运行与电磁波无关的是( )
A．医院里，医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况
B．“嫦娥一号”接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球
C．汽车上安装有GPS(全球卫星定位系统)以确定行驶路线和距离
D．在汶川大地震发生后救灾人员利用卫星电话恢复了与外界的通讯联系
8．实际发射无线电波的过程如图所示。高频 ( http: / / www.21cnjy.com )振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示。根据以上图象，发射出去的电磁波图象应是选项中哪一个( )
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9.太赫兹辐射是指频率大于0.3 THz(1 THz＝1012 Hz)，波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4 THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实。关于4.4 THz的T射线下列说法中正确的是( )
A．它的波长比可见光短
B．它是原子内层电子受激发产生的
C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象
D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性
10．如图电路中，L是电阻不计的电感器，C ( http: / / www.21cnjy.com )是电容器，闭合电键S，待电路达到稳定状态后，再打开电键S，LC电路将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开电键的时刻为t＝0，那么下图中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是( )
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二、填空题(共2小题，每题10分，共20分)
11．如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周 ( http: / / www.21cnjy.com )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3.4×10－2 s时，电容器正处于________状态(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)。这时电容器的上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
12．某电台发射频率为50 ( http: / / www.21cnjy.com )0 kHz的无线电波，某发射功率为10 kW，在距电台20 km的地方接收到该电波，该电波的波长为________，在此处，每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为________。
三、计算题(13题10分，14题15分，15题15分，共40分)
13．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ ( http: / / www.21cnjy.com )＝20 cm，每秒发射的脉冲数n＝5 000个，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs。求电磁波的振荡频率和最大探测距离。
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14．有一LC振荡电路，如图所示，当电容调节为C1＝200 pF时，能产生频率为f1＝500 kHz的振荡电流，要获得频率为f2＝1.0×103 kHz的振荡电流，则可变容器应调为多大？(设电感L保持不变)
15．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：
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(1)当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小。
参考答案
1. 答案：C 点拨：对A由T＝，当t＝时，由图象知，振荡电路电流为零，选项A错误。对B由图象可知，当场强增大时振荡电流减小，线圈中自感电动势与振荡电流方向是相同的，B选项错误。在电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化成电场能，选项C正确。相邻的充、放电过程，由图象可知，在，电容器放电，i＞0，而在电容器放电，i＜0，因而选项D错误。
2. 答案：B 点拨：在振荡回路中，振荡电流逐渐减小的过程是给电容器充电过程，是磁场能正在向电场能转化的过程。
3. 答案：D 点拨：由麦克斯韦电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、题图C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁波，只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，其又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，才会形成电磁波。
4. 答案：B 点拨：由频率f＝要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的1/4，或减小自感使之变为原来的1/4。
5. 答案：BC 点拨：由题图判断t2时刻感应电流的方向与充电电流方向相同，电流应减小；t1时刻感应电流的方向与放电电流方向相反，电流应增大。
6．答案：C 点拨：摇柄电话、拨号电话、按键电话这些都是有线电话机，是通过送话器把声音换成相应的电信号，用导线把电信号传送到远离说话人的地方，然后再通过受话器将这一电信号还原为原来声音的一种通讯装置，它们都不会发射电磁波。移动电话就是我们所用的手机，它是一个小型的、但能量较强的电磁波发生器，其工作频率在890～965 MHz，辐射出的电磁波对人体健康有影响。
7. 答案：A 点拨：医院里的B超是利用超声波的物理特性进行分析和治疗。故选项A错误。
8.答案：B 点拨：发射出去的电磁波应是调幅过的。
9. 答案：C 点拨：电磁波中波长从长到短依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。由已知条件，T射线介于无线电波和红外线之间，可见它的波长比可见光长，A错；原子内层电子受激发产生的是X射线，B错；波长越长的电磁波，更容易表现出波动性，所以C对，D错。
10. 答案：B 点拨：在S断开前 ( http: / / www.21cnjy.com )ab段短路，电容器不带电；断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小给电容器充电，此时电流正向最大；给电容器充电的过程，电容器电荷量最大时ab中电流减为零，此后LC发生电磁振荡形成交变电流，故B选项正确。
11. 答案：充电 带正电
点拨：电磁振荡过程是电路中振荡电流、极板的电 ( http: / / www.21cnjy.com )荷量等物理量周期性变化的过程，为分析某时刻t(t＞T)振荡情况，可由变换式t＝nT＋t′(n为正整数，0＜t′＜T)，转而分析t′时刻的振荡状态。
设t＝3.4×10－2 s ＝2×10－2 s＋1.4×10－2 s＝T＋t′，
则＜t′＜，t时刻与t′时刻电路振荡状态相同。作出振荡电流i随时间变化图象如图所示，t轴上方图线表示振荡电流沿逆时针方向。在～时间内，振荡电流不断减小，磁场能不断减小，电场能不断增加，因此电容器处于充电状态。
从图线处于t轴下方可知，电路中振荡电流沿顺时针方向，故上极板应带正电。
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12. 答案：600 m 2×10－6 J
点拨：由c＝λf知，λ＝ m＝600 m
设每秒每平方米上获得能量为E，则E·4πR2＝Pt
所以E＝ J＝2×10－6 J。
13. 答案：见点拨
点拨：由c＝fλ，可得电磁波的振荡频率
f＝＝Hz＝1.5×109 Hz。
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播的距离
s＝cΔt＝c(－t)＝3×108×(－0.02×10－6)m
＝6×104 m
所以雷达的最大侦察距离
s′＝＝3×104 m＝30 km。
14. 答案：50 pF 点拨：根据公式f＝
由于电感L保持不变
所以
所以C2＝C1＝50 pF。
15. 答案：(1)带正电 (2)0.5 A
点拨：由T＝知
T＝＝＝2π×10－3 s。
(1)t＝×10－3 s＝，断开S时，电流最大，经电流最小，电容器两极板间的电压最大。在此过程中对电容器充电，右极板带正电。
(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流最大，与没断开开关时的电流大小相等，则I＝ A＝0.5 A。
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(共10小题，每题4分，共40分)
1．在LC回路产生电磁振荡的过程中( )
A．从电容器放电开始计时，当t＝时，振荡电流最大，其中k＝0、1、2、3…
B．当电容器中场强增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相反
C．向电容器充电是磁场能转化为电场能的过程
D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同
2．在LC振荡电路中，当振荡电流逐渐减小时，以下说法正确的是( )
A．电场能正在向磁场能转化
B．磁场能正在向电场能转化
C．电场能全部转化为磁场能
D．磁场能全部转化为电场能
3．某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )
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4．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是( )
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的1/4
C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的1/2
5．在LC振荡电路中，t1和t2时电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若t2－t1＝，则下列说法中正确的是( )
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A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态
D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态
6．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用下列通讯装置，会对人体健康产生影响的是( )
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7．下列设备的运行与电磁波无关的是( )
A．医院里，医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况
B．“嫦娥一号”接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球
C．汽车上安装有GPS(全球卫星定位系统)以确定行驶路线和距离
D．在汶川大地震发生后救灾人员利用卫星电话恢复了与外界的通讯联系
8．实际发射无线电波的过程如图所示。高频 ( http: / / www.21cnjy.com )振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示。根据以上图象，发射出去的电磁波图象应是选项中哪一个( )
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9.太赫兹辐射是指频率大于0.3 THz(1 THz＝1012 Hz)，波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4 THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实。关于4.4 THz的T射线下列说法中正确的是( )
A．它的波长比可见光短
B．它是原子内层电子受激发产生的
C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象
D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性
10．如图电路中，L是电阻不计的电感器，C ( http: / / www.21cnjy.com )是电容器，闭合电键S，待电路达到稳定状态后，再打开电键S，LC电路将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开电键的时刻为t＝0，那么下图中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是( )
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二、填空题(共2小题，每题10分，共20分)
11．如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周 ( http: / / www.21cnjy.com )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3.4×10－2 s时，电容器正处于________状态(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)。这时电容器的上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
12．某电台发射频率为50 ( http: / / www.21cnjy.com )0 kHz的无线电波，某发射功率为10 kW，在距电台20 km的地方接收到该电波，该电波的波长为________，在此处，每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为________。
三、计算题(13题10分，14题15分，15题15分，共40分)
13．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ ( http: / / www.21cnjy.com )＝20 cm，每秒发射的脉冲数n＝5 000个，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs。求电磁波的振荡频率和最大探测距离。
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14．有一LC振荡电路，如图所示，当电容调节为C1＝200 pF时，能产生频率为f1＝500 kHz的振荡电流，要获得频率为f2＝1.0×103 kHz的振荡电流，则可变容器应调为多大？(设电感L保持不变)
15．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：
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(1)当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小。
参考答案
1. 答案：C 点拨：对A由T＝，当t＝时，由图象知，振荡电路电流为零，选项A错误。对B由图象可知，当场强增大时振荡电流减小，线圈中自感电动势与振荡电流方向是相同的，B选项错误。在电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化成电场能，选项C正确。相邻的充、放电过程，由图象可知，在，电容器放电，i＞0，而在电容器放电，i＜0，因而选项D错误。
2. 答案：B 点拨：在振荡回路中，振荡电流逐渐减小的过程是给电容器充电过程，是磁场能正在向电场能转化的过程。
3. 答案：D 点拨：由麦克斯韦电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、题图C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁波，只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，其又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，才会形成电磁波。
4. 答案：B 点拨：由频率f＝要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的1/4，或减小自感使之变为原来的1/4。
5. 答案：BC 点拨：由题图判断t2时刻感应电流的方向与充电电流方向相同，电流应减小；t1时刻感应电流的方向与放电电流方向相反，电流应增大。
6．答案：C 点拨：摇柄电话、拨号电话、按键电话这些都是有线电话机，是通过送话器把声音换成相应的电信号，用导线把电信号传送到远离说话人的地方，然后再通过受话器将这一电信号还原为原来声音的一种通讯装置，它们都不会发射电磁波。移动电话就是我们所用的手机，它是一个小型的、但能量较强的电磁波发生器，其工作频率在890～965 MHz，辐射出的电磁波对人体健康有影响。
7. 答案：A 点拨：医院里的B超是利用超声波的物理特性进行分析和治疗。故选项A错误。
8.答案：B 点拨：发射出去的电磁波应是调幅过的。
9. 答案：C 点拨：电磁波中波长从长到短依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。由已知条件，T射线介于无线电波和红外线之间，可见它的波长比可见光长，A错；原子内层电子受激发产生的是X射线，B错；波长越长的电磁波，更容易表现出波动性，所以C对，D错。
10. 答案：B 点拨：在S断开前 ( http: / / www.21cnjy.com )ab段短路，电容器不带电；断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小给电容器充电，此时电流正向最大；给电容器充电的过程，电容器电荷量最大时ab中电流减为零，此后LC发生电磁振荡形成交变电流，故B选项正确。
11. 答案：充电 带正电
点拨：电磁振荡过程是电路中振荡电流、极板的电 ( http: / / www.21cnjy.com )荷量等物理量周期性变化的过程，为分析某时刻t(t＞T)振荡情况，可由变换式t＝nT＋t′(n为正整数，0＜t′＜T)，转而分析t′时刻的振荡状态。
设t＝3.4×10－2 s ＝2×10－2 s＋1.4×10－2 s＝T＋t′，
则＜t′＜，t时刻与t′时刻电路振荡状态相同。作出振荡电流i随时间变化图象如图所示，t轴上方图线表示振荡电流沿逆时针方向。在～时间内，振荡电流不断减小，磁场能不断减小，电场能不断增加，因此电容器处于充电状态。
从图线处于t轴下方可知，电路中振荡电流沿顺时针方向，故上极板应带正电。
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12. 答案：600 m 2×10－6 J
点拨：由c＝λf知，λ＝ m＝600 m
设每秒每平方米上获得能量为E，则E·4πR2＝Pt
所以E＝ J＝2×10－6 J。
13. 答案：见点拨
点拨：由c＝fλ，可得电磁波的振荡频率
f＝＝Hz＝1.5×109 Hz。
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播的距离
s＝cΔt＝c(－t)＝3×108×(－0.02×10－6)m
＝6×104 m
所以雷达的最大侦察距离
s′＝＝3×104 m＝30 km。
14. 答案：50 pF 点拨：根据公式f＝
由于电感L保持不变
所以
所以C2＝C1＝50 pF。
15. 答案：(1)带正电 (2)0.5 A
点拨：由T＝知
T＝＝＝2π×10－3 s。
(1)t＝×10－3 s＝，断开S时，电流最大，经电流最小，电容器两极板间的电压最大。在此过程中对电容器充电，右极板带正电。
(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流最大，与没断开开关时的电流大小相等，则I＝ A＝0.5 A。