上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：电磁场与电磁波 单元测试题（含解析）

电磁场与电磁波
1．许多老人散步时，手里拿着带有天线的收音机，这根天线的主要功能是（ ）
A．接收电磁波 B．发射电磁波 C．接收声波 D．发射声波
2．建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是 （ ）
A．奥斯特 B．法拉第 C．麦克斯韦 D．赫兹
3．北斗系统在航海中有重要的应用，轮船上的接收设备可以通过接收卫星的信息，进而确定自己的位置，在此过程中，该设备接收信息主要利用了（ ）
A．电磁波
B．声波
C．太阳能
D．地磁场
4．下列关于电磁波的说法，不正确的是（ ）
A．电磁波不能传播能量
B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波
C．手机既可接收电磁波，又可发射电磁波
D．电磁波在真空中的速度约为c＝3.0×108 m/s
5．用实验证实电磁波的存在的著名科学家是
A．麦克斯韦 B．法拉第 C．安培 D．赫兹
6．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是 （ ）
A．周期性变化的电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波；
B．在电场的周围总能产生磁场,在磁场的周围总能产生电场；
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播；
D．电磁波传播的速度总是3.0×108m/s。
7．在信息化时代，我们的生活发生了巨大的转变，我们可以用手机打车、叫外卖，汽车也在向着无人驾驶的方向发展，但它们的基本工作方式都离不开电磁波的发射和接收。一些电器设备同时具有发射和接收电磁波的功能，但也有些设备只能发射或只能接收电磁波，下面所列设备在工作时只是用来接收电磁波的是
A．手机 B．雷达 C．微波炉 D．收音机
8．下列属于可再生的一次能源是（ ）
A．石油
B．煤炭
C．潮汐能
D．太阳能
9．下列说法中正确的是（）
A．感生电场是由变化的磁场产生的
B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
C．感生电场的方向可以用楞次定律来判定
D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定沿逆时针方向
10．关于如下现象的表述正确的是：（ ）
A．甲图中是利用紫外线进行防伪
B．乙图中利用β射线照射人体进行透视的
C．丙图中夜视系统是利用红外线
D．丁图中蝙蝠和雷达分别利用超声波与电磁波的多普勒效应定位
11．若电磁波在空气中的传播速度为C，频率为f，则该电磁波在空气中的波长λ= ______ ．一种电磁波的频率是2×109Hz，当它从水中进入空气中时速度______ （填变大、变小、不变）．
12．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生________，变化的电场产生_________，从而预言了电磁波的存在．
13．根据麦克斯韦电磁场理论，如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生_____；第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是_____。
14．Wifi是一种可以将个人电脑、手机等终端设备以无线方式互相连接的技术，常见的连接方式是通过一个无线路由器来实现。无线路由器是通过_____向四周有效范围内的终端传递信息，其传播速度为_____。
15．国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。
16．如图所示的振荡电路中，线圈自感系数L=0.5H， 电容器电容C=2μF， 现使电容器上极板带正电，从接通电键K时刻算起。
（1）当t=3.0×10﹣2s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？
17．如图所示，一LC回路的电感L=0.25H，电容C=4μF，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电，求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）当t=2.0×10-3s时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？
（3）如电容器两板电压最大为10V，则在前T/4内的平均电流为多大？
参考答案
1．A
【解析】
收音机的天线是接收空间电磁波的装置，不能接收声波；收音机不能发射电磁波，更不能直接发射声波；故A正确，BCD错误．故选A．
【点睛】
本题考查人类对电磁波较早的应用装置-收音机的原理，要注意明确它只能接收电磁波，而不能发射电磁波．
2．C
【解析】
建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦
3．A
【解析】
我国的很多轮船上的驾驶舱里都有一个叫做北斗系统的定位系统接受器的装置.北斗系统接受器通过接受卫星发射的导航信号,实现对轮船的精确定位并导航.卫星向北斗系统接受器传送信息依靠的是电磁波.所以A选项是正确的.BCD错误?
故选A
4．A
【解析】
电磁波能传播能量，选项A错误； 根据电磁波谱的知识可知，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波．故B正确；手机既可接收信号，又可发射信号；既可接收电磁波，又可发射电磁波．故C正确；根据电磁理论以及目前的测量可知，电磁波在真空中的速度为c=3.0×108m/s．故D正确；本题选择不正确的，故选A.
【点睛】
电磁波是横波，是由变化的电场与变化磁场，且相互垂直．电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量．电磁波在真空传播速度与光速一样，电磁波与光均是一种物质，所以不依赖于介质传播．
5．D
【解析】
【详解】
用实验证实电磁波的存在的著名科学家是赫兹，故选D.
6．A
【解析】
周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，逐渐向外传播，形成电磁波。故A正确。变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，恒定不变的磁场不会产生电场，同样恒定不变的电场也不会产生磁场，故B错误。电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播，也可以在介质中传播。故C错误。电磁波在真空中传播速度是3×108m/s，故D错误。故选A。
【点睛】
解决本题的关键知道电磁波的产生原理，以及知道电磁波谱所包含：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．对于这些基本知识要熟练掌握并能正确应用．
7．D
【解析】手机既能发射电磁波即向外打电话时，又能接收电磁波即接电话时，A错误；雷达既可以发射电磁波，也可以接收电磁波，B错误；微波炉是利用电磁波来加热食物中水，即只能发射电磁波，C错误；收音机只能接受电磁波，D正确．
8．CD
【解析】
石油、煤炭、潮汐能、太阳能都可以直接从自然界获得,它们都是一次能源；而潮汐能、太阳能属于可再生能源，故CD对；AB错
【点睛】
从自然界直接获得、不需要加工转换的能源是一次能源,由其它能源经过加工转换而获得的能源是二次能源.煤、石油属于化石燃料,在我国能源领域占有重要的地位,是不可再生能源;而太阳能、潮汐能属于可再生能源.
9．AC
【解析】
根据麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场产生磁场，变化的电场产生电场，并依据感生电场的电场线是闭合的，从而即可求解；
【详解】
A、变化的电场一定产生磁场，变化的磁场可以在周围产生电场，故A正确；
B、恒定的磁场在周围不产生电场，故B错误；
C、感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定，故C正确；
D、感生电场的电场线是闭合曲线，其方向与逆时针方向无关，故D错误．
【点睛】
解决本题的关键知道变化的磁场不一定产生变化的电场，只有周期性变化的磁场才会产生周期性变化的电场，注意电场线是否闭合，与电场的分类有关．
10．ACD
【解析】
甲图是利用紫外线使钞票上的荧光物质发光进行防伪的，故A正确；乙图中利用X射线照射人体进行透视的，故B错误；根据红外线的热作用制成红外线夜视仪，故C正确；丁图中蝙蝠和雷达分别利用超声波与电磁波的反射和接收来进行测距和定位的（即多普勒效应定位），故D正确．综上分析，ACD正确．
11． 变大
【解析】
【分析】
所有电磁波的速度在真空中的速度都等于光速c，由c=λf，求得频率f；当电磁波从水中进入空气中后，其频率不变，由c=λf，可知波速的变化．
【详解】
根据c=λf，得
电磁波由水中进入空气中，根据c=λf可知，f不变，λ变大，则波速变大
12．电场； 磁场；
【解析】
【详解】
麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，从而预言了电磁波的存在．
13．周期性变化的磁场 赫兹
【解析】
【详解】
如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生周期性变化的磁场；第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是赫兹。
14．电磁波 3×108m/s
【解析】
【详解】
本题考查电磁波的传播和应用。
Wifi、蓝牙、对讲机、子母机等近距离无线通信技术都是利用电磁波传输的，Wifi利用了电磁波中的微波技术进行信息传输；电磁波的传播速度等于光速即3×108m/s。
故本题答案是：(1). 电磁波 (2). 3×108m/s
15．
【解析】
【分析】
【详解】
电磁波的在土壤中传播速度满足
根据题意可知
解得土壤厚度为
16．（1）顺时针方向电流 （2）
【解析】
(1)LC回路振荡的周期：
当t＝3.0×10－2 s时，t＝4.78T，即，
此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流方向为顺时针．
(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
【点睛】该题考查振荡电路产生的振荡电流周期公式，及Q=CU，公式的理解与应用．
17．1）；（2）负电；逆时针。（3）
【解析】
【详解】
（1）根据可得此LC振荡电路的周期为
（2）当t=2.0×10-3s时，即从t=0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带负电荷，电流方向为逆时针方向；
（3）如电容器两板电压最大为10V，则电容器带电量最大值为
Q=CU=4×10-5C
则在前T/4内的平均电流为