2023高中物理第四章电磁振荡与电磁波质量评估新人教版选择性

第四章质量评估(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.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.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的波长和医院“CT”中的X射线的波长相同解析:声波也能传递信息,选项A错误.通话过程中,之间通过电磁波传递信息,人和之间通过声波传递信息,选项B正确.太阳光中的可见光在空气中的传播速度接近光速,约为3×108m/s,而超声波在空气中的传播速度约为340m/s,选项C错误.红外线的频率小于X射线的频率,故红外线的波长大于X射线的波长,选项D错误.答案:B2.右图所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液,在太阳光的照射下,地面呈现的是圆形黑影,在黑影中放一支温度计,可发现温度计显示的温度明显上升,由此可断定 ()A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的解析:红外线最显著的作用是热效应,故可以判断含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的.答案:C3.在无线电广播的接收中,调谐和解调是两个必须经历的过程,下列接收过程的顺序正确的是 ()A.调谐→高频放大→解调→音频放大B.解调→高频放大→调谐→音频放大C.调谐→音频放大→解调→高频放大D.解调→音频放大→调谐→高频放大解析:在无线电波的接收中,首先要选择出所需要的电磁波——调谐,然后经高频放大后,再将音频信号提取出来——解调,最后再进行音频放大,故选项A正确.答案:A4.收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L,要想接收到波长为λ的电磁波,c为电磁波在空气中的传播速度,应把调谐电路中电容器的电容调至 ()A.λ2πLcB.λ2解析:要想接收波长为λ的电磁波必须进行调谐,使接收回路产生电谐振,由产生电谐振的条件f固=f电磁波得12πLC=cλ,解得答案:D5.红外线热像仪通过红外线遥感,可检测出经过它时的发热病人.关于红外线热像仪,下列说法正确的是 ()A.选择红外线进行检测,主要是因为红外线可以节约能量B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用D.红外线热像仪根据物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同的原理来检测体温解析:一切物体都能发出红外线,且物体在不同温度下发出的红外线的频率和强度不同,红外线热像仪就是根据此原理来检测体温的,选项D正确.答案:D6.一个LC振荡电路能与波长为λ的电磁波发生电谐振,为了使它能与波长为3λ的电磁波发生电谐振,保持电容不变,线圈的自感系数应是原来的 ()A.9倍 B.3倍 C.33 D.解析:振荡电路与电磁波发生电谐振的条件是频率(周期)相同,振荡电路的频率f=12πLC,而电磁波频率可通过f=cλ算出.若波长变为3λ,则f'=12πC'L',电容C'答案:A7.某城市道路将新装52盏“智慧路灯”,除基本照明外,每盏路灯将安装WiFi信号发射、充电接口等设备.WiFi信号是频率较小的电磁波,下列关于WiFi信号的说法正确的是 ()A.WiFi信号不能在真空中传播B.WiFi信号不会产生污染C.电饭煲是利用WiFi信号来加热食物的电器D.智能可以接收该WiFi信号进行网络连接解析:WiFi信号能在真空中传播,选项A错误.WiFi信号会产生电磁污染,选项B错误.电饭煲是利用电流的热效应来加热食物的电器,选项C错误.智能可以接收该WiFi信号进行网络连接,选项D正确.答案:D二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.下列方法能使平行板电容器的极板间产生磁场的是 ()A.把电容器接在电压恒定的直流电源两端B.把电容器接在交流电源两端C.给电容器充电后保持电荷量不变,将两板间距离匀速增大D.给电容器充电后保持电压不变,将两板间距离匀速减小解析:变化的电场能产生磁场.把电容器接在电压恒定的直流电源两端不能产生变化的电场,因此不能产生磁场.给电容器充电后保持电荷量不变,改变极板间距离,根据公式E=Ud、C=QU和C=εrS4π答案:BD9.在LC振荡电路中,某一时刻电容器C两极板间的电场线方向和穿过线圈的磁感线方向如图所示,此时 ()A.电容器正在放电B.电路中电流在减小C.磁场能正在转化为电场能D.线圈中产生的自感电动势正在增大解析:根据线圈中磁感线的方向,由安培定则容易判断出电流方向是沿顺时针方向.电容器两极板间的电场方向竖直向下,表明上极板带正电荷,所以此时电路正对电容器充电,电流将逐渐变小,线圈中的磁场能正逐渐转化为电容器间的电场能.若电路中的电流i随时间t的变化关系如图所示(规定顺时针方向的电流为正),那么本题的状态相当于it图像中的A点,A处的斜率ΔiΔt答案:BCD10.利用所学物理知识,可以初步了解常用的一卡通(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LC振荡电路,公交车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.IC卡不仅能接收读卡机发射的电磁波,也能向读卡机传输自身的数据信息C.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D.若读卡机发射的电磁波频率偏离该特定频率,则线圈不会产生感应电流解析:IC卡内有一个LC振荡电路,没有电池,故选项A错误.IC卡不仅能接收读卡机发射的电磁波,也可以和读卡机进行数据传输,选项B正确.只有当读卡机发出特定频率的电磁波时,IC卡才能正常工作,故选项C正确.当读卡机发射的电磁波频率偏离该特定频率时,线圈产生的电流较小,IC卡不能正常工作,故选项D错误.答案:BC三、非选择题:共54分.11.(8分)如图所示,线圈的自感系数为3μH,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.已知在其他条件相同时,线圈的自感系数与线圈长度成正比.求此振荡电路的最大周期和最大频率.解析:根据T=2πLC得Tmax=2πLmaxCmax=2π3根据f=1T=12πLC得fmax=12πLmin答案:1.88×107s1.06×107Hz12.(10分)下图为某雷达的显示屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×104s.雷达天线朝东方时,屏上的电磁波波形如图甲所示;雷达天线朝西方时,屏上的电磁波波形如图乙所示.雷达在何方发现了目标?目标与雷达相距多远?电磁波在空气中的传播速度为c=3×108m/s.甲乙解析:雷达向东发射信号没有返回的信号,说明东方没有目标.雷达向西发射信号时,有返回的信号,说明目标在西方.目标到雷达的距离d=ct2=3×答案:西方300km13.(10分)如图所示,线圈的自感系数为25mH,直流电阻为0,电容器的电容为40μF,灯泡的规格是“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.不计电磁振荡过程中的能量散失,从S断开开始计时.(1)当t=π2×103(2)当t'=π×103s时,求LC电路中的电流.解析:由T=2πLC知T=2π25×10-(1)t=π2×103s=14T,断开开关S时,电流最大,经过时间T4,电路电流最小,电容器两极板间电压最大(2)t'=π×103s=T2,此时电路电流最大,与没有断开开关时的电流大小相等,LCI=PU=24答案:(1)正电荷(2)0.5A14.(12分)如图所示,LC振荡电路中的线圈自感系数L=0.5mH,线圈内阻忽略不计,电容器电容C=0.2μF,电源电动势E=4V,内阻不计,电阻R=10Ω.先闭合开关S,待电路稳定后再断开S.试求:(1)LC电路的振荡频率;(2)从断开S到电容器a板带正电荷且电荷量最大所经历的最短时间.解析:(1)根据f=12πLC可求得振荡频率为f(2)由T=2πLC得T=6.28×105s.当S断开时,电容器的电荷量为0,之后电容器开始充电,且下极板带正电,故到a板带正电荷且电荷量最大经历的最短时间为t=34T=4.71×105答案:(1)1.59×104Hz(2)4.71×105s15.(14分)英国物理学家麦克斯韦认为,变化磁场会在空间激发感生电场,感生电场对自由电荷做功产生感生电动势.如图甲所示,方向竖直向下的匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律为B=kt(k为常数),这时产生的感生电场的电场线是一系列逆时针方向以O为圆心的同心圆,且同一条电场线上各点的电场强度大小相等.(1)在垂直于磁场的平面内放一半径为r的导体环,求导体环中产生的感生电动势e.(2)若在垂直于磁场的平面内固定一半径为r的光滑绝缘细管,管内有一质量为m、电荷量为+q的轻质小球,如图乙所示,使磁感应强度由0开始增大,同时小球在感生电场的作用下,从静止开始运动,已知在半径为r的细管内产生的感生电动势与该处感生电场电场强度E的关系为e=E·2πr,设小球在运动过程中电荷量保持不变,对原磁场的影响可忽略,不计小球重力,求当磁感应强度增大到B0时,细管对小球的弹力.甲乙解析:(1)在磁场变化过程中,导体环中会产生感生电动势,根据法拉第电磁感应定律可知e