东平高级中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：3.1电磁波的产生 巩固练习（含解析）

3.1电磁波的产生
1．关于电磁场和电磁波的说法中正确的是：（
）
A．紫外线是一种波长比紫光波长更长的电磁波，能够灭菌
B．变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场
C．电磁波是纵波，可以在真空中传播
D．麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在
2．2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（　　）
A．4G信号和5G信号都是纵波
B．4G信号更容易发生衍射现象
C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
3．关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是（　　）
A．玻尔大胆预言实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念
B．开普勒通过对行星运行数据的研究，得到了行星受到的向心力与轨道半长轴平方成正比的结论
C．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化
4．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，则（　　）
A．在t1时刻电容器正充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在减小
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
5．如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则（
）
A．A板带正电
B．线圈L两端电压在增大
C．电容器C正在充电
D．电场能正在转化为磁场能
6．人们为了纪念德国科学家赫兹对人类的贡献,把频率的単位定为“赫兹”．赫兹对人类的突出贡献是
．
A．通过实验证实了电磁波的存在
B．通过实验发现了磁场对通电导线有力的作用
C．通过实验发现了电荷之间相互作用力的规律
D．通过实验发现了电磁感应的规律
7．如右图（a）所示的LC振荡电路中,通过P点的电流随时间变化的图线如图
(b)所示,若把通过P点向右的电流规定为i轴的正方向,则
A．0至0.5ms内，电容器C正在充电
B．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电荷
C．1ms至1.5ms内，Q点比P点电势高
D．1.5ms至2ms内电场能在减少
8．在如图所示为LC振荡电路中，电容器极板上的电量随时间变化规律图像，由图可知（　　）
A．t1至t2内，电容器在充电
B．t2至t3内，电路中电流在变大
C．t1时刻，电路中的磁场能最小
D．t2时刻，电路中的电场能最大
9．下列说法中正确的是________
A．做简谐运动的质点，离开平衡位置的位移相同时，加速度也相同
B．做简谐运动的质点，经过四分之一周期，所通过的路程一定是一倍振幅
C．根据麦克斯电磁场理论可知，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场
D．双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离，两相邻亮条纹间距离将变大
E.声波从空气传入水中时频率不变，波长变长．
10．下列说法正确的是:
A．β,γ射线都是电磁波
B．原子核中所有核子单独存在时，质量总和大于该原子核的总质量，
C．在LC振荡电路中，电容器刚放电时电容器极板上电量最多，回路电流最小
D．处于n=4激发态的氢原子，共能辐射出四种不同频率的光子
11．如图LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10﹣2s．自振荡电流沿反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”）．
12．发射波长为10m的无线电波时，振荡电路的电容器为C在不改变线圈电感的情况下，若要发射波长为20m的无线电波，应将电容器电容变________倍．
13．历史上，科学家______(选填“麦
克斯韦”或“赫兹"）首先证实了电磁波的存在。江苏交通广播电台的广播频率为.该电磁波在真空中的波长为_____
14．麦克斯韦电磁场理论：_______的磁场能够在周围空间产生电场，______的电场能够在周围空间产生磁场
。均匀变化的电场产生______的磁场，周期性变化的磁场产生同频率的______________的电场。
参考答案
1．B
【解析】
紫外线是一种波长比紫光波长更短的电磁波，能够灭菌，选项A错误；根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场，选项B正确；电磁波是横波，可以在真空中传播，选项C错误；赫兹第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在，选项D错误.
2．B
【解析】
A．电磁波均为横波，选项A错误；
B．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；
C．两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。
故选B。
3．D
【解析】
A．德布罗意大胆预言实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，选项A错误；
B．开普勒通过对行星运行数据的研究，得到了行星运动定律，但是并没有得到行星受到的向心力与轨道半长轴平方成正比的结论，选项B错误；
C．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项C错误；
D．回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化，选项D正确。
故选D。
4．B
【解析】
由
知
AC．从题图可看出、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，时刻正电荷是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AC错误；
B．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，所以时刻电容器在充电，随着极板上电荷增多，两级间电场增强，故B正确；
D．由于充电过程中振荡电流总是减小的，故线圈中磁场在减弱，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
通过图示电流方向，知电容器在放电，则电容器上极板A带负电，下极B板带正电，振荡电流增大，电容器上的电荷量正在减小，由
知AB两板间的电压在减小，电场能正在向磁场能转化，D正确，ABC错误。
故选D。
6．A
【解析】
1886年，德国科学家赫兹制作了一套仪器，试图用它发射和接收电磁波，结果他成功了，赫兹在人类历史上第一次捉到了电磁波，即通过实验证实了电磁波的存在，人们为了纪念他，把频率的单位定为赫兹，故选A．
【点睛】麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，而赫兹首先验证了电磁波存在．
7．C
【解析】
A．由图（b）可知，在0至0.5ms内，电路电流在增大，电容器C正在放电，故A错误；
B．由图（b）可知，在0.5ms至1ms内，电流是正的，即经过P点的电流向右，由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子，因此在该时间段内，电子经过P点向左移动，因此电容器上极板带负电，故B错误；
C．由图（b）可知，在1ms至1.5ms内，通过电感线圈的电流向上，且增大，电感线圈产生自感电动势，由楞次定律可知，Q电感线圈下端电势高，上端电势低，即Q点比P点电势高，故C正确；
D．由图（b）可知，在1.5ms至2ms内，电路电流减小，磁场减弱，磁感应强度变小，电路处于充电过程，磁场能转化为电场能，电场能增加，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
A．
在t1到t2时刻电容器极板上的q不断减小，说明电容器在不断放电，由于线圈作用，电路中的电流在不断增加，故A错误；
B．
在t2到t3时刻电容器极板上的q不断增加，说明电容器在不断充电，电路中电流减小，故B错误；
C．
在t1时刻，电容器极板上的q最大，所以电路中无电流，则磁场能最小。故C正确；
D．
t2时刻电容器极板上的q等于0，则电场能最小，故D错误。
故选C。
9．ACE
【解析】
做简谐运动的质点，离开平衡位置的位移相同时，回复力相同，故加速度也相同，选项A正确；做简谐运动的质点，经过四分之一周期，只有从平衡位置或者从位移最大或最小的位置计时，所通过的路程一定是一倍振幅，选项B错误；
根据麦克斯电磁场理论可知，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场，选项C正确；
双缝干涉实验中，根据
可知，若只减小双缝到光屏间的距离，两相邻亮条纹间距离将变小，选项D错误；
声波从空气传入水中时频率不变，波速变大，根据可知波长变长，选项E正确；故选ACE.
10．BC
【解析】
β射线是高速移动的电子流.属于实物波.不属于电磁波.故A错误，
在核子结合成原子核过程中需要释放出结合能.根据质能方程
,所以结合原子核过程中存在质量损失.
所以B正确，
LC振荡电路中放电之前属于充电过程，电场能逐渐增大.磁场能逐渐减小，回路电流逐渐减小
.刚刚开始放电时正好是电场能最大，磁场能最小的时刻.所以回路电流此时最小，故C对；
处于n=4激发态的氢原子能释放出C42=6频率的光子，故D错；
综上所述本题答案是：BC
11．充电
正电
【解析】
LC振荡电路中电流变化一个周期过程（设t=0时刻，电流为零，电容器上极板带正电）：①,电流逆时针逐渐增加,
时刻达到最大值，放电完毕；②,电流逆时针逐渐减小,
时刻减为零，反向充电完毕；③,电流顺时针增加，时刻达到最大值，反向放电完毕；④,电流顺时针减为零，正向充电完毕．
【详解】
LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10-2s，t=0时刻振荡电流沿逆时针方向达最大值，即分析中的时刻；t=3.4×10-2s=1.7T，与分析中的中间某时刻相同，电容器在正向充电，电容器的上极板
带正电．
【点睛】
本题关键是明确LC振荡电路一个周期内电流和电容器带电量的变化情况.
12．4
【解析】
根据电磁波的波速公式c=，则波长λ=cT，又因为LC振荡电路发射出的电磁波的周期T=2π，所以λ＝2cπ，要使波长增大为原来的2倍，则C应变为原来的4倍；
【点睛】本题要掌握两个公式，LC振荡电路振荡电流的周期，也是发射出的电磁波的周期T=2π，还要掌握波速的公式c=．
13．
赫兹
3.0
【解析】德国物理学家赫兹用实验成功证实了电磁波的存在；由可得：
.
14．
变化
变化
稳定
周期性变化
【解析】按照麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的的电场能够在周围空间产生磁场
。均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。