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第三章 电磁振荡 电磁波
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归纳整合·深度升华章末过关检测(三)
(时间：90分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．建立完整的电磁理论并首先预言电磁波存在的科学家是( )
A．法拉第 B．奥斯特
C．麦克斯韦 D．赫兹
解析：选C．在电磁学方面，奥斯特发现了“电生磁”，法拉第发现了“磁生电”，麦克斯韦建立了完整的电磁理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验验证了电磁波的存在．
2．下列说法中错误的是( )
A．红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均一样，为3.0×108 m/s
B．红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性
C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D．日光灯是紫外线的荧光效应的应用
解析：选B．不同的波长的电磁波在真空中的传播速度均为c；红外线在遥感技术中用到了它的热效应；紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度；利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯．由此可知A、C、D正确，B错误．
3．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于( )
A．可见光波段 B．红外波段
C．紫外波段 D．X射线波段
解析：选B．所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础．再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的长，有较好的穿透云雾的能力，故选B．
4．当频率增加时，机械波和电磁波的传播速度(在同一种介质中)将( )
A．机械波速度增加，电磁波速度不变
B．机械波速度不变，电磁波速度减小
C．两者速度都不变
D．两者速度都增加
解析：选B．机械波的波速是由介质决定的，所以机械波的速度不变，在同一种介质中，频率越大，电磁波速度越小，所以本题的正确选项为B．
5.如图所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可断定( )
A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
解析：选C．红外线最显著的作用是热作用，可以判断含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的．
6．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，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中( )
A．Oa段 B．ab段
C．bc段 D．cd段
解析：选D．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．
7．关于电磁波传播速度表达式v＝λf，下述结论中正确的是( )
A．波长越长，传播速度就越大
B．频率越高，传播速度就越小
C．发射能量越大，传播速度就越大
D．电磁波的传播速度与传播介质有关
解析：选D．电磁波和机械波相同之处为频率f由波源决定，都能产生干涉、衍射，都遵循公式v＝λf，但不同的是电磁波传播不需要介质，而机械波传播必须要有介质，机械波波速由介质决定，电磁波的波速由介质和频率共同决定．
8．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，雷达所发射出去的电磁波应具有的特点是( )
A．发射波长很长的无线电波，因为长波可以在地球表面传播得很远
B．发射波长极短的无线电波，因为短波可以以天波的方式传播
C．发射波长极短的微波，因为微波直线性好，定位准确
D．发射的无线电波包括所有的波长范围，这样可以探测任何种类的物体
解析：选C．雷达是利用无线电波的直线传播的特性来定位目标的，所以选项C正确．
9.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，场外有一带正电的粒子(重力不计)静止在某点处，当磁场均匀增强时，该粒子的运动情况是( )
A．仍静止在某点处 B．将做匀速运动
C．将做加速运动 D．以上说法均不对
解析：选C．当磁场均匀增强时，在磁场周围的空间将产生一个涡旋电场，带正电的粒子就处在涡旋电场中，在电场力作用下做加速运动，选项C正确，A、B、D错误．
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
10．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
解析：选BC．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不对，C对．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，两极间电场增强，故B对，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D不对．
11．在LC振荡电路中，某一时刻电容器C两极板间的电场线方向和穿过线圈L的磁感线方向，如图所示，这时有( )
A．电容器正在放电
B．电路中电流强度在减少
C．磁场能正在转化为电场能
D．线圈中产生的自感电动势正在增加
解析：选BCD．
根据线圈中磁感线的方向，由安培定则容易判断出电流方向是按顺时针方向．又有电容器两极板间的电场方向竖直向下，表明上极板带正电荷，所以此时电路正对电容器充电，电流强度将逐渐变小，线圈中的磁场能正逐渐转化为电容器间的电场能．若电路中的电流i随时间t的变化关系，如图所示(规定顺时针方向的电流为正)，那么本题的状态相当于i－t图像中的A点，可见A处的斜率正在增大，线圈中产生的自感电动势也在增加，本题正确答案为B、C、D．
12．电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号时，下列判断正确的是( )
A．当电视机在离电视发射塔较近时，用室内天线也可以接收到信号，这是电磁波的衍射现象
B．用室内天线接收时，电视机安放在室内不同位置，接收效果不同，这是电磁波在室内反射后产生的干涉现象
C．离电视发射塔较远处要用架设室外天线的方法接收信号，这是由于发送电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播
D．有线电视的信号也是通过电磁波传送的
解析：选ABC．电磁波绕过障碍物进入室内被电视机天线接收，这是电磁波的衍射现象；室内不同位置由于电磁波在墙壁和其他器物表面反射，然后叠加，形成有的地方加强，有的地方减弱的现象是波的干涉现象；电视信号用微波传送，微波波长短，基本上是沿直线传播，在离发射塔较远处，由于微波不能直接传送到电视机天线，就要架设室外天线来接收微波；有线电视通过传输线中的振荡电流来传送信号，不通过空中的电磁波传送．
三、非选择题(本题共4小题，共46分，按题目要求作答．计算题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)某振荡电路采用可变电容器，当电容器的电容调到390 pF时，其振荡频率为520 kHz，当电容器电容调到39 pF时，其振荡频率是多少？该振荡电路的波长范围是多少？
解析：LC振荡电路的频率由f＝决定
由＝故f2＝f1＝×520 kHz≈1 644 (kHz)
由λ＝得λ1＝＝ (m)＝577(m)
λ2＝＝(m)≈182 (m)
故波长范围是182～ 577 m.
答案：1 644 kHz 182～577 m
14．(12分)某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为百万分之一秒，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乙所示，可求出该汽车的车速，请根据给出的t1、t2、t、c求出汽车车速表达式．
解析：根据题图乙所示第一次测量时汽车距雷达距离s1＝；第二次测量时汽车距雷达距离s2＝.两次发射时间间隔为t，则汽车的速度v＝＝＝.
答案：
15．(12分)如图所示，线圈的自感系数为3 μH，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在300～150 pF之间变化，S为转换开关．求此回路的最大周期和最大频率．
解析：根据T＝2π得
Tmax＝2π＝2π s＝1.88×10－7 s.
根据f＝＝得
fmax＝＝ Hz
＝1.06×107 Hz.
答案：1.88×10－7 s 1.06×107 Hz
16．(12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：设人到辐射源的距离为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＝
即人离波源的距离至少为 才是安全区．
答案：
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- 6 -本章优化总结
电磁振荡的三个“两”的理解
电磁振荡在近年来的高考中出现的频率较高，学习中若能抓住三个“两”，就可把握好本章的知识要点，从而使知识系统化．
1．两类物理量：考题大部分是围绕某些物理量在电磁振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要．这些物理量可分为两类：
(1)电流(i)．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．
(2)电压(u)．电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E和电场能E电，线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同．
电流i和电压u的变化不同步，规律如图．
2．两个过程：电磁振荡过程按电容器和电荷变化可分为充、放电过程．当电容器的电荷增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷减少时为放电过程，这个过程中电路的电流增加．在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)．电磁振荡的一个周期内经历两次充电、两次放电．
3．两个初始条件：图中的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两个不同初始条件．图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电．学习中应注意区分这两个初始条件．
如图所示，LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10－2s，自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时，当t＝3.4×10－2s时，电容器正处于________状态(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)，这时电容器的上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)．
[解析] 电磁振荡过程电容器极板上电荷量是周期性变化的，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＝3.4×10－2s＝2×10－2s＋1.4×10－2s＝T＋t′，t′＝1.4×10－2s，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，电容器极板上电荷量应增加，故电容器应处在充电状态，且上极板带正电．
[答案] 充电 带正电
机械波与电磁波的比较
电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两种波因产生机理不同，除具有波的共性外，还有不同之处．
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关
产生机理 由(波源)质点的振动产生 由电磁振荡(周期性变化的电流)激发
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
(多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )
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，电磁波波长变短，声波波长变长
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] 电磁波传播不需要介质，而声波属于机械波，声波传播离不开介质，A正确；电磁波在空气中的速度接近光在真空中的速度，进入水中速度变小，而声波进入水中速度反而比空气中大，B正确；由v＝λf，电磁波或声波由一种介质进入另一种介质时，频率不变，可见，波速v与波长λ成正比，C正确；电磁波的速度不仅与介质有关，还与频率有关，这点与声波不相同，D错误．
[答案] ABC
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