2024-2025学年高中物理第三章电磁振荡电磁波单元素养评价含解析教科版选修3-4

PAGE8-单元素养评价（三)(第三章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)1.(多选)(2024·南充高二检测)关于电磁波的传播,下列叙述正确的是 ()A.电磁波频率越高,越易沿地面传播B.电磁波频率越高,越易沿直线传播C.电磁波在各种介质中传播波长恒定D.只要有三颗匀称分布的同步卫星在赤道上空传递微波,就可把信号传遍全世界【解析】选B、D。由c=λf可判定:电磁波频率越高,波长越短,衍射性越差,不易沿地面传播,而跟光的传播相像,沿直线传播,故B对,A错;电磁波在介质中传播时,频率不变,而传播速度变更,由c=λf,可推断波长变更,C错;由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36000km高的地方,用它做微波中继站,只要有三颗互成120°的同步卫星,就几乎可覆盖全球2.某广播电台放射“中波”段某套节目的讯号、家用微波炉中的微波、人体透视用的X光、VCD机中的激光(可见光),都是电磁波,它们的频率分别为f1、f2、f3、f4,则 ()A.f1>f2>f3>f4B.f1<f2<f3<f4C.f1<f2<f4<f3D.f2<f1<f3<f4【解析】选C。电磁波的范围很广,频率不同,其特性也不同;按频率由大到小依次排序如下:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波(微波、中波、长波)。由此可知,选项C正确。【互动探究】在上一题中,若“中波”段某套节目的讯号、家用微波炉中的微波、人体透视用的X光、VCD机中的激光(可见光)的波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4,则λ1、λ2、λ3、λ4的大小依次如何?【解析】由c=λf可知λ=,由于f1<f2<f4<f3,故λ1>λ2>λ4>λ3。答案:λ1>λ2>λ4>λ33.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是 ()A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)机械波是质点振动在介质中的传播,电磁波是电场和磁场的相互转化,波都可以传递信息。(2)波的传播速度由介质确定,波长由振源和介质共同确定。【解析】选B。A项中电磁波可以传递信息,声波也能传递信息,由此推断A错误;B项中手机在通话时,涉及的波既有电磁波又有声波,B项正确;C项中,太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度,C项错误;D项中,遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长,故D项错误。4.(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的回路中产生周期T=2π的振荡电流。当罐中的液面上升时 ()A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大C.LC回路的振荡频率减小D.LC回路的振荡频率增大【解析】选B、C。罐中液面上升,不导电液体的介电常数εr比空气的介电常数大,εr变大,电容器的电容C=变大,A错误,B正确;LC回路的振荡频率f==,当C变大时,f减小,C正确,D错误。5.如图所示,线圈自感系数为L,其电阻不计,电容器的电容为C,开关S闭合。现将S突然断开,并起先计时,以下说法中错误的是 ()A.当t=时,由a到b流经线圈的电流最大B.当t=π时,由b到a流经线圈的电流最大C.当t=时,电路中电场能最大D.当t=时,电容器左极板带有正电荷最多【解析】选A。断开开关S时,由于自感作用,线圈中产生的感应电流是最大的,且由a到b,依据LC振荡电路的周期公式T=2π,A错误,B、C、D均正确。故选A。6.垂直穿过某一固定面磁场的磁感应强度B随时间的变更关系如图所示,则在它四周空间产生的电场的场强E应 ()A.渐渐增加B.渐渐减弱C.先减弱后增加D.不变【解析】选D。依据麦克斯韦电磁场理论,匀称变更的磁场在其四周产生恒定的电场,由图像可推断磁场匀称变更,所以产生的电场恒定,即场强E不变,故选项D正确。7.下列关于电磁波的说法,不正确的是 ()A.电磁波不能传播能量B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波C.手机既可接收电磁波,又可放射电磁波D.电磁波在真空中的速度约为c=3.0×108【解析】选A。电磁波能传播能量,A错误。依据电磁波谱的学问可知,无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波,B正确。手机既可接收信号,又可放射信号;既可接收电磁波,又可放射电磁波,C正确。依据电磁理论以及目前的测量可知,电磁波在真空中的速度为c=3.0×108m/s,D正确。本题选择不正确的,8.(2024·眉山高二检测)假如收音机调谐电路中是采纳变更电容的方式来变更回路固有频率的。当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为 ()A.3∶1B.9∶1C.1∶3D.1∶9【解析】选B。依据v=λf及f=,得==,则==9∶1。9.(多选)如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变更曲线,下列推断中正确的是 ()A.在b和d时刻,电路中电流最大B.在a→b时间内,电场能转变为磁场能C.a和c时刻,磁场能为零D.在O→a和c→d时间内,电容器被充电【解析】选A、B、C。在b和d时刻是放电结束时刻,此时刻电路中电流最大,A正确;a→b是放电过程,电场能转化为磁场能,B正确;a和c时刻是充电结束时刻,此时刻电场能最大,磁场能最小为零,C正确;O→a是充电过程,而c→d是放电过程,D错误。10.利用所学物理学问,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L和电容C构成的LC振荡电路,公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外放射某一特定频率的电磁波。刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容C充电,达到肯定的电压后,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卡工作所须要的能量来源于卡内的电池B.仅当读卡机放射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作C.若读卡机放射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流D.IC卡只能接收读卡机放射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息【解析】选B。IC卡工作所须要的能量来源于读卡机,IC卡本身没有能量,选项A错误;依据IC卡设计原理,只有读卡机放射特定的电磁波时,IC卡才能有效工作,选项B正确;若读卡机放射的电磁波偏离特定频率,依据电磁感应的原理,线圈L中也会有感应电流,选项C错误;IC卡可以向读卡机传输自身的数据信息,否则读卡机不能正常工作,选项D错误。11.(多选)如图所示的电路中,L是自感系数很大的、用铜导线绕成的线圈,其电阻可以忽视不计,开关S原来是闭合的,当开关S断开瞬间,则 ()A.L中的电流方向不变B.灯泡D要过一会儿才熄灭C.LC电路将产生电磁振荡,刚断开瞬间磁场能最大D.电容器将放电,电场能将变为磁场能【解析】选A、C。S断开瞬间,由于L的自感作用,阻碍电流减小,所以电流方向不变,A正确;灯泡D所在电路断开,电路中无电流,灯泡马上熄灭,B错误;刚断开瞬间,LC电路将产生电磁振荡,电路中电流最大,所以线圈L中磁场能最大,C正确;S闭合时L的电阻为零,电容C两端无电压,电容器所带电荷量为零,断开时线圈L对电容器充电,磁场能将变为电场能,D错误。12.(多选)如图所示是一个调谐接收电路,甲、乙、丙为电路中的电流随时间变更的图像,则 ()A.i1是L1中的电流图像B.i1是L2中的电流图像C.i2是L2中的电流图像D.i3是流过耳机的电流图像【解析】选A、C、D。L1中由于电磁感应,产生的感应电动势的图像是同甲图相像的,但是由于L2和D串联,所以当L2的电压与D反向时,电路不通,因此这时L2没有电流,所以L2中的电流图像应是乙图中的i2。高频部分通过C2,通过耳机的电流如丙图中的i3,只有低频的音频电流,故选项A、C、D正确。二、计算题(本大题共4小题,共40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)13.(10分)假如中心人民广播电台向外放射500kHz的电磁波,若距该台6×103km处有一台收音机(1)此电磁波的波长多大?(2)从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机处?(3)其他条件不变,仅将放射电磁波的频率变大,第(2)问中的时间是否发生变更?【解析】(1)依据电磁波的波长、波速和频率的关系式c=λf和电磁波在真空中的传播速度c=3×108m/s,得λ==600m(2)从电台发出的信号到达收音机所用时间t===0.02s。 (4分)(3)其他条件不变,仅将放射电磁波的频率变大,第(2)问中的时间不发生变更。 (2分)答案:(1)600m(2)0.0214.(10分)试验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1μF。在两板带有肯定电荷时,发觉一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L=0.1mH的电感器,现连成如图所示电路,试分析以下两个问题:(1)从S闭合时起先计时,经过π×10-5s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?【解析】(1)电键断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且F电=mg,闭合S后,L、C构成LC振荡电路,T=2π=2π×10-5s,经=π×10-5s时,电容器间的场强反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿其次定律得:a==2g。 (5分(2)线圈中电流最大时,电容器两极间的场强为零,由牛顿其次定律可得:a==g,方向竖直向下。 (5分)答案:(1)2g(2)g15.(10分)一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f2=22MHz。设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2,调谐电容器的相应电容变更范围从C1到C2。那么波长之比为多少?电容之比为多少?【解题指南】解答本题应把握以下两点:(1)由v=λf求波长关系。(2)由f=求电容关系。【解析】由公式v=λf,因电磁波的波速等于光速,所以波长与频率成反比,即==。 (3分)依据电磁振荡频率公式f=,收音机接收电路中的L是固定的,所以频率跟电容的平方根成反比,即=。 (3分)整理可得:==。 (4分)答案:10∶1100∶116.(10分)雷达测距防撞限制系统(Distronic,简称DTR)是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备,某机场引导雷达发觉一架飞机正向雷达正上方匀速飞来,已知该雷达显