第十三章第3讲　电磁振荡与电磁波　相对论-2025版高考总复习物理

[基础落实练]1．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率高低关系是()A．红外线的频率最高，可见光的频率最低B．伦琴射线的频率最高，红外线的频率最低C．可见光的频率最高，红外线的频率最低D．伦琴射线的频率最高，可见光的频率最低解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从高到低的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线，故B正确。答案：B2．(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用，下列对一些应用的解释，正确的是()A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用B．X光透视利用的是光的衍射现象C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点解析：紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误；X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误；γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确；一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确。答案：CD3．(多选)在狭义相对论中，下列说法正确的有()A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B．质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关C．时间间隔的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关D．在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的解析：根据狭义相对论可知，光速是速度的极限值，而且是不变的，所以A正确；根据狭义相对论可知，长度、质量、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的计算公式，所以B正确，C错误；同时是相对的，所以D错误。答案：AB4．以下关于电磁场和电磁波的说法中正确的是()A．电场和磁场总是同时存在的，统称为电磁场B．电磁波是机械波，传播需要介质C．电磁波的传播速度是3×108m/sD．电磁波是一种物质，可在真空中传播解析：变化的电场与变化的磁场相互联系，它们统称为电磁场，选项A错误；电磁波不是机械波，传播不需要介质，选项B错误；电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，选项C错误；电磁波是一种物质，可在真空中传播，选项D正确。答案：D5．关于电磁波，下列说法中正确的是()A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在C．电磁波的传播速度等于光速cD．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播解析：变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，A错误；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，B正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速c，C错误；各种频率的电磁波在真空中的传播速度相同，等于光速，D错误。答案：B6．2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在问天实验舱内开讲，航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站。关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在任何介质中的传播速度都为3×108m/sB．将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机不能接收信号C．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在D．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场解析：电磁波在真空中传播的速度都是3×108m/s，而在介质中的传播速度要小于3×108m/s，故A错误；电磁波的传播不需要介质，故将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机能接收信号，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，均匀变化的磁场产生恒定不变的电场，故D错误。答案：C7．(多选)下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是()A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快C．经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变D．经过调制后的电磁波在空间传播的波长改变解析：调制是把要发射的信号“加”到高频振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A正确；电磁波在空气中的传播速度接近光速且恒定不变，B错误；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错误，D正确。答案：AD8．在LC振荡电路中，电容器上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是()A．eq\f(π,4)eq\r(LC) B．eq\f(π,2)eq\r(LC)C．πeq\r(LC) D．2πeq\r(LC)解析：LC振荡电路的周期T＝2πeq\r(LC)，其电容器上的带电荷量从最大值变化到零的最短时间t＝eq\f(T,4)，故t＝eq\f(π,2)eq\r(LC)。答案：B9.如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是()A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在减小C．电感线圈中的电流正在减小D．此时自感电动势正在阻碍电流的增加解析：根据磁感线的方向可以判断电流方向是逆时针，再根据电容器极板上带电的性质可以判断电容器在放电，A错误；电容器在放电，所以电流在增加，磁场能在增加，自感电动势正在阻碍电流的增加，B、C错误，D正确。答案：D[能力提升练]10．实际发射无线电波的过程如图甲所示。高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图乙所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图丙所示。根据以上图像，发射出去的电磁波图像应是选项中哪一个()解析：高频振荡器产生高频等幅振荡，话筒结构是里边有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化。当人对着它说话时，空气对它的压力随着声音而变化，那么它的电阻也就随声音信号而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化，这就是调制。它不但影响了正半周，也影响了负半周。故选B。答案：B11．(多选)如图(a)所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图(b)所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则()A．0.5～1s时间内，电容器C在放电B．0.5～1s时间内，电容器C的上极板带正电C．1～1.5s时间内，Q点的电势比P点的电势高D．1～1.5s时间内，电场能正在转变成磁场能解析：0.5～1s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板，故A、B错误；1～1.5s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P，Q点的电势比P点的电势高，电场能正在转变成磁场能，故C、D正确。答案：CD12．假设一接近光速运行的高速列车在轨道上运行，列车上的窗户高为h，宽为d，高速列车轨道旁边有一广告牌，广告牌高为H，宽为L。在高速列车上有一观察者甲，另一观察者乙站在高速列车轨道旁边，有关两位观察者的判断，下列说法正确的是()A．观察者乙看到车窗高度小于hB．观察者乙看到车窗宽度小于dC．观察者甲看到轨道旁边的广告牌宽度大于LD．观察者甲看到轨道旁边的广告牌高度小于H解析：根据相对论的推论，运动的“尺缩效应”，可知站在高速列车轨道旁边的观察者乙看到车窗宽度小于d，车窗高度等于h，B正确，A错误；高速列车上的观察者甲看到轨道旁边的广告牌宽度小于L，广告牌高度等于H，C、D错误。答案：B13.如图所示为一理想LC电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时，极板间有一带电灰尘(图中未画出)恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响，重力加速度为g，灰尘运动时间大于振荡电路周期。当电路中的开关闭合以后，则()A．灰尘将在两极板间做往复运动B．灰尘运动过程中加速度方向可能会向上C．电场能最大时灰尘的加速度一定为零D．磁场能最大时灰尘的加速度一定为g解析：当开关断开时，灰尘静止，则有Eq＝mg，此时电场能最大，极板间电场强度最大，若开关闭合，电场能减小，极板间电场强度减小，则灰尘会向下极板运动，振荡回路磁场和电场周期性改变，根据对称性可知当电场方向和初始状态相反且电场能最大时，静电力方向竖直向下，和重力方向相同，此时灰尘的加速度为2g，所以灰尘的加速度不可能向上，灰尘的加速度大于等于0，且一直向下，所以灰尘不会在两极板间做往复运动，故A、B、C错误；当磁场能最大时，电场能为0，极板间电场强度为0，灰尘只受重力，加速度一定为g，故D正确。答案：D14．如图所示为某款玩具内的LC振荡电路，已知线圈自感系数L＝2.5×10-3H，电容器电容C＝4μF，LC振荡电路的周期公式为T＝2πeq\r(LC)。t＝0时刻，上极板带正电，下极板带负电，瞬时电流为零，则()A．LC振荡电路的周期T＝π×10-4sB．当t＝eq\f(π,2)×10-4s时，电路中的磁场能最大C．当t＝eq\f(3π,2)×10-4s时，线圈中的自感电动势最大D．在t＝eq\f(π,2)×10-4s至eq\f(3π,2)×10-4s时间内，电路中的电流始终沿逆时针方向解析：由周期公式可得T＝2π×10-4s，A错误；经过t＝eq\f(π,2)×1