第四章测评
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每个小题中只有一个选项是正确的)
1.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
答案A
2.通信的过程就是把信息尽快地从一处传递到另一处的过程,古代也采用过“无线”通信的方式,如利用火光传递信息的烽火台,利用声音传递信息的鼓。关于声音与光,下列说法正确的是( )
A.声音和光都是机械波
B.声音和光都是电磁波
C.声音是机械波,光是电磁波
D.声音是电磁波,光是机械波
解析波动过程既能传递能量,又能传递信息,光与声音虽然都是波动,但二者本质不同,即产生机理不同。光是电磁波,传播过程不需要介质;而声音是机械波,由振动产生,通过介质传播。
答案C
3.类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率。在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容错误的是( )
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波
解析机械波和电磁波有相同之处,也有本质区别,如v=fλ都适用,选项A说法正确;机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象,选项B说法正确;机械波的传播依赖于介质,电磁波可以在真空中传播,选项C说法正确;机械波有横波和纵波,而电磁波是横波,选项D说法错误。
答案D
4.收音机中的调谐电路线圈的自感系数为L,要想接收波长是λ的电台信号,应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)( )
A.
B.
C.
D.
解析由λ=可得,信号的频率f=,想接收波长为λ的电台信号,故应将调谐电路的频率也调至f。又f=,所以,得C=,故D项正确。
答案D
5.如图所示,i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中( )
A.Oa段
B.ab段
C.bc段
D.cd段
解析某段时间里,回路的磁场能在减小,说明回路中的电流在减小,电容器充电,而此时M带正电,那么一定是给M极板充电,电流方向顺时针。由题意知t=0时,电容器开始放电,且M极板带正电,结合i-t图像可知,电流以逆时针方向为正方向,因此题干所述的这段时间内,电流为负,且正在减小,符合条件的只有图像中的cd段,故选D。
答案D
6.
如图所示,为LC回路中电流随时间变化的图像,规定回路中顺时针电流方向为正。在t=T时,对应的电路是下图中的( )
答案B
7.一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波,打开收音机后盖,在磁棒上能看到两组线圈,其中一组是用细线密绕匝数多的线圈,另一组是用粗线疏绕匝数少的线圈,由此可以判断( )
A.匝数多的电感大,使调谐电路的固有频率较小,故用于接收中波
B.匝数多的电感小,使调谐电路的固有频率较大,故用于接收短波
C.匝数少的电感小,使调谐电路的固有频率较小,故用于接收短波
D.匝数少的电感大,使调谐电路的固有频率较大,故用于接收中波
解析根据密绕匝数多的线圈电感大、疏绕匝数少的线圈电感小,可排除B、D选项;根据f=,电感越小,回路固有频率越大,可排除C选项;根据c=fλ,频率越小,波长越大,可知选项A正确。
答案A
8.
如图所示,LC电路的L不变,C可调,要使振荡的频率从800
Hz变为400
Hz,则可采用的方法是( )
A.把电容增大到原来的4倍
B.把电容增大到原来的2倍
C.把电容减小到原来的
D.把电容减小到原来的
解析根据f=可知,A选项正确。
答案A
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.如图所示,某空间出现一组闭合的电场线,这可能是( )
A.在中心点O处有一个点电荷
B.沿轴线方向有稳定的电流
C.沿轴线PQ方向的磁场在迅速减弱
D.沿轴线QP方向的磁场在迅速增强
解析电荷的周围产生静电场而不是涡旋场,稳定电流的周围产生磁场,变化的磁场周围产生涡旋电场,因此选项C、D都有可能。
答案CD
10.
如图所示,为LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )
A.电容器正在充电
B.电感线圈中的磁场能正在增加
C.电感线圈中的电流正在增大
D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
解析由题图知,回路中电流从正极板流出,即电容器处于放电过程中,故选项A错误;放电过程是电场能减小的过程,因而是磁场能增加的过程,也是振荡电流增大的过程,故选项B、C正确;在振荡电流增大时,线圈产生自感电动势阻碍电流增大,故选项D正确。
答案BCD
11.眼睛的视觉暂留时间为0.1
s,为了使电视图像是连续活动的,电视台每秒内发送的图像信号( )
A.应该多于10张
B.应该少于10张
C.通常每秒发射10张
D.通常每秒发射25张
答案AD
12.下列有关电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B.电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C.频率接近可见光的电磁波易沿直线传播
D.以上说法都不正确
解析电磁波谱中,γ射线频率最大,波长最短,最难发生衍射,无线电波频率最小,波长最长,最易发生衍射;频率接近可见光的电磁波波长短、频率大,不易衍射,直线传播性好。
答案BC
三、非选择题(本题共6小题,共60分。按题目要求作答,计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(8分)
如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10-2
s。自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时,当t=3.4×10-2
s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。?
解析振荡电路在一个周期内,经历放电→充电→放电→充电四个过程,每一个过程历时。当振荡电流以逆时针达到最大时,电容器上极板刚放电完毕,将开始对下极板充电。由于时间t=3.4×10-2s=1.7T,根据电磁振荡的周期性特点,此时刻状态与开始计时后经过t'=0.7T的状态一样,所以电容器正处于充电状态,且上极板带正电。
答案充电 带正电
14.(6分)电磁波谱中,按频率从高到低排列是 ;频率越高的电磁波, 能力越强;波长越 的电磁波,绕过障碍物的能力越强。?
答案γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波 穿透 长
15.(8分)通过同步卫星通话时,对方总是停一小段时间才听到,那么说话后至少经过多长时间对方才能听到?(已知m地=6×1024
kg,R地=6.4×106
m)
解析要求出经历的时间,需要知道同步卫星分别和两人之间的距离,当两人都站在同步卫星的正下方时,电磁波经同步卫星传播的距离最短,用时最少。
设卫星的质量为m,距地高度为h,同步卫星的角速度和地球自转的角速度相同,由牛顿第二定律得
mω2(R+h)=G,
则h=-R
=m-6.4×106m=3.59×107m=3.59×104km
无线电传播的最短距离为
s=2h=3.59×107×2m=0.718×108m
传播的最短时间为
t=s=0.24s。
答案0.24
s
16.(8分)如图所示振荡电路中,线圈自感系数L=0.5
H,电容器电容C=2
μF。现使电容器带电,从接通开关S时计时。
(1)当t=3.0×10-2
s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?
解析(1)设顺时针为正方向,LC回路振荡的周期为
T=2π=2πs=6.28×10-3s
当t=3.0×10-2s时,t=4.78T,即4T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t==1.57×10-3s。
答案(1)顺时针 (2)1.57×10-3
s
17.(14分)如图所示的电路中,电容器的电容C=1
μF,线圈的自感系数L=0.1
mH。先将开关S拨至a,这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止,然后将开关S拨至b,经过t=3.14×10-5
s,油滴的加速度a是多少?当油滴的加速度a'为何值时,LC回路中的振荡电流有最大值?(g取10
m/s2,π=3.14,研究过程中油滴不与极板接触)
解析当S拨至a时油滴受力平衡,有mg=q①
当S拨至b后,LC回路中有振荡电流,振荡周期为
T=2π=6.28×10-5s
当t=3.14×10-5s时,电容器恰恰反向充电结束,两极板间电场强度与t=0时等大反向,由牛顿第二定律得q+mg=ma②
联立①②得a=20m/s2。
当振荡电流最大时,电容器处于放电完毕状态,两极板间无电场,油滴仅受重力作用。
则mg=ma',得a'=10m/s2,
即当油滴的加速度为10m/s2时,LC回路中振荡电流有最大值。
答案20
m/s2 10
m/s2
18.(16分)请回答以下问题:
(1)红外体温计不与人体接触就能测体温,为什么?
(2)一切物体都在不停地辐射红外线,为什么在冰窖中我们会感到很冷?
(3)红外遥感有哪些方面的应用?
解析(1)一切物体都在不停地辐射红外线,且温度越高,辐射的红外线越强,人体当然也是这样,这就是红外体温计的原理。因此红外体温计不与人体接触就可测体温。
(2)在冰窖中四周为冰,温度较低,它向外辐射红外线的本领比人体弱,显然在冰窖中,人体同样时间内向外辐射红外线比接收的冰辐射的红外线要多,因此会感到很冷。
(3)红外遥感技术有着广泛的应用。如利用红外遥感可以在飞机或卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮等,红外遥感在军事上的应用也十分重要。
答案见解析(共14张PPT)
本章整合
专题一 麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:
1.变化的磁场产生电场,电场是否变化取决于磁场的变化情况;
2.变化的电场产生磁场,磁场是否变化取决于电场的变化情况。
例1关于麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.稳定的电场产生稳定的磁场
B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C.变化的电场产生的磁场一定是变化的
D.振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的
解析:麦克斯韦的电磁场理论要点是变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场),若磁场(电场)的变化是均匀的,产生的电场(磁场)是稳定的,若磁场(电场)的变化是振荡的,产生的电场(磁场)也是振荡的。
答案:D
变式训练1(多选)下列关于电磁场的说法正确的是( )
A.只要空间某处有变化的电场或磁场,就会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波
B.匀速运动的电子束周围一定存在电磁场,即能产生电磁波
C.周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的统一体,即电磁场
D.历史上,电磁场的理论在先,实践证明在后
答案:CD
专题二 电磁波的特点以及与机械波的区别
1.电磁波与机械波的相同点
(1)都有波的一切特性,如:都能产生反射、折射、干涉、衍射等现象。
(2)波速、波长、频率之间具有同样的关系,即v=λf。
2.电磁波与机械波的不同点
(1)产生机理不同,机械波是由机械振动产生的;电磁波是由周期性变化的电磁场产生的。
(2)介质对传播速度的影响不同。
①机械波的传播速度由介质决定。
②电磁波在真空中传播速度相同,均为3×108
m/s。在同种介质中不同频率的电磁波传播速度不同,频率越大传播速度越小。
(3)机械波不能在真空中传播,电磁波能在真空中传播。
(4)电磁波是横波;机械波既有横波,也有纵波。
例2对于机械波和电磁波的比较,下列说法正确的是( )
A.它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
B.它们在本质上是相同的,只是频率不同而已
C.它们都可能是横波,也都可能是纵波
D.机械波的传播速度只取决于介质,跟频率无关;而电磁波的传播速度与介质无关,只与频率有关
解析:机械波和电磁波都具有波共有的特性,但它们有本质的区别,它们的产生、传播条件等都不同,电磁波是横波,机械波有横波和纵波,故A项正确,B、C项错误;机械波的传播速度只取决于介质,而电磁波在真空中传播速度相同,在不同介质中传播速度不同,传播速度与介质及频率均有关,故D项错误。
答案:A
变式训练2机械波和电磁波都能传递能量,其中电磁波的能量随波的频率的增大而 ;波的传播及其速度与介质有一定的关系,在真空中机械波是 传播的,电磁波是 传播的;在从空气进入水的过程中,机械波的传播速度将 ,电磁波的传播速度将 。?
答案:增大 不能 能 增大 减小
专题三 电磁振荡与电磁波
LC振荡电路中有两类物理量,一类是与电场有关的物理量,一类是与磁场有关的物理量。
1.电容器两极板间的电压U、电场强度E、电场能E电、线圈的自感电动势E线的变化规律与电荷量q的变化规律相同。
2.线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁的变化规律与电流i的变化规律相同。
例3(多选)如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图像,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.从t1到t2,电路中的电流不断减小
C.从t2到t3,电容器不断充电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
解析:由题图可以看出t1时刻,电容器极板上的电荷量最大,则电路中的电流为零,磁场能为零,磁场能最小,故选项A正确;从t1到t2,电容器极板上的电荷量减小,电路中电流增大,故选项B错误;从t2到t3,电容器极板上的电荷量增大,电容器不断充电,故选项C正确;在t4时刻,电容器极板上的电荷量为零,电容器的电场能为零,故选项D正确。
答案:ACD
变式训练3(多选)某LC回路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图所示,则( )
A.在t1时刻,电路中的电流最大
B.在t2时刻,电路中的磁场能最大
C.t2时刻至t3时刻,电路的电场能不断增大
D.t3时刻至t4时刻,电容器的电荷量不断增大
解析:t1时刻电容器两端电压最高,电路中振荡电流为零。t2时刻电压为零,电路中振荡电流最大,磁场能最大。t2时刻至t3时刻的过程中,电容器两端电压增大,电荷量增多,电场能增大。t3时刻至t4时刻的过程中,电压减小,电荷量不断减小。
答案:BC
专题四 电磁波谱
各种不同的电磁波既有共性,又有个性。
共性:它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,都满足公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3×108
m/s,它们的传播都不需要介质,各波段之间的区别并没有绝对的意义。
个性:不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越长越容易产生干涉、衍射现象,波长越短观察干涉、衍射现象越困难,正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。
例4(多选)下列有关电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B.电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C.频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播
D.雷达用的是微波,因为微波传播的直线性好
解析:波长越长,越容易发生衍射现象,在电磁波谱中,无线电波波长最长,γ射线的波长最短,故选项A错误,选项B正确;波长越短,频率越大的电磁波,其衍射现象越不明显,传播的直线性越好,遇到障碍物反射性越好,故选项C、D正确。
答案:BCD
变式训练4电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是( )
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析:电磁波的波长范围很广,按波长由长到短的顺序排列,其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
答案:A
