新教材人教版高中物理选择性必修第二册第四章电磁振荡与电磁波 课时练习题及章末测验含答案解析

第四章电磁振荡与电磁波

1、电磁振荡电磁场与电磁波.............................................1

2、无线电波的发射和接收.................................................8

3、电磁波谱............................................................14

章末检测................................................................19

1、电磁振荡电磁场与电磁波

一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）

1.关于电磁波，下列说法中正确的是（）

A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播

B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3X10*m/s

C.电磁波由真空进入某种介质传播时，波长将变长

D.电磁波只能在真空中传播

【解析】选A。电磁波是交替变化的电磁场由发生区域向远处的传播，在真空中

的传播速度是3X10"m/s。在其他介质中的传播速度小于3X10'm/s。电磁波在

传播的过程中，频率f不变，由v=入f可知传播速度变小时，波长变短，故B、

C、D均错误。

2.（2021-东城区高二检测）2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，

即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（lM=10li）

频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G,其频段范围是1880~2635

MHzo未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps

为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50〜100倍。

下列说法正确的是（）

A.4G信号和5G信号都是纵波

B.4G信号更容易发生衍射现象

C.4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象

D.5G信号比4G信号在真空中的传播速度快

【解析】选B。电磁波均为横波，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长

小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；两种不同频率的波不

能发生干涉，选项c错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速

度相同，选项D错误。故选B。

3.LC振荡电路中，在电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，下述说法正确的是

（）

A.线圈中的电流最大

B.电容器两极板间的电场能最强

C.线圈中的磁场能最强

D.电容器极板上的电荷量为零

【解析】选B。电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，振荡电流为零，磁场能为

零，电容器极板上的电荷量最多，电场能最强，故B正确。

4.如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在

增强，则此时（）

A.a点电势比b点高

B.电容器两极板间场强正在减小

C.电容器中储存的电场能正在增大

D.线圈中感应电动势正在增大

【解析】选B。磁场方向向上，说明回路中电流是顺时针的；电路的电流正在增

强，说明电容器正在放电。所以下极板带正电，上极板带负电，a点电势比b点

低，故A错误；由于电流正在增强，知电容器在放电，则电容器两极板间电荷量

减小，电压减小，场强正在减小，电路中电场能正在减小，故B正确，C错误；

电容器放电电流增加逐渐变慢，线圈中感应电动势正在减小，故D错误。故选B。

5.（2021•三亚高二检测）LC振荡电路中，电容器两端的电压u随时间t变化的

关系如图所示，由图线可知（）

A.在3时刻，电路中的电流最大

B.在七时刻，电路中磁场能最小

C.在t2〜七时间内，电容器的电场能不断增大

D.在t3〜匕时间内，电容器的电量不断增大

【解析】选C。在3时刻，LC回路中电容器两极板间的电压最大，电场能最大,

磁场能为零，对应电流为零，A错误；在t2时刻，电压为零，电场能为零，磁场

能最大，B错误；在t?〜t3时间内，电容器两极板间电压增大，电场能不断增大,

C正确；在t3〜3时间内，电压变小，电容器的电荷量不断减小，D错误。故选

Co

6.（2021•荷泽高二检测）要增大LC振荡电路的频率，可采取的办法是（）

A.增大电容器两极板正对面积

B.减少极板所带的电荷量

C.在线圈中放入软铁棒

D.减少线圈匝数

]

【解析】选D。由LC振荡电路的频率公式f=和平行板电容器电容公式

2况p

£S

c=—77知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小。减少极板所带

的电荷量，不影响C,即f不变。在线圈中放入软铁棒，L增大，f减小。减少

线圈匝数，L减小，f增大。故选D。

二、计算题（本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值

计算的要标明单位）

7.（12分）（2020•江苏高考）国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予

我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务团队创造了多项世界第一。在探

月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波

分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为

Ato已知电磁波在月壤层中传播的波长为入，求该月壤层的厚度d。

【解析】电磁波在月壤层中的传播速度满足v=、f

根据题意可知2d=v・At

解得月壤层厚度为d=.Ato

乙

Xf

答案：~Z~At

乙

8.（12分）如图所示，线圈L的自感系数为25mH,电阻为零，电容器C的电容

为40UF,灯泡D的规格是“4V2W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S

断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：

（1）当t=/XI。-s时，电容器的右极板带何种电荷；

乙

⑵当t=nXKT'$时，LC回路中的电流大小。

【解析】（DS断开后，LC中产生振荡电流，

振荡周期为T==2n、25X10Tx40Xl（）Fs=2nXKF，则t=：

T

X103s=-时，电容器充电完毕，右极板带正电荷。

P9

（2）开关S闭合后，灯泡正常发光时电路中的电流1=口=1A=0.5A,

T

当t=nX10-s=5时，LC回路中的电流反向达到最大，即1=0.5A。

答案：（1）正电荷（2）0.5A

9.（6分）（多选）（2020•重庆高二检测）如图所示的LC振荡回路，当开关S转向

右边发生振荡后，下列说法中正确的是（）

A.振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零

B.振荡电流达到最大值时，磁场能最大

C.振荡电流为零时，电场能为零

D.振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半

【解析】选A、B、Do由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是电

容器放电刚结束时，电容器上电荷量为零，A正确；回路中电流最大时螺线管中

磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时充电结束，极板上电荷量最大、

电场能最大，C错误；由图可知电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期,

D正确。

10.（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v。。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（）

小球受到的向心力大小不变

小球受到的向心力大小不断增加

洛伦兹力对小球做了功

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运动方向相同，

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（n《）随之

增大，A错误，B正确。带电小球所受的洛伦兹力F=qBv,因为速率v随时间逐

渐增大，且B^t,故F与t不成正比，故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做

功，故C错误。

11.（6分）（多选）已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的变化

规律同步，若在电容器开始放电时计时，则（）

A.单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为零

B.单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大

C.单摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为零，电路中电流

为零

D.单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐

增大

【解析】选A、B。由电场能为零时，磁场能达到最大，电路中电流最大，判断C

错误；又因为电容器处于充电过程，电路中电流逐渐减小，所以D错误。对于A、

B,首先要明确电路中的电流与单摆的速度相对应，则一个周期内的变化情况如

表：

时刻

相关物理量/=0（开TT3丁

/=—一丁/=7

始放电）4/-T

电流i、

零最大零最大零

磁场能

电场能

最大零最大零最大

(E.q.U)

速度V、

零最大零最大零

动能

势能最大零最大零最大

由表可知，第一组同步变化的是电流、磁场能和速度、动能；第二组同步变化的

是电场能和单摆的势能。故A、B正确。

12.（22分）如图所示的电路中，电容器的电容C=1UF,线圈的自感系数1=

0.1mH,先将开关S拨至a,这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将

开关S拨至b,经过3.14X10-5s,油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何

值时，LC回路中的振荡电流有最大值？（gm10m/s2,n取3.14,研究过程中

油滴不与极板接触）

【解析】当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以mg=4。

d

当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为

T=2JT^LC=2X3.14X^0.1X1O-3X1O_6S=6.28X10^SO

当t=3.14X10-5$时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，生+

d

mg=ma

以上式子联立，代入数据解得a=20m/s2o

当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以mg=ma',a'

=g=10m/s2

答案：20m/s210m/s2

2、无线电波的发射和接收

一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）

1.关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用，下列说法正确的是（）

A.振荡器的作用是产生等幅高频信号

B.振荡器的作用是产生低频音频信号

C.振荡器的作用是产生高频音频信号

D.振荡器的作用是产生等幅低频信号

【解析】选A。无线电广播发射过程中的振荡器的作用是产生等幅高频信号，然

后将声音信号加载在振荡器发出的电磁波上发射出去，A正确。

2.（多选）调谐电路通常情况下是通过调节电容器的电容和自感线圈的自感系数

来实现接收，但是在某次调节的过程中，电容器的电容由最大值调到最小值，仍

没有接收到某电台发出的高频率信号。为了接收到该高频信号，应采取的措施为

（）

A.将线圈的匝数增加B.使用电压更高的电源

C.将线圈的匝数减少D.取走线圈中的铁芯

【解析】选C、Do影响电感线圈自感系数L的因素有线圈匝数、粗细、长短及

有无铁芯等。当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时，发生电谐振才

能收听到电台信号。由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由以

上分析可知在C无法调节的前提下，可减小电感线圈自感系数L,即可通过C、

D的操作增大f。故选C、Do

3.（2021•西城区高二检测）公交一卡通（IC卡）内部有一个特定频率的电磁波接

收电路。公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频

率的电磁波。刷卡时，IC卡接收读卡机发出的电磁波能量，驱动卡内芯片进行

数据处理和传输。下列说法正确的是（）

A.仅当读卡机发射电磁波的频率与IC卡内部接收电路的频率相等时，IC卡才

能有效工作

B.若读卡机发射的电磁波频率偏离IC卡内部接收频率，则IC卡中不会接收到

电磁波

c.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息

D.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

【解析】选A。为了使IC卡中的感应电流达最大，应使LC电路产生电谐振，故

只有发射特定频率的电磁波时，IC卡才能有效地工作；故A正确；若电磁波的

频率偏离该频率，电感L中仍可出现感应电流，所以仍能接收到电磁波，但不会

达到电谐振；故B错误；IC卡接收到读卡机发射的电磁波，同时将自身数据信

息发送给读卡机进行处理；故C错误；IC卡中没有电池，工作所需要的能量来

源于人刷卡时消耗的机械能；故D错误。故选A。

4.一首乐曲从电台“出发”到从收音机的调频台播放出来，下列选项描述了该

过程，其中顺序正确的是（）

A.调制一发射一调谐一解调一播放

B.调频一发射一解调一调谐一播放

C.调幅一调谐一发射一解调一播放

D.调频一调谐一发射一解调一播放

【解析】选A。一首乐曲从电台“出发”到从收音机的调频台播放出来的过程：

首先要进行调制，即把声音信号加载到高频电磁波信号上去，然后进行发射；载

波信号被收音机接收后首先要进行调谐选出该信号，然后进行解调，从高频信号

中把声音信号取出来，最后通过喇叭播放，选项A正确。

5.高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定

的速度由低端频率向高端频率扫描。该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成

乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，

达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象。由

以上信息可知（）

A.由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了

B.电磁波必须在介质中才能传播

C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内

D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的

【解析】选D。手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波仍能传播到考场内，手

机信号屏蔽器的作用只是使手机不能与基站建立连接，考场内仍然有电磁波，选

项A、C错误；电磁波在真空中也可以传播，选项B错误；手机信号屏蔽器是通

过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的，选项D正确。

6.（2021•淄博高二检测）如图所示，2021年两会期间，新华社首次推出了“5G

十全息异地同屏访谈”。这是世界上新闻媒体首次应用5G和全息成像技术。

5G（传输速率10Gbps以上、频率范围3300—5000MHz）相比于4G（传输速率

100Mbps〜1Gbps、频率范围1880~2635MHz）,以下说法正确的是（）

A.5G信号波动性更显著

B.4G和5G信号都是纵波

C.5G信号传输速率是4G的10倍以上

D.5G信号在真空中的传播速度更快

【解析】选C。因5G信号的频率更高，则波长小，波动性更不明显，故A错误;

电磁波均为横波，即4G和5G信号都是横波，故B错误；5G传输速率10Gbps

以上，4G传输速率100Mbps〜1Gbps,则5G信号传输速率是4G的10倍以上，

故C正确；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故D

错误。故选C。

二、计算题（本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值

计算的要标明单位）

7.（12分）已知手机单端天线的长度为载波波长的;时，其感应电动势在天线中

将达到最大值。如果手机接收信号的载波频率为&00X10'Hz,这种手机的天线

应设计为多长？

Q\ZI

；

【解析】由波速公式v=、f,得入=；=8oox10m=0.375m

手机的天线长应设计为x,x=；X=0.094m0

答案：0.094m

8.（12分）如图所示，线圈的自感系数为3uH,在线圈的中间有抽头2,电容

器的电容可在150〜300pF之间变化，S为转换开关。求此回路的最大周期和最

大频率。

【解析】根据T=得T,*=2n，l二］二=

2n^3X10^X300X10-12s=l.88X10-7s,

根据T=五）得

117

==

I（

fmaxI=•,,Hz-16.06X10H-z12o

2JT^Lmi„Croin2JT^/1.5X10X150X10

答案：1.88X10-7s1.06X107Hz

9.（6分）降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱。某型号降噪耳机工作原理如图所

示，降噪过程包括如下几个环节：首先，由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵

能听到的环境中的中、低频噪声（比如100-1000Hz）；接下来，将噪声信号传

至降噪电路，降噪电路对环境噪声进行实时分析、运算等处理工作；在降噪电路

处理完成后，通过扬声器向外发出与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声,

最后，我们的耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失了。对于该降噪耳机的下述说法

中，正确的有（）

扬声器发出的环境中的

反相声波低频噪音

A.该耳机正常使用时，降噪电路发出的声波与周围环境的噪声能够完全抵消

B.该耳机正常使用时，该降噪耳机能够消除来自周围环境中所有频率的噪声

C.如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变小，则该耳机降噪效果一定会更好

D.如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢，则耳机使用者可能会听到更强的

噪声

【解析】选D。因周围环境产生的噪声频率在100—1000Hz范围之内，而降噪

电路只能发出某一种与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声，所以降噪电

路发出的声波与周围环境的噪声不能够完全抵消，即不能完全消除来自周围环境

中所有频率的噪声，选项A、B错误；如果降噪电路能处理的噪声频谱宽度变大,

则该耳机降噪效果一定会更好，选项C错误；如果降噪电路处理信息的速度大幅

度变慢，则在降噪电路处理完成后，通过扬声器可能会向外发出与噪声相位相同、

振幅相同的声波来加强噪声，则耳机使用者可能会听到更强的噪声，选项D正确。

10.（6分）（多选）实际的LC电磁振荡电路中，如果没有外界能量的适时补充，

振荡电流的振幅总是要逐渐减小，下述各种情况中，哪些是造成振幅减小的原因

（）

A.线圈自感电动势对电流的阻碍作用

B.电路中的电阻对电流的阻碍作用

C.线圈铁芯上涡流产生的电热

D.向周围空间辐射电磁波

【解析】选B、C、Do线圈自感对电流的阻碍作用，是把电流的能量转化为磁场

能，不会造成振荡能量的损失，振幅不会减小；电路中电阻对电流的阻碍作用使

部分电能转化为内能，从而造成振荡能量的损失，使振幅减小；线圈铁芯上涡流

产生的电热，也是由振荡能量转化来的，也会引起振荡能量的损失，使振幅减小;

向周围空间辐射电磁波，使振荡能量以电磁波的形式散发出去，引起振荡能量的

损失，使振幅减小，故选项B、C、D正确。

11.（6分）近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈

和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三

种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时,

电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中

响应，被读取或写入信息。下列说法正确的是（）

A.LC电路的电容器在充电时，电流增大

B.如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大

C.LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大

D.电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振

【解析】选C。LC电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；增大LC电路

中电容器两极板间距离，电容器的电容会变小，根据T=2n而可知，LC电路

的振荡周期将减小，故B错误；LC电路中，电容器充电时，电流减小得越来越

快，线圈中的自感电动势增大，故C正确；电磁波发射时，使电磁波随各种信号

而改变的技术叫调制，故D错误。故选C。

12.（22分）某收音机接收电磁波的波长范围在577m和182m之间，该收音机

LC回路的可变电容器的动片全部旋出时，回路总电容为39pF,试分析：（计算

结果保留三位有效数字）

（1）动片全部旋出时，对应收音机接收电磁波的波长为多大？此LC回路的线圈的

自感系数为多少？

⑵该收音机LC回路的可变电容器的动片完全旋入时，电容器的电容为多大？

【解析】⑴由X=c-T,T=2n^/LC可得X=2nc^LC

动片完全旋出时，电容器极板正对面积最小，对应电容器的电容最小，因此，对

应接收电磁波的波长最小，为182m,此时电容器的电容为C=39pF

X2

由上面关系式可导出L=K4nVcC

代入数据可求出L七0.239mHo

⑵由入=2nc^/LC得黑=、广

5历入min

A25772

所以爆尸请匚Q尸菽X39pF^392pFo

min

答案：(1)182m0.239mH(2)392pF

3、电磁波谱

一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）

1.关于如下现象的表述正确的是（）

验钞笔防伪病人做胸透汽车夜视系统

甲乙丙

A.甲图中是利用红外线进行防伪

B.乙图中利用X射线照射人体进行透视的

C.丙图中夜视系统是利用紫外线

D.丁图中蝙蝠和雷达均利用超声波定位

【解析】选B。紫外线照射荧光物质，能使荧光物质发光，验钞笔就是利用紫外

线这个性质工作的，故A错误；病人做胸透是利用X射线照射人体进行透视的，

故B正确；夜视系统是利用不可见光中的红外线，故C错误；蝙蝠利用超声波定

位，从而进行捕食，而雷达利用电磁波发射与接收来工作的，故D错误。故选B。

2.（2021•威海高二检测）下列关于紫外线的说法正确的是（）

A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照

射

B.一切高温物体发出的光都含有紫外线

C.紫外线有很强的荧光效应，常被用来防伪

D.紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应

【解析】选C。紫外线有显著的生理作用，杀菌能力较强，是由于紫外线频率较

高，具有较高的能量，并不是因为热效应，在医疗上有其应用，但是过多地接受

紫外线的照射，对人体来说也是有害的，A、D错误；并不是所有的高温物体发

出的光都含有紫外线，B错误；紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪，C正确。

3.下列电磁波中，波长最长的是（）

A.无线电波B.红外线

C.紫外线D.y射线

【解析】选A。根据电磁波谱可知，电磁波按照波长逐渐减小的顺序为：无线电

波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、丫射线。故A正确、B、C、D错

误。故选A。

4.（2021•济宁高二检测）据科学家预测，太阳风暴的破坏力远超过“卡特里娜”

飓风。太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层。

而臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中（）

A.波长较短的可见光B.波长较长的可见光

C.波长较短的紫外线D.波长较长的红外线

【解析】选C。臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效

地对地球上的动植物起保护作用。作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己。故

正确的选项是Co

5.（2021•青岛高二检测）在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养

关系构成食物链，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°C,它发出的最强的热辐射

的波长为人，，根据热辐射理论，L与辐射源的绝对温度T的关系近似为TL

=2.90X10-3m-K,老鼠发出的最强的热辐射属于（）

A.可见光波段B.紫外波段

C.红外波段D.射线波段

290x10-3

【解析】选C。由TA“=2.90X由K得。产一""27-m=9.4X10-6m,

乙/。~IOI

该波属于红外波段；故选C。

6.验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的

光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光，以下判断正确的是（）

A.它们发出的都是红外线

B.它们发出的都是紫外线

C.验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线

D.验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线

【解析】选D。紫外线有较强的荧光效应，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发

出的是紫外线；红外线波长较长，容易发生衍射，故能很方便地遥控家用电器。

D正确。

二、非选择题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数

值计算的要标明单位)

7.(12分)下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应

的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。

⑴X光机，O

(2)紫外线灯，o

⑶用理疗“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，这里的“神灯”是利用

A.光的全反射

B.紫外线具有很强的荧光效应

C.紫外线具有杀菌消毒作用

D.X射线很强的贯穿力

E.红外线具有显著的热作用

F.红外线波长较长，易发生衍射

8.(12分)早期电视机接收的频道为1〜12频道(48.5〜223MHz),全频道电视

机所接收的频道除1〜12频道外，还包括13〜56频道(470〜862MHz),则早期

电视机和全频道电视机所接收的无线电波的波长范围分别为多少？

vc

【解析】由v=入f得X=-=-

ff

代入数据得A,=1--221^X？O'm^l.35m。

、c3X10*s*

小工=48.5X10“

则早期电视机所接收的波长范围为1.35~6.19m0

同理可计算出f;i=862MHz时

、3X108-、

\3=862xjo%m=0.35m。f.,=470MHz时入*=0.64m

则全频道电视机所接收的波长范围为0.35~0.64m。

答案：1.35~6.19m0.35~0.64m

9.（6分）下列关于电磁波的说法中正确的是（）

A.频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大

B.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波

C.在无线电波的传播中，微波适宜采用地波传播

D.红外线具有显著的热作用，其波长比紫外线的波长短

【解析】选A。电磁波的能量与频率有关；振荡电路的频率越大，发射电磁波的

本领越大，故A正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电场不能再产生

磁场，故不能激发电磁波，故B错误；微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就

很差了，不能以地波的形式传播，微波的传播方式是沿直线传播，故C错误；红

外线具有显著的热作用，其波长比紫外线的波长长，故D错误。

10.（6分）（多选）（2021•北京东城区高二检测）第五代移动通信技术（简称5G）

是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规

模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是

（）

A.5G和4G使用的电磁波都是横波

B.5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同

C.5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象

D.在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长

【解析】选A、B、Co5G和4G使用的电磁波都是横波，故A正确；5G和4G使

用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为光速3X10'm/s,故B正确；任何波

均能发生干涉及衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象,

故C正确；根据公式v=、f得，当速度一样时，波长与频率成反比，即5G使用

的电磁波的波长比4G的短，故D错误。故选A、B、Co

11.（6分）（多选）目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz到1000MHz的范围

内。下列关于雷达和电磁波的说法中正确的是（）

A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围为0.3m至1.5m

B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离

D.波长越短的电磁波，反射性能越强

v3X］。8v

【解析】选A、C、Do由v=入f可得X尸，=2QOX10®m=1-5m,入2=；

3X108

m=0.3m,故选项A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产

1000X106

生的，故选项B错误；电磁波测距的原理就是通过发射电磁波和接收反射波的时

间间隔来确定的，故选项C正确；波长越短的电磁波，其频率越高，反射性能越

强，故选项D正确。

12.（22分）生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播

过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应。测速雷达

正在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波，由于车辆

的运动，接收的无线电波频率与发出时不同，利用频率差f接收一f发出就能计算出

车辆的速度，已知发出和接收的频率间关系为f接收=（1+也）f发出，式中c是

C

真空中的光速，若f发出=2X109Hz,f接收一f发出=400Hz,可知被测车辆的速度

大小为多少？

【解析】由题意可得，f接收-f发出=（1H~）f发出—f发出=~f发出=3xio'm/s

9

X2X10Hz=400Hz,解得v车=30m/so

答案：30m/s

章末检测

时间：90分钟满分：100分

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分）

1.关于电磁波的发射与接收，下列说法正确的是（）

A.调频与调幅都是用载波发送信号，原理相同，无本质区别

B.解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程

C.调谐就是将接收电路的振幅调至与载波的振幅相同

D.由调谐电路接收的感应电流，再经过解调、放大，通过耳机才可以听到

声音

2.

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a向6

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，电容器上极板带负电

D.若磁场正在增强,则电容器正在充电，电流方向由a向6

3.无线电广播的中波段波长范围为187〜560m,为了避免邻近电台的干扰,

两个电台的频率范围至少要相差10,Hz,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

4.下列说法中正确的是（）

A.遥控器发出的红外线波长和医院给病人做的脑部CT中的X射线波长相

同

B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

C.麦克斯韦预言了空间存在电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在

D.红外线最显著的作用是荧光效应，紫外线最显著的作用是热效应

5.如图所示为手机信号屏蔽器.手机信号屏蔽器主要针对各类考场、加油

站、军事重地等禁止使用手机的场所.手机工作时，是在一定频率范围内，手机

和基站通过无线电波联系起来，完成数据的传输.针对这种通信原理，手机信号

屏蔽器在工作过程中以一定的速度从手机通信所使用的频率的底端向高端扫描，

在扫描过程中向手机发送一定频率的电磁波信号，使手机不能与基站建立正常的

联系，从而对手机形成干扰.对于手机信号屏蔽器的工作过程，下列说法中正确

的是（）

A.手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的

B.手机信号屏蔽器是利用电磁感应的原理来工作的

C.手机信号屏蔽器工作时能阻止基站发出的电磁波传播到限制场所内

D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的

6.如图画出了一个振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断（）

A.。时刻电感线圈两端电压最大

B.。时刻电容器两极板间电压为零

C.。时刻电路中只有电场能

D.。时刻电容器带电荷量为零

7.

如图所示，我国成功研发的反隐身先进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，则对该无线电波的判断正确的是（）

A.米波的频率比厘米波频率高

B.和机械波一样须靠介质传播

C.同光波一样会发生反射现象

D.不可能产生干涉和衍射现象

8.利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理

及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈/和电容器。构成的振荡电路，公

交卡上的读卡机向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡内的线圈£中

产生感应电流，给电容器。充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处

理和传输.下列说法正确的是（）

A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作

C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈/中不会产生感应电流

D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信

息

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分）

9.在运行的火车车厢里，你若打开收音机是不能听清声音的，你若打移动

电话，是丝毫不受影响的，收音机、手机都是靠无线电传递信号的，所不同的是，

收音机利用的无线电信号频率低，手机利用的无线电信号频率高，下列说法正确

的是（）

A.低频无线电信号传播的速度小，追不上火车

B.低频无线电信号传播的速度大，已经超过了火车

C.高频无线电信号衍射能力差，穿透能力强，可以进入火车车厢

D.低频无线电信号衍射能力强，穿透能力弱，不能进入火车车厢

10.为了方便交通出行出现了一种新型共享单车，如图甲所示，这种单车

外观结构简单，没有链条，但单车质量比普通自行车大，达到了25kg.如图乙

所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在

路上的具体位置，实现防盗.同时手机app上有定位系统，也能随时了解单车的

实时位置；手机还可以通过扫描二维码自动开锁，关锁后app就显示计时、计价

等信息.止匕外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等

过程中的用电.根据以上信息可知下列说法正确的是（）

甲乙

A.该单车比普通自行车运动状态更容易改变

B.该单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位的

C.该单车是利用电磁感应原理实现充电的

D.该单车和手机之间是利用电磁波传递信息的

11.在电磁波的发射过程中，用一平行板电容器。和一个线圈£组成〃振

荡电路，要增大发射电磁波的波长，下列调节正确的是（）

A.增大电容器两极板间的距离

B.增大线圈的匝数，在线圈中加铁芯

C.把电容器的动片适当旋出一些

D.把电容器的动片适当旋进一些

12.高精度全息穿透成像探测仪利用电磁波穿透非金属介质，探测内部微

小隐蔽物体并对物体成像，具有分辨率高、体积小、辐射少等特点，应用领域比

超声波更广.关于电磁波和超声波，下列说法正确的是（）

A.电磁波和超声波均能发生偏振现象

B.电磁波和超声波均能传递能量和信息

C.电磁波和超声波均能发生干涉和衍射现象

D.电磁波和超声波均需依赖于介质才能传播

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（6分）某电台发射频率为500kHz的无线电波，发射功率为10kW.在

距电台20km的地方接收到该电波，该电波的波长为,在此处，每平方

米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为.

14.(8分)目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无

线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池.现在，一个科学

研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现.

(1)实现无线传输能量，涉及能量的、传播和接收.

(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指

定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波

A.在传输中很多能量被吸收

B.在传播中易受山脉阻隔

C.向各个方向传输能量

D.传输能量易造成电磁污染

(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率尸和它到

天线塔的距离A相关，实验测得尸和〃的部分数据如下表：

必m1245X10

PN1600400100y2516

①上表中的x=，y=.

②根据表中的数据可归纳出P和k之间的数值关系式为.

(4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，

在短距离内点亮了灯泡.如图所示，实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电

能为输入甲线圈电能的35%.

甲乙

①若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为W.

②若把甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为0.195A.这

时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为W.

(5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验阶段，为

早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需要解决一系列问题，请提出至

少两个问题.

15.（9分）电感线圈的电流在△t=0.2s内的变化为△/=1A,线圈产生

的感应电动势为£=18mV,由该线圈和一电容器组成的振荡电路所辐射的无线

电波的波长为36kln,求电容器的电容.（感应电动势6与电感上的关系式为£

=当

△〃

16.（14分）

cD

~II---

如图所示，线圈L的自感系数为25mH,电阻为零，电容器。的电容为40uF,

灯泡D的规格是“4V,2W”.开关S闭合后，灯光正常发光，S断开后，振

荡电路中产生振荡电流.若从S断开开始计时，求：

（1）当f=yX10-3s时，电容器的右极板带何种电荷;

⑵当f=nX10-3s时，振荡电路中的电流是多少.

17.（14分）

实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C=1UF.在两极板带有一

定电荷时，发现一带电粉尘恰好静止在两极板间.手头上还有一个自感系数£=

0.1mH的电感器，现连成如图所示电路，重力加速度为g,试分析以下两个问题.

(1)从S闭合时开始计时，经过nXIOfs时，电容器内粉尘的加速度大小

是多少？

(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？

18.(9分)在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热点地区的记者通过

同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果两

个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时

间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量也为6.0X102'kg,地球半径R为

6.4X106m,引力常量G为6.67X10-"N•m2•kg-2)

1.解析：调频改变的是载波的频率，调幅改变的是载波的振幅，两者原理

不同，选项A错误；解调是接收电磁波过程中的步骤，选项B错误；调谐是将接

收电路的固有频率调至与载波的频率相同，选项C错误；由调谐电路接收的感应

电流，要再经过解调（调制的逆过程）、放大，通过耳机才可以听到声音，选项D

正确.

答案：D

2.解析：由安培定则可知，电流方向由6到a；若磁场正在减弱，可知电

容器处于充电状态，电场能正在增大，电流方向由6到a,所以电容器下极板带

正电，上极板带负电，故A错误，B正确；若磁场正在增强，可知电容器处于放

电状态，电场能正在减小，电流方向由8到a,所以电容器上极板带正电，故C、

D错误.

答案：B

3.解析：由公式4=力知其中c=3X10"m/s.当儿产187口时,

f-f

=1.60X106Hz；42=560m时，£=0.536X1(/Hz.n==

1.60X106-0.536X106

个=106个,比较一下选项，应选C选项.

101

答案：C

4.解析：红外线波长一定大于X射线波长，故A错误；电磁波是由周期性

变化的电场或磁场产生的，故B错误；根据物理学史的内容可知，麦克斯韦预言

了空间存在电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C正确；紫外线最显著

的作用是荧光效应，红外线最显著的作用是热效应，故D错误.

答案：C

5.解析：手机信号屏蔽器是利用屏蔽器发出的信号去干扰手机接收从基站

传过来的信号，从而起到屏蔽作用.因此手机信号屏蔽器通过发射电磁波干扰手

机工作来达到目的，故A、B、C错误，D正确.

答案：D

6.解析：由图像分析可知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电

流为零，电容器开始放电，根据电流随时间的变化规律，可以画出g-£图像（在

图中用虚线表示）.由图像分析可知，G时刻，电容器带电荷量为零，电压为零,

电场能为零，故D项正确，A、C两项错误；灰时刻电容器带电荷量Q最大，两

极板间电压最大，B项错误.

答案：D

7.解析：从名称上可判断，米波的波长大于厘米波的波长，由波长与频率、

波速关系式可知，米波的频率小于厘米波的频率，选项A错误.无线电波

是电磁波，可以在真空中传播，选项B错误.无线电波同光波一样会发生反射现

象，可以产生干涉和衍射现象，选项C正确，D错误.

答案：C

8.解析：读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的振荡电路接收，使IC

卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，故A项错误；仅当读卡机

发射的电磁波频率与该IC卡内的振荡电路的固有频率相等时，才发生电谐振,

IC卡才能有效工作，故B项正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根

据法拉第电磁感应定律，线圈/中仍会产生感应电流，故C项错误；由题意知，

IC卡内的线圈/中产生感应电流，给电容器C充电，达到一定电压后，驱动卡

内芯片进行数据处理和传输，故D项错误.

答案：B

9.解析：无线电信号在空气中的波速约等于光速，它的波长越长，穿透能

力越弱，衍射能力越强.C、D两项正确.

答案：CD

10.解析：物体的质量越大运动状态越难改变，故A