2019-2020学年人教版选修3-4 第14章 电磁波 章末检测试卷
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教版选修3-4 第14章 电磁波 章末检测试卷 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 350.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-12-09 14:12:30 | ||
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文档简介
章末检测试卷(第十四、十五章)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)
1．手机通信是靠电磁波传递信息的，从理论上预言电磁波存在和第一次用实验证实电磁波存在的物理学家分别是( )
A．安培，法拉第 B．麦克斯韦，法拉第
C．法拉第，赫兹 D．麦克斯韦，赫兹
答案 D
2．(2018·厦门外国语学校高二第二学期期中)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
3．(2016·江苏卷)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
答案 B
解析 根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m，飞船上的观测者测得飞船的长度等于30 m，所以A错误，B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上的观测者测得光的速度都等于c，故C、D错误．
4.(2016·天津卷)如图1所示，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( )
图1
A．米波的频率比厘米波频率高
B．和机械波一样须靠介质传播
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
答案 C
解析 根据f＝可知，波长越长的波频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波不需要介质传播，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，选项D错误．
5.(多选)如图2所示为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图象，由图可知( )
图2
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2，电路中的电流不断减小
C．从t2到t3，电容器不断充电
D．在t4时刻，电容器的电场能最小
答案 ACD
解析 由题图可以看出t1时刻，电容器极板上的带电荷量最大，则电路中的电流为零，磁场能为零，选项A正确；从t1到t2，电容器的带电荷量减小，电路中电流增大，选项B错误；从t2到t3，电容器的带电荷量增大，电容器不断充电，选项C正确；t4时刻，电容器极板上的带电荷量为零，电容器的电场能为零，选项D正确．
6．(多选)如图3所示的LC振荡电路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )
图3
A．振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零
B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大
C．振荡电流为零时，电场能为零
D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
答案 ABD
解析 由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上带电荷量为零，A对．振荡电路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B对．振荡电流为零时，充电结束，极板上带电荷量最大，电场能最大，C错．振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对．
7．声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是( )
A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量
B．超声波与电磁波都既可以在真空中传播，又可以在介质中传播
C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度
D．超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉
答案 A
解析 超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B错误；机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰好相反，C错误；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，D错误．
8．在LC振荡电路中，电容器极板上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是( )
A. B.
C．π D．2π
答案 B
解析 LC振荡电路的周期T＝2π，其电容器极板上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间t＝，所以t＝，选项B正确．
9．一台无线电接收机，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变为( )
A．40 pF B．120 pF
C．1 080 pF D．3 240 pF
答案 A
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.
10．(多选)有关电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
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．
11．正、负电子的静止质量均为m0，当一个正电子和一个负电子相遇时可以发生湮灭现象，即两电子消失而产生一对相同的光子，则每个光子的能量为( )
A．m0c2 B．2m0c2
C.m0c2 D.m0c2
答案 A
解析 光子能量的来源是电子质量的损失，每个电子由于质量而具有的能量是E＝m0c2，两个电子总共具有的能量是2m0c2，故每个光子的能量为m0c2.
12．(多选)(2018·深圳乐而思联考)下列关于对相对论的理解正确的是( )
A．根据狭义相对论可知，竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
B．根据狭义相对论可知，时间进程和空间距离与物体的运动状态有关
C．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，因此在分析地球上物体的运动时，不必考虑物体质量的变化
D．根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的
E．在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c＋v，其中c为光在真空中的速度
答案 BCD
解析 根据狭义相对论可知，高速运动的物体在运动方向上长度变短，A错误；根据狭义相对论可知运动物体的长度(空间距离)和它上面物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关，B正确；由m＝可知，在v远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，C正确；由狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，D正确；根据狭义相对论的光速不变原理可知，光相对于观察者的速度仍为c，E错误．
二、非选择题(本题共5小题，共52分)
13．(8分)如图4所示为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象，由图可知，在OA时间内________能转化为________能；在AB时间内电容器处于________(填“充电”或“放电”)过程；在时刻C，电容器带电荷量________(填“为零”或“最大”)．
图4
答案 电场(2分) 磁场(2分) 充电(2分) 为零(2分)
解析 由题图可知，振荡电流随时间按正弦规律变化．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，电容器放电完毕，带电荷量为零．
14．(10分)在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.求：
(1)该回路的周期多大？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
答案 (1)6.28×10－4 s (2)线圈中的电流在减小 电容器正处在反向充电过程
解析 (1)T＝2π(2分)
＝2×3.14× s
＝6.28×10－4 s．(2分)
(2)因为t＝9.0×10－3 s相当于14.33个周期，因<0.33T<，所以当t＝9.0×10－3 s时，LC回路中的电磁振荡正处在第二个的变化过程中．t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如图所示，第一个T内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个T内，电容器反向充电，电流由最大减小到零．显然，在t＝9.0×10－3 s时，即在第二个T内，线圈中的电流在减小，
电容器正处在反向充电过程．(6分)
15．(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？
答案 8 000 m 4.5×10－9 F
解析 由公式v＝λf得：(2分)
λ＝＝ m＝8 000 m，(2分)
再由公式f＝得：(2分)
C＝(2分)
＝ F≈4.5×10－9 F．(2分)
16．(12分)一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时还能否使用经典的动能公式？(电子静止质量m0＝9.1×10－31 kg)
答案 1.6×10－17 J 0.02% 5.9×106 m/s 可以使用经典动能公式
解析 由动能定理：
Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10－17 J，(2分)
根据质能方程：
ΔE＝Δmc2得Δm＝(2分)
＝＝＝0.02%.(2分)
上述计算表明，加速后的电子还处于低速范围，可以使用经典的动能公式．(3分)
加速后的速度为v＝＝ m/s≈5.9×106 m/s.(3分)
17．(12分)地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞行．求：
(1)A上的乘客看到B的相对速度；
(2)B上的乘客看到A的相对速度．
答案 (1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s
解析 (1)根据相对论速度变换公式u＝(2分)
得2.0×108＝(2分)
解得u′＝－1.125×108 m/s(4分)
(2)B上的乘客看到A的相对速度为1.125×108 m/s.(4分)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)
1．手机通信是靠电磁波传递信息的，从理论上预言电磁波存在和第一次用实验证实电磁波存在的物理学家分别是( )
A．安培，法拉第 B．麦克斯韦，法拉第
C．法拉第，赫兹 D．麦克斯韦，赫兹
答案 D
2．(2018·厦门外国语学校高二第二学期期中)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
3．(2016·江苏卷)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
答案 B
解析 根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m，飞船上的观测者测得飞船的长度等于30 m，所以A错误，B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上的观测者测得光的速度都等于c，故C、D错误．
4.(2016·天津卷)如图1所示，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( )
图1
A．米波的频率比厘米波频率高
B．和机械波一样须靠介质传播
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
答案 C
解析 根据f＝可知，波长越长的波频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波不需要介质传播，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，选项D错误．
5.(多选)如图2所示为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图象，由图可知( )
图2
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2，电路中的电流不断减小
C．从t2到t3，电容器不断充电
D．在t4时刻，电容器的电场能最小
答案 ACD
解析 由题图可以看出t1时刻，电容器极板上的带电荷量最大，则电路中的电流为零，磁场能为零，选项A正确；从t1到t2，电容器的带电荷量减小，电路中电流增大，选项B错误；从t2到t3，电容器的带电荷量增大，电容器不断充电，选项C正确；t4时刻，电容器极板上的带电荷量为零，电容器的电场能为零，选项D正确．
6．(多选)如图3所示的LC振荡电路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )
图3
A．振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零
B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大
C．振荡电流为零时，电场能为零
D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
答案 ABD
解析 由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上带电荷量为零，A对．振荡电路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B对．振荡电流为零时，充电结束，极板上带电荷量最大，电场能最大，C错．振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对．
7．声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是( )
A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量
B．超声波与电磁波都既可以在真空中传播，又可以在介质中传播
C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度
D．超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉
答案 A
解析 超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B错误；机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰好相反，C错误；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，D错误．
8．在LC振荡电路中，电容器极板上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是( )
A. B.
C．π D．2π
答案 B
解析 LC振荡电路的周期T＝2π，其电容器极板上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间t＝，所以t＝，选项B正确．
9．一台无线电接收机，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变为( )
A．40 pF B．120 pF
C．1 080 pF D．3 240 pF
答案 A
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.
10．(多选)有关电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
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．
11．正、负电子的静止质量均为m0，当一个正电子和一个负电子相遇时可以发生湮灭现象，即两电子消失而产生一对相同的光子，则每个光子的能量为( )
A．m0c2 B．2m0c2
C.m0c2 D.m0c2
答案 A
解析 光子能量的来源是电子质量的损失，每个电子由于质量而具有的能量是E＝m0c2，两个电子总共具有的能量是2m0c2，故每个光子的能量为m0c2.
12．(多选)(2018·深圳乐而思联考)下列关于对相对论的理解正确的是( )
A．根据狭义相对论可知，竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
B．根据狭义相对论可知，时间进程和空间距离与物体的运动状态有关
C．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，因此在分析地球上物体的运动时，不必考虑物体质量的变化
D．根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的
E．在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c＋v，其中c为光在真空中的速度
答案 BCD
解析 根据狭义相对论可知，高速运动的物体在运动方向上长度变短，A错误；根据狭义相对论可知运动物体的长度(空间距离)和它上面物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关，B正确；由m＝可知，在v远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，C正确；由狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，D正确；根据狭义相对论的光速不变原理可知，光相对于观察者的速度仍为c，E错误．
二、非选择题(本题共5小题，共52分)
13．(8分)如图4所示为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象，由图可知，在OA时间内________能转化为________能；在AB时间内电容器处于________(填“充电”或“放电”)过程；在时刻C，电容器带电荷量________(填“为零”或“最大”)．
图4
答案 电场(2分) 磁场(2分) 充电(2分) 为零(2分)
解析 由题图可知，振荡电流随时间按正弦规律变化．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，电容器放电完毕，带电荷量为零．
14．(10分)在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.求：
(1)该回路的周期多大？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
答案 (1)6.28×10－4 s (2)线圈中的电流在减小 电容器正处在反向充电过程
解析 (1)T＝2π(2分)
＝2×3.14× s
＝6.28×10－4 s．(2分)
(2)因为t＝9.0×10－3 s相当于14.33个周期，因<0.33T<，所以当t＝9.0×10－3 s时，LC回路中的电磁振荡正处在第二个的变化过程中．t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如图所示，第一个T内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个T内，电容器反向充电，电流由最大减小到零．显然，在t＝9.0×10－3 s时，即在第二个T内，线圈中的电流在减小，
电容器正处在反向充电过程．(6分)
15．(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？
答案 8 000 m 4.5×10－9 F
解析 由公式v＝λf得：(2分)
λ＝＝ m＝8 000 m，(2分)
再由公式f＝得：(2分)
C＝(2分)
＝ F≈4.5×10－9 F．(2分)
16．(12分)一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时还能否使用经典的动能公式？(电子静止质量m0＝9.1×10－31 kg)
答案 1.6×10－17 J 0.02% 5.9×106 m/s 可以使用经典动能公式
解析 由动能定理：
Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10－17 J，(2分)
根据质能方程：
ΔE＝Δmc2得Δm＝(2分)
＝＝＝0.02%.(2分)
上述计算表明，加速后的电子还处于低速范围，可以使用经典的动能公式．(3分)
加速后的速度为v＝＝ m/s≈5.9×106 m/s.(3分)
17．(12分)地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞行．求：
(1)A上的乘客看到B的相对速度；
(2)B上的乘客看到A的相对速度．
答案 (1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s
解析 (1)根据相对论速度变换公式u＝(2分)
得2.0×108＝(2分)
解得u′＝－1.125×108 m/s(4分)
(2)B上的乘客看到A的相对速度为1.125×108 m/s.(4分)