高中物理教科版选修3-4 检测：第3章 电磁振荡 电磁波（B） Word版含解析

第3章检测(B)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1关于电磁场和电磁波,下列叙述正确的是(　　)
A.均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场
B.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
C.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直,且与波的传播方向垂直
D.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场,就能产生电磁波
解析：均匀变化的电场和恒定电流一样,只能产生不变的磁场,所以选项A错误。电磁波是电磁场自身的运动过程,它本身就是物质,不需要介质就能传播;振荡的电场和振荡的磁场总是交替产生,且能由发生的区域向周围空间传播,产生电磁波,选项B错误,D正确。理论分析和实验都证明电磁波是横波,电磁场中的E、B矢量跟波的传播方向是互相垂直的,选项C正确。故正确选项为C、D。
答案：CD
2如图所示,一台收音机的屏板,当向右调指针(图中黑块)时,所接收的电磁波(　　)
A.频率变大,波长变大　　 B.频率变大,波长变小
C.频率变大,波长不变 D.频率变小,波长变大
解析：面板上所标识的数字是频率,向右调节时频率显然增大,由于波速一定时,波的频率与波长成反比关系,所以波长变小。
答案：B
3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
解析：由题图知电容器上极板带正电荷,下极板带负电荷,题图中给出的振荡电流方向,说明正电荷正向上极板聚集,所以电容器正在充电。电容器充电的过程中,电流减小,磁场能向电场能转化。所以选项A、D正确。
答案：AD
4手机A的号码为13345670002,手机B的号码为13345670008,用手机A拨打手机B时,手机B发出响声并且显示屏上显示手机A的号码为13345670002。若将手机A置于一透明真空罩中,用手机B拨打手机A,则手机A(　　)
A.发出响声,并显示B的号码为13345670008
B.不发出响声,但显示B的号码为13345670008
C.不发出响声,但显示B的号码为13345670002
D.既不发响声,也不显示号码
解析：电磁波可以在真空中传播,而声波的传播则需要介质,当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中),A能显示B的号码,不能发出响声,即选项B正确。
答案：B
5如图所示,调幅振荡电流图象,此电流存在于电磁波发射和接收的哪些阶段(　　)
A.经调制后
B.经调谐后
C.经解调后
D.耳机中
解析：为了把信号传递出去,需要将信号“加”到高频振荡电流上,这就是调制,调制的方法之一是使高频振荡电流的振幅随信号而变化,成为调幅振荡电流,这就是调幅;在接收电路中,经过调谐,回路中将出现调幅振荡电流,经解调后,调幅振荡电流将被“切”去一半,得到单向脉冲电流,而在耳机中只有随信号变化的音频电流。结合题中图象,可知选项A、B正确。
答案：AB
6下列说法正确的是(　　)
A.红外线易穿透云层,故广泛应用于遥感技术领域
B.医院用X光进行透视,是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
C.阳光可以晒黑皮肤,主要是阳光中红外线的作用
D.电取暖器利用了红外线的热作用
解析：红外线衍射明显,选项A正确;γ射线穿透能力最强,选项B错误;阳光晒黑皮肤是紫外线的作用,选项C错误;红外线有显著的热作用,选项D正确。
答案：AD
7如在微波炉中放一个鸡蛋,先被加热的是(　　)
A.炉内空气 B.蛋壳
C.蛋黄 D.同时被加热
解析：微波炉就是用电子元件激发出频率相当高的交替电磁场,相当于微波,处于电磁场中的导体(蛋黄)产生涡流,电磁能转化成内能,所以蛋黄先热。
答案：C
8我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内,则对该无线电波的判断正确的是(　　)
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样需靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
解析：据c=λν得ν=cλ,故波长越长,频率越低,选项A错误;无线电波属于电磁波,传播不需要介质,选项B错误;反射、干涉、衍射是波所特有的现象,选项C正确,选项D错误。
答案：C
9关于电磁波,下列说法正确的是(　　)
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失
解析：电磁波在真空中的传播速度都相同,与电磁波的频率无关,故A错误。根据麦克斯韦电磁理论,B正确。电磁波传递信号可以实现无线通信,电磁波也能通过电缆、光缆传输,故C错误。发射电路的电磁振荡停止了,只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会立即消失,还要继续传播,故D错误。
答案：B
10下列哪种现象是由于所产生的电磁波引起的(　　)
A.用室内天线接收微弱信号时,人走过时电视画面会发生变化
B.在夜晚用电高峰时,有部分地区白炽灯变暗发红,日光灯不容易启动
C.把半导体收音机放在开着的日光灯附近会听到噪声
D.在边远地区用手机通话时,会发生信号中断的情况
解析：电视信号由于人走过发生变化是由于人对信号的干扰;电灯变暗是由于电压在输电线上损失过多;日光灯在工作时,其镇流器会发出微弱的电磁波;手机通话效果不好是由于信号弱的原因。
答案：C
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
11(12分)如图所示,LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象,由图可知,在OA段时间内　　　　能转化为　　　　能,在AB段时间内电容器处于　　　　(选填“充电”或“放电”)过程,在时刻C,电容器带的电荷量　　　　(选填“为零”或“最大”)。?
解析：由题图可知,振荡电流随时间做正弦规律变化。在OA段时间内电流增大,电容器正在放电,电场能逐渐转化为磁场能。在AB 段时间内电流减小,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。
答案：电场　磁场　充电　为零
12(8分)“爱国者”导弹成功地拦截“飞毛腿”导弹的过程,是利用了两颗装有红外望远镜的预警卫星。这两颗卫星每隔几秒钟向指定区域扫描一次,当“飞毛腿”导弹发射时,红外望远镜和红外传感器立刻测到导弹尾部辐射出来的强大信号,卫星马上把信息经过地面控制站传到作战部,通信距离(往返)达1.6×105 km,通信所用时间为　　　　 s。“飞毛腿”导弹飞行时间为7 min,而卫星把信息经过地面控制站传到作战部,发出指令到“爱国者”雷达系统需要5 min,“爱国者”导弹从发射到击中“飞毛腿”导弹的过程必须在2 min内完成。“爱国者”雷达的有效距离为150 km,雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间为　　　　 s。从发现到击中目标有1 min就够了。从以上可看出,可以轻松进行拦截,这与通信时间极短有很大关系。?
解析：因为电磁波传播的速度v=3×108 m/s
故通信所用的时间t1=xv=1.6×1083×108 s≈0.53 s
雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间为
t2=1.5×105×23×108 s=10-3 s。
答案：0.53　10-3
三、计算题(本题包含4小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)
13(10分)一个智能玩具的声响开关与LC电路中电流有关,该玩具内的LC振荡电路部分如图所示,已知线圈自感系数L=0.25 H,电容器电容C=4 μF,在电容器开始放电时(取t=0),上极板带正电,下极板带负电,当t=2.0×10-3 s时,
(1)电容器的上极板带何种电荷?
(2)电路中电流的方向如何?
解析：(1)LC振荡电路的固有周期T=2πLC=2π0.25×4×10-6 s=2π×10-3 s≈6.28×10-3 s,t=2×10-3 s,是在第一个周期内的T4到T2之间。在第一个T4内电容器放电,放电完毕,电容器上电荷为零,电路中电流最大,在第二个T4内,线圈中的电流方向不变,线圈中的自感电动势对电容器充电,下极板带正电,上极板带负电。
(2)在0~T4内电容器放电,电流方向为逆时针方向,电流从0逐渐增大到最大值。T4~T2内,由于线圈的自感作用,线圈中的电流沿原来的方向继续流动,只是大小从最大值逐渐减小至零,故t时刻时电路中的电流方向为逆时针。
答案：(1)上极板带负电　(2)电路中的电流方向为逆时针
14(10分)某电台发射的电磁波频率是72 MHz,其波长是多少?如果某接收机的LC调谐电路的线圈自感系数L=2.0×10-6 H,要收到该电台的节目,调谐电路的电容应是多少?
解析：根据电磁振荡周期公式T=2πLC和公式λ=cf可以得λ=cf=3×10872×106 m≈4.17 m
根据f=12πLC,得f2=14π2LC
C=14π2Lf2=14×3.142×2×10-6×(72×106)2 F=2.45×10-12 F≈2.45 pF。
答案：4.17 m　2.45 pF
15(10分)某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机。设某一时刻从雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时200 μs,经4 s后又发出一个电磁波,雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时186 μs,则该飞机的飞行速度多大?
解析：由发射电磁波到接收到反射波历时200 μs时,可算出此时飞机距雷达的距离为l1=3.0×108×200×10-62 m=3.0×104 m。经4 s后,飞机距雷达站的距离为l2=3.0×108×186×10-62 m=2.79×104 m,故飞机飞行的速度为v=l1-l2t=0.21×1044 m/s=525 m/s。
答案：525 m/s
16(10分)微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×109 Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动,内能增加,温度升高,食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数,问:
(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少?
(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少?
(3)如果做一道菜,使用微波挡需要正常工作30 min,则做这道菜需消耗多少电能?
解析：(1)波长λ=cf=3×1082 450×106 m≈0.12 m。
(2)额定电流I=PU=1 100220 A=5 A。
(3)消耗的电能
ΔE=W=Pt=1 100×1 800 J=1.98×106 J。
答案：(1)0.12 m　(2)5 A　(3)1.98×106 J