新教材高中物理第四章电磁振荡与电磁波水平测评新人教版选择性必修第二册

第四章水平测评本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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)1．以下电场中能产生电磁波的是()A．E＝10N/C B．E＝5sin(4t＋1)N/CC．E＝(3t＋2)N/C D．E＝2tN/C答案B解析恒定的电场不能产生电磁波，A错误；匀称变更的电场只能产生恒定的磁场，C、D错误；周期性变更的电场能产生电磁波，B正确。2．无线电广播的中波段波长范围为187～560m，为了避开邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少要相差104Hz，则此波段中最多能容纳的电台数约为()A．500个B．187个C．100个D．20个答案C解析由公式λ＝eq\f(c,f)，知f＝eq\f(c,λ)，其中c＝3×108m/s。当λ＝187m时，f1≈1.60×106Hz；当λ＝560m时，f2≈0.536×106Hz。则n＝eq\f(f1－f2,Δf)＝eq\f(1.60×106－0.536×106,104)个≈106个，四个选项中与106比较接近的是选项C。3．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中错误的是()A．电容器放电完毕时刻，回路中电场能最小B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大C．电容器极板上所带电荷量最多时，电场能最大D．回路中电流值最小时刻，电场能最小答案D解析回路中电流值最小时刻，充电完毕，电场能最大，D说法错误。4．关于在LC振荡电路的一个周期内，下列说法中正确的是()①磁场方向变更一次②电容器充、放电各一次③电场方向变更两次④电场能向磁场能转化完成两次A．①②B．②③④C．③④D．①③④答案C解析在LC振荡电路的一个周期内，电场、磁场方向变更两次，电场能、磁场能转化完成两次；电容器充、放电各两次，C正确。5．在LC振荡电路中，下列方法可以使振荡频率增大一倍的是()A．自感系数L和电容C都增大一倍B．自感系数L增大一倍，电容C减小一半C．自感系数L减小一半，电容C增大一倍D．自感系数L和电容C都减小一半答案D解析依据LC振荡电路频率公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍，D正确。6．电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为()A．天线处于变更的电磁场中，产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路B．天线只处于变更的电场中，产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路C．天线只是有选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收D．天线将电磁波传输到电视机内答案A解析室外天线处于变更的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，A正确，B错误；天线能接收全部电视台的信号，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故C、D错误。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，由此可以推断()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，故用于接收中波D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波答案A解析依据密绕匝数多的线圈电感大、疏绕匝数少的线圈电感小，可解除B、D；依据f＝eq\f(1,2π\r(LC))，电感越大，调谐电路固有频率越小，可解除C；依据λ＝eq\f(c,f)，频率越小，波长越长，可知A是正确的。8．关于电磁波，下列说法正确的是()A．雷达是用X射线来测定物体位置的设备B．使电磁波随各种信号而变更的技术叫作解调C．用红外线照耀时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D．变更的电场可以产生变更的磁场答案D解析雷达是用无线电波来测定物体位置的设备，A错误；使电磁波随各种信号而变更的技术叫作调制，B错误；用紫外线照耀时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，C错误；变更的电场产生磁场，当然也可以产生变更的磁场，D正确。9．如图所示，L为一电阻可忽视的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光，现突然断开S，并起先计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定电流以顺时针方向为正)随时间变更的图像是(图中q为正值表示a极板带正电)()答案BC解析S断开前，电容器C短路，线圈中电流从上到下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，给电容器C充电，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大；给电容器充电过程，电容器带电荷量最大时(a极带负电)，线圈L中电流减为零。此后，LC回路发生电磁振荡形成振荡电流。综上所述，B、C正确。10．2014年3月8日，“马航”一架飞往北京的飞机与地面失去联系。人们依据赤道上同步卫星接收到的该飞机飞行时发出的“握手”电磁波信号频率的变更，利用电磁波的多普勒效应，确定了该飞机是在向南航线而非向北航线上失踪、并最终在南印度洋坠毁的。若该飞机发出的“握手”电磁波信号频率为f0，且飞机黑匣子能够在飞机坠毁后发出37.5kHz的电磁波信号，则下列说法正确的是()A．飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中，同步卫星接收到的“握手”电磁波频率小于f0B．飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中，同步卫星接收到的“握手”电磁波频率大于f0C．黑匣子发出的电磁波信号在由海水传到空气中时，频率将变大D．黑匣子发出的电磁波信号在由海水传到空气中时，波长将变长答案BD解析飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中，波源向同步卫星靠近，则同步卫星接收到电磁波的频率变大，所以同步卫星接收到的“握手”电磁波频率大于f0，A错误，B正确；黑匣子发出的电磁波信号在由海水传到空气中时，频率不变，速度增大，由λ＝eq\f(c,f)可知波长将变长，C错误，D正确。11．关于电视信号的放射，下列说法中正确的是()A．摄像管输出的电信号可以干脆通过天线向外放射B．摄像管输出的电信号必需“加”在高频振荡电流上，才能向外放射C．伴音信号和图像信号是同步向外放射的D．电视台放射的是带有信号的高频电磁波答案BCD解析摄像管输出的电信号是低频的电流，不能干脆通过天线向外放射，必需将其“加”在高频振荡电流上才能向外放射，A错误，B正确；伴音信号和图像信号是“加”在高频振荡电流上同步向外放射的，C正确；电视台放射的电视信号是带有信号的高频电磁波，D正确。12．关于电磁波谱，下列说法正确的是()A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更简单发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最简单发生衍射现象的是γ射线答案AB解析X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长渐渐减小，频率渐渐增大，而波长越长，越简单发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更简单发生干涉和衍射现象，无线电波最简单发生衍射现象，故C、D错误。第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、填空题(本题共2小题，共10分)13．(4分)某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示，则这时电容器正在________(填“充电”或“放电”)，电流大小正在________(填“增大”或“减小”)。答案充电减小解析由安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板带正电，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增加，磁场能削减，所以电流大小正在减小。14．(6分)在一个LC振荡电路中，已知电容器极板所带电荷量随时间变更的关系如图所示，那么在1×10－6s至2×10－6s这段时间内，电容器处于________过程(填“充电”或“放电”)，此过程中通过L的电流将________(填“渐渐增大”或“渐渐减小”)。由这个振荡电路激发的电磁波的波长为________m。答案放电渐渐增大1.2×103解析由题图可知，在1×10－6s至2×10－6s这段时间内，电容器所带电荷量渐渐减小，即电容器处于放电过程；当放电完，电容器所带电荷量为0，回路中电流最大，故此过程中通过L的电流将渐渐增大。由Q­t图像可知振荡周期T＝4×10－6s，f＝eq\f(1,T)＝2.5×105Hz，则由这个振荡电路激发的电磁波的波长λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3.0×108,2.5×105)m＝1.2×103m。三、计算题(本题共4小题，共42分。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)15．(10分)在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5mH，电容器的电容C＝4μF。设t＝0时，电容器两极板间电压最高，则在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小，电容器是处于充电过程还是放电过程？答案渐渐减小充电解析由LC回路周期公式T＝2πeq\r(LC)得：T＝2×3.14×eq\r(2.5×10－3×4×10－6)s＝6.28×10－4s。当t＝9.0×10－3s时，14eq\f(1,4)＜eq\f(t,T)≈14.33＜14eq\f(1,2)，由电磁振荡规律可知，电流渐渐减小，电容器处于充电过程。16．(10分)飞机失事后，为了分析事故的缘由，必需找寻黑匣子，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，其中该接收装置中线圈的电感L＝4.0mH，此时产生电谐振的电容多大？答案8000m4.5×10－9F解析由公式v＝λf得：黑匣子发出的电磁波波长λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(3×108,37.5×103)m＝8000m。再由公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))得：该LC振荡电路此时产生电谐振的电容C＝eq\f(1,4π2f2L)＝eq\f(1,4×3.142×37.5×1032×4×10－3)F≈4.5×10－9F。17．(10分)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4s。雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙，问：雷达在何方发觉了目标？目标与雷达相距多远？答案西方300km解析向东放射时没有返回的信号，说明东方没有目标；向西放射时有返回的信号，说明目标在西方。由题图乙可知，两个尖形波间隔为10个小格，则目标与雷达的距离为：d＝eq\f(ct,2)＝eq\f(3×108×2×10－4×10,2)m＝300km。18．(12分)某一战斗机正以肯定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达放射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173s后雷达向正上方放射和接收的波形如图乙所示，雷达监视器上相邻刻度间表示的时间间隔为10－4s，电磁波的传播速度为c＝3×108m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？答案335m/s解析由题意知监视器上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4s，题图甲放射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4s，