(共35张PPT)
第四章 电磁振荡与电磁波
综合微评（四）B
C
A. 4G信号是纵波，5G信号是横波
B. 4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C. 4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D. 4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
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解析：4G信号和5G信号都是电磁波，而电磁波是横波，故4G和5G信号都是横波，A 错误；由于干涉的条件是频率相等，而4G信号和5G信号的频率不相等，故它们相遇 不能产生干涉现象，B错误；波长越长越容易发生衍射现象，而4G信号的频率小，故 它的波长大，所以4G信号更容易发生衍射现象，C正确；4G信号和5G信号都是电磁 波，它们在真空中的传播速度都是光速，是相等的，D错误.故选C.
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A. 电容器正在放电
B. 振荡电流正在减小
C. 电流流向沿a到b
D. 电场能正在向磁场能转化
解析：由图可知，此时电容器正在充电，电路中电流正在减小，电路中的电流沿顺时 针方向，磁场能在向电场能转化，故B正确，A、C、D错误.
B
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解析：A选项中电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误；B、C选项中电场都随 时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故B、C错 误；D选项中电场随时间作不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场 的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即 形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确.
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A. 电磁炉是利用电磁波来工作的
B. 微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的
C. 雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的
D. 夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的
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解析：电磁炉是利用电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意； 微波是电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高， 达到加热的目的，故B正确，不符合题意；雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的， 故C正确，不符合题意；不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外 线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意.故选A.
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A. 从左往右看，图示时刻铝管中的感应电流沿逆时针方向
B. 铝管可能先做加速运动后做匀速运动
C. 磁铁减少的动能等于铝管增加的动能
D. 铝管获得的速度可能等于2 m/s
D
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解析：图示时刻穿过铝管的磁通量向左增大，根据楞次定律，铝管中感应电流产生的 磁场方向向右，再根据安培定则，从左往右看铝管中的感应电流为顺时针方向，A错 误；根据磁铁向右穿过了铝管，因此磁铁的速度一直大于铝管的速度，根据楞次定 律，铝管和磁铁间的安培力将阻碍磁铁和铝管之间的相对运动，铝管对磁铁的安培力 一直水平向左，磁铁对铝管的安培力一直水平向右，且安培力的大小随相对速度的减 小而减小，故磁铁做加速度减小的减速运动，铝管做加速度减小的加速运动，B错 误；磁铁穿过铝管的过程中，铝管中将产生感应电流，铝管中有热量产生，根据能量 守恒定律，磁铁减少的动能等于铝管增加的动能和产生的热量之和，C错误；假设铝 管足够长，最后铝管和磁铁的速度相等，选择水平向右的方向为正方向，根据动量守 恒定律可得mv＝（M＋m）v共，则v共＝3 m/s，因铝管最终未与磁铁共速，所以铝管获 得的速度小于3 m/s，D正确.
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A. 磁场方向垂直于纸面向里
B. 轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C. 轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大
D. 轨迹3对应的粒子是正电子
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A. 小球速度变大
B. 小球速度变小
C. 小球速度不变
D. 小球速度可能变大也可能变小
解析：磁场的变化使空间内产生感生电场，由于磁场竖直向上且均匀增大，产生顺时 针方向的恒定的感生电场，其方向与小球运动方向相同，则小球会受到与速度方向相 同的感应电场的电场力作用，其速度增大.故选A.
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A. 图乙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律
B. 图丙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律
C. 图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律
D. 图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律
AD
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解析：S接通电路达到稳定状态时，线圈内有电流而电容器两端没有电压，线圈中的 电流从a流向b，断开开关瞬间，线圈内的电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流 减少，则电流方向不变，大小在慢慢减小，同时对电容器充电，电容器的右极板先带 正电；当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大.接着电容器放 电，电流方向与之前相反，大小在不断增大.电容器放电完毕时，电流达到反向最 大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充放电过程，在LC回路中形成电磁振荡， 回路中出现余弦式电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、 D正确，B、C错误.故选AD.
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A. 在海水中，无线电波传播能力弱，所以要借助激光传输信号
B. 无线电波、激光都是横波
C. 信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，带来了通信技术的快速发展
AB
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解析：奋斗者号上的舱内摄像头拍摄的画面编码后经激光产生闪烁的信号传送信息， 沧海号上接收到闪烁信号后，经调制转换成数字画面，再由光纤微缆传送给海面的探 索2号，再经卫星天线传送到通信卫星，再到电视台转播，A正确；无线电波和激光 都是电磁波，电磁波是横波，B正确；信号是经通信卫星传到电视台实现直播的，信 号都有一定的传输速度，所以传输中有时间延迟，C错误；麦克斯韦预言电磁波的存 在，而赫兹由电火花实验证实了电磁波的存在，D错误.
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A. 杆ab下落0.3 m时金属杆的速度为0.375 m/s
B. 匀强磁场的磁感应强度为4 T
C. 杆ab下落0.3 m的过程通过电阻R的电荷量为0.25 C
D. 杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.575 J
BC
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解得v'＝0.5 m/s，故A错误，B正确；
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三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11. （8分）在LC振荡电路中，如果已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即 可求得电感L. 为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六 组数据标示在以C为横坐标，T2为纵坐标的坐标纸上，如图中用“×”表示的点.
（1）T、L、C的关系为 ；
T2＝4π2LC
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（2）根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线；
（2）如解析图所示
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（3）求得L的值是 .
40.6 mH（35.1～42.9 mH都算对）
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12. （10分）如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线， 两球的间隙约0.5 cm.将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球.其间留有空 隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置.让感应线圈工作，当电火花在铜管 a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动.据此 回答下列问题.
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是 .
解析：（1）建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的 科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁 波的科学家是赫兹；
赫兹
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①感应线圈本质上是一个变压器，它利用 将低压交流电变成数千伏的高 电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场 ，空气分子被电离， 从而形成一个导电通路.
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁 场.这种变化的电磁场以 的形式在空间快速传播.当其经过导线环时，迅速 变化的电磁场在导线环中激发出 ，击穿导线环中的空气，使得导线环 的空隙中也产生了电火花.
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的 ，导线环成了电磁波 的 .
电磁感应
很强
电磁波
感应电动势
发射器
检测器
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空.
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解析：（2）①感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感 应将低压交流电变成数千伏的高电压.由于a、b管上两球间的 电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一 个导电通路；②当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时， 必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁 波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的 电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空 气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；③在此实验中， 感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波 的检测器.
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13. （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，求：（g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触）
（1）至少经过多长时间，油滴的加速度最大？
答案：（1）3.14×10－5 s
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（2）当油滴的加速度为何值时，LC回路中的磁场能最大？
答案：（2）10 m/s2
解析：（2）LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0，此时油滴只受重力作用，油滴的加速度为
a＝g＝10 m/s2.
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14. （12分）如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线 圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接上一个正弦交流电源，电压随时间变化规 律如图乙所示，输出端接有额定电压均为12 V的灯泡和风扇电动机，灯泡额定功率为 3 W，电动机线圈电阻r＝3 Ω，电阻R＝8 Ω，接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常 工作，求：
（1）副线圈电流的频率；
答案：（1）50 Hz
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（2）副线圈两端的电压；
答案：（2）22 V
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（3）电动机输出的机械功率.
答案：（3）9 W
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15. （12分）如图所示，足够长的U形光滑导体框水平放置，宽度为L，一端连接阻值 为R的定值电阻，导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B0.电 阻为r的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好， 其余电阻均可忽略不计.导体棒在水平拉力的作用下以速度v向右匀速运动.
（1）请根据法拉第电磁感应定律推导证明：导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小E＝B0Lv；
答案：（1）见解析
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（2）求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U；
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（3）当导体棒匀速运动到某一位置时，突然撤掉这个水平拉力，并同时使磁感应强 度的大小随时间按照某种规律发生变化，发现此导体棒依然能够沿着框架向右以速度 v保持匀速运动.某同学对该磁感应强度B随时间t变化的规律进行了各种猜想，其示意 图如下：请你判断可能正确的是哪一种？并说明你的判断理由.
答案：（3）C 理由见解析
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解析;（3）可能正确的为C图.
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15(共25张PPT)
第四章 电磁振荡与电磁波
综合微评（四）A
A. 法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
B. 奥斯特实现了“磁生电”，使人们对电与磁的内在联系的认识更加深入
C. 爱因斯坦首提“能量子”概念，是量子力学的奠基人
D. 赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
解析：奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，故A错误；法拉第实 现了“磁生电”，使人们对电与磁的内在联系的认识更加深入，故B错误；普朗克首 提“能量子”概念，故C错误；赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电 磁场理论，故D正确.
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A. 逐渐增强 B. 逐渐减弱
C. 不变 D. 无法确定
解析：由题图可知，磁场均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生 恒定的电场，故场强E不变，C正确，A、B、D错误.
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A. 充电过程，波长为1 200 m
B. 充电过程，波长为1 500 m
C. 放电过程，波长为1 200 m
D. 放电过程，波长为1 500 m
解析：由题图可知，在1×10－6 s到2×10－6 s内，电容器C带的电荷量由0增加到最 多，因此是充电过程，电磁振荡的周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波 长为λ＝cT＝3×108×4×10－6 m＝1 200 m，故A正确.
A
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A. 臭氧层能吸收太阳光的可见光部分
B. 臭氧层能吸收太阳光的紫外线部分
C. 臭氧层能吸收太阳光的红外线部分
D. 臭氧层能提供氧气
解析：臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的 动植物起保护作用，B项正确.
B
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A. 有些电磁波是横波，有些是纵波
B. 电磁波只能在真空中传播
C. 频率越高，电磁波在真空中传播的速度越大
D. 频率越高，振荡电路向外辐射电磁波的本领越大
解析：所有电磁波都是横波，选项A错误；电磁波能在真空中传播，也能在介质中传 播，选项B错误；所有电磁波在真空中传播的速度均相等，均为3×108 m/s，选项C错 误；电磁波的能量与频率有关，振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大，选项 D正确.
D
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A B
A
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解析：S闭合稳定时，电容器两端的电势差为零，根据Q＝CU知，所带的电荷量为 零；断开S，由于线圈阻碍电流的变化，电容器充电，N板带正电且电量逐渐增大， 磁场能转化为电场能，充电完毕后，又开始放电，将电场能转化为磁场能，形成LC 振荡电路，电量随时间周期性变化.故A正确，B、C、D错误.
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A. 调幅 B. 调频
C. 调谐 D. 解调
解析：调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路（或 电磁波）发生谐振，所以C正确，A、B、D错误.
C
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A. 声波和无线电波在水中的传播速度相等
B. 无线电波在水中衰减指的是其频率不断减小
C. 发射声波后能形成回波是波的反射现象
D. 若接收回波频率大于发射声波的频率，说明鱼正在靠近
CD
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解析：声音进入水中传播速度会增大，无线电波进入水中传播速度会减小，但 两者的速度不相等，故A项错误；无线电波进入水中时频率不变，波长变短，故 B项错误；发射声波后能形成回波是波的反射现象，故C项正确；根据波的多普 勒效应可知，若接收回波频率大于发射声波的频率，说明声源接近观察者，即 鱼正在靠近，故D项正确.
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甲 乙
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A. 在0～0.25T时间内，电流为顺时针方向
B. 在0.25T～0.5T时间内，线圈的自感电动势增大
C. 在0.5T～0.75T时间内，电容器放电
D. 线圈的瞬时热功率一直在减小
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解析：在0～0.25T时间内，电容器两端电压减小，则电容器处于放电过程，由于开始 时电容器上极板带正电，电流为逆时针方向，故A项错误；0.25T～0.5T时间内，电 容器处于充电过程，则电流减小，线圈的自感电动势增大，故B项正确；在0.5T～ 0.75T时间内，电容器两端电压减小，电容器处于放电过程，故C项正确；线圈热功 率的总趋势减小，每个周期内先增大后减小再增大后减小，故D项错误.故选BC.
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A. 在t1时刻电容器正充电
B. 在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C. 在t1时刻电路中电流正在增大
D. 在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
BC
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三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11. （8分）下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理知识（用A、B、 C、…表示），请将相应的字母填在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.
（1）X光机： ；
（2）紫外线灯： ；
D
C
解析：（1）X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁 波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成 太大伤害的X射线，选择选项D.
（2）紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作 用，因此选择选项C.
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（3）理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好.这里的“神灯”是利 用 .
A. 光的全反射
B. 紫外线有很强的荧光效应
C. 紫外线有杀菌消毒作用
D. X射线有很强的贯穿能力
E. 红外线有显著的热作用
F. 红外线波长较长易发生衍射
E
解析：（3）“神灯”又称红外线灯，主要用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择选项E.
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12. （10分）一台收音机的接收频率范围从f1＝2.2 MHz到f2＝22 MHz.设这台收音机 能接收的相应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的相应电容变化范围从C1到C2.那么波长 λ1、λ2之比为多少？电容C1、C2之比为多少？
答案：10∶1 100∶1
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13. （12分）LC振荡电路电容器的电容为3×10－5 μF，线圈的自感系数为3 mH，它与 开放电路耦合后，问：
（1）发射出去的电磁波的频率是多大？
答案：（1）531 kHz
解析：LC振荡电路与开放电路耦合后，振荡电路中产生的高频振荡电流通过两个电 路线圈间的互感作用，使开放电路中也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路 中激发出无线电波，向四周发射，所以发射出电磁波的频率就等于LC振荡电路中电 磁振荡的频率.
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（2）发射出去的电磁波的波长是多大？
答案：（2）565 m
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14. （12分）如图所示是接收无线电波的简易收音机电路图.已知L和C，当 C调 至C0时：
（1）指出哪些元件组成了调谐电路，周期是多少？
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（2）这时该电路能收到的无线电波波长λ是多少？
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（3）元件D、C1起什么作用？
答案：（3）见解析
解析（3）D是检波元件，作用是从经过调制的高频振荡电流中取出调制信号.C1 的作 用是让高频成分基本上从此通过，剩下音频电流通过耳机.
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15. （12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.该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为300 MHz的微波，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？
答案：（1）750 m 1 m
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（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？
答案：（2）衍射
解析：（2）衍射是波绕过障碍物的现象.无线电波绕过山脉
到达A处，发生了衍射现象.
（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？
答案：（3）中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
解析：（3）频率为400 kHz的中波的接收效果更好，因为它的波长较长，
衍射现象更明显.
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