上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：3.2电磁波的发现 跟踪训练（含解析）

3.2电磁波的发现
1．实际发射无线电波的过程如图所示。高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示。根据以上图象，发射出去的电磁波图象应是（ ）
A．B．C．D．
2．在LC回路中产生电磁振荡的过程中（ ）
A．从电容器放电开始计时，当（k=0，1，2，…）时，振荡电流最大
B．当电容器中电场强度增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相反
C．向电容器充电是磁场能转化成电场能的过程
D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同
3．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是(　　)
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的1/4
C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的1/2
4．为了使需要传递的信息(如声音、图像等)载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行
A．调谐 B．放大 C．调制 D．检波
5．下列方法中能使平行板电容器的极板间产生磁场的是(　　)
A．把电容器接在直流电源两端
B．把电容器接在交流电源两端
C．给电容器充电后保持电荷量不变,将两板间距离匀速增大
D．以上说法均不对
6．当电冰箱的电路接通或断开时，可从附近的收音机中听到“喀喀”的杂音，这是因为(　　)
A．电路通、断时，发出的声音被收音机所接收
B．电路通、断时，发出的电流被收音机所接收
C．电路通、断时，发出的电磁波被收音机所接收
D．电路通、断时，发出的振荡电流被收音机所接收
7．在LC振荡电路中，和时电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若，则下列说法中正确的是　　
A．在时刻电容器正在充电
B．在时刻电容器正在充电
C．在时刻电路中的电流处在增大状态
D．在时刻电路中的电流处在增大状态
8．关于电磁波和电磁场，下列叙述正确的是
A．电磁波的能量越大，在真空中传播速度就越大
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直
C．电磁波依赖于介质传播
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
9．雷达是利用无线电波的回波来探测目标方向和距离的一种装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波．测速雷达主要是利用多普勒效应原理，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度．以下说法正确的（ ）
A．雷达发射的是不连续的电磁波
B．雷达用的是微波波段的无线电波
C．目标离雷达天线而去时，反射信号频率将高于发射信号频率
D．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率
10．(多选)下列关于无线电波的叙述正确的是(　　)
A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108 m/s
C．无线电波不能产生干涉和衍射现象
D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短
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．LC振荡电路中电感线圈的L＝16H，电容器的C＝144pF，这电路的固有频率f=_______Hz，向外辐射的电磁波的波长＝________m。
13．有一LC振荡电路，线圈自感系数的变化范围是0.1~0.4mH,电容器电容的变化范围是4~9pF，试求该电路产生的振荡电流的频率的变化范围．
14．某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
参考答案
1．B
【解析】
使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制．调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，通过改变频率来实现信号加载电磁波。由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化．故B正确、ACD错误。
2．C
【解析】
A、当 （k=0，1，2，…）时，
由图可知振荡电路电流为零，A错误；
B、当电场强度增大时，电容器充电，线圈中自感电动势与电流方向相同，B错误；
C、电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化为电场能，C正确；
D、相邻的充、放电时间内，电荷的运动方向相反，电流方向相反，D错误．
故选C
【名师点睛】由于电磁振荡电路可以产生电磁波，而电磁波可以用正弦函数图像表示，所以电路中的电流、极板电荷量均是按照正弦函数关系变化的．
3．B
【解析】由震荡频率公式： 可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的1/4，或减小自感使之变为原来的1/4，故B正确，ACD错误。
4．C
【解析】
使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制。调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波。故C正确、ABD错误。
5．B
【解析】要想使平行板电容器的极板间产生磁场，则必须要在两板间产生变化的电场；把电容器接在直流电源两端，则只产生稳定的电场，选项A错误；把电容器接在交流电源两端，则能产生变化的电场，选项B正确；给电容器充电后保持电荷量不变,将两板间距离匀速增大，则由于电容器两板间的场强与距离无关，则电场不变，选项CD错误；故选B.
6．C
【解析】当电冰箱的电路接通或断开时，会产生一定频率的电磁波，当被收音机接收到就会听到“喀喀”的杂音．故选C.
7．BC
【解析】
由题图t1时刻感应电流的方向与放电电流方向相反，电流应增大，故此时正在放电；而t2时刻感应电流的方向与充电电流方向相同，电流应减小，此时电容器正在充电，故BC正确，AD错误．
8．BD
【解析】
电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的能量无关，选项A错误；电磁波能在真空中传播，不需要介质，选项C错误. 电磁波势横波，每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，选项B正确；只要空间某个区域有振荡的电场或磁场,就能产生电磁波，选项D正确；故选BD.
9．ABD
【解析】
试题分析：雷达是利用微波测速、测距的；当目标离雷达天线而去时，反射信号频率将低于发射信号频率；目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率．
解：A、根据题意，雷达发射的脉冲电波，是不连续的电磁波，故A正确；
B、雷达用的是无线电波中的微波波段，故B正确；
C、目标离雷达天线而去时，根据多普勒原理，反射信号频率将低于发射信号频率，故C错误；
D、目标向雷达天线靠近时，根据多普勒原理，反射信号频率将高于发射信号频率，故D正确；
故选ABD．
点评：本题关键明确雷达的工作原理，明确多普勒效应中，相互远离时接受频率降低；相互靠近时接受频率变大．
10．AD
【解析】
无线电波的波长是从几十千米到几毫米的电磁波，故选项A正确；干涉、衍射是一切波都具有的特性，故选项C错误；无线电波由真空进入介质时，波速变小，故选项B错误；由v＝λf知，频率不变，波速变小，波长变短，故选项D正确．故选AD.
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． 3.32×106 90.4
【解析】根据
向外辐射的电磁波的波长
13．
【解析】
由振荡电路的周期
周期的频率的关系
联立得：
可知当L和C最小时，f最大，有：
当L和C最大时，f最小，有：
故频率的范围为：
【点睛】
根据求出最大频率和最小频率，从而确定取值范围．
14．1.5×109Hz 3×104m
【解析】
(1)电磁波一般在空气中传播，传播速度认为等于光速c＝3.0×108m/s，因此
＝Hz＝1.5×109Hz
(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02 μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝s＝2×10－4s?0.02 μs(故脉冲持续时间可以略去不计)，则2x＝vΔt所以x＝＝3×104m.
思路分析：根据公式分析;经过分析可得Δt?0.02 μs,所以脉冲持续时间可以略去不计, 则根据公式2x＝vΔt可得
试题点评：第二问中注意两个脉冲时间间隔为电磁波往返的时间