麦克斯韦的电磁场理论
练习
1．下列说法中正确的是（ ）。
A．变化电场周围空间的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围空间产生的磁场一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围空间产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场周围空间产生的磁场也是振荡的
2．如图所示，在直导线PQ周围出现了一组闭合的电场线，则可判定（ ）。
A．Q→P的电流迅速增强
B．Q→P的电流迅速减弱
C．P→Q的磁场迅速增强
D．P→Q的磁场迅速减弱
3．如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中。当磁场突然增大时，小球将（ ）。
A．沿逆时针方向运动
B．沿顺时针方向运动
C．在原位置附近往复运动
D．仍然保持静止状态
4．关于电磁场理论，下列说法正确的是（ ）。
A．稳定的磁场激发稳定的电场
B．变化的电场激发变化的磁场
C．真空中电磁波的波长完全由频率决定
D．所有电磁波的传播速度都相同
5．某空间出现如图所示的一组闭合电场线，这可能是（ ）。
A．在中心点O有一静止的点电荷
B．沿AB方向有一通有恒定电流的直导线
C．沿BA方向的磁场在减弱
D．沿AB方向的磁场在减弱
6．如图所示，带正电的小球在垂直于匀强磁场的水平光滑绝缘槽中做匀速圆周运动，当磁场的磁感应强度增大时，小球的（ ）。
A．动能增大
B．动能不变
C．周期增大
D．周期减小
7．卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105
km，运行周期约为27天，地球半径约为6
400
km，无线电信号传播速度为3×108
m/s）（ ）。
A．0.1
s
B．0.5
s
C．0.25
s
D．1
s
8．交流高压线向远方输送大量电能，如果居民的房屋在高压线下边不远处，那么居民是否会受到电磁辐射的影响？为什么？
9．一列电磁波的波长为26
km，该电磁波从地球传到月球表面需要经过1.3
s，则在这一距离上可排列的电磁波的个数为多少？
参考答案
1．答案：D 解析：由麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，周期性变化的磁场周围一定能产生周期性变化的电场。
2．答案：D 解析：Q→P的电流迅速增强（或减弱），则产生的是从上自下看顺时针或逆时针的闭合磁场，所以A、B错；P→Q的磁场迅速增强将产生从上向下看逆时针的电场，P→Q的磁场迅速减弱将产生图示的电场，判定方向的方法类似于判定感应电流或电动势方向的方法，所以正确选项为D。
3．答案：B 解析：当磁场突然增大时，变化的磁场产生电场，根据楞次定律知感应电场方向为逆时针，带负电小球在电场力作用下沿顺时针方向运动。
4．答案：C 解析：根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场才能产生电场，变化的电场才能产生磁场，所以选项A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，所以选项B错误；所有电磁波在真空中传播的速度相同，频率不同，所以波长不同，所以选项C正确；如果在介质中电磁波的传播速度会不一样，所以选项D错误，综上所述，本题的正确选项为C。
5．答案：C 解析：该电场线不符合点电荷的电场线分布情况，所以选项A错误；恒定的电流周围不会有闭合的电场线分布，所以选项B错误；由楞次定律知道该种闭合的电场线是由从下向上的磁场减弱时产生的，所以选项C正确；选项D错误，综上所述，本题的正确选项为C。
6．答案：AD 解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，可使带电小球受到电场力而沿切向加速。
7．答案：C
8．答案：见解析
解析：高压线中通过的是按正弦规律变化的交变电流，这就满足了电磁场产生的条件，所以居民会受到电磁辐射的影响。
9．答案：1.5×104个
解析：电磁波从地球到月球表面的传播速度可看成光速，则地球到月球的距离为s＝vt＝ct＝3.0×108×1.3
m＝3.9×108
m，电磁波的个数为。电磁波家族
练习
1．下面给出的几组电磁波中，哪一组电磁波都是由原子外层电子受激发后产生的（ ）。
A．红光、紫光、伦琴射线
B．微波、红外线、紫光、紫外线
C．无线电波、微波、红外线
D．黄光、绿光、紫光
2．蝙蝠视觉比较差，但是夜间出来飞行和觅食都能找到方位和捕捉到目标，其中的原因应是（ ）。
A．自身可以发射电磁波，并能接收回波
B．紫外线提高了它的视觉
C．有灵敏地感知热辐射能力
D．自身有发射和接收超声波的器官
3．下列各组电磁波中，其衍射能力由弱到强的排列顺序正确的是（ ）。
A．红外线、可见光、紫外线、γ射线
B．γ射线、可见光、红外线、无线电波
C．可见光、红外线、伦琴射线、γ射线
D．伦琴射线、紫外线、可见光、红外线
4．“红外线夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为（ ）。
A．“红外线夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．一切高温物体在不停的辐射红外线
D．“红外线夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线
5．一种电磁波入射到半径为1
m的孔上，可以发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波的区域是（ ）。
A．γ射线
B．可见光
C．无线电波
D．紫外线
6．被誉为“神刀”的γ刀在治疗脑肿瘤的时候不需要对患者实施麻醉，手术时间短。用γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了（ ）。
A．γ射线具有很强的穿透能力
B．γ射线很强的电离能力
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线很容易绕过障碍物继续向前传播
7．有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够__________（填“增强”或“减弱”）对电磁波的吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够__________（填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备．
8．某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的无线电波，每次发射时间为10－6
s，相邻两次发射的时间间隔为t。当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形。根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带（如图乙所示），可求出车速。请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式。
参考答案
1．答案：D 解析：红外线、可见光、紫外线是由原子外层电子受激发后而产生的。
2．答案：D 解析：蝙蝠靠发射和接收超声波来找方位和捕捉目标。
3．答案：BD 解析：波长越长衍射能力越强，波长越短衍射能力越弱。在电磁波谱中，按波长由大到小的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
4．答案：B 解析：因为一切物体都在不停地发射红外线，红外线夜视仪可以接收物体发射的红外线，因此即使在黑夜也一样看清物体，故B正确，ACD错误。
5．答案：C 解析：由题意可知，该电磁波的波长应在1
m左右，所以应该是无线电波。
6．答案：C 解析：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了γ射线具有很高的能量。
7．答案：增强 减弱
解析：题目介绍了电磁波在军事上的用途。电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。要有效避开雷达的探测，就要设法减弱电磁波的反射。据此即可确定答案为增强；减弱。
8．答案：
解析：第一次测量时汽车距雷达的距离，第二次测量时汽车距雷达的距离，两次发射的时间间隔为t，则汽车车速。电磁波的发现
练习
1．有关振荡电路的下述说法中，你认为正确的是（ ）。
A．电容器带电量为零的时刻，振荡电流也为零
B．电容器带电量为零的时刻，振荡电流达到最大值
C．电容器充电时，电场能转化为磁场能
D．振荡电流增大时，电场能逐渐转化为磁场能
2．无线电波的发射需要用到LC电路，若LC电路的线圈中某一时刻的磁场方向如图所示，则下列说法中正确的是（ ）。
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若电容器正在放电，则电容器上极板带正电
C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增加
D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大
3．在LC振荡电路中产生振荡电流的过程中，理想的情况是能量没有损耗，振荡电流的振幅保持不变。但实际的振荡电路如果没有外界能量的及时补充，振荡电流的振幅总是要逐渐减小。下面的几种情况中，哪些是造成振幅减小的原因（ ）。
A．电路中电阻对电流的阻碍作用
B．线圈中铁心内感应电流产生热量
C．线圈自感电动势对电流的阻碍作用
D．向空间辐射电磁波
4．关于电磁波的频率表达式，下述说法中正确的是（ ）。
A．电磁波的频率与传播速度成正比，与波长成反比
B．电磁波的频率越高，传播速度就越大
C．电磁波的频率越高，发射能量就越大
D．电磁波的频率在数值上等于电磁波的传播速度与波长的比值
5．如图所示，某LC振荡电路中线圈的电感L＝0.25
H。先将开关S扳向1对电容器充电，然后将开关S扳向2，至少经过1.57×10－3
s的时间磁场能达到最大。则电路中电容器的电容量为（ ）。
A．8
μF
B．6
μF
C．4
μF
D．2
μF
6．关于电磁波的叙述，下列说法中正确的是（ ）。
A．因为传播时可以不需要介质，所以不能产生反射、折射、干涉、衍射等现象
B．传播时需要有弹性介质才能传播
C．由一种介质进入另一种介质时，频率不变
D．由真空进入一种介质时，波速和波长都变小
7．如图所示的LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10－2
s，自振荡电流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______状态（填“充电”“放电”“充电完毕”“放电完毕”），这时电容器的上板带______（填“正电”或“负电”）。
8．一台遥控发射机的LC振荡电路中，L＝1
μH，C＝30
pF。求它发射的电磁波的波长。
参考答案
1．答案：BD 解析：电容器放电完毕时，电容器的带电量为零，此时振荡电流达到最大值；电容器充电时，磁场能转化为电场能。电容器放电时，振荡电流增大，电场能逐渐转化为磁场能。
2．答案：AD 解析：先根据安培定则判断出电流方向，若此时电容器上极板带正电，则可知电容在充电，充电时，电流应减小，磁场在减弱，故A选项正确。若此电容在放电，则电容器的下极板带正电，故B选项错误。C选项中电容器上极板带正电，则电容器在充电，电流在减小，故C选项错误。由楞次定律可知D选项正确。
3．答案：ABD 解析：电路中电阻对电流的阻碍作用，产生热量；线圈中铁心内感应电流产生热量；振荡电路向空间辐射电磁波都是造成振幅减小的原因。线圈自感电动势对电流的阻碍作用，实现了电场能和磁场能的相互转化，并不会使电路的总能量减小。
4．答案：D 解析：电磁波的频率与产生电磁波的振荡电路的频率相同，在数值上等于电磁波的传播速度与波长的比值，故D选项正确。
5．答案：C 解析：开关扳向2，经过四分之一周期的时间磁场能达到最大，则T＝4t＝4×1.57×10－3
s＝6.28×10－3
s
振荡电路的周期为：，解得C＝4×10－6
F＝4
μF.
6．答案：CD 解析：电磁波可以产生反射、折射、干涉、衍射等现象，所以选项A错误；电磁波的传播可以不要介质，所以选项B错误；波从一种介质进入另一种介质时，频率是由波源决定的，所以频率不变，所以选项C正确；电磁波在真空中速度最大，进入介质时波速会减小，频率不变，所以波长也会减小，所以选项D正确，综上所述，本题的正确选项为CD。
7．答案：充电 正电
解析：电磁振荡过程中电容器极板上电量是周期性变化的，要分析t＞T的振荡情况，可先由t＝nT＋t′变换，转而分析t′时刻的振荡状态。t＝3.4×10－2
s＝（2×10－2＋1.4×10－2）s＝T＋t′，t′＝1.4×10－2
s，而3T/4＞t′＞T/2。作出振荡电流图像如图所示，由图像可知，在T/2～3T/4时间内，电流方向是顺时针方向，且电流不断减小。电流减小，电容器极板上电量应增加，故电容器应处在充电状态，且上极板带正电。
8．答案：10.6
m
解析：由和c＝λf，得
＝2×3.14×3×108×m＝10.6
m。无线电通信
练习
1．要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，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大
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
2．一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是细线密绕匝数多的数圈，另一组是粗线疏绕匝数少的线圈，由此可以判断（ ）。
A．匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波
B．匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波
C．匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收短波
D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收中波
3．一个LC振荡电路，当可变电容器的电容为C时，发射的电磁波波长为λ1，当可变电容器的电容为C′＝4C时，发射的电磁波波长为λ2，则λ1/λ2之值为（ ）。
A．1∶2
C．1∶
B．2∶1
D．∶1
4．为了使需要传递的信号载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行（ ）。
A．调制
B．放大
C．调谐
D．检波
5．使接收电路产生电谐振的过程叫（ ）。
A．调幅
B．调频
C．调谐
D．检波
6．把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程叫（ ）。
A．调幅
B．调频
C．调谐
D．检波
7．“小灵通”是一种移动通讯工具，它环保、经济。如图所示是随处可见的安装于某楼顶的“小灵通”发射接收信号的装置，其中AB、CD为绝缘支架，AE、BG、CF、DM为四根等长的银白色的金属杆，ON为普通金属杆且比AE长许多，并由较粗的金属线RP直接连接到楼顶边缘的钢筋上，则ON所起的是__________作用；______________________________是接收、发射电磁波的天线。
8．LC振荡电路中的电容C＝556
pF，电感L＝1
mH，若能向外发射电磁波，则其波长为多少米？电容器极板所带电量从最大变为零，经过的最短时间为多少秒？
参考答案
1．答案：C 解析：从必须采用开放电路以及提高电磁波的频率两方面入手分析，通过频率公式和电容公式判断。
2．答案：A 解析：解答本题必须对匝数与电感大小的关系、电感与固有频率的关系，频率与波长的关系和调谐电路的固有频率与接收电磁波波长的关系很清楚，才能准确选出正确的选项。根据匝数多密绕的线圈电感大，匝数少疏绕的线圈电感小，可排除B、D选项。根据f＝1/（2π），电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项。根据c＝fλ，频率越小，波长越大，可知A选项是正确的。
3．答案：C
4．答案：A
5．答案：C
6．答案：D
7．答案：避雷（针） AE、BG、CF、DM
解析：题目以随处可见的“小灵通”发射接收信号的装置为素材，情景性极强。回答时要仔细看图：与电信网相连的部分肯定是接收、发射电磁波的天线。想到电学中楼顶边缘的钢筋起避雷作用，再根据金属线RP把钢筋与ON相连，不难知道ON的作用。
8．答案：1
404.8 1.17×10－6
解析：由λ＝cT，T＝2π
可得λ＝2πc
代入数据可得：λ＝1
404.8
m
电容器极板所带电荷量从最大变为零，经历的最短时间＝1.17×10－6
s。
