2024-2025学年高中物理第十四章电磁波综合评估含解析新人教版选修3-4

PAGEPAGE7电磁波时间：90分钟分值：100分一、选择题(1～5题为单选，6～10题为多选，每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是(A)A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光须要介质才能传播解析：任何电磁波(包括光)在真空中均以光速c传播，声波在许多介质中能够传播，在空气中传播时为纵波，选项A正确．2．下列关于电磁波谱的说法，其中正确的是(C)A．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的B．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应C．利用雷达测动身射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达与目标的距离D．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线解析：热效应最强的是红外线，A错误．验钞机是利用了紫外线的荧光效应，B错误．雷达测距是利用放射脉冲和接收脉冲的时间间隔来确定的，C正确．电磁波谱中比X射线波长短的γ射线更难发生衍射，D错误．3．北京时间2003年10月29日14时13分，太阳风暴攻击地球，太阳日冕抛射出的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴．当时，不少地方出现了绚丽多彩的极光．太阳风暴攻击地球时，不仅会影响通信，威逼卫星，而且会破坏臭氧层．臭氧层作为地球的爱护伞，是因为臭氧能汲取太阳辐射中(C)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：臭氧层的主要作用就是汲取由太阳射向地球的紫外线，从而有效地爱护地球上的动植物，故正确选项是C.4．对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是(A)A．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而已C．它们可能是横波，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；而电磁波在真空中的传播速度与频率有关解析：机械波和电磁波都属于波，都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，故A正确；它们在本质上是不同的，机械波不能在真空中传播，而电磁波自身就是一种物质，能在真空中传播，故B错误；电磁波是横波，而机械波既有横波又有纵波，故C错误；机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波在真空中的传播速度与频率无关，故D错误．5．电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号变更(如图丙所示)．这种调制方式称为(A)A．调幅 B．调谐C．调频 D．解调解析：使高频振荡电流的振幅随信号变更的调制方式叫调幅．6．关于电磁波，下列说法正确的是(ABC)A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．周期性变更的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消逝解析：电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，与频率无关，选项A正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，选项B正确；变更的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，选项C正确；电磁波可以通过电缆、光缆传输，选项D错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间接着传播，直到能量消耗完为止，选项E错误．7．如图所示，电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电源的电动势为E，现在把开关S从1拨到2，从这时起(CD)A．至少历时πeq\r(LC)，回路中的磁场能才能达到最大B．至少历时eq\f(π,2)eq\r(LC)，回路中的电场能才能达到最大C．在eq\f(1,4)个周期内，电容器放电的电荷量是CED．在eq\f(1,4)个周期内，回路中的平均电流是eq\f(2E,π)eq\r(\f(C,L))解析：起始，电容器所带电荷量最多，所具有的电场能最大，依据电磁振荡的变更规律，每经过eq\f(1,4)个周期，电场能与磁场能之间完成一次转化，由于一个周期T＝2πeq\r(LC)，则eq\f(T,4)＝eq\f(π,2)eq\r(LC)，所以A、B项均错；从起始时刻起，经过eq\f(T,4)的时间电容器把全部电荷量放完，其释放的总电荷量为Q＝CU＝CE，C项正确；依据eq\x\to(I)＝eq\f(Q,t)，可得eq\x\to(I)＝eq\f(CE,\f(π,2)\r(LC))＝eq\f(2E,π)eq\r(\f(C,L))，D项正确．8．各磁场的磁感应强度B随时间t变更的状况如图所示，其中能产生持续电磁波的是(BD)解析：依据麦克斯韦的电磁场理论，可知A图的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波；B图的磁场是周期性变更的，可以产生周期性变更的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图的磁场是匀称变更的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图的磁场是周期性变更的，能产生周期性变更的电场，故能产生持续的电磁波．9．如图所示的是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑，现将始终径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内，并使小球以初速度v0在管内起先运动，与此同时，有一变更的磁场竖直向下穿过管所包围的空间，磁感应强度随时间成正比增大，设小球在运动过程中带电荷量不变，则(AD)A．小球受到的电场力大小不变B．小球受到的电场力大小增加C．磁场力对小球不做功D．小球受到的磁场力不断增加解析：变更的磁场四周产生电场，由于磁场匀称变更，故在电荷所在空间形成稳定的电场，电场线环绕方向(俯视)为逆时针，故A选项正确；小球所受电场力方向与初速度方向同向，不断加速，由F洛＝Bqv知，所受洛伦兹力增加，D选项正确．10．下列说法正确的是(AC)A．日光灯是紫外线的荧光效应的应用B．单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期C．机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变D．麦克斯韦第一次用试验证明了电磁波的存在解析：日光灯是紫外线的荧光效应的应用，故A正确；单摆在做受迫振动时，它的周期等于驱动力的周期，故B错误；机械波的频率由波源确定，和介质无关，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用试验证明了电磁波的存在，故D错误．二、填空题(共4小题，每小题5分，共20分)11．图中A为某火箭放射场，B为山区，C为城市．放射场正在进行某型号火箭的放射试验．为了传播火箭放射的实况，在放射站建立了放射台用于放射广播与电视信号．已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566m，为了不让山区拦住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭放射的实况，必需通过建在山顶上的转发站来转发电视信号(选填“无线电广播信号”或“电视信号”)．这是因为电视信号频率高，波长短，沿直线传播，不易衍射．解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550m，依据发生明显衍射现象的条件，可知该电磁波很简单发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不须要转发装置．电视信号所用的电磁波波长为0.566m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必需通过建在山顶的转发站来转发．12．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)，问雷达在西方发觉了目标；目标与雷达相距300km.解析：向东放射时，没有返回的信号，说明东方没有发觉目标，向西放射时，有返回信号，说明目标在西方，目标到雷达的距离为d＝eq\f(ct,2)＝eq\f(3×108×2×10－3,2)m＝300km.13．请你将正在放音的收音机，分别放入一个真空罩和一个金属网中，视察收音机的音量变更．(1)当把收音机放入真空罩内(在收音机外壳撒一些泡沫小球)时，我们会看到泡沫小球会(选填“会”或“不会”)跳动，但是不会(选填“会”或“不会”)听到声音，此试验说明电磁波可以在真空中传播到收音机，但是收音机发出的声波必需通过介质才能传播出来．(2)当把收音机放入一个金属网中时，我们将不会(选填“会”或“不会”)听到声音，若将正在放音的录音机放入金属网中则会(选填“会”或“不会”)听到声音，缘由是电磁波被金属网屏蔽，因此收音机无法收到信息．但是录音机发出的声波可以顺当传播出来．(提示：金属网有屏蔽电磁波的作用)14．依据有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50W/m2.若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1W，那么在距离该通信装置0.4_m以外是符合规定的平安区域(已知球面面积为S＝4πR2)．解析：t时间内辐射的能量W＝Pt，这些能量分布在半径为R的整个球面上．由eq\f(Pt,t·4πR2)＝0.5W/m2，解得R≈0.4m.三、计算题(共4小题，每小题10分，共40分)15．在电视节目中，我们常常看到主持人与派到热带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？假如有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量为6.0×1024kg，地球半径为6.4×106m，引力常量为6.67×10－11N·m2·kg－2)答案：电磁波传递信息也是须要时间的0.24s解析：主持人与记者之间的通话不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是须要时间的，设同步卫星高度为H，由万有引力供应卫星做圆周运动的向心力，即eq\f(GMm,R＋H2)＝meq\f(4π2,T2)(R＋H)，H＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))－R≈3.6×107m，则一方讲话另一方听到所需的最少时间是t＝eq\f(2H,c)＝0.24s.16．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，其中该接收装置里的电感线圈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：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：C＝eq\f(1,4π2f2L)＝eq\f(1,4×π2×37.5×1032×4×10－3)F＝4.5×10－9F.17.收音机接收无线电波的频率范围比较宽，通常把频率分成几个波段，利用变更调谐电路中线圈自感的方法来选择波段，再利用调整可变电容器的方法，在同一波段内选择所须要的频率．如图所示是某收音机的调谐电路，当转换开关S置于位置1时，电路中线圈的自感为L1，接收中波段的无线电波；当S置于位置2时，电路中线圈的自感为L2，接收短波段的无线电波，假如可变电容器C的调整范围为12pF～180pF，L1为700μH，那么在中波段接收无线电波的频率范围是多大？假如这台收音机能接收的无线电波的频率最高为20MHz，那么L2是多大？答案：449kHz～1737kHz5.28μH解析：据公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))得f1＝eq\f(1,2π\r(L1C1))＝eq\f(1,2π\r(700×10－6×12×10－12))Hz≈1737kHz，f2＝eq\f(1,2π\r(L1C2))＝eq\f(1,2π\r(700×10－6×180×10－12))Hz≈449kHz.即在中波段接收无线电波的频率范围是449kHz～1737kHz.由fmax＝eq\f(1,2π\r(L2C1))得L2＝eq\f(1,4π2C1f\o\al(2,max))＝eq\f(1,4π2×12×10－12×20×1062)H≈5.28×10－6H＝5.28μH.18．由可变电容器和线圈组成的LC振荡电路，电容器的电容可变范围是30pF～270pF，该振荡电路辐射电磁波的最小波长为200m，求：(1)线圈的自感系数；(2)该电路辐射电磁波的最大波长．答案：(1)3.76×10－4H(2)600m解析：(1)电磁波的频率f＝eq\f(c0,λ)又振荡电路辐射电磁波的频率f