高中物理教科版选修3-4 能力提升训练：第三章电磁振荡 电磁波训练B Word版含解析

第三章检测(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一个或多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的或不答的得0分)
1.电磁波给人们的生活带来日新月异变化的同时,也带来了电磁污染.长期使用如下所示的通信装置,会对人体健康产生影响的是(　　)
解析:摇柄电话、拨号电话、按键电话这些都是有线电话,它们都是有线电话机,是通过送话器把声音转换成相应的电信号,用导线把电信号传送到远离说话人的地方,然后再通过受话器将这一电信号还原为原来声音的一种通信装置.它们都不会发射电磁波.移动电话就是我们所用的手机,它是一个小型的、但能量较强的电磁波发生器,其工作频率在890~965 MHz,辐射出的电磁波对人体细胞具有致癌作用,所以移动电话响时,一秒钟后再接听,故应选C.
答案:C
2.我国进行第三次大熊猫普查时,首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术,详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等,红外遥感利用了红外线的(　　)
A.平行性好　　　　　　　 B.相干性
C.反射性能好 D.波长长,易衍射
解析:红外线的波长较长,衍射现象明显,易透过云雾、烟尘,因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影,故只有选项D正确.
答案:D
3.在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是(　　)
A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象
B.麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在
C.库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
解析:赫兹用实验证实了电磁波的存在,选项B错误;洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律,安培发现了磁场对电流的作用规律,选项D错误,本题选项A、C正确.
答案:AC
4.下列关于电磁波与声波比较,不正确的是(　　)
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大
C.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大
D.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频率无关
解析:可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析,选项A、B均与事实相符,所以选项A、B正确;根据λ=vf知,电磁波速度变小,频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变大,所以选项C正确;电磁波在介质中的速度与介质有关,也与频率有关,所以选项D错误.
答案:D
5.关于电磁波谱,下列说法不正确的是(　　)
A.红外线比红光波长长,它的热作用很强
B.X射线就是伦琴射线
C.阴极射线是一种频率极高的电磁波
D.紫外线的波长比伦琴射线长,它的显著作用是荧光作用
解析:阴极射线是高速电子流,不是电磁波,故C错误.
答案:C
6.为了体现高考的公平、公正,很多地方高考时在考场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低端频率向高端频率扫描.该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰,手机不能检测从基站发出的正常数据,使手机不能与基站建立连接,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.由以上信息可知(　　)
A.由于手机信号屏蔽器的作用,考场内没有电磁波了
B.电磁波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的
解析:电磁波在空间的存在,不会因手机信号屏蔽器而消失,故选项A错误;电磁波可以在真空中传播,选项B错误;由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描,干扰由基站发出的电磁波信号,使手机不能正常工作,故选项C错误,选项D正确.
答案:D
7.在LC回路产生电磁振荡的过程中,下列说法错误的是 (　　)
A.电容器放电完毕时刻,回路中电场能最小
B.回路中电流值最大时刻,回路中磁场能最大
C.电容器极板上的电荷最多时,电场能最大
D.回路中电流值最小时,电场能最小
解析:电容器放电结束时,电容器极板间电场强度为零,电场能最小,选项A说法正确;回路中电流最大时,线圈周围的磁场最强,磁场能最大,选项B说法正确;电容器极板上的电荷最多时刻,电场最强,电场能最大,选项C说法正确;回路中电流最小时刻,磁场能最小,而电场能最大,故选项D说法错误,应选D.
答案:D
8.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构成的回路中产生周期T=2πLC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回路的振荡频率减小
D.LC回路的振荡频率增大
解析:平行板电容器的电容C=εS4πkd,当液面上升时,极板间不导电液体的介电常数比原来的空气的介电常数要大,电容C增大,选项A错误,选项B正确;f=1T=12πLC会减小,选项C正确,选项D错误.
答案:BC
9.图甲为一个调谐接收电器,图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图像,则(　　)
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
解析:L1中由于电磁感应,产生的感应电动势的图像是同题图乙相似的,由于L2和D串联,所以当L2给D加反向电压时,电路不通,因此这时L2没有电流,所以L2中的电流应选题图丙.高频电流通过C2时,高频载波被转换成信号波,故流过耳机的电流图像应选丁图.故应选A、C、D.
答案:ACD
10.变化的磁场在其周围空间激发的电场叫涡旋电场,即感生电场.图中虚线为一圆柱状均匀磁场区的横截面,其磁感应强度B随时间均匀变化,感生电场的电场线是涡旋状的同心圆,同一个圆上的各点电场强度大小相等,方向沿圆周的切向,图中实线为其中的一条电场线,半径为r,电场强度大小为E.若电荷量为+q的粒子沿该电场线逆时针运动一周,电场力做的功为W,忽略粒子运动产生的磁场,则以下说法正确的是(　　)
A.磁感应强度均匀减小,W=0
B.磁感应强度均匀增大,W=0
C.磁感应强度均匀减小,W=2πqEr
D.磁感应强度均匀增大,W=2πqEr
解析:由题意可知,正电荷受到的电场力沿逆时针方向,则电场线方向也是逆时针方向,由楞次定律,当磁场的磁感应强度均匀增大时,才会产生如题图所示的电场线;由电场力做功则有W=qEx=2πqEr,故选项D正确,选项A、B、C错误.
答案:D
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
11.(8分)太阳光由各种色光组成,不同色光的波长范围不同.在真空中,红光的波长范围是700~620 nm,紫光的波长范围是450~400 nm.红光的频率　　　　紫光的频率,在真空中传播时红光的速度　　　　紫光的速度.(均选填“>”“=”或“<”)?
解析:根据c=λf可知光的频率f=cλ,故波长越长频率越低.由于紫光的波长小于红光的波长,故红光的频率小于紫光的频率.在真空中所有光的传播速度相同.
答案:<　=
12.(12分)在LC振荡电路中,如已知电容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,以T2为纵坐标的坐标纸上,即图中用“×”表示的点,如图所示.
(1)T、L、C的关系为　　　　　.?
(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线.
解析:本题主要考查两点:一是考查考生能否根据正确的作图规则画出T2-C图像(图像应尽量通过或靠近比较多的数据点,不通过图像的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧);二是考查考生的数形结合能力.考生需将LC回路的固有周期公式T=2πLC变换成T2=4π2LC,从而认识到T2-C图线为一条过坐标原点的直线(在本题中,横、纵坐标的起点不为零,图线在纵轴上有一正截距值),图像的斜率k=4π2L.
答案:(1)T=2πLC
(2)如图所示
三、计算题(本题包含4小题,共40分.计算题必须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)
13.(10分)如图所示振荡电路中,线圈自感系数L=0.5 H,电容器电容C=2 μF.现使电容器带电,从接通开关S时刻算起:
(1)当t=3.0×10-2 s时,电路中电流方向如何?
(2)经过多长时间,线圈中的磁场能第一次达到最大?
解析:(1)LC回路振荡的周期:
T=2πLC=2π0.5×2×10-6 s=6.28×10-3 s
当t=3.0×10-2 s时,t=4.78T,即434T此时电容器正处于正向充电阶段,所以电流顺时针.
(2)当接通开关S时,电容器开始放电,当电场能完全转化为磁场能时,磁场能第一次达到最大,
此时t=T4=1.57×10?3 s.
答案:(1)顺时针　(2)1.57×10-3 s
14.(10分)飞机失事后,为了分析事故的原因,必须寻找“黑匣子”,而“黑匣子”在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找“黑匣子”发出的电磁波信号来确定“黑匣子”的位置.那么“黑匣子”发出的电磁波波长是多少?若接收电路是由LC电路组成的,其中该接收装置里的电感线圈L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容多大?
解析:由公式v=λf得λ=vf=3×10837.5×103 m=8 000 m,
再由公式f=12πLC得
C=14π2f2L=14×π2×(37.5×103)2×4×10-3 F=4.5×10-9 F.
答案:8 000 m　4.5×10-9 F
15.(10分)如图所示,LC电路中C是带有电荷的平行板电容器,两极板水平放置,开关S断开时,极板间灰尘恰好静止.当开关S闭合时,灰尘在电容器内运动,若C=0.4 μF,L=1 mH,求:
(1)从S闭合开始计时,经2π×10-5 s时,电容器内灰尘的加速度大小为多少?
(2)当灰尘的加速度多大时,线圈中电流最大?
解析:(1)S断开时,由灰尘静止,有mg=q·QCd ①
由T=2πLC,得T=4π×10-5 s
t=2π×10-5 s=T2,电路中电流为零,电容器的电场与t=0时相反,则F合=mg+qQCd ②
联立①②由牛顿第二定律得a=F合m=2g,方向竖直向下.
(2)当线圈中电流最大时,电容器所带的电荷量为零,此时灰尘仅受重力,灰尘的加速度为g,方向竖直向下.
答案:(1)2g　(2)a=g,方向竖直向下
16.(10分)科学技术是一把双刃剑.电磁波的应用也是这样.它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染.频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁.按照有关规定,人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得超过某一规定值Ie.已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P,设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波,且电磁波在传播过程中无能量损失.由数学知识可知,球面的面积S=4πr2(式中r为球半径),球半径与球面总是垂直的.根据上述资料,可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为多少时,人体所受的电磁辐射强度才不会超过规定值?
解析:设人到污染源的距离为r.
以污染波源为球心,以r为半径作一球面,
若球面上电磁波的辐射强度为Ie.
则4πr2Ie=P,所以,r=P4πIe,即人离波源的距离至少为P4πIe才是安全区.
答案:P4πIe