上海市大境中学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．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
B．超声波属于电磁波
C．光属于电磁波
D．电磁波不能在真空中传播
2．降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱．某型号降噪耳机工作原理如图所示，降噪过程包括如下几个环节：首先，由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵能听到的环境中的中、低频噪声（比如 100Hz～1000Hz）；接下来，将噪声信号传至降噪电路，降噪电路对环境噪声进行实时分析、运算等处理工作；在降噪电路处理完成后，通过扬声器向外发出与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声；最后，我们的耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失了．对于该降噪耳机的下述说法中，正确的有
A．该耳机正常使用时，降噪电路发出的声波与周围环境的噪声能够完全抵消
B．该耳机正常使用时，该降噪耳机能够消除来自周围环境中所有频率的噪声
C．如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变小，则该耳机降噪效果一定会更好
D．如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢，则耳机使用者可能会听到更强的噪声
3．甲坐在礼堂120 m处听报告，乙在家里离电视机2.5m听电视直播．已知声音在空气中声速为340 m/s，乙的家距离开会的礼堂2 000 km，则( )
A．甲先听到报告
B．乙先听到报告
C．甲、乙同时听到
D．不能确定
4．关于电磁场，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁场也是物质
B．电磁场具有能量
C．电磁场看不见摸不着，是假想的
D．电磁场是物质存在的基本形态之一
5．关于电磁波，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁波可以脱离“波源”而独立存在，
B．要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是均匀变化的
C．电磁波是物质波，
D．电磁波可以使电荷移动
6．电磁场理论的两大支柱是( )
A．变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
B．变化的磁场产生变化电场；变化的电场产生变化磁场
C．变化的磁场产生磁场；变化的电场产生电场
D．变化的磁场产生变化磁场；变化的电场产生变化电场
7．关于电磁波传播，下列说法不正确的（ ）
A．电磁波在与电场、磁场均垂直的方向传播．
B．电磁波在真空中和介质中传播速度都等于光速
C．电磁场由近及远传播，形成电磁波．
D．电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．
8．电磁波与声波比较不正确的是(　　)
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的，与频率无关
9．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是
A．法拉第通过实验研究，总结出了电磁感应的规律，制造了世界上第一台手摇发电机
B．麦克斯韦预言了电磁波，楞次用实验证实了电磁波的存在
C．奥斯特发现了电磁感应的规律，并总结出了右手定则
D．麦克斯韦预言且用实验证实了电磁波的存在
10．关于电磁波,下列说法正确的是
A．雷达是用X光来测定物体位置的
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．用紫外线可以杀菌消毒
11．如图所示，线圈自感系数为L，其电阻不计，电容器的电容为C，开关S闭合．现将S突然断开，并开始计时，以下说法中正确的是（ ）
A．当时，由a到b流经线圈的电流最大
B．当时，由a到b流经线圈的电流最大
C．当时，电路中电场能最大
D．当时，电容器左极板带有正电荷最多
12．关于电磁场理论的叙述正确的是（ ）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
13．在国际单位制中，电场强度的单位是____；磁感强度的单位是_____。麦克斯韦从理论上预言电磁波在真空中的传播速度等于__________________m/s.
14．某广播电台发射的电磁波的波长是500m，它的频率是______?Hz．
15．在LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示，则在t1时刻电容器正在_______，t2时刻电容器正在_______。（填“充电”或“放电”）
16．如图所示，线圈的自感系数L＝0.5 mH ， 电容器的电容C＝0.2 μF．电源电动势E＝4 V ， 电阻的阻值R＝10 Ω ， 不计线圈和电源的内阻，闭合开关S ， 待电路中电流稳定后 断开S ， 求
（1）LC回路的振荡频率．
（2）LC回路振荡电流的有效值．
（3）从断开S到电容器上极板带正电荷最多所经历的最短时间．
17．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒发射的脉冲数n＝5 000个，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs．求电磁波的振荡频率和最大探测距离．
18．某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机。设某一时刻从雷达站发出电磁波后到再接收到反射波历时，经后又发出一个电磁波，雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时，则该飞机的飞行速度多大？
参考答案
1．C
【解析】
电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，选项A错误；超声波不属于电磁波，选项B错误；光属于电磁波，选项C正确；电磁波能在真空中传播，选项D错误；故选C.
2．D
【解析】
AB．因周围环境产生的噪声频率在100Hz～1000Hz范围之内，而降噪电路只能发出某一种与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声，所以降噪电路发出的声波与周围环境的噪声不能够完全抵消，即不能完全消除来自周围环境中所有频率的噪声，选项AB错误；
C．如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变大，则该耳机降噪效果一定会更好，选项C错误；
D．如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢，则在降噪电路处理完成后，通过扬声器可能会向外发出与噪声相位相同、振幅相同的声波来加强噪声，则耳机使用者可能会听到更强的噪声，选项D正确；
故选D.
3．B
【解析】
甲听到声音的时间为：
电信号传递到乙的电视机的时间为：
声音传递到乙的时间为：
所以乙听到声音的时间为：
可知乙先听到声音，故B正确，ACD错误．
点睛：该题考查电磁波的传播速度，是为了强化对电磁波的速度与声速的差别的理解，同时要注意在该题中，现场录制过程中信号转化的时间以及信号解码的时间都可以忽略不计．
4．C
【解析】
A、电磁场是一种特殊的物质，是物质存在的基本形态之一，故AD正确，C错误；
B、电磁场具有能量，例如电磁波的发射即为将能量和信息由近向远传播，故B正确；
点睛：考查电磁场的概念，知道电磁场是一种特殊物质，注意电磁场是实际存在的，而电场线或磁场线是假想的．
5．B
【解析】
A、电磁波是变化磁场产生电场、变化电场产生磁场不断交替变化产生的，所以电磁波可以短暂脱离“波源”而独立存在，当电磁场能量耗尽之后，电磁波才会消失，故选项A正确；
B、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，而电磁波是变化磁场产生变化电场、变化电场产生变化磁场不断交替变化产生的，所以要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)都不是均匀变化的，同时电磁波是物质波，同时产生电磁波的变化的电场或磁场可以使电荷移动，故B错误，CD正确．
点睛：注意麦克斯韦的电磁场理论是电磁波产生的理论基础，要加强理解与应用．
6．A
【解析】
麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在，故选项A正确，BCD错误．
点睛：麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实电磁波存在．
7．B
【解析】
A、电磁波是横波，电磁波在与电场、磁场均垂直的方向传播，故A正确；
B、根据光速可知，不同波长的电磁波，在真空中的传播速度是等于光速，在介质中传播速度小于光速，故B错误；
C、变化的电场与变化磁场形成电磁波，电磁场由近及远传播，形成电磁波，故C正确；
D、根据电磁波的发射可知，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，故D正确．
点睛：本题考查了电磁波的产生机理和传播特性，注意电磁波形成条件，及周期性变化与均匀变化的区别．
8．D
【解析】
电磁波表示是一种物质，其传播不需要介质；机械振动在介质中的传播是机械波，机械波的传播离不开介质，A正确；真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大，根据波速与波长关系公式，由空气进入水中传播时，电磁波的波长变小，声波的波长变大，BC正确；声波的传播速度在介质中是由介质决定的，与频率无关；而电磁波的传播速度；而n与光的频率有关，故电磁波在介质中的速度与频率有关，D错误．
9．A
【解析】
1831年，法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机．故A正确．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故BD错误．法拉第发现了磁生电现象，英国物理学家约翰·安布罗斯·弗莱明总结出了右手定则，故C错误．故选A．
【点睛】法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在；法拉第发现了磁生电现象．
10．D
【解析】
雷达是用无线电波来测定物体位置的设备．故A错误．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制；故B错误；运用荧光物质在紫外线照射下，会发出可见光，所以是用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光．故C错误．紫外线可以用来杀菌、消毒，故D正确；故选D．
【点睛】雷达是用无线电波来测定物体位置的设备；用紫外线照射，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光；了解电磁波的产生以及电磁波在现代生活中的应用；紫外线化学效应强，能杀菌，制成消毒灯．
11．CD
【解析】
AC、根据LC振荡电路的周期公式， 当时，电源的线圈给电容器充电刚好结束，则流经线圈的电流最小，电路中电场能最大，故A错误，C正确；
B、当时，电容器刚好放电结束，流经线圈的电流最大，方向向左，故B错误；
D、当时，电容器刚好反向充电刚好结束，电容器C两极板间电压最大，且电容器左极板带有正电荷，故D正确；
故选CD．
12．ABC
【解析】
A、根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有无闭合电路是没有关系的，故A正确；
B、周期性变化的磁场产生电场的变化周期与周期性变化的磁场的周期是相同的，所以周期性变化的磁场会产生同频率的变化电场，故B正确；
C、由麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，这个统一的场即为电磁场，故C正确；
D、电场周围是否存在磁场以及磁场周围是否存在电场是一个复杂的问题，但其中一种情况就是电场周围不一定存在磁场，磁场周围也不一定存在电场，故D错误；
故选ABC．
13．N/C（V/m） 特斯拉（T） 3×108
【解析】
在国际单位制中，电场强度的单位是N/C（V/m）；磁感强度的单位是特斯拉（T）。麦克斯韦从理论上预言电磁波在真空中的传播速度等于3×108m/s.
14．6×105
【解析】
根据得，，故答案为：6×105．
15．放电 充电
【解析】
由题图t1时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在放电；
而由t2时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在充电。
16．（1）1.6×104Hz （2）0.28 A （3）4.7×10－5S
【解析】
(1)根据,可求得频率为f=1.6×104Hz．
(2)LC回路的最大电流为
振荡电流产生正弦式交变电流，
(3)由，得T=6.25×10-5s．当S断开时，电容器上的带电量为零，然后电容器开始充电，且下极板带正电，
故当电容器上极板带正电荷量最大，经历的最短时间为.
【点睛】
该题考查振荡电路产生的振荡电流周期公式，理解充电与放电过程，电量，电场强度，电压，电流的大小如何变化．
17．1.5×109 Hz 6×104 m
【解析】
由于电磁波的波长、频率和波速之间满足关系v=λf，真空中电磁波的传播速度等于光速，一般在空气中传播，电磁波的传播速度就认为等于光速ν=3.00×l?08?m/s，因此＝1.5×109Hz，即电磁波频率为1.5×109?Hz．雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续t=0.02μs，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s，则s=v△t，而△t=1/5000?s=200μs＞＞0.02μs（脉冲持续时间可以略去不计），所以s=v?△t=6×104m．
18．525m/s
【解析】
【详解】
由电磁波发射到接收到反射波历时，可算出此时飞机距雷达站的距离为
经4s后，飞机距雷达站的距离为
在这4s时间内飞机飞过的路程为
故飞机的飞行速度为