上海市民立中学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，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波和机械波都需要通过介质传播
B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
C．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波
D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波
2．下列说法中不正确的是（　　）
A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零
C．摄像机在1s内要传送25幅画面
D．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
3．下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．电路中周期性振荡电流在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
4．电磁波在真空中传播的速度是3.00×108m/s， 有一个广播电台的频率为90.0MHz， 这个台发射的电磁波的波长为（　　）
A．2.70m B．3.00m C．3.33m D．270m
5．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A．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
6．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列的哪些措施( )
A．增大电容器极板的正对面积 B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数 D．提高供电电压
7．雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300MHz至1000MHz的范围内，已知真空中光速c=3×108m/s ． 下列说法不正确的是（　　）
A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B．电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3m至1m之间
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
8．由电容为C、电感为L组成的LC振荡电路在电磁振荡过程中，所激发的电磁波以速度v向空间传播，则电磁波的波长为（　　）
A． B．
C． D．
9．要使LC振荡电路的周期增大一倍，可采用的办法是 [ ]
A．自感L和电容C都增大一倍
B．自感L和电容C都减小一半
C．自感L增大一倍且电容C减小一半
D．自感L减小一半且电容C增大一倍
10．如图是各电场的电场强度E随时间t的变化图象，其中能向外发射的电磁波是（　　）
A．???????????????????????? B．????????????????????????
C．???????????????????????? D．
11．关于电磁波和机械波，下列说法正确的是（　　）
A．由于电磁波和机械波本质上相同，故这两种波的波长、频率和波速间具有相同的关系
B．电磁波和机械波的传播过程都传递了能量
C．电磁波和机械波都需要通过介质传播
D．发射无线电波时需要对电磁波进行调制和检波
12．如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时（?? ）
A．a点电势比b点低
B．电容器两极板间场强正在减小
C．电路中电场能正在增大
D．线圈中感应电动势正在增大
13．电磁波的传播速度等于____________,与光速相同。为此麦克斯韦认为光是一种_____________。电磁波的传播速度等于________________的乘积。
14．英国物理学家_________________指出,变化的电场周围产生_______,变化的磁场周围产生_________________,这两种变化交替产生,从而形成了一个不可分割的统一体,并从发生区域向周围空间传播,就形成了_________
15．产生电磁波的电场方向和磁场方向相互垂直,即电磁波是_______________
16．早期电视机接收的频道为频道，全频道电视机所接收的频道除频道外，还包括频道，试求早期电视机和全频道电视机所接收的无线电波的波长范围．
17．振荡电路中电容器电容为C，振荡电流i＝Imsin ωt.
求：①此电路中线圈的自感系数L；
②设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ，求电磁波在此介质中的传播速度v.
18．LC振荡电路电容器的电容为3×10－5μF，线圈的自感系数为3 mH，它与开放电路耦合后，求：
①发射出去的电磁波的频率是多大？
②发射出去的电磁波的波长是多大？
参考答案
1．D
【解析】
电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质．故A错误．当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故B错误；雷达发射的是直线性能好、反射性能强的微波，故C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，选项D正确；故选D.
2．B
【解析】
【详解】
A．摄像机实际上是一种光电传感器，是一种能将光信号转变为电信号的装置，故A正确，与结论不相符；
B．电磁波是电磁场在空间的传播，能量并不是相互转化的，故B错误，与结论相符；
C．摄像机在1s内可以传送25幅画面，播放时利用人体的视觉暂留效应得到动态图画，故C正确，与结论不相符；
D．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号和声信号的装置，故D正确，与结论不相符；
故选B．
3．C
【解析】
电磁波是一种能量形式，它可以在真空中传播也可以在其他介质中传播，例如：光；变化的电场能产生磁场；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在．
【详解】
电磁波不只能在真空中传播，也能在介质中传播，选项A错误；电场随时间均匀变化时，产生恒定的磁场，则不会产生电磁波；故B错误．电路中周期性振荡电流在空间产生电磁波，选项C正确；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项D错误；故选C.
4．C
【解析】
电磁波的传播速度是光速，频率波长速度的关系是c=λf，所以，故C正确．故选C．
5．A
【解析】
A、变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，场逐渐向外传播形成电磁波，A正确．B、根据麦克斯韦电磁电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．只要电场发生变化就可以产生磁场，只要磁场发生变化就可以产生电场，如果电场、磁场不变化，则不能产生磁场、电场，B错误．C、电磁波是横波，电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，在真空中的传播速度等于光速；电磁波也可在介质中传播，介质中的传播速度，与折射率有关，CD错误．故选A．
【点睛】
此题要理解麦克斯韦电磁场理论，熟知电磁波的产生条件，传播速等，明确真空中电磁波的速度与光速相同．
6．B
【解析】
明确振荡电路的原理，知道振荡电路产生的振荡电流频率平方与线圈L及电容器C成反比；同时明确如何才能增大发射电磁波的能力．
【详解】
根据题意，为了增大电台辐射能力，必须采用开放电路，提高电磁波的频率，由 可知，必须使电容C或电感L减小，再根据C∝可知，当增大电容器极板间的距离时，C减小，电磁波的频率f可增大，所以B选项正确．而增大电容器极板的正对面积时，电容C增大，不能实现增大电磁波的频率，A选项错误．B正确；又因为电感L与线圈的匝数、面积大小、线圈的长短以及线圈中有无铁芯等因素有关，而增大自感线圈的匝数时，电感L增大，所以C选项错误．由可知，电磁波的频率与电压无关，D选项错误；故选B．
【点睛】
本题考查电磁波的产生规律，必须明确要想提高传输信号能力应提高电磁波的频率；从而得出正确的方法．
7．A
【解析】
根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是周期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，不断交替变化产生的，故A错误；B正确．根据λ=c/f电磁波频率在300MHz至1000MHz?的范围内，则电磁波的波长范围在0.3m至1m之间，故C正确；测出雷达和目标的间距，根据无线电波的传播速度，就可以确定从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，D正确；此题选择不正确的选项，故选A．
【点睛】
本题易错点为：有些同学错误认为磁场产生电场，电场产生磁场，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．
8．D
【解析】
振荡电路的振荡周期；而电磁波以速度v向空间传播，则由，
可得：D正确，ABC错误；
故选D．
9．A
【解析】
LC振荡电路的周期由自感系数和电容C决定，所以要想增大周期，就要改变自感和电容．
【详解】
根据：，周期要增大一倍，则LC乘积变为原来的4倍，所以A正确，BCD错误．
故答案选A．
【点睛】
本题解题关键是知道周期公式，由公式直接推出结果，属于基础题型，应熟练掌握．
10．D
【解析】
【分析】
根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，周期性变化的磁场与电场不断的相互激发，会使电磁场由近及远的传播，形成电磁波．
【详解】
A、图A是稳定的电场，不能产生磁场，故A错误．B、C、图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波，故B错误，C错误．D、图D是按正弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，故D正确．故选D．
【点睛】
本题关键熟悉电磁波的产生机理，要明确周期性变化的电场或磁场可以产生电磁波，均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波．
11．B
【解析】
【分析】
电磁波是交变电磁场在空间的传播，机械波是机械振动在介质中的传播；电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质．
【详解】
A、电磁波是交变电磁场在空间的传播，机械波是机械振动在介质中的传播，本质不同．但是波长、频率和波速间具有相同的关系，故A错误．B、电磁波和机械波的传播过程中都传递了能量，故B正确．C、电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，故C错误．D、发射无线电波时，需要对电磁波进行调制，检波是接收时步骤，故D错误．故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道电磁波和机械波的特点，知道它们的联系和区别．
12．AB
【解析】
【分析】
根据磁场方向由安培定则判断电流方向，电流方向是正电荷移动方向，根据电流方向及电容器充放电情况判断极板带电情况．振荡电路中有两种能：电场能和磁场能，根据能量守恒定律分析能量的变化．
【详解】
结合图中的磁场的方向，根据安培定则，线圈中的电流从b到a，此时电流正在增强，表明电容器正在放电，所以下板带正电，上板带负电．a点电势比b点低，电容器两极板间场强正在减小，电场能在减小，电流放电变慢，线圈中感应电动势变小，故A、B正确，C、D错误．故选AB．
【点睛】
本题考查对电磁振荡过程的理解，难点在于电容器极板带电情况的判断，要根据电流方向和电容器充放电情况分析．
13． 电磁波 波长与频率
【解析】
【详解】
[1][2]电磁波的传播速度等于，即与光速相同，为此麦克斯韦认为光是一种电磁波，
[3]由波长、波速、频率间的关系可知，电磁波的传播速度等于波长与频率的乘积。
14．麦克斯韦 磁场 电场 电磁波
【解析】
【详解】
[1][2][3][4]英国物理学家麦克斯韦指出，变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁波。
15．横波
【解析】
【详解】
[1]由于电场方向和磁场方向相互垂直，所以电磁波是横波。
16．早期电视机的波长范围为：??m；全频道电视机接收的无线电波的波长范围为??m，??m
【解析】
【详解】
不同频率的电磁波的传播速度都相同根据电磁波的波长、波速和频率的关系式c和电磁波在真空中的传播速度，可得对应频道中最低频率和最高频率的波长分别是：
；
同理可得：；；；
则早期电视机的波长范围为：??m；全频道电视机接收的无线电波的波长范围为??m，??m
【点睛】
明确电磁波的波长，根据波长、频率和波速的关系即可求得各边缘频率处的对应波度．
本题考查波长、频率和波速之间的关系，要注意电磁波在真空中的传播速度．
17．① 　②
【解析】
【详解】
①由T＝＝2π 得L＝ ；
②.
18．① 530 kHz　② 566 m
【解析】
【详解】
①根据T＝2π得
f＝
代入数值得，
f≈530 kHz.
②根据λ＝c/f
得
λ＝566 m.