1.电磁振荡 2.电磁波
课后训练巩固提升
一、基础巩固
1.有关电磁波和声波,下列说法错误的是( )
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大
C.电磁波是横波,声波也是横波
D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长变短,声波的波长变长
答案:C
解析:电磁波本身就是一种物质,它的传播不需要介质,而声波的传播需要介质,选项A正确。电磁波由空气进入水中时,传播速度变小,但声波在水中的传播速度比其在空气中的大,选项B正确。电磁波的传播方向与电场和磁场的方向都垂直,是横波,而在空气中传播时声波是纵波,选项C错误。电磁波由空气进入水中传播时,波速变小,波长变短,而声波由空气进入水中传播时,波速变大,波长变长,选项D正确。
2.关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法正确的是( )
A.振荡电流最大时,电容器两极板间的电场强度最大
B.振荡电流为零时,线圈中的自感电动势为零
C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能
D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能
答案:D
解析:振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间,电场强度为零,A选项错误。振荡电流为零时,其要改变方向,这时电流变化最快,电流变化率最大,线圈中的自感电动势最大,B选项错误。振荡电流增大时,线圈中的电场能转化为磁场能,C选项错误。振荡电流减小时,线圈中的磁场能转化为电场能,D选项正确。
3.(多选)在LC振荡电路中( )
A.电容器充放电一次,所用时间是半个周期
B.电容器两板间电压最大时,电流为零
C.电路中电流减小时,电容器处于放电状态
D.电容器放电完毕时电流为零
答案:AB
解析:LC振荡电路中,一个周期内,电容器充、放电两次,故A正确。放电过程中,电流增大,充电过程中,电流减小,故B正确,C、D错误。
4.(多选)某时刻LC振荡电路的状态如图所示,则此时刻( )
A.振荡电流i在减小
B.振荡电流i在增大
C.电场能正在向磁场能转化
D.磁场能正在向电场能转化
答案:AD
解析:由极板上所带电荷的正负及回路中电流的方向可判断出图示过程是一个充电过程,故振荡电流在减小,A正确,B错误。充电过程是磁场能向电场能转化的过程,故D正确,C错误。
5.(多选)根据麦克斯韦的电磁理论,以下叙述正确的是( )
A.教室中点亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B.工作中的打点计时器必产生磁场和电场
C.恒定的电场产生恒定的磁场,恒定的磁场激发恒定的电场
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
答案:ABD
解析:教室中点亮的日光灯、工作中的打点计时器用的都是振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确。恒定的电场不会产生磁场,恒定的磁场也不会产生电场,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。
6.图(a)是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路,电流的变化规律如图(b)所示,图(a)中电流方向为正方向。某时刻电路中有正方向电流且电容器上极板带正电,下极板带负电,则该时刻处在图(b)中的( )
A.0至0.5×10-3 s
B.0.5×10-3 s至1×10-3 s
C.1×10-3 s至1.5×10-3 s
D.1.5×10-3 s至2×10-3 s
答案:B
解析:根据题图(a),电路中有正方向电流,且电流正流向电容器正极,说明电容器正在充电,则电流在减小,应为0.5×10-3 s至1×10-3 s时间段,选项B正确。
7.LC振荡电路的电容C=556 pF,电感L=1 mH,若能向外发射电磁波,则其周期是多少 电容器极板所带电荷量从最大变为零,经过的最短时间是多少
答案:4.69×10-6 s 1.17×10-6 s
解析:T=2π=2π× s≈4.69×10-6 s
LC振荡电路的周期即其发射的电磁波的周期,电容器极板上所带电荷量由最大变为零,经过的最短时间为。则t=≈1.17×10-6 s。
二、能力提升
1.(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的,现发现电子钟每天要慢30 s,造成这一现象的原因可能是( )
A.电池用久了
B.振荡电路中电容器的电容大了
C.振荡电路中线圈的电感大了
D.振荡电路中的电容器的电容小了
答案:BC
解析:电子钟变慢,说明LC回路的振荡周期变大,根据公式T=2π可知,振荡电路的电容变大或线圈中的电感变大都会导致振荡电路的周期变大,故选B、C。
2.用麦克斯韦的电磁场理论判断,图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图像是( )
答案:C
解析:A图中的左图磁场是稳定的,由麦克斯韦的电磁场理论可知,其周围空间不会产生电场,A图中的右图是错误的。B图中的左图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,右图的磁场应是稳定的,所以B图错误。C图中的左图是振荡的磁场,它能产生同频率的振荡电场,且相位相差,C图是正确的。D图中的左图是振荡的电场,在其周围空间产生振荡的磁场,但是右图中的图像与左图相比较,相位差为0,故D图错误。
3.(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线,这可能是( )
A.沿AB方向磁场在迅速减弱
B.沿AB方向磁场在迅速增强
C.沿BA方向磁场在迅速增强
D.沿BA方向磁场在迅速减弱
答案:AC
解析:根据电磁感应,闭合回路中的磁通量发生变化时,使闭合回路中产生感应电流,该电流可用楞次定律判断。根据麦克斯韦电磁场理论,闭合回路中产生感应电流,是因为闭合回路中受到了电场力作用,而变化的磁场产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间内磁场变化产生的电场方向,仍然可用楞次定律判断,四指环绕方向即为感应电场的方向,由此可知,选项A、C正确,选项B、D错误。
4.(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的电路中产生周期T=2π的振荡电流。当罐中的液面上升时( )
A.电容器的电容减小
B.电容器的电容增大
C.LC电路的振荡频率减小
D.LC电路的振荡频率增大
答案:BC
解析:当罐中液面上升时,电容器极板间的相对介电常数变大,则电容器的电容C增大,根据T=2π,可知LC电路的振荡周期T变大,又f=,所以振荡频率变小,故选项B、C正确,选项A、D错误。
5.如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S处于闭合状态,灯泡D正常发光,现突然断开S,并开始计时,能正确反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像是下列图中的(图中q为正值表示a极板带正电)( )
答案:B
解析:断开S的时刻,即t=0时,由于线圈的电阻不计,电容器两端的电压为零,电荷量q=0。线圈中产生与原电流方向相同的自感电流,给电容器充电,b板带正电,a板带负电,电荷量q逐渐增加,经达到最大值,在内,电容器放电,电荷量减小,此后又被反向充电、放电,故应选B。
6.如图所示振荡电路中,电感L=300 μH,电容C的范围为25~270 pF。
(1)求振荡电流的频率范围。(计算结果保留三位有效数字)
(2)若电感L=10 mH,要产生周期T=0.02 s的振荡电流,应配制多大的电容。(计算结果保留三位有效数字)
答案:(1)5.59×105~1.84×106 Hz
(2)1.01×10-3 F
解析:(1)由f=可知电感L不变,C取最大值时,f最小;C取最小值时,f最大,故
fmax= Hz≈1.84×106 Hz
fmin= Hz≈5.59×105 Hz。
所以频率范围为5.59×105~1.84×106 Hz。
(2)由T=2π得
C= F≈1.01×10-3 F。
2第四章测评(B)
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确)
1.第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是( )
A.法拉第 B.奥斯特
C.赫兹 D.麦克斯韦
答案:C
解析:麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验验证了电磁波的存在。
2.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波必须依赖介质传播
B.电磁波可以发生衍射现象
C.电磁波不会发生偏振现象
D.电磁波无法携带信息传播
答案:B
解析:电磁波的传播不需要介质,在真空中也可传播,选项A错误。电磁波可以发生衍射和偏振现象,选项B正确,C错误。电磁波的重要应用之一就是传递信息,选项D错误。
3.对于机械波和电磁波的比较,下面说法正确的是( )
A.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B.它们在本质上是相同的,只是频率不同而已
C.它们都可能是横波,也可能是纵波
D.机械波的传播速度只取决于介质,跟频率无关;而电磁波的传播速度与介质无关,只跟频率有关
答案:A
解析:机械波和电磁波本质是不同的,但都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,电磁波是横波,电磁波的传播速度不仅与介质有关,也跟频率有关。
4.验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光;家用电器的遥控器发出的“光”,能用来控制电风扇、电视机、空调等电器的开启与关闭。对于它们发出的“光”,下列说法正确的是( )
A.验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线
B.验钞机发出的“光”是紫外线,遥控器发出的“光”是红外线
C.验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线
D.验钞机发出的“光”是红外线,遥控器发出的“光”是紫外线
答案:B
解析:紫外线可以使钞票上的荧光物质发光;红外线可以用在遥控器上,遥控器发出红外线,实现了无线控制家中的用电器,方便人们的生活。
5.在LC振荡电路中,当电容器充电完毕尚未开始放电时,下列说法正确的是( )
A.电容器中的电场最强
B.电路里的磁场最强
C.电场能已有一部分转化成磁场能
D.磁场能已有一部分转化成电场能
答案:A
解析:LC振荡电路电容器充电完毕,电容器中电场最强,磁场最弱;当电容器充电完毕尚未开始放电时,电场能和磁场能之间还没有发生转化,故A正确,B、C、D错误。
6.图(a)为一个调谐接收电路,图(b)(c)(d)为电路中的电流随时间变化的图像,则( )
(a)
(b)
(c)
(d)
A.i1是L1中的电流图像
B.i1是L2中的电流图像
C.i2是L2中的电流图像
D.i3是流过耳机的电流图像
答案:ACD
解析:L1中由于电磁感应,产生的感应电流的图像同图(b)相似,但是由于L2和D串联,所以当L2的电压与D反向时,电路不通,因此这时L2没有电流,所以L2中的电流图像应是图(c)。高频部分通过C2,只有低频的音频电流通过耳机,通过耳机的电流如同图(d)中的i3,故选项A、C、D正确,选项B错误。
7.如图所示,将开关S由b扳到a开始计时,在电流振荡了半个周期时,电路中( )
A.电容器C里的电场强度最强,电场强度方向向上
B.线圈L周围的磁场最强
C.线圈中的磁感应强度为零
D.电场能开始向磁场能转化
答案:ACD
解析:开关S与b接通给电容器充电,再与a接通,电容器通过线圈放电,经过时,正是电容器反向充电完毕时刻,此时电容器下极板带正电,A选项正确。线圈中电流为零,故B选项错误,C选项正确。此后电容器又要放电,即由电场能转化为磁场能,D选项正确。
8.LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示,若t2-t1=,则 ( )
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
答案:BC
解析:由t2-t1=知t2-t1=,从题图可看出t1、t2两个时刻螺线管处的电流都是从左向右穿过螺线管,由于电流方向是正电荷运动方向,对t1时刻正电荷从左极板流出然后穿过螺线管,正处于放电状态,只要是放电,振荡电流就是增大的,故A选项错误,C选项正确。对t2时刻,电流从左向右通过螺线管,而右极板带正电,说明正电荷正往右极板上聚集,所以t2时刻电容器在充电,随着极板上电荷增多,两极板间电场增强,又由于充电过程振荡电流总是减小的,故线圈中磁场也减弱,故B选项正确,D选项错误。
二、填空题(本题共2小题,共18分)
9.(9分)如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为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t=3.4×10-2 s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
答案:充电 带正电
解析:根据题意画出此LC振荡电路的振荡电流的变化图像如图所示。
结合图像,t=3.4×10-2 s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。
10.(9分)图中A为某火箭发射场,B为山区,C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了转播火箭发射的实况,在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波的波长为550 m,而传输电视信号所用的电磁波的波长为0.566 m,为了不让山区挡住信号的传播,使城市居民能收听和收看火箭发射的实况,必须通过建在山顶上的转发站来转发 (选填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为 。
答案:电视信号 电视信号波长短,沿直线传播,受山坡阻挡,不易衍射
解析:从题中知,传输无线电广播所用电磁波波长为550 m,根据发生明显衍射现象的条件,可知该电磁波很容易发生衍射现象,绕过山坡而传播到城市所在的C区,因而不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566 m,其波长较短,衍射现象不明显,几乎沿直线传播,能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区,要想使信号传到C区,必须通过建在山顶的转发站来转发。
三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(13分)一台无线电接收机,当接收频率为535 kHz的信号时,调谐电路里电容器的电容是360 pF。如果调谐电路里的电感线圈保持不变,要接收频率为1 605 kHz的信号时,调谐回路里电容器的电容应为多少皮法
答案:40 pF
解析:由f=得
f1=535×103 Hz= ①
f2=1 605×103 Hz= ②
得,
又C1=360 pF,得C2=40 pF。
12.(14分)如图所示的电路,S先接通a触点,让电容器充电后再接通b触点,设这时可变电容器的电容为C=556 pF,电感L=1 mH。
(1)经过多长时间电容C上的电荷第一次释放完
(2)这段时间内电流如何变化 线圈两端的电压如何变化
答案:(1)1.17×10-6 s (2)电流逐渐增大 电压逐渐减小
解析:(1)根据T=2π,该电路的振荡周期为T=2π=2×3.14× s≈4.68×10-6 s
电容器极板上所带电荷量由最大变为零,经过的时间为t==1.17×10-6 s。
(2)电流逐渐增大,线圈两端的电压逐渐减小。
13.(15分)实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1 μF。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L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路。(重力加速度为g)
(1)从S闭合时开始计时,经过π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少
(2)当粉尘的加速度大小为多少时,线圈中电流最大
答案:(1)2 g (2)g
解析:(1)S断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且F电=mg,闭合S后,L、C构成LC振荡电路,T=2π=2π×10-5 s,经=π×10-5 s时,电容器间的电场强度反向,电场力的大小不变,方向竖直向下。
由牛顿第二定律得a==2g。
(2)线圈中电流最大时,电容器两极板间的电场强度为零,由牛顿第二定律可得a==g。
63.电磁波谱
4.无线电波的发射、传播与接收
课后训练巩固提升
1.(多选)关于红外线的作用与来源,下列说法正确的是( )
A.一切物体都在不停地辐射红外线
B.红外线具有很强的热作用和荧光作用
C.红外线的显著作用是化学作用
D.红外线容易穿透云雾
答案:AD
解析:一切物体都在不停地辐射红外线,红外线具有很强的热作用,荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途,红外线波长比可见光长,绕过障碍物的能力强,易穿透云雾,故A、D正确,B、C错误。
2.根据电磁波谱选出下列各组电磁波,其中频率互相交错重叠,且频率顺序由大到小排列的是( )
A.微波、红外线、紫外线
B.γ射线、X射线、紫外线
C.γ射线、可见光、红外线
D.紫外线、X射线、γ射线
答案:B
解析:红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻,更不会频率重叠,A错误。γ射线与可见光在电磁波谱中不相邻,更不会频率重叠,C错误。在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠,γ射线频率最大,紫外线频率最小,故B正确,D错误。
3.世界各地有许多无线电台同时广播,用收音机一次只能收听到某一电台的播音,而不是同时收听到许多电台的播音,其原因是( )
A.因为收听到的电台离收音机最近
B.因为收听到的电台频率最高
C.因为接收到的电台电磁波能量最强
D.因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同,产生了电谐振
答案:D
解析:选台就是调谐过程,使f固=f电磁波,在接收电路中产生电谐振,激起的感应电流最强。
4.(多选)要提高LC振荡电路发射电磁波的本领,应该采取的措施是( )
A.增加辐射波的波长
B.使振荡电容的正对面积足够小
C.尽可能使电场和磁场分散开
D.增加回路中的电容和电感
答案:BC
解析:理论证明,电磁波发射本领(功率)与f成正比,电磁场应尽可能扩散到周围空间,形成开放电路。f=,C=,要使f增大,应减小L或C,B、C符合题意。
5.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案:B
解析:声波、电磁波都能传递能量和信息,A项错误。在手机通话过程中,既涉及电磁波又涉及声波,B项正确。可见光属于电磁波,B超中的超声波是声波,波速不同,C项错误。红外线波长较X射线波长长,故D项错误。
6.(多选)雷达采用微波的原因是( )
A.微波具有很高的频率
B.微波具有直线传播的特性
C.微波的反射性强
D.微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远
答案:ABC
解析:雷达采用微波,是利用微波的频率高,不容易发生衍射,具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点,所以A、B、C均正确。因微波不易发生衍射,传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远,因此D不正确。
7.某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20 cm,每秒脉冲数n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs。求:
(1)该电磁波的频率;
(2)此雷达的最大侦察距离。
答案:(1)1.5×109 Hz (2)3×104 m
解析:(1)电磁波在空气中传播的速度一般认为等于光速c=3×108 m/s,因此f= Hz=1.5×109 Hz。
(2)雷达工作时发射电磁脉冲,每个电磁脉冲持续时间t=0.02 μs,在两个脉冲时间间隔内,雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲,否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量。设最大侦察距离为x,两个脉冲时间间隔为Δt= s=2×10-4 s 0.02 μs,故脉冲持续时间可以略去不计,则2x=vΔt,v=c=3×108 m/s
所以x==3×104 m。
3第四章测评(A)
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确)
1.采用红外线烘干油漆,红外烤箱烤制鸡鸭,其理由是因为 ( )
A.红外线热作用显著,烧烤的时间短
B.红外线热作用显著,但加热缓慢,油漆不易产生皱纹,烤鸡鸭不易烤焦
C.红外线热作用显著、衍射现象也比较明显,可使油漆内外干燥,鸡鸭内外受热差别小
D.红外线热作用不显著,但可使受热物体温度升高一致
答案:C
2.下列各组电磁波,按衍射能力由强到弱排列的是( )
A.γ射线、红外线、紫外线、可见光
B.红外线、可见光、紫外线、γ射线
C.可见光、红外线、紫外线、γ射线
D.紫外线、可见光、红外线、γ射线
答案:B
3.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.雷达是用X光来测定物体位置的设备
B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫作解调
C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D.变化的电场产生磁场
答案:D
解析:雷达是根据微波测定物体位置的,选项A错误。使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制,选项B错误。用紫外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,选项C错误。根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场,选项D正确。
4.如图所示,i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像,在t=0时刻,图(a)所示回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间对应图像(b)中的( )
(a)
(b)
A.Oa段 B.ab段 C.bc段 D.cd段
答案:D
解析:某段时间里,回路的磁场能在减小,说明回路中的电流正在减小,正在给电容器充电,而此时M带正电,那么一定是给M极板充电,电流方向顺时针。由题意知t=0时,电容器开始放电,且M极板带正电,结合i-t图像可知,电流以逆时针方向为正方向,因此这段时间内,电流为负,且正在减小,符合条件的只有图像中的cd段,故选D。
5.下图是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图像。在1×10-6 s到2×10-6 s内,关于电容器的充(或放)电过程及由此产生的电磁波的波长,正确的结论是( )
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
答案:A
解析:由题图知该过程电容器带的电荷量在增加,故为充电过程;同时,由题图还可得到T=4×10-6 s,而c=,故λ=cT=1 200 m,故A正确。
6.下列说法正确的是( )
A.发射出去的电磁波,可以传到无限远处
B.无线电波遇到导体,就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C.波长越短的电磁波,越接近直线传播
D.移动电话是利用无线电波进行通信的
答案:BCD
解析:无线电波在传播过程中,遇到障碍物就被吸收一部分,遇到导体,会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流),故A错误,B正确。波长越短,传播方式越接近光的直线传播,移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段,C、D正确。
7.关于紫外线的作用和特性,下列说法正确的是( )
A.一切物体都在不停地辐射紫外线
B.紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高能量,可以穿透细胞膜
C.紫外线具有较强的穿透能力,可以穿透人的皮肤,破坏内脏器官
D.紫外线具有荧光作用
答案:BD
解析:一切物体都在不停地辐射红外线,而不是紫外线,A错误。γ射线具有较强的穿透能力,可以穿透人的皮肤,破坏内脏器官,故C错误。B、D的描述正确。
8.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是( )
A.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在
B.变化的电场一定产生变化的磁场
C.电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
D.频率为750 kHz的电磁波在真空中传播时,其波长为400 m
答案:ACD
解析:麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,均匀变化的电场产生恒定的磁场,电磁场的传播就是电磁波,频率为750 kHz的电磁波的波长为λ= m=400 m。综上所述,选项B错误,选项A、C、D正确。
二、填空题(本题共2小题,共18分)
9.(9分)右图为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图像,由图可知,在OA时间内 能转化为 能;在AB时间内电容器处于 (选填“充电”或“放电”)过程;在时刻C,电容器所带电荷量 (选填“为零”或“最大”)。
答案:电场 磁场 充电 为零
解析:由题图可知,振荡电流随时间做正弦规律变化。在OA时间内电流增大,电容器正在放电,电场能逐渐转化为磁场能。在AB时间内电流减小,电容器正在充电。在时刻C电流最大,为电容器放电完毕瞬间,所带电荷量为零。
10.(9分)机械波和电磁波都能传递能量,其中电磁波的能量随波的频率的增大而 ;波的传播及其速度与介质有一定的关系,在真空中机械波是 传播的,电磁波是 传播的(以上两空选填“能”“不能”或“不确定”);在从空气进入水的过程中,机械波的传播速度将 ,电磁波的传播速度将 (以上两空选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:增大 不能 能 增大 减小
解析:电磁波的能量随频率的增大而增大;电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播,而机械波不能在真空中传播;从空气进入水的过程中,机械波的传播速度增大,而电磁波的传播速度减小。
三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(13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。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 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。
(1)该中波和微波的波长各是多少
(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处的
(3)哪种波接收效果好
答案:(1)750 m 0.75 m (2)衍射 (3)中波
解析:(1)由λ=知,λ1=750 m,λ2=0.75 m。
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)频率为400 kHz的中波接收效果更好,因为它的波长长,衍射现象更明显。
12.(14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,求:
(1)发射出去的电磁波的频率;(计算结果保留三位有效数字)
(2)发射出去的电磁波的波长。(计算结果保留三位有效数字)
答案:(1)530 kHz (2)566 m
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。
(1)发射出去的电磁波的频率f== Hz≈530 kHz。
(2)发射出去的电磁波的波长λ= m≈566 m。
13.(15分)某高速公路自动测速仪装置如图(a)所示,雷达向汽车发射不连续的电磁波,每次发射时间约为百万分之一秒,相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射无线电波时,在指示器荧光屏上呈现出一个尖形波;在接收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波。根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带如图(b)所示,可求出该汽车的车速。请根据给出的t1、t2、t、电磁波传播速度c求出汽车车速表达式。
(a)
(b)
答案:
解析:根据题图(b)所示第一次测量时汽车距雷达距离x1=;第二次测量时汽车距雷达距离x2=。两次发射时间间隔为t,则汽车的速度v=。
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