2023版新教材高中物理第4章电磁振荡与电磁波核心素养检测卷新人教版选择性必修第二册

第四章核心素养检测卷考试时间：75分钟，满分：100分一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．我国成功研发的反隐身米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，对米波下列判断正确的是()A.米波必须靠介质传播B．米波同声波一样会发生反射现象C．真空中，米波的传播速度比微波速度快D．米波只有波动性不具有粒子性2．下列说法正确的是()A．密立根最早引入电场的概念B．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在C．从牛顿第二定律出发推出动能定理，这种物理方法是演绎推理D．欧姆定律I＝eq\f(U,R)采用比值法定义了电流强度这一物理量3.下列关于电气设备工作原理的叙述中，正确的是()A．电磁炉的工作原理是电磁感应B．微波炉利用电流磁效应来加热食物C．图中实验用的直流电动机的工作原理是电磁感应D．金属探测仪利用电流的热效应来探测金属4．如图所示为某时刻LC振荡电路中电容器中电场的方向和电流的方向，则下列说法中正确的是()A.电容器正在放电B．电感线圈的磁场能正在增加C．电感线圈中的自感电动势正在阻碍电流的减小D．电容器的电场能正在减少5.如图，线圈自感系数L＝0.1H，电容器的电容C＝40μF，电阻R＝3Ω，电源电动势E＝1.5V，电源内阻和电感线圈电阻均不计．闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡．规定线圈中的电流方向从a到b为正，t＝0时刻断开开关，下面关于电感线圈L中的电流随时间变化的i­t图像中，其中正确的是()6．LC振荡电路的电流随时间变化的i­t图像如图所示．在t＝0时刻，电容器的M板带负电．在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带负电，则这段时间对应图像中()A．Oa段B．ab段C．bc段D．cd段7．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、干涉和衍射现象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，只跟频率有关二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．红外测温门在疫情防控中发挥了重要作用，它使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3℃门会自动打开．下列说法中正确的是()A．当人体温低于37.3℃时不会向外辐射红外线B．人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强C．该测温门感应到人体辐射的电磁波比可见光的波长短D．该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号9．2022年7月1日，庆祝香港回归祖国25周年大会隆重举行，世界各地观众都能收看到大会实况，是因为电视信号可通过卫星覆盖全球．关于电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与频率、能量有关，频率越高、能量越大，传播速度越大B．当电磁波源消失后就不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失C．电磁波不能在真空中传播，且只能传递声音信号，不能传递图像信号D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同10.一种简易的LC振荡回路如图所示，L为线圈，C为固定在真空中的平行板电容器．将单刀双掷开关K拨至触点a，使电容器与直流电源E接通．稳定后，位于两水平金属板中间P处的带电液滴恰能静止．将K拨至触点b并开始计时，当t＝0.02s时液滴的加速度第1次等于重力加速度g，不计回路的能量损失且液滴未到达两金属板，下列说法正确的是()A．液滴带正电B．LC振荡回路的周期为0.04sC．t＝0.03s时，电容器上极板带正电且电荷量正在增大D．t＝0.05s时，线圈L中磁场能最大三、非选择题(本题共5小题，共54分)11．(6分)在LC振荡电路中，如果已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，T2为纵坐标的坐标纸上，如图中用“×”表示的点．(1)T、L、C的关系为________；(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线；(3)求得L的值是________．12．(10分)如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm.将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球．其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置．让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动．据此回答下列问题．(1)人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是________．(2)对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空．①感应线圈本质上是一个变压器，它利用________将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场________，空气分子被电离，从而形成一个导电通路．②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场．这种变化的电磁场以________的形式在空间快速传播．当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出________，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花．③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的________，导线环成了电磁波的________．13．(10分)图1所示是图2中通过小电阻R中的电流随时间变化的图像，请定性描述0到eq\f(T,2)这段时间内电容器上电荷量的变化及能量的转化．14．(12分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置．那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置内线圈的电感L＝4.0mH，此时产生电谐振的电容多大？15．(16分)雷达是利用电磁波探测目标的电子设备．雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息．试回答下列问题：(1)雷达是如何接收电磁波的？(2)利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度．某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波(如图中幅度大的波形)，收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出．其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c.则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？第四章核心素养检测卷1．答案：B解析：米波是无线电波，传波无需介质，故A错误；米波也是一种波，会发生反射现象，故B正确；真空中，米波的传播速度也是光速，故C错误；无线电波也有粒子性，只是粒子性比较不明显，故D错误．2．答案：C解析：法拉第最早引入电场的概念，故A错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；从牛顿第二定律出发推出动能定理，这种物理方法是演绎推理，故C正确；I＝eq\f(Q,t)采用比值法定义了电流强度这一物理量，不是用欧姆定律I＝eq\f(U,R)定义了电流强度，故D错误．3．答案：A解析：电磁炉的工作原理是利用电磁感应产生涡流，A正确；微波炉利用微波来加热食物，B错误；图中实验用的直流电动机是根据通电线圈在磁场中受安培力而转动的原理制成的，C错误；金属探测仪利用电磁感应来探测金属，D错误．4．答案：C解析：图示时刻，电容器下极板带正电，通过图示电流方向，可知电容器正在充电，故A错误；电容器正在充电，电容器上的带电量正在增大，振荡电流正在减小，即磁场能正在减小，电场能正在增大，磁场能正在向电场能转化，故BD错误；振荡电流正在减小，根据楞次定律，电感线圈中的自感电动势正在阻碍电流的减小，故C正确．5．答案：B解析：在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为I＝eq\f(E,R)＝eq\f(1.5,3)A＝0.5A当断开开关后电流在LC电路中振荡，周期为T＝2πeq\r(LC)＝2πeq\r(0.1×40×10－6)s＝4π×10－3s则振动图像如图．故选B.6．答案：D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带负电，那么一定是给下极板充电，电流方向为逆时针．由题意知t＝0时，电容器开始放电，且M极板带负电，结合it图像可知，电流以顺时针方向为正方向，因此这段时间内，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.7．答案：A解析：机械波和电磁波本质是不同的，但都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，电磁波是横波，电磁波的传播速度不仅与介质有关，也跟频率有关．8．答案：BD解析：人体温无论多高都会向外辐射红外线，因为所有物体都向外辐射红外线，故A错误；温度越高，辐射越强，人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强，故B正确；红外线的波长比可见光的长，故C错误；该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号进行处理，故D正确．9．答案：BD解析：电磁波在真空中的传播速度是光速，与频率，能量无关，故A错误；一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源消失后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，故B正确；电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，电磁波既能传递声音信号，又能传递图像信号，故C错误；香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同，故D正确．10．答案：AC解析：液滴静止时所受电场力竖直向上，而此时下极板带正电，所以液滴带正电，故A正确；将K拨至触点b并开始计时，当t＝0.02s时液滴的加速度第1次等于重力加速度g，即此时电容器所带电荷量为零，则电容器刚好完成第一次放电，由此可推知LC振荡回路的周期为0.08s，则t＝0.03s时，电容器正在经历第一次充电，此时电容器上极板带正电且电荷量正在增大，故B错误，C正确；t＝0.05s时，电容器在第二次放电过程中，此时线圈L的电流增大，磁场能增大，且在t＝0.06s时磁场能达到最大，D错误．11．答案：(1)T2＝4π2LC(2)如解析图所示(3)40.6mH(35.1～42.9mH都算对)解析：(1)将LC电路的周期公式T＝2πeq\r(LC)变换为T2＝4π2LC(2)从而认识到T2C图线为一条过坐标原点的直线，图像的斜率为4π2L，则L＝eq\f(ΔT2,4π2ΔC)正确作出图线如图(3)由L＝eq\f(ΔT2,4π2ΔC)计算出L的平均值为35.1～42.9mH范围内的某一数值．12．答案：(1)赫兹(2)①电磁感应很强②电磁波感应电动势③发射器检测器解析：(1)建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；(2)当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．①可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；②当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器．13．答案：见解析解析：由图1可得，0到eq\f(T,2)这段时间内电流先增大后减小，则说明电容器先放电后充电，所以电容器上的电荷量变化情况是：0到eq\f(T,4)时间内电荷量减少，eq\f(T,4)～eq\f(T,2)时间内电荷量增加．则能量转化情况是：0到eq\f(T,4)时间内电场能转化为磁场能，eq\f(T,4)～eq\f(T,2)时间内磁场能转化为电场能．14．答案：8000m4.5×10－9F解析：由公式v＝λf得，λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(3×108,37.5×103)m＝8000m由公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))得，C＝eq\f(1,4π2f2L)＝eq\f(1,4×（3.14）2×（37.5×103）2×4.0×10－3)F≈4.5×10－9F.15．答案：(1)见解析(2)远离雷达方向，eq\f(ΔTc,2T0＋ΔT)解析：(1)电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理．(2)由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动；从