4.1电磁波的产生 课后作业 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 4.1电磁波的产生 课后作业 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 276.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-24 18:14:43 | ||
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文档简介
十一 电磁波的产生
(15分钟 30分)
一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)
1.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A.恒定的通电直导线周围可以产生电磁波
B.工作中的电火花打点计时器必产生磁场和电场
C.恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场产生恒定的电场
D.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
【解析】选B。恒定的通电直导线周围可以产生稳定的磁场，稳定的磁场不能在周围形成电场，因此不能形成电磁波，A错误；工作中的电火花打点计时器使用的是交流电，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项B正确；恒定的电场不会产生磁场，恒定的磁场也不会产生电场，故选项C错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，故D错误。
2.如图所示，L是电阻不计的电感线圈，开关S闭合后电路中有稳定的电流，若t=0时刻打开S切断电源，则电容器A板所带电荷量Q随时间变化的图像应是图中的哪一个( )
【解析】选C。开关S闭合时线圈L中有电源提供的向下的电流，其电阻为零，故两端无电压，与其并联的电容器未被充电，断开开关S，线圈与电源及变阻器断开而与电容器C构成LC回路，线圈上原来的电源电流被切断，但由于自感，线圈上的电流不会立刻减弱为零，而要保持原来方向继续流动，并对电容器充电，这就使电容器A板带上负电荷并逐渐增多，当充电电流减为零时，电容器A板上的负电荷达到最大值，此后电容器放电，B板上正电荷通过线圈移至A板，放电完毕后，电荷减为零，接着又开始反方向的充电过程，A板上正电荷逐渐增多直至最大，再放电……电路中形成电磁振荡。因此，电容器A板上电荷量随时间变化的图像是C。
【补偿训练】
(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则( )
A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C.若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电
D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
【解析】选A、B、C。若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误。
3.某物理兴趣小组探究电磁波和声波的传播特点，实验一：手机甲的号码是176××××3810，手机乙的号码是153××××2558。手机甲呼叫手机乙时，手机乙发出响声且屏上显示手机甲的号码“176××××3810”；实验二：将手机甲置于一透明真空玻璃罩中，用手机乙呼叫手机甲，则玻璃罩外面的人发现手机甲( )
A.发出响声，并显示手机乙的号码
B.不发出响声，但显示手机乙的号码
C.不发出响声，但显示手机甲的号码
D.既不发出响声，也不显示号码
【解析】选B。声波为机械波，传播需要介质，在真空中不能传播，光波、手机发射的信号均为电磁波，传播不需要介质，可以在真空中传播，故用手机乙呼叫手机甲时，玻璃罩外的人能看到手机甲显示手机乙的号码，但听不到声音，故B正确，A、C、D错误。
4.一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开始计时，则下列说法中错误的是( )
A.至少经过π，磁场能达到最大
B.至少经过π，磁场能达到最大
C.在π时间内，电路中的平均电流是
D.在π时间内，电容器放电量为CUm
【解析】选A。LC振荡电路的周期T=2π，电容器上电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，A错误，B正确；因为Q=CU，所以电容器放电量Q=CUm，由=，得==，C、D正确。
二、计算题(10分)
5.有一LC振荡电路，自感系数为30 μH。电容可调范围为1.2～270 pF。求：
(1)回路产生电磁波的频率范围；
(2)最大波长与最小波长的比值。
【解析】(1)因为f=，所以fmax==× Hz=×
109 Hz。
fmin==× Hz=×108 Hz。
其电磁波的频率范围是：
×108～×109 Hz。
(2)因为λ==c·2π，
所以===15。
答案：(1)×108～×109 Hz (2)15
【补偿训练】
我国“嫦娥三号”探测器在进行首次软着陆和自动巡视勘察时，地面工作人员通过电磁波实现对月球车的控制。已知由地面发射器发射的电磁波的波长为λ=30 km，地面上的工作人员通过测量发现该电磁波由发射到被月球车接收所用的时间为
t=1.3 s，电磁波的速度为c=3×108 m/s。则在发射器与月球车之间的距离相当于多少个波长？
【解析】发射器与月球车之间的距离
x=ct=3.9×108 m
相当于电磁波波长的个数
n==个=1.3×104个。
答案：1.3×104个
(10分钟 20分)
6.(6分)如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增加
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
【解析】选B。根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小F=随之增大，A错误，B正确。带电小球所受的洛伦兹力(F=qvB)，因为速率v随时间逐渐增大，且B∝t，故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误。
7.(14分)实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C=2 μF。在两板带有一定电荷时，发现一微粒恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L=0.8 mH的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：
(1)从S闭合时开始计时，经过4π×10-5 s时，电容器内微粒的加速度是多少？
(2)当微粒的加速度为多大时，线圈中电流最大？
【解析】(1)开关断开时，电容器内带电微粒恰好静止，说明电场力方向向上，且F电=mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，T=2π=8π×10-5 s，
经=4π×10-5 s时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得：a==2g。
(2)线圈中电流最大时，电容器两极间的场强为零，由牛顿第二定律可得：
a==g，方向竖直向下。
答案：(1)2g (2)g
【补偿训练】
如图所示，电源的电动势为E，电容器的电容为C，线圈的自感系数为L。将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间，放电电流的平均值是多少。
【解析】电容器放电时间为T，与电源电动势无关，即t=×2π=π。
在T内电流平均值为===。
答案：π
(15分钟 30分)
一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)
1.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A.恒定的通电直导线周围可以产生电磁波
B.工作中的电火花打点计时器必产生磁场和电场
C.恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场产生恒定的电场
D.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
【解析】选B。恒定的通电直导线周围可以产生稳定的磁场，稳定的磁场不能在周围形成电场，因此不能形成电磁波，A错误；工作中的电火花打点计时器使用的是交流电，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项B正确；恒定的电场不会产生磁场，恒定的磁场也不会产生电场，故选项C错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，故D错误。
2.如图所示，L是电阻不计的电感线圈，开关S闭合后电路中有稳定的电流，若t=0时刻打开S切断电源，则电容器A板所带电荷量Q随时间变化的图像应是图中的哪一个( )
【解析】选C。开关S闭合时线圈L中有电源提供的向下的电流，其电阻为零，故两端无电压，与其并联的电容器未被充电，断开开关S，线圈与电源及变阻器断开而与电容器C构成LC回路，线圈上原来的电源电流被切断，但由于自感，线圈上的电流不会立刻减弱为零，而要保持原来方向继续流动，并对电容器充电，这就使电容器A板带上负电荷并逐渐增多，当充电电流减为零时，电容器A板上的负电荷达到最大值，此后电容器放电，B板上正电荷通过线圈移至A板，放电完毕后，电荷减为零，接着又开始反方向的充电过程，A板上正电荷逐渐增多直至最大，再放电……电路中形成电磁振荡。因此，电容器A板上电荷量随时间变化的图像是C。
【补偿训练】
(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则( )
A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C.若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电
D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
【解析】选A、B、C。若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误。
3.某物理兴趣小组探究电磁波和声波的传播特点，实验一：手机甲的号码是176××××3810，手机乙的号码是153××××2558。手机甲呼叫手机乙时，手机乙发出响声且屏上显示手机甲的号码“176××××3810”；实验二：将手机甲置于一透明真空玻璃罩中，用手机乙呼叫手机甲，则玻璃罩外面的人发现手机甲( )
A.发出响声，并显示手机乙的号码
B.不发出响声，但显示手机乙的号码
C.不发出响声，但显示手机甲的号码
D.既不发出响声，也不显示号码
【解析】选B。声波为机械波，传播需要介质，在真空中不能传播，光波、手机发射的信号均为电磁波，传播不需要介质，可以在真空中传播，故用手机乙呼叫手机甲时，玻璃罩外的人能看到手机甲显示手机乙的号码，但听不到声音，故B正确，A、C、D错误。
4.一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开始计时，则下列说法中错误的是( )
A.至少经过π，磁场能达到最大
B.至少经过π，磁场能达到最大
C.在π时间内，电路中的平均电流是
D.在π时间内，电容器放电量为CUm
【解析】选A。LC振荡电路的周期T=2π，电容器上电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，A错误，B正确；因为Q=CU，所以电容器放电量Q=CUm，由=，得==，C、D正确。
二、计算题(10分)
5.有一LC振荡电路，自感系数为30 μH。电容可调范围为1.2～270 pF。求：
(1)回路产生电磁波的频率范围；
(2)最大波长与最小波长的比值。
【解析】(1)因为f=，所以fmax==× Hz=×
109 Hz。
fmin==× Hz=×108 Hz。
其电磁波的频率范围是：
×108～×109 Hz。
(2)因为λ==c·2π，
所以===15。
答案：(1)×108～×109 Hz (2)15
【补偿训练】
我国“嫦娥三号”探测器在进行首次软着陆和自动巡视勘察时，地面工作人员通过电磁波实现对月球车的控制。已知由地面发射器发射的电磁波的波长为λ=30 km，地面上的工作人员通过测量发现该电磁波由发射到被月球车接收所用的时间为
t=1.3 s，电磁波的速度为c=3×108 m/s。则在发射器与月球车之间的距离相当于多少个波长？
【解析】发射器与月球车之间的距离
x=ct=3.9×108 m
相当于电磁波波长的个数
n==个=1.3×104个。
答案：1.3×104个
(10分钟 20分)
6.(6分)如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增加
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
【解析】选B。根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小F=随之增大，A错误，B正确。带电小球所受的洛伦兹力(F=qvB)，因为速率v随时间逐渐增大，且B∝t，故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误。
7.(14分)实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C=2 μF。在两板带有一定电荷时，发现一微粒恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L=0.8 mH的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：
(1)从S闭合时开始计时，经过4π×10-5 s时，电容器内微粒的加速度是多少？
(2)当微粒的加速度为多大时，线圈中电流最大？
【解析】(1)开关断开时，电容器内带电微粒恰好静止，说明电场力方向向上，且F电=mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，T=2π=8π×10-5 s，
经=4π×10-5 s时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得：a==2g。
(2)线圈中电流最大时，电容器两极间的场强为零，由牛顿第二定律可得：
a==g，方向竖直向下。
答案：(1)2g (2)g
【补偿训练】
如图所示，电源的电动势为E，电容器的电容为C，线圈的自感系数为L。将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间，放电电流的平均值是多少。
【解析】电容器放电时间为T，与电源电动势无关，即t=×2π=π。
在T内电流平均值为===。
答案：π