2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-4第十四章第三节电磁波的发射和接收课时素养评价(含解析)

课时素养评价十八　电磁波的发射和接收
(25分钟　50分)
一、选择题(本题共3小题,每小题7分,共21分)
1.在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.
2.一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
【加固训练】
　　如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是
(　　)
A.解调——放大——调谐——显示
B.调谐——放大——解调——显示
C.调谐——解调——放大——显示
D.放大——调谐——解调——显示
3.(多选)下面说法正确的是
(　　)
A.调制的主要作用是使高频电磁波的振幅或频率随要传播的电信号而改变
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹
D.LC振荡电路能产生一定波长的电磁波,若要产生波长较短的电磁波,可减小电容器极板间的距离
二、非选择题(14分)
4.某居住地A位于某山脉的一侧,山脉的另一侧P处建有无线电波发射站,如图所示。该发射站可发送频率为400
kHz的中波和400
MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s,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处的?
(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.(15分)(1)(多选)关于电磁波的接收,下列说法正确的是
(　　)
A.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B.当处于电谐振时,只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了
D.由调谐电路接收的感应电流,再经过检波、放大,通过耳机才可以听到声音
E.当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强
(2)(2020·沈阳高二检测)如图所示,一LC回路的电感L=0.25
H,电容C=4
μF,在电容开始放电时设为零时刻,上极板带正电,下极板带负电,求:
①此LC振荡电路的周期为多少?
②当t=2.0×10-3
s时,电容器上板带何种电荷?电流方向如何?
③如电容器两极板电压最大为10
V,则在前内的平均电流为多大?
答案解析
一、选择题(本题共3小题,每小题7分,共21分)
1.在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】选D。由c=λf得接收到的频率f==,解得C=,故选项D正确。
2.一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】选A。根据匝数多密绕的线圈电感大、匝数少疏绕的线圈电感小,可排除B、D选项;根据T=2π,电感越大,回路固有频率越小,可排除C选项;根据c=fλ,频率越小,波长越大,可知A选项是正确的。
【加固训练】
　　如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是
(　　)
A.解调——放大——调谐——显示
B.调谐——放大——解调——显示
C.调谐——解调——放大——显示
D.放大——调谐——解调——显示
【解析】选C。电视接收机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来,然后解调,取下信号,最后经放大后再传给显像管显像,所以正确的顺序是C。
3.(多选)下面说法正确的是
(　　)
A.调制的主要作用是使高频电磁波的振幅或频率随要传播的电信号而改变
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹
D.LC振荡电路能产生一定波长的电磁波,若要产生波长较短的电磁波,可减小电容器极板间的距离
【解析】选A、C。为了使需要传递的音频信号加载到电磁波上发射出去,必须对高频振荡电流进行调制,调制的主要作用是使高频电磁波的振幅或频率随要传播的电信号而改变,A正确;均匀变化的电场不能产生电磁波,电场随时间均匀变化时不产生电磁波,随时间非均匀变化的电场可以产生电磁波,B错误;赫兹通过实验第一次验证了电磁波的存在,C正确;减小电容器两极板间的距离可以增大电容器的电容C,由LC振荡电路周期公式:T=2π
可知振荡电路的周期T变大,由:c=
可知LC振荡电路产生的电磁波波长变长,D错误。故选A、C。
二、非选择题(14分)
4.某居住地A位于某山脉的一侧,山脉的另一侧P处建有无线电波发射站,如图所示。该发射站可发送频率为400
kHz的中波和400
MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s,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处的?
(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?
【解析】(1)由λ=知,中波的波长为λ1=750
m,微波的波长为λ2=0.75
m。
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)中波的接收效果更好,因为它的波长长,衍射现象更明显。
答案:(1)750
m　0.75
m　(2)衍射
(3)中波的接收效果好,因为它的波长长,衍射效果更好。
【总结提升】无线电波传播问题的分析方法
(1)判断无线电波是否能沿直线传播时,可以根据波长与障碍物的大小关系进行判断,波长较长的无线电波衍射现象明显,波长较短的无线电波衍射现象不明显,近似直线传播。
(2)在同种均匀介质中,无论波长多长,都沿直线传播,其波速、波长、频率关系符合v=λf。
5.(15分)(1)(多选)关于电磁波的接收,下列说法正确的是
(　　)
A.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B.当处于电谐振时,只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了
D.由调谐电路接收的感应电流,再经过检波、放大,通过耳机才可以听到声音
E.当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强
(2)(2020·沈阳高二检测)如图所示,一LC回路的电感L=0.25
H,电容C=4
μF,在电容开始放电时设为零时刻,上极板带正电,下极板带负电,求:
①此LC振荡电路的周期为多少?
②当t=2.0×10-3
s时,电容器上板带何种电荷?电流方向如何?
③如电容器两极板电压最大为10
V,则在前内的平均电流为多大?
【解析】(1)选A、D、E。当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流,只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波,在接收电路中激发的感应电流最强。由调谐电路接收的感应电流,要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大,通过耳机才可以听到声音,只有达到电谐振时,接收电路的振荡电流最强,故正确选项为A、D、E。
(2)①根据T=2π
可得此LC振荡电路的周期为
T=2π
s=6.28×10-3
s
②当t=2.0×10-3
s时,即从t=0时刻开始在第二个周期阶段,电容器反向充电,此时上板带负电荷,电流方向为逆时针方向;
③如电容器两极板电压最大为10
V,则电容器带电量最大值为
Q=CU=4×10-5
C
则在前内的平均电流为
==
A≈2.5×10-2
A
答案:(1)A、D、E　(2)①6.28×10-3
s　②负电荷　逆时针方向　③2.5×10-2
A