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4.2 电磁场与电磁波 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1.英国物理学家麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。应用麦克斯韦的电磁场理论判断,如图表示四种电场随时间变化的图像中,能产生恒定的磁场的是( )
A. B.
C. D.
2.关于电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.在电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围一定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,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.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
3.现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘,关于电磁波下列陈述中符合事实的是( )
A.红外线的波长小于紫外线的波长
B.麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
C.变化的电场能产生磁场,变化的磁场又能产生电场
D.把手机放在抽成真空的玻璃盒中,拨打该手机号码,手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
4.如图甲所示,在变化的磁场中放置一个闭合电路,电路里产生了感应电流;如图乙所示,空间存在变化的磁场,其周围产生感应电场,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B.对甲图,从上向下看,电子在回路中沿顺时针方向运动
C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场,即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D.变化的电场周围产生磁场,与闭合电路是否存在有关
5.预碰撞安全系统是智能技术在汽车安全性上的重要应用。如图所示,后车系统配备的微波雷达发射毫米级电磁波(毫米波),并利用传感器和电子控制单元对前车反射的毫米波进行收集与运算,当系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号,则( )
A.毫米波的频率比可见光高
B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
C.后车发射的毫米波频率高于被前车反射后接收到的频率
D.前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流
6.为了体现高考的公平公正,很多地方高考时在考场上使用手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描。该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰,手机不能检测出从基站发出的正常数据,使手机不能与基站建立联接,达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象。根据你学过的知识可以判断( )
A.手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
B.手机信号必须在介质中才能传播
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的
7.关于机械波与电磁波,以下说法正确的是( )
A.公路上的超声波测速仪向迎面驶来的汽车发射一个已知频率的超声波,根据测速仪接收到的反射波频率变化的多少,就可知汽车运动的速度大小,其原理是波的多普勒效应
B.赫兹从理论上预言了电磁波的存在,麦克斯韦观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象,麦克斯韦还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度
C.机械波与电磁波的传播都需要介质
D.无论是机械波还是电磁波,只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相等时,才能发生衍射
8.如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时,有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积,磁感应强度B的大小跟时间成正比,方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变,那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增大
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
二、多选题
9.如图所示,有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管,半径为R,有一带正电的粒子静止在管内,整个装置处于竖直向上的磁场中,要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动,所加磁场可能是( )
A.匀强磁场
B.均匀增加的磁场
C.均匀减少的磁场
D.由于洛伦兹力不做功,不管加什么磁场都不能使带电粒子运动
10.以下关于机械波与电磁波的说法中,正确的是( )
A.机械波与电磁波本质上是一致的
B.机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,而且与电磁波的频率有关
C.机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波
D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
11.根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中正确的是( )
A.教室中亮着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
12.5G是“第五代移动通信技术”的简称,其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。信号一般采用3.3×109~6×109Hz频段的无线电波,而第四代移动通信技术的频段范围是1.88×109~2.64×109Hz,则下列说法正确的是( )
A.5G信号的波长比4G信号的波长更短
B.5G信号与4G信号相遇能发生干涉现象
C.在真空中5G信号比4G信号传播的更快
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在
13.麦克斯韦在前人研究的基础上,创造性地建立了经典电磁场理论,进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中,板间电场发生变化,产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向,及电容器极板间电场强度E的方向如图中所示,则下列说法正确的是( )
A.两平行板间的电场正在增强 B.该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场
C.该变化电场产生的磁场越来越弱 D.电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
14.电磁波已广泛应用在很多领域。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.在电磁波的可见光区,紫光的折射率比红光更大
B.电磁波不能产生偏振现象
C.麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出磁场,空间将产生电磁波
D.赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁理论
三、解答题
15.在电视节目中,我们经常看到主持人与被派到海外的记者通过同步通信卫星通话,他们之间每一问一答总是迟“半拍”,这是为什么 如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话 (已知地球的质量为6.0×1024 kg,地球半径为6.4×106 m,万有引力常量为6.67×10-11 N·m2·kg-2)
16.若某种电磁波在真空中的频率为,试回答下列问题:
(1)该电磁波的波长为多少?(电磁波在真空中的传播速度为)
(2)该电磁波属于哪个波段?(红外线波长范围为,紫外线的波长范围为5~370nm)
(3)现代科技可以使电磁波在特定介质中的传播速度大大减小。当频率为的电磁波以900m/s的速度传播时,电磁波的波长变为多少?
参考答案
1.B
A.A图中电场不变,则不会产生磁场,A错误;
B.B图中是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,B正确;
C D.C、D图中电场随时间做非均匀变化,则会产生非恒定的磁场,C、D错误。
故选B。
2.D
ABC.根据电磁场理论可知,在稳定电场周围不会产生磁场,在稳定磁场周围不会产生电场;在均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场,故ABC错误;
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场,故D正确。
故选D。
3.C
A.红外线的波长大于紫外线的波长,故A错误;
B.麦克斯韦预言了电磁波,赫兹用实验证实了电磁波的存在,故B错误;
C.根据麦克斯韦电磁场理论可知,变化的磁场能产生电场,变化的电场也能产生磁场,故C正确;
D.电磁波在真空中能传播,把手机放在抽成真空的玻璃盒中,手机能接收到电磁波的信号,能够接通,故D错误。
故选C。
4.C
A.若甲、乙两图的磁场均匀变化,就会产生稳定不变的电场,稳定不变的电场不会产生磁场,就不会持续产生电磁波,故A错误;
B.对甲图,从上向下看,感应电流沿顺时针方向,电子在回路中沿逆时针方向运动,故B错误:
C.变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象,与闭合电路是否存在无关,甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场,乙图即使没有闭合电路空间仍能产生电场,故C正确:
D.同理,变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象,与闭合电路是否存在无关,D错误。
故选C。
5.D
A.从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低,故A错误;
B.毫米波的波长远小于车的大小,所以遇到前车时不会发生明显衍射现象,故B错误;
C.被前车反射后的电磁波,相当于接收者在靠近波源导致频率变大,故C错误;
D.系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号,说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流,故D正确。
故选D。
6.D
A.手机信号屏蔽器是利用屏蔽器发出的信号去干扰从基站发出的正常信号,从而起到屏蔽作用,不是利用静电屏蔽原理来工作的,A错误;
B.手机信号属于电磁波,可以不借助介质传播,B错误;
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波能传播到考场内,干扰从基站传过来的信号,C错误;
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的,D正确。
故选D。
7.A
A.公路上的超声波测速仪向迎面驶来的汽车发射一个已知频率的超声波,根据测速仪接收到的反射波频率变化的多少,就可知汽车运动的速度大小,其原理是波的多普勒效应,所以A正确;
B.麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,而赫兹证实了电磁波的存在,所以B错误;
C.机械波的传播都需要介质,而电磁波传播不需要介质,所以C错误;
D.无论是机械波还是电磁波,当障碍物或孔的尺寸跟波的波长差不多时,就能发生明显的衍射现象,衍射什么情况下都在发生,明不明显而已,所以D错误;
故选A。
8.B
AB.根据麦克斯韦电磁场理论可知,磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场,根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同,因小球带正电,故电场力对小球做正功,小球的速度逐渐增大,向心力的大小
随之增大,故A错误,B正确;
C.洛伦兹力对小球不做功,故C错误;
D.带电小球所受的洛伦兹力为
因为速率随时间逐渐增大,且磁感应强度B的大小跟时间成正比,所以小球受到的洛伦兹力大小与时间不成正比,故D错误.
故选B。
9.BC
磁场对静止的电荷不产生力的作用,但当磁场变化时可以产生电场,电场对带电粒子产生电场力的作用,带电粒子在电场力作用下可以产生加速度,AD错误,BC正确。
故选BC
10.BCD
A.机械波由机械振动产生,电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生,两者本质上不一样,故A错误;
B.机械波的传播需要介质,速度由介质决定,电磁波的波速由介质和本身频率共同决定,故B正确;
CD.机械波有横波,也有纵波,而电磁波一定是横波,它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,故C、D正确。
故选BCD。
11.ABD
AB.教室中亮着的日光灯及打点计时器工作时使用的都是交变电流,在其周围必有磁场和电场,故AB正确;
C.稳定的电场不会产生磁场,稳定的磁场不会激发电场,故C错误;
D.电磁波是横波,在传播过程中,电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直,故D正确;
故选ABD。
12.AD
A.5G信号的频率比4G信号的频率更高,则5G信号的波长比4G信号的波长更短,选项A正确;
B.5G信号与4G信号频率不同,则相遇时不能发生干涉现象,选项B错误;
C.在真空中5G信号与4G信号传播的速度相同,均为3×108m/s,选项C错误;
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,选项D正确。
故选AD。
13.CD
A.由电容器中电场方向可知电容器的上极板带负电,下极板带正电,电流是由下极板通过电阻R流向上极板,故电容器正在放电,电容器的电荷量正在减少,两平行板间的电压减小,其中的电场正在减弱,故A错误;
B.由题意可知产生的磁场相当于由上极板直接流向下极板的电流所产生的磁场,由安培定则可知产生的磁场为顺时针方向(俯视),故B错误;
C.两平行板间的电压减小,由欧姆定律可知通过电阻R的电流减小,由题意:产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场,故该变化电场产生的磁场越来越弱,故C正确;
D.设电容器的电压为U,板间距离为d,板间的电场强度的大小为E,则有
而电路中的电流为
可知电路中的电流正比于板间的电场强度的大小,故D正确。
故选CD。
14.AD
A.光的波长越大,在同一介质中折射率越小,在电磁波的可见光区,紫光的波长比红光的小,因此紫光的折射率比红光更大,A正确;
B.因电磁波是横波,所以电磁波能产生偏振现象,B错误;
C.均匀变化的电场能激发出恒定的磁场,恒定的磁场不能产生电场,麦克斯韦认为周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场,周期性变化的磁场又在空间引起周期性变化的电场,变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远向周围传播,空间将产生电磁波,C错误;
D.赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁理论,D正确。
故选AD。
15.0.24 s
设静止卫星高度为H,由万有引力定律及卫星做圆周运动的规律可得
=m(R+H)
解得=3.6×107 m
则一方讲话,另一方听到对方讲话的最短时间
T==0.24s.
16.(1);(2)紫外线波段;(3)
(1)由波速公式得
(2)该电磁波属于紫外线波段。
(3)由得
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