高考物理一轮复习：电磁振荡与电磁波
一、选择题
1．（2024高二下·江岸期末）如图所示为LC振荡电路，某一时刻线圈中磁感应强度正在逐渐增强，且方向向上，下列说法正确的是（ ）
A．此时线圈中的磁场均匀变化，在空间产生了均匀变化的电场
B．此时振荡电路中的电流正在减小，a 点电势比b点低
C．如果用该电路来接收电磁波，则当电路的固有频率与所接收电磁波的频率相同时，会出现电谐振
D．如果在线圈中插入铁芯，则可使电路的振荡周期变小
2．（2024高二下·丰城期末）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列说法正确的是（ ）
A．X射线的波长比红外线的波长更长
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗
D．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场
3．（2024高二下·顺德月考） 1886年，赫兹做了如图所示实验，关于该实验，以下说法正确的是（ ）
A．实验证实了电磁波的存在
B．实验证实了法拉第电磁场理论
C．实验可以说明电磁波是一种纵波
D．在真空环境下进行实验，仍能观察到明显的火花放电
4．（2024高二下·上海市月考） 关于电磁波及其用途，下列说法正确的是（ ）
A．机场处用红外线对旅客的行礼箱进行安全检查
B．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D
C．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线
D．X射线在农业上可用来培育新种
5．（2024高二下·抚州期末）如图是电磁波发射电路中的电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是（ ）
A．线圈中的磁场向上且正在增强
B．电容器中的电场向下且正在减弱
C．若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
D．若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小
6．（2024高二下·阜阳期末）如图甲所示，LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置，图像（图乙）表示电流随时间变化的图像。已知在t=0时刻，极板间有一带负电的灰尘恰好静止。在某段时间里，回路的磁场能在减小，同时灰尘的加速度在增大，则这段时间对应图像中哪一段（ ）
A．0~a B．a~b C．b~c D．c~d
7．（2024高二下·宁阳月考） 旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，探测器内电磁波发生电路包含 LC 电磁振荡电路，设在某时刻电路中电流的方向和电容器上、下极板带电情况如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．电容器所带电荷量正在逐渐增大
B．电路中电场能正在转化为磁场能
C．若增大电容器的电容，则发射的电磁波频率变大
D．若减小线圈的自感系数L，则发射的电磁波波长变长
8．（2024高二下·栖霞月考） 为营造公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加过程中，则（ ）
A．该时刻电容器上极板带正电荷
B．探测仪靠近金属时，金属被磁化
C．该时刻线圈的自感电动势正在增大
D．若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
9．（2024高二下·栖霞月考） 2023年1月21日，中国空间站全面建成后迎来的第一个春节。万家团圆之时，神舟十五号乘组航天员费俊龙、邓清明、张陆通过电磁波在太空向全国人民送上新春祝福。下列说法正确的是（ ）
A．电磁波不能在真空中传播
B．只要有磁场就能产生电磁波
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在
D．变化的磁场一定产生变化的电场
10．（2024高二下·盐城期末）在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。它有两种方法：一是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅；二是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频。下面四幅图中调频波是（ ）
A． B．
C． D．
11．（2024高二下·上海市月考） 第五代移动通信技术简称5G，5G应用3300MHz~5000MHz频段的无线电波传送信号，5G将帮助世界开启万物互联新时代。下列关于电磁波谱的说法正确的是（ ）
A．红外线的波长比无线电波的波长更长
B．遥控器是利用无线电波工作的
C．X 射线的频率比射线的频率小
D．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
12．（2024高一下·宜丰月考） 5G网络使用的无线电波通信频率是以上的超高频段和极高频段，比目前通信频率在间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率，如图所示5G网络的传输速率是4G网络的倍。与4G网络相比（ ）
A．5G信号的频率更小
B．5G信号的传播速度超过光速
C．5G信号相同时间内能传递更大的信息量
D．5G信号不属于无线电波，它的波长小于可见光
二、多项选择题
13．（2024高考·浙江模拟）美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力被天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波，证实了爱因斯坦在100年前所做的猜测．在爱因斯坦的描述中，有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲，物体质量越大，时空就扭曲的越厉害．当有质量的两物体加速旋转的时候，他们周围的时空会发生起伏，震颤，波浪…这种“时空扰动”以波（涟漪）的形式向外传播，这就是“引力波”．其实只要有质量的物体加速运动就会产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波是以光速传播的时空扰动，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波和物质之间的相互作用极度微弱，因此它的衰减也是极度缓慢的．引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘．根据上述材料做下列推断，其中正确的是（ ）
A．引力波应该携带波源的信息 B．引力波应该只能在真空中传播
C．引力波应该有偏振现象 D．引力波应该不容易被探测到
14．（2024高三下·重庆市模拟） 下列说法正确的是（ ）
A．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
B．浮在水面上的油膜呈现出彩色的原因是光的衍射现象
C．光波、声波均能发生反射、折射、干涉和衍射现象，但声波不会出现偏振现象
D．在水中紫光的传播速度比红光大
E．在双缝干涉实验中，保持其他条件不变，若换用两缝间，距大的双缝，则干涉条纹间距减小
15．（2024·浙江）下列说法正确的是（ ）
A．中子整体呈电中性但内部有复杂结构
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同
C．增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号
D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少
16．（2024高三下·成都模拟） 下列说法正确的是（ ）
A．枣园里有很多粗细不同、形状不同的枣树，在枣子成熟的季节，某同学想摇动自家枣园中细高枣树的树干，把枣子摇下来，用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率一定相同
B．单摆移到太空实验舱中可以用来研究简谐运动的规律
C．声波由空气进入水中时，波长变短
D．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，调制方法有调幅和调频两种
E．在高速运动的情况下，惯性参考系中的物理规律一定相同
17．（2024高二下·清远期末）LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有着广泛的应用．如图甲所示的LC振荡电路中，电容器C极板上的带电量q随时间t变化的规律如图乙所示，则该振荡电路（ ）
A．电容器处于放电过程
B．电路充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小
C．增大电容器C的板间距，则周期会增大
D．时，电路中电流为零，磁场能最小
三、非选择题
18．（2024高二下·上海市月考）LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t的变化周期为，电场能随时间变化的周期为，则 （选填“大于”“等于”或“小于”）；如图，电谐振实验中，当矩形线框面积相等时，它们的 相同（选填“电容”或“电感”）。
19．（人教版物理高二选修3－4 14.5电磁波谱同步练习）某电磁波相邻两波峰之间的距离为5m，则他的波长为 m，频率为 Hz，合 KHz= MHz．在电磁波谱中，它是 。
20．（2018·江苏）（1）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．是横波
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
（2）两束单色光A、B的波长分别为 、 ，且 > ，则 （选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到 （选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大．
（3）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示．已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长.
21．（2024高二下·栖霞期中）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10m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
22．（2024高二下·招远月考） 实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：
（1）从S闭合时开始计时，经过时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
（2）当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？
23．（2024高二下·衡阳期中） 如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中U0为已知量，T未知。求：
（1）振荡电路中电场能变化的周期；
（2）时刻的振荡电流；
（3）到T时间内振荡电流的平均值。
24．（2024高二下·舟山月考） 类比是研究和解决物理问题的常用方法。如图1，对于劲度系数为k的轻质弹簧和质量为m小球组成一维振动系统，我们可以写出任意时刻振子的能量方程为，其中x为任意时刻小球偏离平衡位置的位移，v为瞬时速度，v和x满足关系。振子简谐运动的周期与振子质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即。
（1）如图2，摆长为L、摆球质量为m的单摆在A、B间做小角度的自由摆动。请你类比弹簧振动系统从能量守恒的角度类推出单摆的周期公式（已知重力加速度g；取最低点为零势能面；θ很小时，有，弧长）。
（2）如图3电路，电容器充满电后，将开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路称为LC振荡电路，是最简单的振荡电路。理论分析表明，LC振荡电路的周期与电感L、电容C存在一定关系。已知电感线圈的磁场能可表示为，电容器储存的能量可表示为QU。请类比简谐运动，根据上述信息，通过对比状态描述参量，分析推导LC振荡电路（不计能量损失）的周期表达式，并定性画出振荡电路电流i随时间t的变化图像（时，电容器开始放电，以顺时针为电流的正方向）。
25．（2024高二下·贵阳月考） 如图所示，实验室里有一LC振荡电路，其中的平行板电容器电容，其极板水平放置。电感L的直流电阻不计，自感系数为1mH。开始电键S处于断开状态，在两极板上带有一定电荷，一带负电的油滴恰好静止在两极板间，已知圆周率π和重力加速度g。求：
（1）该LC振荡电路的固有周期；
（2）闭合电键S，最短经过多长时间线圈中电流达到最大？此时油滴的加速度大小是多少（已知此时油滴还没有碰到极板，设油滴的运动不影响LC电路的振荡周期）？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】受迫振动和共振；电磁波的周期、频率与波速；电磁振荡
【解析】【解答】A．此时线圈中的磁场并不是均匀变化的，而且均匀变化的磁场在空间产生稳定的电场，A不符合题意；
B．此时振荡电路中的电流变大，a点电势低于b点电势，B不符合题意；
C．若用该电路来接收电磁波，则当电路的固有频率与所接收电磁波的频率相同时，会出现电谐振，C符合题意；
D．若在线圈中插入铁芯，则可使电路的磁场变化幅度增强，振荡周期保持不变，D不符合题意。
故答案为C。
【分析】根据LC震荡电路的电流，能量等相关物理量变化特点对相应的选项可进行判断。
2．【答案】B
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的周期、频率与波速
【解析】【解答】A．红外线的波长比X射线的波长，A错误；
B．电磁波在真空中传播时的速度为光速，B正确；
C．射线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗，C错误；
D．麦克斯韦认为均匀变化的电场只能激发恒定的磁场，D错误。
故选B。
【分析】由电磁波谱进行分析，真空中传播时的速度与电磁波的频率无关，周期性变化的电场在周围能够引起周期性变化的磁场。
3．【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；LC振荡电路分析
【解析】【解答】ABC、赫兹利用该实验捕捉到电磁波的存在，证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性，所以该实验只证实了电磁波的存在，不能证明电磁波是纵波，A 正确，BC错误；
D、该实验说明周期性变化的磁场会在其周围产生周期性变化的电场，周期性变化的电场在其周围产生周期性变化的磁场，在真空环境下，电磁波可以传播，但接收器坐在的空间由于是真空，没有电子，所以没有电子在周期性变化的电场中运动，从而产生火花，所以在真空环境电磁波能够传播，但在接收器上没有火花放电。D错误。
故答案为 A。
【分析】本题考查电磁波，要求学生掌握关于电磁波的相关物理学史，赫兹利用该实验捕捉到电磁波，证明了麦克斯韦电磁理论的正确，不能证明电磁波的性质；电磁波在真空环境下能够传播，但由于真空中们没有电子，所以没有办法看到火花放电。
4．【答案】B
【知识点】电磁波谱；电磁波的应用
【解析】【解答】A．机场处用Ｘ射线对旅客的行礼箱进行安全检查，故A错误；
B．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D，故B正确；
C．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红光，红外线是肉眼看不到的，故C错误；
D．X射线的能量很大，不可以用来培育新种，故D错误。
故答案为：B。
【分析】 紫外线是电磁波谱中频率为750THz~30PHz，对应真空中波长为400nm~10nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。它是频率比蓝紫光高的不可见光。
5．【答案】D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A．根据如图电流方向可以得出电容器正在充电，由于电容器电荷量增大则电流正在减小，根据安培定则可以得出：线圈中的磁场向上且正在减弱，A错误；
B． 电容器正在充电，已知极板的电性则电容器中的电场向下，由于电荷量增大则板间电压增大，则电场正在增强，B错误；
C．若在线圈中插入铁芯，则自感系数L变大，根据振荡电路的频率公式有：
可知，发射电磁波的频率变小，C错误；
D．若增大电容器极板间的距离，根据电容的决定式有：
可知C减小，根据频率公式可以得出：
则发射电磁波的频率变大，根据频率和波长的关系可以得出：波长变小，D正确。
故选D。
【分析】利用电流方向可以判别电容器充电，利用电流的变化可以判别线圈产生的磁感应强度的大小及方向；利用电容器的电荷量变化可以判别电场的方向及大小变化；利用振荡电路的频率公式可以判别频率的变化，进而判别电磁波的波长变化。
6．【答案】B
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】ab段电路电流减小，磁场能减少，电容器充电，上极板带负电，粒子受到的电场力方向向下，根据牛顿第二定律
bc段电路电流变大，磁场能增大，电容器放电；cd段电路电流减小，磁场能减少，电容器充电，上极板带正电，粒子受到的电场力方向向上，根据牛顿第二定律
综上所述，这段时间对应图像中a~b段。
故选B。
【分析】t=0时刻电路电流为0，电容器刚刚充电完毕，此时上极板带正电。由图可知，段电路电流逐渐增加，磁场能增加，电容器放电，
7．【答案】B
【知识点】电磁振荡；LC振荡电路分析
【解析】【解答】A．电路中有如图的电流，说明电容器正在放电，所以电容器所带电荷量逐渐减小，故A错误；
B．电路中电容器放电，电场能转化为磁场能，故B正确；
CD．增大电容器的电容，由简谐振荡的频率公式
可知振荡频率减小，发射电磁波的频率变小；减小线圈的自感系数，简谐振荡的频率变大，电磁波的频率变大，根据
可知电磁波的波长变短，故D错误。
故答案为：B。
【分析】电流从电容器正极板流出流向负极板，说明电容器正在放电，电场能转化为磁场能，结合简谐振荡的频率公式进行分析。
8．【答案】A
【知识点】电磁振荡；LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加，电容器正在放电，则上极板带正电，故A正确；
B、探测仪靠近金属时，含有铁钴镍的金属会磁化，其他金属不会，故B错误；
C、电流强度增加的越来越慢，则线圈的自感电动势正在减小，故C错误；
D、探测仪中的电流变化，则磁场发生变化，导致金属中的磁场发生变化、磁通量发生变化，由楞次定律知相对静止时金属仍然会产生感应电流，故D错误；
故答案为：A。
【分析】在LC振荡电路中，当电容器放电时，电流在增大，磁场能转化为电场能，只有磁性材料才能够被磁化，根据电流强度增加的快慢，判断线圈的自感电动势的变化，正在减若探测仪与金属保持相对静止，根据楞次定律分析是否会产生感应电流。
9．【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；物理学史
【解析】【解答】A、电磁波能在真空中传播，故A错误；
B、根据麦克斯韦理论，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，若电场和磁场不变，则不能产生电磁波，故B错误；
C、麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，故C正确；
D、均匀变化的磁场产生稳定的电场，故D错误；
故答案为：C。
【分析】电磁波能在真空中传播；麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波。
10．【答案】D
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A．该波是信号波，故A错误；
B．波的频率没有变，振幅变了，则该波是调幅波，故B错误；
C．该波用来携带信号的高频电磁波，即载波，故C错误；
D．波的振幅没有变，频率变了，则该波是调频波，故D正确。
故答案为：D。
【分析】熟知信号波以及载波的图像；
熟知调幅波以及调频波的图像；
11．【答案】C
【知识点】电磁波谱；电磁波的应用
【解析】【解答】A、红外线的波长比无线电波的波长短，故A错误；
B、遥控器是利用红外线工作的，故B错误；
C、根据光谱分布规律可知，X射线的频率比γ射线的频率小，故C正确；
D、医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟练掌握光谱分布规律即电磁波在生活中的应用。红外线的波长比无线电波的波长短，遥控器是利用红外线工作的，X射线的频率比γ射线的频率小，常用紫外线对病房和手术室进行消毒。
12．【答案】C
【知识点】电磁波的周期、频率与波速；电磁波的应用
【解析】【解答】AC、5G信号的频率更大，可知5G信号的光子能量更大，故5G信号相同时间内能传递更大的信息量，故A错误，C正确；
B、任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，所以5G信号的传播速度等于光速，故B错误；
D、5G信号属于无线电波，它的波长大于可见光，故D错误。
故答案为：C。
【分析】频率越大，光子能量越大，相同时间内传递的信息量越大。任何电磁波在真空中的传播速度均为光速。无线电波的波长大于可见光。
13．【答案】A,C,D
【知识点】电磁波的应用
【解析】【解答】A. 由题可知， 引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘，A符合题意；
B. 美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力被天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波，可知引力波除了在真空中传播，也能在介质中传播，B不符合题意；
C. 引力波时横波，有偏振现象，C符合题意；
D. 引力波和物质之间的相互作用极度微弱，因此不容易被探测到，D符合题意。
故答案为：ACD
【分析】利用波的特点，结合题意可得出结论。
14．【答案】A,C,E
【知识点】电磁场与电磁波的产生；光的双缝干涉；生活中的光现象
【解析】【解答】A. 麦克斯韦 预言了电磁波的存在，赫兹成功用实验第一次验证了电磁波的存在，A符合题意；
B. 浮在水面上的油膜呈现彩色原因是因为光的干涉现象，B不符合题意；
C. 偏振现象是由于波的振动方向与传播防线不一致产生的，故声波不会出现偏振现象，C符合题意；
D. 由
可知，光的频率越大，折射率越大，在介质中传播的速度越小，故紫光的传播速度比红光的小，C不符合题意；
E. 双缝干涉条纹间距
则保持其他条件不变，两缝间距增大，条纹间距减小，D符合题意；
故答案为：ACE。
【分析】根据生活中的光现象的相关原理可得出结论；利用折射率与光速的关系可得出不同颜色在介质中的速度大小。
15．【答案】A,B
【知识点】分子间的作用力；LC振荡电路分析；分子势能
【解析】【解答】A. 中子整体不带电，靠弱相互作用结合成整体，内部具有复杂结构，A符合题意；
B. 由爱因斯坦相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都大小相同，B符合题意；
C. 振荡电路的周期，可知频率为，增加接收电路的线圈匝数，会减小振荡电路的频率，会接受更低频率的电台信号，C不符合题意；
D. 分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先减小后增大，D不符合题意。
故答案为：AB
【分析】根据振荡电路的周期公式，结合周期与频率的关系可得出结论；利用分子间作用力和分子势能的关系可得出分子势能的变化情况。
16．【答案】A,D,E
【知识点】受迫振动和共振；波长、波速与频率的关系；电磁波的发射、传播与接收；超重与失重
【解析】【解答】A.被摇动的树干做受迫振动，所以树干的振动频率取等于驱动频率，用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率都等于驱动力的频率，所以一定相同，A符合题意；
B.单摆移到太空实验舱中，由于完全失重，其回复力为零，所以单摆不能做简谐运动，更不能研究简谐运动的规律，B不符合题意；
C.机械波的频率由波源决定，所以声波由空气进入水中，频率不变，但声波在水中的波速比在空气中的大，由
可知，波长变长，C不符合题意；
D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，调制的方式有调幅和调频两种，D符合题意；
E.根据狭义相对论的相对性原理，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，E符合题意。
故答案为：ADE。
【分析】做受迫振动的物体的频率和周期等于驱动力的频率和周期；在太空试验舱中，所以物体都处于完全失重状态，与重力相关的所有实验都不能进行；机械波的频率由波源决定，波速由介质决定；根据电磁波的发射过程分析D项；物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式。
17．【答案】A,D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A.由图乙知，0 1×10 6s电荷量减少，所以电容器处于放电过程，故A正确；
B．电路充电时电流逐渐减少，放电时电流逐渐增大，故B错误；
C．根据电容器的决定式
可知，增大电容器C的板间距，电容C减小，根据LC振荡电路的周期公式
可知周期会减小，故C错误；
D．在t=4×10 6s时，电荷量最大，电路中电流为零，磁场能最小，故D正确；
故选：AD。
【分析】根据电容器电量的变化判断电容器是处于充电还是放电过程；当电容器极板上电荷量最大时磁场能最小；根据分析周期的变化，利用q-t图线的斜率判断电流大小。
18．【答案】大于；电感
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】一个周期电容器充电放电两次，所以电路中电场能随时间变化的周期等于，故大于；根据电谐振实验原理知，电谐振实验中，当矩形线框面积相等时，它们的电感相同。
【分析】当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振现象。
19．【答案】5；6×107；6×104；60；无线电
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】已知相邻两波峰之间的距离为5m，可得波长为 λ=5m频率：由 c=λf得 f= =6×107Hz；则 f=6×107Hz=6×104kHz=60MHz．
由图可知，它属于无线电波．
【分析】波长通常是指相邻两个波峰或波谷之间的距离，根据c=λf，可求得频率，1MHz=1000KHz=1000000Hz，依照波长的长短的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，χ射线，γ射线．
20．【答案】（1）A；D
（2）A；A
（3）解：由图象可知，周期T=0.4 s
由于波长大于0.6 m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt=0.3 s
波速 ，代入数据得v=2 m/s 波长λ=vT，代入数据得λ=0.8 m
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系；电磁场与电磁波的产生；光的全反射；光的干涉
【解析】【解答】（1）摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波， A符合题意；电磁波能在真空中传播，选项B不符合题意；电磁波传播的方向与振动方向垂直，C不符合题意；电磁波在空气中传播的速度约为光速， D符合题意。（2）波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角 ，可知波长越大临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距 ，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大。
【分析】（1）熟练掌握电磁波的特点：电磁波是横波，传播不需要介质，在真空（或空气中）传播速度为光速。
（2）熟记折射率和临界角的关系，频率和波长的关系，知道折射率越小则频率越小，可判断临界角的关系。由双缝干涉条纹的间距 得哪种光干涉条纹间距较大。
（3）根据题意可求得周期，结合图像及波速和波长的关系式，可解得波长。
21．【答案】解：当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以
mg=qU/d
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
当t=3.14×10－5s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，
qU/d+mg=ma
以上式子联立，代入数据解得
a=20m/s2
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以
mg=ma'
a'=g=10m/s2
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；电磁振荡
【解析】【分析】s拨到a，电容器与电源相连，根据电源的正负极确定电容器的极板的电势高低情况，再根据带电油滴的平衡条件确定油滴的电性。s拨到b，LC构成振荡电路，确定此时LC振荡电路的周期，再根据LC振荡电路的规律确定不同时刻油滴的受力情况，再结合牛顿第二定律进行解答。
22．【答案】（1）解：原来粉尘恰好静止，可知其受到的电场力等于重力，闭合开关后，LC振荡电路的周期为
因此t=π×10-5 s时，LC振荡电路恰好经历半个周期，此时电容器两极板间场强大小与初始时刻相等、方向与初始时刻相反，所以此时粉尘所受合外力为2mg，加速度大小为2g。
（2）解：电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。
【知识点】电磁振荡；LC振荡电路分析
【解析】【分析】根据粉尘的静止状态判定电场力大小，根据LC振荡电路的周期公式求解此时电场情况，分析此时所受合力并进行加速度求解；根据电容器充放电的电流，电荷量变化规律判定电流情况。
23．【答案】（1）振荡电路的周期
振荡电路中电场能变化的周期
（2）根据题图可得
时间时，电场能最大，此时振荡电流
（3）时
时
则
则到T时间内振荡电流的平均值
【知识点】电容器及其应用；电流、电源的概念；LC振荡电路分析
【解析】【分析】（1）根据LC振荡电路周期公式确定振荡电路的周期，电场能变化的周期为LC振荡电路周期的一半；
（2）根据图乙确定电容器两极板间电压的函数表达式，再根据表达式确定此时电容器两极板间的电压。电压最大，电场能最大，振动电流为零；
（3）根据电容器两极板间电压的函数表达式确定该时间段初末时刻两极板间的电压，再根据电容的定义式确定此时间段内两极板间电荷量的变化情况，再根据电流的定义式进行解答。
24．【答案】（1）单摆的能量方程
在很小的时
又
将代入能量方程可得单摆简谐运动方程
由此可得单摆的振动系数
所以单摆的周期为
（2）类比简谐运动中一些状态描述参量的变化规律可得
简谐运动（弹簧振子） 电磁振荡（LC电路）
振子质量m 电感L
任意时刻振子偏离平衡位置的位移x 电容电量q
瞬时速度 电路电流
振子动能 线圈磁场能
振子弹性势能 电容器电场能
类比简谐运动的能量变化规律
可得电容电量q随时间t变化的方程为
可知
则LC谐振电路周期公式
振荡电路电流i随时间t的变化图像如图所示（时，电容器开始放电，以顺时针为电流的正方向）
【知识点】单摆及其回复力与周期；能量守恒定律；LC振荡电路分析
【解析】【分析】（1）单摆在摆动过程机械能守恒，摆球的总能量等于摆球的重力势能与小球的动能之和，确定摆球在摆动过程摆球的能量与摆球的速度与重力势能的关系方程。单摆的摆角很小，根据题意通过转换得出单摆的做简谐运动任意时刻的能量与位移的关系方程，再类比振子的能量方程确定单摆的振动系数，再结合题意确定单摆的周期公式；
（2） 类比简谐运动的能量变化规律结合图参量的变化规律确定电容电荷量随时间的变化的方程，继而得出LC振荡电流的振荡系数，再结合题意确定LC谐振电路周期公式，根据振荡电路规律画出电流随时间的变化图像。
25．【答案】（1）解：由公式
可得LC振荡电路的周期
（2）解：从S闭合时开始计时，至少经过，即，此时放电刚好结束，线圈中电流最大；
此时电容器电荷量为零，板间电场强度为0 ，则加速度大小
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【分析】（1）根据LC振动电路周期公式进行解答即可；
（2）熟练掌握LC振荡电路的充放电的规律和特点。放电过程，两极板电荷量逐渐减小，回路中电路逐渐增大，放电完成时，电路中电流最大，两极板间电势差为零。确定此时油滴的受力情况，再根据牛顿第二定律确定其加速度的大小。
1 / 1高考物理一轮复习：电磁振荡与电磁波
一、选择题
1．（2024高二下·江岸期末）如图所示为LC振荡电路，某一时刻线圈中磁感应强度正在逐渐增强，且方向向上，下列说法正确的是（ ）
A．此时线圈中的磁场均匀变化，在空间产生了均匀变化的电场
B．此时振荡电路中的电流正在减小，a 点电势比b点低
C．如果用该电路来接收电磁波，则当电路的固有频率与所接收电磁波的频率相同时，会出现电谐振
D．如果在线圈中插入铁芯，则可使电路的振荡周期变小
【答案】C
【知识点】受迫振动和共振；电磁波的周期、频率与波速；电磁振荡
【解析】【解答】A．此时线圈中的磁场并不是均匀变化的，而且均匀变化的磁场在空间产生稳定的电场，A不符合题意；
B．此时振荡电路中的电流变大，a点电势低于b点电势，B不符合题意；
C．若用该电路来接收电磁波，则当电路的固有频率与所接收电磁波的频率相同时，会出现电谐振，C符合题意；
D．若在线圈中插入铁芯，则可使电路的磁场变化幅度增强，振荡周期保持不变，D不符合题意。
故答案为C。
【分析】根据LC震荡电路的电流，能量等相关物理量变化特点对相应的选项可进行判断。
2．（2024高二下·丰城期末）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列说法正确的是（ ）
A．X射线的波长比红外线的波长更长
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗
D．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场
【答案】B
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的周期、频率与波速
【解析】【解答】A．红外线的波长比X射线的波长，A错误；
B．电磁波在真空中传播时的速度为光速，B正确；
C．射线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗，C错误；
D．麦克斯韦认为均匀变化的电场只能激发恒定的磁场，D错误。
故选B。
【分析】由电磁波谱进行分析，真空中传播时的速度与电磁波的频率无关，周期性变化的电场在周围能够引起周期性变化的磁场。
3．（2024高二下·顺德月考） 1886年，赫兹做了如图所示实验，关于该实验，以下说法正确的是（ ）
A．实验证实了电磁波的存在
B．实验证实了法拉第电磁场理论
C．实验可以说明电磁波是一种纵波
D．在真空环境下进行实验，仍能观察到明显的火花放电
【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；LC振荡电路分析
【解析】【解答】ABC、赫兹利用该实验捕捉到电磁波的存在，证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性，所以该实验只证实了电磁波的存在，不能证明电磁波是纵波，A 正确，BC错误；
D、该实验说明周期性变化的磁场会在其周围产生周期性变化的电场，周期性变化的电场在其周围产生周期性变化的磁场，在真空环境下，电磁波可以传播，但接收器坐在的空间由于是真空，没有电子，所以没有电子在周期性变化的电场中运动，从而产生火花，所以在真空环境电磁波能够传播，但在接收器上没有火花放电。D错误。
故答案为 A。
【分析】本题考查电磁波，要求学生掌握关于电磁波的相关物理学史，赫兹利用该实验捕捉到电磁波，证明了麦克斯韦电磁理论的正确，不能证明电磁波的性质；电磁波在真空环境下能够传播，但由于真空中们没有电子，所以没有办法看到火花放电。
4．（2024高二下·上海市月考） 关于电磁波及其用途，下列说法正确的是（ ）
A．机场处用红外线对旅客的行礼箱进行安全检查
B．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D
C．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线
D．X射线在农业上可用来培育新种
【答案】B
【知识点】电磁波谱；电磁波的应用
【解析】【解答】A．机场处用Ｘ射线对旅客的行礼箱进行安全检查，故A错误；
B．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D，故B正确；
C．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红光，红外线是肉眼看不到的，故C错误；
D．X射线的能量很大，不可以用来培育新种，故D错误。
故答案为：B。
【分析】 紫外线是电磁波谱中频率为750THz~30PHz，对应真空中波长为400nm~10nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。它是频率比蓝紫光高的不可见光。
5．（2024高二下·抚州期末）如图是电磁波发射电路中的电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是（ ）
A．线圈中的磁场向上且正在增强
B．电容器中的电场向下且正在减弱
C．若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
D．若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小
【答案】D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A．根据如图电流方向可以得出电容器正在充电，由于电容器电荷量增大则电流正在减小，根据安培定则可以得出：线圈中的磁场向上且正在减弱，A错误；
B． 电容器正在充电，已知极板的电性则电容器中的电场向下，由于电荷量增大则板间电压增大，则电场正在增强，B错误；
C．若在线圈中插入铁芯，则自感系数L变大，根据振荡电路的频率公式有：
可知，发射电磁波的频率变小，C错误；
D．若增大电容器极板间的距离，根据电容的决定式有：
可知C减小，根据频率公式可以得出：
则发射电磁波的频率变大，根据频率和波长的关系可以得出：波长变小，D正确。
故选D。
【分析】利用电流方向可以判别电容器充电，利用电流的变化可以判别线圈产生的磁感应强度的大小及方向；利用电容器的电荷量变化可以判别电场的方向及大小变化；利用振荡电路的频率公式可以判别频率的变化，进而判别电磁波的波长变化。
6．（2024高二下·阜阳期末）如图甲所示，LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置，图像（图乙）表示电流随时间变化的图像。已知在t=0时刻，极板间有一带负电的灰尘恰好静止。在某段时间里，回路的磁场能在减小，同时灰尘的加速度在增大，则这段时间对应图像中哪一段（ ）
A．0~a B．a~b C．b~c D．c~d
【答案】B
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】ab段电路电流减小，磁场能减少，电容器充电，上极板带负电，粒子受到的电场力方向向下，根据牛顿第二定律
bc段电路电流变大，磁场能增大，电容器放电；cd段电路电流减小，磁场能减少，电容器充电，上极板带正电，粒子受到的电场力方向向上，根据牛顿第二定律
综上所述，这段时间对应图像中a~b段。
故选B。
【分析】t=0时刻电路电流为0，电容器刚刚充电完毕，此时上极板带正电。由图可知，段电路电流逐渐增加，磁场能增加，电容器放电，
7．（2024高二下·宁阳月考） 旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，探测器内电磁波发生电路包含 LC 电磁振荡电路，设在某时刻电路中电流的方向和电容器上、下极板带电情况如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．电容器所带电荷量正在逐渐增大
B．电路中电场能正在转化为磁场能
C．若增大电容器的电容，则发射的电磁波频率变大
D．若减小线圈的自感系数L，则发射的电磁波波长变长
【答案】B
【知识点】电磁振荡；LC振荡电路分析
【解析】【解答】A．电路中有如图的电流，说明电容器正在放电，所以电容器所带电荷量逐渐减小，故A错误；
B．电路中电容器放电，电场能转化为磁场能，故B正确；
CD．增大电容器的电容，由简谐振荡的频率公式
可知振荡频率减小，发射电磁波的频率变小；减小线圈的自感系数，简谐振荡的频率变大，电磁波的频率变大，根据
可知电磁波的波长变短，故D错误。
故答案为：B。
【分析】电流从电容器正极板流出流向负极板，说明电容器正在放电，电场能转化为磁场能，结合简谐振荡的频率公式进行分析。
8．（2024高二下·栖霞月考） 为营造公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加过程中，则（ ）
A．该时刻电容器上极板带正电荷
B．探测仪靠近金属时，金属被磁化
C．该时刻线圈的自感电动势正在增大
D．若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
【答案】A
【知识点】电磁振荡；LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加，电容器正在放电，则上极板带正电，故A正确；
B、探测仪靠近金属时，含有铁钴镍的金属会磁化，其他金属不会，故B错误；
C、电流强度增加的越来越慢，则线圈的自感电动势正在减小，故C错误；
D、探测仪中的电流变化，则磁场发生变化，导致金属中的磁场发生变化、磁通量发生变化，由楞次定律知相对静止时金属仍然会产生感应电流，故D错误；
故答案为：A。
【分析】在LC振荡电路中，当电容器放电时，电流在增大，磁场能转化为电场能，只有磁性材料才能够被磁化，根据电流强度增加的快慢，判断线圈的自感电动势的变化，正在减若探测仪与金属保持相对静止，根据楞次定律分析是否会产生感应电流。
9．（2024高二下·栖霞月考） 2023年1月21日，中国空间站全面建成后迎来的第一个春节。万家团圆之时，神舟十五号乘组航天员费俊龙、邓清明、张陆通过电磁波在太空向全国人民送上新春祝福。下列说法正确的是（ ）
A．电磁波不能在真空中传播
B．只要有磁场就能产生电磁波
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在
D．变化的磁场一定产生变化的电场
【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收；物理学史
【解析】【解答】A、电磁波能在真空中传播，故A错误；
B、根据麦克斯韦理论，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，若电场和磁场不变，则不能产生电磁波，故B错误；
C、麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，故C正确；
D、均匀变化的磁场产生稳定的电场，故D错误；
故答案为：C。
【分析】电磁波能在真空中传播；麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波。
10．（2024高二下·盐城期末）在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。它有两种方法：一是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅；二是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频。下面四幅图中调频波是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】A．该波是信号波，故A错误；
B．波的频率没有变，振幅变了，则该波是调幅波，故B错误；
C．该波用来携带信号的高频电磁波，即载波，故C错误；
D．波的振幅没有变，频率变了，则该波是调频波，故D正确。
故答案为：D。
【分析】熟知信号波以及载波的图像；
熟知调幅波以及调频波的图像；
11．（2024高二下·上海市月考） 第五代移动通信技术简称5G，5G应用3300MHz~5000MHz频段的无线电波传送信号，5G将帮助世界开启万物互联新时代。下列关于电磁波谱的说法正确的是（ ）
A．红外线的波长比无线电波的波长更长
B．遥控器是利用无线电波工作的
C．X 射线的频率比射线的频率小
D．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
【答案】C
【知识点】电磁波谱；电磁波的应用
【解析】【解答】A、红外线的波长比无线电波的波长短，故A错误；
B、遥控器是利用红外线工作的，故B错误；
C、根据光谱分布规律可知，X射线的频率比γ射线的频率小，故C正确；
D、医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟练掌握光谱分布规律即电磁波在生活中的应用。红外线的波长比无线电波的波长短，遥控器是利用红外线工作的，X射线的频率比γ射线的频率小，常用紫外线对病房和手术室进行消毒。
12．（2024高一下·宜丰月考） 5G网络使用的无线电波通信频率是以上的超高频段和极高频段，比目前通信频率在间的特高频段的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率，如图所示5G网络的传输速率是4G网络的倍。与4G网络相比（ ）
A．5G信号的频率更小
B．5G信号的传播速度超过光速
C．5G信号相同时间内能传递更大的信息量
D．5G信号不属于无线电波，它的波长小于可见光
【答案】C
【知识点】电磁波的周期、频率与波速；电磁波的应用
【解析】【解答】AC、5G信号的频率更大，可知5G信号的光子能量更大，故5G信号相同时间内能传递更大的信息量，故A错误，C正确；
B、任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，所以5G信号的传播速度等于光速，故B错误；
D、5G信号属于无线电波，它的波长大于可见光，故D错误。
故答案为：C。
【分析】频率越大，光子能量越大，相同时间内传递的信息量越大。任何电磁波在真空中的传播速度均为光速。无线电波的波长大于可见光。
二、多项选择题
13．（2024高考·浙江模拟）美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力被天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波，证实了爱因斯坦在100年前所做的猜测．在爱因斯坦的描述中，有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲，物体质量越大，时空就扭曲的越厉害．当有质量的两物体加速旋转的时候，他们周围的时空会发生起伏，震颤，波浪…这种“时空扰动”以波（涟漪）的形式向外传播，这就是“引力波”．其实只要有质量的物体加速运动就会产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波是以光速传播的时空扰动，不同方式产生的引力波的波长是不一样的．引力波和物质之间的相互作用极度微弱，因此它的衰减也是极度缓慢的．引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘．根据上述材料做下列推断，其中正确的是（ ）
A．引力波应该携带波源的信息 B．引力波应该只能在真空中传播
C．引力波应该有偏振现象 D．引力波应该不容易被探测到
【答案】A,C,D
【知识点】电磁波的应用
【解析】【解答】A. 由题可知， 引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘，A符合题意；
B. 美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力被天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波，可知引力波除了在真空中传播，也能在介质中传播，B不符合题意；
C. 引力波时横波，有偏振现象，C符合题意；
D. 引力波和物质之间的相互作用极度微弱，因此不容易被探测到，D符合题意。
故答案为：ACD
【分析】利用波的特点，结合题意可得出结论。
14．（2024高三下·重庆市模拟） 下列说法正确的是（ ）
A．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
B．浮在水面上的油膜呈现出彩色的原因是光的衍射现象
C．光波、声波均能发生反射、折射、干涉和衍射现象，但声波不会出现偏振现象
D．在水中紫光的传播速度比红光大
E．在双缝干涉实验中，保持其他条件不变，若换用两缝间，距大的双缝，则干涉条纹间距减小
【答案】A,C,E
【知识点】电磁场与电磁波的产生；光的双缝干涉；生活中的光现象
【解析】【解答】A. 麦克斯韦 预言了电磁波的存在，赫兹成功用实验第一次验证了电磁波的存在，A符合题意；
B. 浮在水面上的油膜呈现彩色原因是因为光的干涉现象，B不符合题意；
C. 偏振现象是由于波的振动方向与传播防线不一致产生的，故声波不会出现偏振现象，C符合题意；
D. 由
可知，光的频率越大，折射率越大，在介质中传播的速度越小，故紫光的传播速度比红光的小，C不符合题意；
E. 双缝干涉条纹间距
则保持其他条件不变，两缝间距增大，条纹间距减小，D符合题意；
故答案为：ACE。
【分析】根据生活中的光现象的相关原理可得出结论；利用折射率与光速的关系可得出不同颜色在介质中的速度大小。
15．（2024·浙江）下列说法正确的是（ ）
A．中子整体呈电中性但内部有复杂结构
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同
C．增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号
D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少
【答案】A,B
【知识点】分子间的作用力；LC振荡电路分析；分子势能
【解析】【解答】A. 中子整体不带电，靠弱相互作用结合成整体，内部具有复杂结构，A符合题意；
B. 由爱因斯坦相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都大小相同，B符合题意；
C. 振荡电路的周期，可知频率为，增加接收电路的线圈匝数，会减小振荡电路的频率，会接受更低频率的电台信号，C不符合题意；
D. 分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先减小后增大，D不符合题意。
故答案为：AB
【分析】根据振荡电路的周期公式，结合周期与频率的关系可得出结论；利用分子间作用力和分子势能的关系可得出分子势能的变化情况。
16．（2024高三下·成都模拟） 下列说法正确的是（ ）
A．枣园里有很多粗细不同、形状不同的枣树，在枣子成熟的季节，某同学想摇动自家枣园中细高枣树的树干，把枣子摇下来，用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率一定相同
B．单摆移到太空实验舱中可以用来研究简谐运动的规律
C．声波由空气进入水中时，波长变短
D．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，调制方法有调幅和调频两种
E．在高速运动的情况下，惯性参考系中的物理规律一定相同
【答案】A,D,E
【知识点】受迫振动和共振；波长、波速与频率的关系；电磁波的发射、传播与接收；超重与失重
【解析】【解答】A.被摇动的树干做受迫振动，所以树干的振动频率取等于驱动频率，用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率都等于驱动力的频率，所以一定相同，A符合题意；
B.单摆移到太空实验舱中，由于完全失重，其回复力为零，所以单摆不能做简谐运动，更不能研究简谐运动的规律，B不符合题意；
C.机械波的频率由波源决定，所以声波由空气进入水中，频率不变，但声波在水中的波速比在空气中的大，由
可知，波长变长，C不符合题意；
D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，调制的方式有调幅和调频两种，D符合题意；
E.根据狭义相对论的相对性原理，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，E符合题意。
故答案为：ADE。
【分析】做受迫振动的物体的频率和周期等于驱动力的频率和周期；在太空试验舱中，所以物体都处于完全失重状态，与重力相关的所有实验都不能进行；机械波的频率由波源决定，波速由介质决定；根据电磁波的发射过程分析D项；物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式。
17．（2024高二下·清远期末）LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有着广泛的应用．如图甲所示的LC振荡电路中，电容器C极板上的带电量q随时间t变化的规律如图乙所示，则该振荡电路（ ）
A．电容器处于放电过程
B．电路充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小
C．增大电容器C的板间距，则周期会增大
D．时，电路中电流为零，磁场能最小
【答案】A,D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A.由图乙知，0 1×10 6s电荷量减少，所以电容器处于放电过程，故A正确；
B．电路充电时电流逐渐减少，放电时电流逐渐增大，故B错误；
C．根据电容器的决定式
可知，增大电容器C的板间距，电容C减小，根据LC振荡电路的周期公式
可知周期会减小，故C错误；
D．在t=4×10 6s时，电荷量最大，电路中电流为零，磁场能最小，故D正确；
故选：AD。
【分析】根据电容器电量的变化判断电容器是处于充电还是放电过程；当电容器极板上电荷量最大时磁场能最小；根据分析周期的变化，利用q-t图线的斜率判断电流大小。
三、非选择题
18．（2024高二下·上海市月考）LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t的变化周期为，电场能随时间变化的周期为，则 （选填“大于”“等于”或“小于”）；如图，电谐振实验中，当矩形线框面积相等时，它们的 相同（选填“电容”或“电感”）。
【答案】大于；电感
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】一个周期电容器充电放电两次，所以电路中电场能随时间变化的周期等于，故大于；根据电谐振实验原理知，电谐振实验中，当矩形线框面积相等时，它们的电感相同。
【分析】当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振现象。
19．（人教版物理高二选修3－4 14.5电磁波谱同步练习）某电磁波相邻两波峰之间的距离为5m，则他的波长为 m，频率为 Hz，合 KHz= MHz．在电磁波谱中，它是 。
【答案】5；6×107；6×104；60；无线电
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】已知相邻两波峰之间的距离为5m，可得波长为 λ=5m频率：由 c=λf得 f= =6×107Hz；则 f=6×107Hz=6×104kHz=60MHz．
由图可知，它属于无线电波．
【分析】波长通常是指相邻两个波峰或波谷之间的距离，根据c=λf，可求得频率，1MHz=1000KHz=1000000Hz，依照波长的长短的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，χ射线，γ射线．
20．（2018·江苏）（1）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．是横波
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
（2）两束单色光A、B的波长分别为 、 ，且 > ，则 （选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到 （选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大．
（3）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示．已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长.
【答案】（1）A；D
（2）A；A
（3）解：由图象可知，周期T=0.4 s
由于波长大于0.6 m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt=0.3 s
波速 ，代入数据得v=2 m/s 波长λ=vT，代入数据得λ=0.8 m
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系；电磁场与电磁波的产生；光的全反射；光的干涉
【解析】【解答】（1）摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波， A符合题意；电磁波能在真空中传播，选项B不符合题意；电磁波传播的方向与振动方向垂直，C不符合题意；电磁波在空气中传播的速度约为光速， D符合题意。（2）波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角 ，可知波长越大临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距 ，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大。
【分析】（1）熟练掌握电磁波的特点：电磁波是横波，传播不需要介质，在真空（或空气中）传播速度为光速。
（2）熟记折射率和临界角的关系，频率和波长的关系，知道折射率越小则频率越小，可判断临界角的关系。由双缝干涉条纹的间距 得哪种光干涉条纹间距较大。
（3）根据题意可求得周期，结合图像及波速和波长的关系式，可解得波长。
21．（2024高二下·栖霞期中）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10m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
【答案】解：当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以
mg=qU/d
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
当t=3.14×10－5s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，
qU/d+mg=ma
以上式子联立，代入数据解得
a=20m/s2
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以
mg=ma'
a'=g=10m/s2
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；电磁振荡
【解析】【分析】s拨到a，电容器与电源相连，根据电源的正负极确定电容器的极板的电势高低情况，再根据带电油滴的平衡条件确定油滴的电性。s拨到b，LC构成振荡电路，确定此时LC振荡电路的周期，再根据LC振荡电路的规律确定不同时刻油滴的受力情况，再结合牛顿第二定律进行解答。
22．（2024高二下·招远月考） 实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：
（1）从S闭合时开始计时，经过时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
（2）当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？
【答案】（1）解：原来粉尘恰好静止，可知其受到的电场力等于重力，闭合开关后，LC振荡电路的周期为
因此t=π×10-5 s时，LC振荡电路恰好经历半个周期，此时电容器两极板间场强大小与初始时刻相等、方向与初始时刻相反，所以此时粉尘所受合外力为2mg，加速度大小为2g。
（2）解：电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。
【知识点】电磁振荡；LC振荡电路分析
【解析】【分析】根据粉尘的静止状态判定电场力大小，根据LC振荡电路的周期公式求解此时电场情况，分析此时所受合力并进行加速度求解；根据电容器充放电的电流，电荷量变化规律判定电流情况。
23．（2024高二下·衡阳期中） 如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中U0为已知量，T未知。求：
（1）振荡电路中电场能变化的周期；
（2）时刻的振荡电流；
（3）到T时间内振荡电流的平均值。
【答案】（1）振荡电路的周期
振荡电路中电场能变化的周期
（2）根据题图可得
时间时，电场能最大，此时振荡电流
（3）时
时
则
则到T时间内振荡电流的平均值
【知识点】电容器及其应用；电流、电源的概念；LC振荡电路分析
【解析】【分析】（1）根据LC振荡电路周期公式确定振荡电路的周期，电场能变化的周期为LC振荡电路周期的一半；
（2）根据图乙确定电容器两极板间电压的函数表达式，再根据表达式确定此时电容器两极板间的电压。电压最大，电场能最大，振动电流为零；
（3）根据电容器两极板间电压的函数表达式确定该时间段初末时刻两极板间的电压，再根据电容的定义式确定此时间段内两极板间电荷量的变化情况，再根据电流的定义式进行解答。
24．（2024高二下·舟山月考） 类比是研究和解决物理问题的常用方法。如图1，对于劲度系数为k的轻质弹簧和质量为m小球组成一维振动系统，我们可以写出任意时刻振子的能量方程为，其中x为任意时刻小球偏离平衡位置的位移，v为瞬时速度，v和x满足关系。振子简谐运动的周期与振子质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即。
（1）如图2，摆长为L、摆球质量为m的单摆在A、B间做小角度的自由摆动。请你类比弹簧振动系统从能量守恒的角度类推出单摆的周期公式（已知重力加速度g；取最低点为零势能面；θ很小时，有，弧长）。
（2）如图3电路，电容器充满电后，将开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路称为LC振荡电路，是最简单的振荡电路。理论分析表明，LC振荡电路的周期与电感L、电容C存在一定关系。已知电感线圈的磁场能可表示为，电容器储存的能量可表示为QU。请类比简谐运动，根据上述信息，通过对比状态描述参量，分析推导LC振荡电路（不计能量损失）的周期表达式，并定性画出振荡电路电流i随时间t的变化图像（时，电容器开始放电，以顺时针为电流的正方向）。
【答案】（1）单摆的能量方程
在很小的时
又
将代入能量方程可得单摆简谐运动方程
由此可得单摆的振动系数
所以单摆的周期为
（2）类比简谐运动中一些状态描述参量的变化规律可得
简谐运动（弹簧振子） 电磁振荡（LC电路）
振子质量m 电感L
任意时刻振子偏离平衡位置的位移x 电容电量q
瞬时速度 电路电流
振子动能 线圈磁场能
振子弹性势能 电容器电场能
类比简谐运动的能量变化规律
可得电容电量q随时间t变化的方程为
可知
则LC谐振电路周期公式
振荡电路电流i随时间t的变化图像如图所示（时，电容器开始放电，以顺时针为电流的正方向）
【知识点】单摆及其回复力与周期；能量守恒定律；LC振荡电路分析
【解析】【分析】（1）单摆在摆动过程机械能守恒，摆球的总能量等于摆球的重力势能与小球的动能之和，确定摆球在摆动过程摆球的能量与摆球的速度与重力势能的关系方程。单摆的摆角很小，根据题意通过转换得出单摆的做简谐运动任意时刻的能量与位移的关系方程，再类比振子的能量方程确定单摆的振动系数，再结合题意确定单摆的周期公式；
（2） 类比简谐运动的能量变化规律结合图参量的变化规律确定电容电荷量随时间的变化的方程，继而得出LC振荡电流的振荡系数，再结合题意确定LC谐振电路周期公式，根据振荡电路规律画出电流随时间的变化图像。
25．（2024高二下·贵阳月考） 如图所示，实验室里有一LC振荡电路，其中的平行板电容器电容，其极板水平放置。电感L的直流电阻不计，自感系数为1mH。开始电键S处于断开状态，在两极板上带有一定电荷，一带负电的油滴恰好静止在两极板间，已知圆周率π和重力加速度g。求：
（1）该LC振荡电路的固有周期；
（2）闭合电键S，最短经过多长时间线圈中电流达到最大？此时油滴的加速度大小是多少（已知此时油滴还没有碰到极板，设油滴的运动不影响LC电路的振荡周期）？
【答案】（1）解：由公式
可得LC振荡电路的周期
（2）解：从S闭合时开始计时，至少经过，即，此时放电刚好结束，线圈中电流最大；
此时电容器电荷量为零，板间电场强度为0 ，则加速度大小
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【分析】（1）根据LC振动电路周期公式进行解答即可；
（2）熟练掌握LC振荡电路的充放电的规律和特点。放电过程，两极板电荷量逐渐减小，回路中电路逐渐增大，放电完成时，电路中电流最大，两极板间电势差为零。确定此时油滴的受力情况，再根据牛顿第二定律确定其加速度的大小。
1 / 1
