2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--第1节　电磁波的产生

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2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步
第4章　电磁波
第1节　电磁波的产生
基础过关练
题组一　麦克斯韦电磁场理论
　　　　　　　　　　　　　　　
1.根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是 (　　)
A.变化的电场一定能产生磁场
B.变化的磁场一定能产生变化的电场
C.恒定的电场一定能产生恒定的磁场
D.恒定的磁场一定能产生恒定的电场
2.(2022福建福州民族中学月考)下列关于麦克斯韦电磁场理论说法正确的是 (　　)
A.有电场就一定存在磁场,有磁场就一定能产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.均匀变化的电场周围一定产生恒定的磁场
3.(2022福建宁化六中期中)根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中正确的是 (　　)
A.教室中明亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B.打点计时器工作时周围必有磁场和电场
C.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场激发稳定的电场
D.电磁波在传播过程中,电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
题组二　电磁波
4.(2021北京交通大学附属中学月考)关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是 (　　)
A.电磁波是横波
B.电磁波的传播需要介质
C.电磁波能发生干涉和衍射现象
D.电磁波中电场和磁场方向互相垂直
5.(2022河北保定期末)2021年12月9日下午,神舟十三号乘组航天员在中国空间站进行太空授课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站,下列关于电磁波的说法正确的是 (　　)
A.麦克斯韦证实了电磁波的存在
B.电磁波可以在真空中传播
C.电磁波在各种介质中传播的速度都是3×108 m/s
D.电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
6.(2022江苏盐城时杨中学期中)如图所示是我国500 m口径球面射电望远镜(FAST),它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波,下列说法正确的是 (　　)
A.赫兹预言了电磁波的存在
B.麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C.频率越高的电磁波,波长越长
D.电磁波可以传递信息和能量
题组三　电磁振荡的变化规律
7.在LC振荡电路中,t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器的极板带电情况分别如图所示,则下列说法中正确的是 (　　)
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时刻电路中的电流在增大
D.在t2时刻电路中的电流在增大
8.(2023广东汕头金山中学期中)在如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路中的电流正在增强,则此时 (　　)
A.a点电势比b点电势高
B.电容器两极板间场强正在减小
C.电路中电场能正在增大
D.线圈中感应电动势正在增大
9.(2022安徽定远育才学校期中)如图所示为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图像,由图可知 (　　)
A.在t1时刻,电路中的磁场能最大
B.从t1到t2,电路中的电流不断变小
C.从t2到t3,电容器充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
10.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,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,电容器C1正在　　　　电(选填“充”或“放”),C1的上极板带　　　　电(选填“正”或“负”);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”)。(π取3.14)
题组四　电磁振荡的周期和频率
11.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.减小电容器两极板间的距离并增加线圈的匝数
C.减小电容器两极板间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
12.(2023湖南长沙师大附中期中)某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关,如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L=2.5×10-3 H,电容器电容C=4 μF,在电容器开始放电时(取t=0),上极板带正电,下极板带负电,则 (　　)
A.LC振荡电路的周期T=π×10-4 s
B.当t=π×10-4 s时,电容器上极板带正电
C.当t=×10-4 s时,电路中电流方向为顺时针
D.当t=×10-4 s时,电场能正转化为磁场能
能力提升练
题组一　麦克斯韦电磁场理论
1. (2022黑龙江哈尔滨兆麟中学期中)某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况,能发射电磁波的电场是 (　　)
2.(2023重庆三峡名校联盟联考)无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示,电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈(原线圈)两端通入正弦式交变电流后,就会在邻近的受电线圈(副线圈)中产生感应电动势,最终实现为手机电池充电。则关于受电线圈(副线圈)中产生的感应电动势情况,下列说法正确的是 (　　)
A.受电线圈(副线圈)中的感应电动势恒定不变
B.受电线圈(副线圈)中的感应电动势周期性变化
C.受电线圈(副线圈)中的感应电动势大小不变、极性不断变化
D.受电线圈(副线圈)中的感应电动势极性不变、大小不断变化
题组二　电磁振荡的变化规律
3.(2022北京人大附中期末)某LC振荡电路中,有自感为L、电阻不计的线圈和电容为C的电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失,下列说法正确的是 (　　)
A.该时刻电容器正在充电
B.该时刻电路中电流正在减小
C.该时刻电场能正在向磁场能转化
D.该LC振荡电路能量变化的周期为T=2π
4.(2022江苏南京第十三中学期中)图甲中通过Q点的电流(向右为正)随时间的变化规律如图乙所示,则 (　　)
A.t=0.25 s时,电容器C正在充电
B.t=0.25 s时,电容器C上极板带正电
C.t=1.75 s时,Q点的电势比P点的电势低
D.t=1.75 s时,磁场能向电场能转化
5.(2023河北邯郸联考期中)如图甲所示,由线圈L和电容器C组成简单的LC振荡电路。先把电容器充满电,t=0时刻,电容器开始放电,t=0.002 s时刻,LC回路中的电流第一次达到最大值,电流和电磁场情况如图乙所示,则下述说法正确的是 (　　)
甲
乙
A.此LC振荡电路的周期T=0.008 s
B.t=0.005 s时,回路中电流方向与图乙中电流方向相同
C.t=0.010 s时,反向充电结束,线圈中的磁场能最小,电容器中的电场能最大
D.t=0.006 s时,反向放电结束,电容器中的电场能最小,线圈中的磁场能最大
6.(2023河南洛阳月考)如图所示,线圈L的自感系数为0.1 H,电容器C的电容为40 μF,电阻R的阻值为3 Ω,电源电动势为1.5 V,内阻不计。闭合开关S,待电路达到稳定状态后断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡。若断开开关S的时刻为t=0,忽略线圈L的直流电阻和振荡过程中的能量损耗,则 (　　)
A.t=0时,电容器两极板间电压为1.5 V
B.t=π×10-2 s时,线圈L的自感电动势为0
C.t=2π×10-2 s时,通过线圈的电流方向为a→b
D.电路中产生的振荡电流有效值为0.5 A
7.(2023广东汕头二模)如图是某液面高度测量仪内部的原理图,该仪器通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低,容器中的导电液体和导电芯柱分别是电容器的两个电极,芯柱外面套有绝缘管作为电介质,电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连,组成LC振荡电路。容器内的导电液体与大地相连,若某时刻线圈内的磁场方向向右,且正在减弱,则该时刻 (　　)
A.磁场能正在向电场能转化
B.电容器两极板间的电压正在减小
C.导电芯柱的电势低于导电液体的电势
D.若容器内液面升高,则LC振荡电路的频率变大
8.如图所示,电源电动势为E,电容器的电容为C,线圈的自感为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器放电一次的时间以及放电电流的平均值。
第4章　电磁波
第1节　电磁波的产生
基础过关练
1.A 2.D 3.ABD 4.ACD 5.B 6.D
7.BC 8.B 9.CD 11.D 12.C
1.A　变化的电场一定能产生磁场,变化的磁场一定能产生电场,但产生的电场不一定是变化的,A正确,B错误;恒定的电(磁)场,不能产生磁(电)场,C、D错误。
2.D　根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,只有选项D正确。
3.ABD　教室中明亮的日光灯、打点计时器工作时使用的是振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确;稳定的电(磁)场不会产生磁(电)场,故选项C错误;电磁波是横波,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直,故选项D正确。
4.ACD　电磁波的传播方向和振动方向相互垂直,故电磁波是横波,选项A正确;电磁波的传播不需要介质,在真空中也可以传播,选项B错误;干涉和衍射是一切波都具有的性质,电磁波能产生干涉和衍射现象,选项C正确;电磁波中电场和磁场的方向相互垂直,选项D正确。
5.B　麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在,A错误;电磁波可以在真空中传播,在真空中的传播速度是3×108 m/s,在不同的介质中的传播速度一般不同,C错误,B正确;恒定的电场周围不产生磁场,恒定的磁场周围不产生电场,D错误。
6.D　赫兹证实了电磁波的存在,麦克斯韦预言了电磁波的存在,选项A、B错误;频率越高的电磁波,波长越短,选项C错误;电磁波可以传递信息和能量,选项D正确。
7.BC　由题图可知,t1时刻产生磁场的电流沿顺时针方向,则此时电容器正在放电,电路中电流逐渐增大,选项A错误,C正确;t2时刻产生磁场的电流沿顺时针方向,则此时电容器正在充电,电路中电流逐渐减小,选项B正确,D错误。
8.B　线圈中磁场方向向上,说明回路中电流方向为顺时针,电路中的电流正在增强,说明电容器正在放电,所以下极板带正电,上极板带负电,故a点电势比b点电势低,故A错误;由于电容器正在放电,则电容器两极板电荷量减小,板间电压减小,场强正在减小,电路中电场能正在减小,故B正确,C错误;放电电流增加得越来越慢,线圈中感应电动势正在减小,故D错误。故选B。
9.CD　在图中作出i-t图线,如图所示,注意到i-t图线按余弦规律变化,电流大,磁场能大;电容器的带电荷量越多,电场能越大,据此可判断C、D正确。
10.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,再看与题图甲电路对应的q-t图像(以上极板带正电为正)和与题图乙电路对应的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,从题图甲电路对应的q-t图像看出,电容器C1正在充电,C1的上极板带正电;从题图乙电路对应的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。
11.D　LC振荡电路的频率为f=,由此式可知增大固有频率f的办法有保持C不变减小L或保持L不变减小C或同时减小L和C。电容器两极板的正对面积增大,则C增大;正对面积减小,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。
12.C　周期T=2π=2×π× s=2π×10-4 s,选项A错误;当t=π×10-4 s=时,电容器反向充满电,所以电容器上极板带负电,选项B错误;当t=×10-4 s时,0能力提升练
1.D 2.B 3.C 4.D 5.AD 6.BC 7.A
1.D　选项图A是稳定的电场,不能产生磁场,选项图B与选项图C是均匀变化的电场,产生恒定不变的磁场,也不能形成电磁波;选项图D是按余弦函数规律变化的电场,会产生同频率的按正弦函数规律变化的磁场,能形成电磁场,向外发射电磁波。故应选D。
2.B　由于送电线圈中通入正弦式交变电流,根据麦克斯韦电磁场理论可知送电线圈中电流产生的磁场按正弦规律周期性变化,又在周围空间产生按正弦规律周期性变化的电场,所以受电线圈中感应电流仍是正弦式交变电流,可知受电线圈(副线圈)中的感应电动势周期性变化,故选B。
3.C　根据线圈中的电流产生的磁场方向,结合安培定则可知,电路中的电流沿逆时针方向;根据平行板电容器内电场方向可知,上极板带正电,下极板带负电,而电流方向沿逆时针方向,说明电容器正在放电,电路中电流正在增大,电场能正在向磁场能转化,故A、B错误,C正确;LC振荡电路的周期为T=2π,电场能与磁场能相互转化的周期为,即π,D错误。故选C。
4.D　由题图乙知,0~0.5 s内,电流逐渐增大,电容器正在放电,振荡电路通过Q点的电流向右,可知电容器下极板带正电,选项A、B错误;1.5~2 s内,电流沿负方向逐渐减小,是充电过程,下极板带正电,Q点电势比P点的高,磁场能向电场能转化,选项C错误,D正确。
5.AD　t=0.002 s时,LC回路线圈中的电流第一次达到最大值,则T=0.002 s,周期T=0.008 s,A正确;t=0.004 s时回路中电流再次为零,0.004 s到0.008 s时间内回路中电流的方向与题图乙中电流方向相反,B错误;t=0.010 s=T时的情况与t=0.002 s时的情况是一致的,正向放电结束,电容器中的电场能最小,线圈中的磁场能最大,C错误;在t=0.002 s时,电流第一次达到最大值,此时线圈中的磁场能最大,当t=0.006 s=T时,反向放电结束,电容器中的电场能最小,线圈中的磁场能最大,D正确。故选A、D。
6.BC　由于断开开关前电路已处于稳定状态,电容器不带电,两端电压为0,则t=0时电容器两端电压为0,故A错误;该LC振荡电路的周期为T=2π=4π×10-3 s,则t=π×10-2 s=T,此时电容器已经完成放电,线圈L的自感电动势为0,故B正确;t=2π×10-2 s=5T,此时通过线圈的电流方向为a→b,故C正确;电路中产生振荡电流的最大值为Im==0.5 A,则有效值为I== A,故D错误。
7.A　该时刻磁场能减小,电场能增加,A正确;该时刻电容器充电,根据C=可知,电容器两极板间的电压正在增大,B错误;根据安培定则可知,导电芯柱集聚正电荷,故导电芯柱的电势高于导电液体的电势,C错误;若容器内液面升高,电容器的正对面积增大,根据C=可知,电容器的电容增大,根据振荡电路的周期公式T=2π可知,振荡电路的周期增大,频率减小,D错误。故选A。
8.答案　π　
解析　由周期公式得T=2π,电容器放电一次的时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π=π。
在T内电流平均值为
===。
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