鲁科版（2019）高二物理必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：5.3初识电磁波及其应用

高二物理鲁科版（2019）必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：5.3初识电磁波及其应用
1．(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？
2．观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径。2016年9月25日，世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用，被誉为“中国天眼”。FAST直径为500
m，有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。
(1)设直径为100
m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P?，计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P?；
(2)在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象，设直径为100
m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0，计算FAST能够观测到的此类天体数目N。
3．不同频率或波长的电磁波具有不同的功能，如某台电视机接收的微波频率f=3×109Hz，某广播电台发射的无线电波的波长λ=500m。各种电磁波在真空中传播的速度是相同的。问：
(1)电磁波在真空中传播的速度c是多少？
(2)频率为3×109Hz的微波的波长是多少？
4．某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为的中波和频率为的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为，求：
（1）该中波和微波的波长各是多少；
（2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处；
（3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
5．(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述，电场线的疏密反映了电场强度的大小．
(a)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；
(b)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2．请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2．
(2)宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图所示．假设A、B两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射．天体A距地球1万光年，天体B距地球5万光年．(忽略电磁波传播过程中的损耗)
(a)用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大?
(b)为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一一种常用方法．为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍?
6．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.
7．收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收波长为λ的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)多少？
8．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？
9．一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1
μs，两次发射的时间间隔为100
μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？
10．从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站，手机间的通信过程如图所示．
11．电感线圈中的电流在时间内的变化为1A，线圈产生的感应电动势为6mV，求由该线圈和电容为14400pF的电容器组成的振荡电路所辐射的电磁波波长是多大？
12．什么叫调制？调制分为哪两种方式？
13．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．
14．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律i=0.14sin（1000t）A，已知电路中线圈的自感系数L=50mH，求：
（1）该振荡电流的周期为多少；
（2）电容器的电容C．
15．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm.根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K.求：老鼠发出的最强的热辐射的波长？
16．某电台发射频率为500
kHz的无线电波，某发射功率为10
kW
，
在距电台20
km的地方接收到该电波，求：该电波的波长？在此处，每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量？
47．飞机黑匣子是用来记录飞行数据数据和驾驶舱语音的电子设备．一旦飞机失事黑匣子入水，水敏开关启动水下超声波脉冲发生器工作，通过金属外壳把频率为37.5kHz的超声波信号发射到周围水域，已知超声波在水中传播速度为1500m/s
，
则该波在水中的波长约为多少？超声波能不能发生偏振现象？
18．在LC振荡电路中，如果C＝100
pF，要发出波长为30
m的无线电波，应用多大电感的电感线圈？
19．振荡电路中的电容为30~390
pF，电感为88.6×10–3
H，振荡电路中产生的振荡电流的周期在什么范围内？如果电容器的电容为C1时，电路中的最大电流为I1，保持电容器的最大带电荷量不变，突然将C1减小到C2，电路中的最大电流为I2，试比较I1与I2．
20．一个LC振荡电路所发射的电磁波频率是106
Hz，求它在真空中的波长，当振荡电路电容器的电容增为原来的4倍时，所发射的电磁波频率为多少？
参考答案
1．（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）在冰窑中四周为冰，温度较低，它向外辐射红外线的本领比人体弱，人体同样时间内向外辐射的红外线比接收的冰辐射的红外线还要多，因此会感觉越来越冷；（3）红外遥感技术有着广泛的应用。如在飞机或卫星上用之勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮等。红外遥感在军事上也十分重要。
2．(1)；(2)
3．(1)3×108
m/s；(2)0.1
m
4．（1）750m，1m
（2）衍射（3）中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
5．(1)(a)
(b)
(2)(a)
(b)
6．①
　②
7．
8．①
530
kHz　②
566
m
9．7.5×103
m
10．时拨打电话，打不通，被告知对方不在服务区，原因可能是对方所在位置信号传输效果差，也可能是附近没有基站，因此从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过实验检验不断听取用户的反馈信息．
11．13534m
12．调制是指把声音、图象等信号加载到高频电磁波上的过程；
信号的调制方式有调幅信号和调频信号，调幅信号是信号的振幅随声音、图象等信号而改变，调频信号是电磁波的频率随着声音、图象等信号而改变；由于频率不会衰减，故调频信号抗干扰能力强．
13．（1）1.6×104Hz
（2）0.28
A
（3）4.7×10－5S
14．（1）（2）
15．
16．，2×10－6
J
17．0.04，偏振
18．2.5
μH
19．1.0×10–6~3.69×10–6
s
I2>I1
20．5×105
Hz