2021-2022年高中物理第四章电磁振荡与电磁波1电磁振荡2电磁场与电磁波检测（含解析）新人教版选择性必修2

电磁振荡电磁场与电磁波(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．在物理学中很多的物理规律、物理思想都有相似或相近的地方，则下列说法正确的是()A．电磁振荡和机械振动的变化规律不同，本质不同B．电磁振荡和机械振动的变化规律相同，本质相同C．电磁振荡和机械振动的变化规律不同，本质相同D．电磁振荡和机械振动的变化规律相同，本质不同【解析】选D。电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程，而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程，它们都是按正弦规律变化的，D正确。2．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，回路中电流最小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大时，电场能最大D．回路中电流值最小的时刻，电容器带电荷量最大【解析】选A。电容器放电完毕时，带电荷量为零，电场能为零，电路中的电流最大，磁场能最大，A错误，B正确；电容器充电完毕时，带电荷量最大，电场能达到最大，C正确；回路中电流值最小的时刻，磁场能最小，电场能最大，电容器带电荷量最大，D正确。A符合题意。3．某同学对机械波和电磁波进行对比，总结出下列内容，其中错误的是()A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波只有横波【解析】选D。机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A说法对；机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象，B说法对；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C说法对；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D说法错。4．关于麦克斯韦的电磁场理论及其成就，下列说法错误的是()A．变化的电场可以产生磁场B．变化的磁场可以产生电场C．证实了电磁波的存在D．预见了真空中电磁波的传播速度等于光速【解析】选C。选项A和B是电磁场理论的两大支柱，所以A和B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，C错误；麦克斯韦预见了真空中电磁波的传播速度等于光速，D正确。5．有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短一些的电磁波，可用的措施为()A．增加线圈匝数B．在线圈中插入铁芯C．减小电容器极板正对面积D．减小电容器极板间距离【解析】选C。由于电磁波传播过程中波速v＝λf恒定，因此欲使波长λ变短，必须使频率f升高，由于频率f＝eq\f(1,2π\r(LC))，增加线圈匝数和在线圈中插入铁芯，将使线圈自感系数L增大而降低频率f；减小电容器极板间距将使电容C增大而降低频率f；减小电容器极板正对面积将由于电容C减小而升高频率f。可见，选项C正确。6.LC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bB．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b【解析】选B。由安培定则可知，电流方向由b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b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b到a，所以电容器上极板带正电，故C、D错误。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，有数值计算的要注明单位)7．(12分)在LC振荡电路中，若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L。为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点。(1)T、L、C的关系为______________；(2)根据图中所给出的数据点作出T2与C的关系图线；(3)求L值是多少？【解析】(1)由振荡电路的周期公式T＝2πeq\r(LC)可得T2＝4π2LC。(2)如图所示：(3)在直线上任取两点，为减小误差，所取的两点间隔应尽可能大。由T＝2πeq\r(LC)得L＝eq\f(T2,4π2C)L＝eq\f(ΔT2,4π2ΔC)，代入数据得L≈39.6mH。答案：(1)T2＝4π2LC(2)见解析(3)39.6mH8.(12分)如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像(q为正值表示a极板带正电)。【解析】开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的eq\f(T,4)时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此eq\f(T,4)时间里，电容器下极板b带正电，所以此eq\f(T,4)时间内，a极板带负电，由0增为最大。答案：(15分钟40分)9．(6分)所谓5G是指第五代通信技术，采用3300～5000MHz(1M＝106)频段的无线电波。第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880～2635MHz。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/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信号更容易发生明显的衍射现象C．4G信号和5G信号相遇能发生稳定干涉现象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。10.(6分)(多选)如图所示为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线，由图可知()A．在t1时刻，电路中的磁场能最小B．t1到t2电路中的电流值不断变小C．从t2到t3电容器不断充电D．在t4时刻，电容器的电场能最小【解析】选A、C、D。作出i­t图线(图中虚线)，i­t图线按余弦规律变化，注意到电流大，磁场能大；电容器C上带电荷量大，电场能大为对应关系，不难判断出A、C、D正确。11．(6分)(多选)在如图所示的四种磁场情况中不能产生恒定的电场的是()【解析】选A、B、D。由电磁场理论，结合图像，则有：A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误。12.(6分)(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＝2πeq\r(LC)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。平行板电容器的电容C＝eq\f(εrS,4πkd)，当液面上升时，极板间不导电液体的介电常数比原来的空气的介电常数要大，电容C增大，选项A错误，选项B正确；f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π\r(LC))，C增大，则f减小，选项C正确，选项D错误。13．(16分)如图所示的电路中，电容器的电容C＝1μF，线圈的自感系数L＝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t＝3.14×10－5s，油滴的加速度大小是多少？当油滴的加速度大小为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10m/s2，π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，显然油滴带负电，有mg＝eq\f(U,d)q①，当S拨至b后，LC回路中有振荡电流，振荡周期为T＝2πeq\r(LC)＝2×3.14×eq\r(0.1×10－3×10－6)s＝6.28×10－5s，当t＝3.14×10－5