2024-2025学年下学期高二物理教科版同步经典题精练之无线电波的发射、传播与接收

第47页（共47页）2024-2025学年下学期高中物理教科版（2019）高二同步经典题精练之无线电波的发射、传播与接收一．选择题（共5小题）1．（2024秋•湖南期末）空鹊桥二号作为一颗中继通信卫星，主要用于转发月面航天器与地球之间的通信，它首次任务为嫦娥六号服务。嫦娥六号着陆点位于月球的背面，受到月球的遮挡，它无法直接与地球之间通信，因此需要鹊桥二号电磁波来转发。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．有些电磁波是横波，有些电磁波是纵波 B．月面航天器与地球之间的通信的电磁波属于电磁波谱中的无线电波 C．发射电磁波进行信号传递时，只能采用调频一种方式进行调制 D．电磁波能够传递信号，但是不能传播能量2．（2024•南通三模）我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器。则（）A．高频载波属于纵波 B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制 C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等 D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号3．（2023秋•锦州期末）关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（）A．电磁波不可以在真空中传播 B．红外线是一种波长比红光更短的电磁波，能够用于无线通信 C．变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 D．麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在4．（2023秋•百色期末）手机是当下使用最广泛的通讯工具。人们在使用手机时，经常通过Wi﹣Fi联网，有时也会通过蓝牙传输数据。Wi﹣Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术，所使用的无线电波频率一般在2.4GHz附近。下列说法正确的是（）A．Wi﹣Fi使用的无线电波会发生多普勒效应 B．Wi﹣Fi使用的无线电波在水中传播比在空气中更快 C．紫外线比蓝牙使用的无线电波更易发生衍射 D．蓝牙使用的无线电波有横波也有纵波5．（2023秋•新邵县期末）“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来目宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108m/s B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 C．在真空中，紫外线的波长比红外线小 D．电磁波只能沿直线传播，不能发生干涉、衍射现象二．多选题（共4小题）（多选）6．（2024秋•郴州期末）随着科学技术的发展，人们可以使用蓝牙耳机接听手机来电，其中蓝牙耳机和手机都是通过电磁波来传递信号，信号传输示意如图所示，以下说法正确的是（）A．手机和基站间通信的电磁波是紫外线 B．在空气中传播时，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短 C．手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波在遇到障碍物时更容易发生明显衍射 D．电磁波在任何情况下都不会发生干涉（多选）7．（2024•双城区校级开学）关于无线电波的传播，下列叙述正确的是（）A．频率越高，越适合沿地面传播 B．频率越高，越接近直线传播 C．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流 D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界（多选）8．（2024春•荔湾区期末）广播电台的天线可以看成是开放电路，如图是无线电波发射的示意图，下列说法正确的是（）A．开关闭合瞬间，电路中的电流最大 B．无线电波是一种电磁波，可以在真空中传播 C．当线圈L中电流变为零时，磁场能开始转化为电场能 D．由于线圈L和L′互感作用，线圈L′上产生感应电动势（多选）9．（2024春•杭州期末）下列说法正确的是（）A．肥皂泡出现彩色条纹是光的干涉现象 B．单摆做简谐运动时，振幅越大周期越大 C．回旋加速器可以将粒子加速到光速 D．要有效地发射电磁波需要用振荡器产生很高频率的电磁振荡三．填空题（共3小题）10．（2023春•徐汇区期中）将多汁的葡萄放进微波炉内加热是一件非常危险的事情。因为葡萄尺寸和葡萄中的微波的波长相当，所以微波会被约束在葡萄中形成某种驻波。当多个葡萄靠近时，其内部束缚的微波会通过相互作用而产生爆破现象。已知微波在水中传播速度是真空中传播速度的十分之一，则其在水中的波长是真空中波长的（选填“十倍”或“十分之一”），并由此估算微波炉产生微波的频率为。11．（2022•河南二模）小嘉同学参加科技展时了解到，现今5G技术用于传输的电磁波信号频率更高，传播数据的带宽更大，则相对而言，5G技术所用电磁波波长更（填长或短），绕过障碍物的能力更（填强、弱）。小嘉同学还了解到，为接收信号，手机都应该有天线，天线的长度应与信号电磁波的波长成正比，最好为波长的14到110之间，以前的手机天线伸得很长，现在因为12．（2021•佛山二模）自从1865年麦克斯韦预言电磁波的存在，人们的生活已经与电磁波密不可分。不同频率的电磁波被应用于生活的各个领域。例如：我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz，家用Wi﹣Fi所使用的电磁波频率约为5725MHz，则Wi﹣Fi信号与北斗导航信号叠加时，（填“能”或“不能”）产生干涉现象；当Wi﹣Fi信号穿越墙壁进入另一个房间后，其波长，原因是。四．解答题（共3小题）13．（2024春•杨浦区校级期中）人们利用电磁波发展了无线电技术。电磁波给人类社会带来了深刻而又巨大的变化，由此开辟了电子技术的新时代。今日的天空，已充满了各种频率不同、功率不同、传递信息各异的电磁波。（1）如图1所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场的是，能产生电磁波是。（2）如图2甲所示为LC振荡电路，图2乙为电路中电容器两端电压随时间变化的图像，则下列说法中正确的是。A．图甲时刻电容器正处在充电过程B．由图乙可知振荡频率在不断减小C．由图乙可知电场能在不断减小D．减小电容器的正对面积能更有效地发射电磁波（3）（多选）电磁波的发射、传播及接收过程如图3所示，下列说法正确的是。A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象（4）若某种电磁波在真空中的频率为600MHz，则该电磁波的波长为m，电磁波属于波段，（选填“无线电波”“红外线”“可见光”“紫外”）若电磁波从真空射入水中，电磁波的频率将（选填“变小”或“变大”或“不变”），波长将（选填“变长”或“变短”或“不变”）。14．（2023秋•奉贤区期中）万有引力定律揭示了天体运动的规律，对于天文学和航天技术的发展有很大的推动作用。（1）1970年我国发射的第一颗人造地球卫星“东方红一号”，至今已有五十余载。遥记当年“东方红一号”以某种波让《东方红》乐曲信号“唱响”太空，该波属于。A.机械波B.引力波C.物质波D.电磁波（2）“东方红一号”目前仍在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；后续发射的“东方红二号”卫星运行在赤道上空36000km的同步卫星轨道上。设“东方红一号”在近地点的加速度为a1，线速度为v1，“东方红二号”的加速度为a2，线速度为v2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，线速度为v3，试比较a1、a2、a3大小关系：，v1、v2、v2的大小关系：。（3）（多选题）2020年12月，“采拟月壤”的嫦娥五号荣耀归来。嫦娥五号是通过“太空水漂”的方式返回地球的。如图所示，返回器关闭发动机后，从a点第一次进入大气层，调整返回器姿态后，经b点升高，再从c点“跳”出大气层，升高到d点后，再次从e点进入大气层返回地球并着陆。则下列说法正确的是。A.返回器在a、c两点的速度大小相等B.返回器在c、e两点的速度大小相等C.返回器从c运动到d过程中处于失重状态D.返回器从e运动到着陆过程中处于失重状态（4）随着人类太空活动日益频繁，太空垃圾给航天活动带来了安全隐患。设某人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行，若卫星在距地心r＝8000km、速度为v＝7km/s时，与一个高速的太空垃圾发生剧烈碰撞，试分析计算，撞击后的卫星碎片速度要达到多大，碎片才能脱离地球引力范围到达无穷远处。（地球半径为6.37×103km，重力加速度g取9.8m/s2）。（5）地球周围存在引力场，类比电场或磁场用假想的线描述引力场，如图甲、乙、丙所示，其中最合理的是图。若地球的质量为M，万有引力常量为G，地球的半径为R，类比电场强度，地球表面的重力场强度大小为。（6）（多选题）学习了广义相对论后，某同学设想通过使空间站围绕过环心并垂直于环面的中心轴旋转，使空间站中的航天员获得“人造重力”解决太空中因长期失重带来的困扰。广义相对论的基本原理是。A.相对性原理B.光速不变原理C.等效原理D广义相对性原理E.质能关系（7）如图所示，空间站的环状管道内侧壁到转轴的距离为r1，外侧壁到转轴的距离为r2，当空间站开始旋转，航天员感受到的“人造重力”的方向为。为使其获得的“人造重力”与其在地面上受到的一样大，空间站的转速应为（地球表面重力加速度为g）。15．（2023•宝山区校级开学）智能手机可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入，具有独立的操作系统，大多数采用大容量电池、电容式触摸屏，并可安装第三方程序，功能强大实用性高。（1）5G（第五代移动通信技术）采用的通信频率比4G更高，则相比4G信号。A.5G信号传播速度更快B.5G信号波长更长C.5G信号更趋近于直线传播D.5G信号与4G信号相遇会发生干涉（2）（多选）电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，电容器的电容变大，在这过程中下列说法正确的是。A.电容器所带电荷量增大B.直流电源对电容器充电C.极板间的电场强度减小D.电阻R上有从b到a的电流（3）如表所示为某手机电池的铭牌数据，当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要h；充满消耗的电能为kW•h。类型锂离子电池电压4.0V容量4000mAh充电限制电压DC5.0V（4）智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小明用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是。A.t1时刻手受的压力最小B.手机t2时刻比t1速度更小C.t3时刻手受的压力比手机重力小D.t4时刻手机速度最大

2024-2025学年下学期高中物理教科版（2019）高二同步经典题精练之无线电波的发射、传播与接收参考答案与试题解析题号12345答案BBCAC一．选择题（共5小题）1．（2024秋•湖南期末）空鹊桥二号作为一颗中继通信卫星，主要用于转发月面航天器与地球之间的通信，它首次任务为嫦娥六号服务。嫦娥六号着陆点位于月球的背面，受到月球的遮挡，它无法直接与地球之间通信，因此需要鹊桥二号电磁波来转发。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．有些电磁波是横波，有些电磁波是纵波 B．月面航天器与地球之间的通信的电磁波属于电磁波谱中的无线电波 C．发射电磁波进行信号传递时，只能采用调频一种方式进行调制 D．电磁波能够传递信号，但是不能传播能量【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】B【分析】根据电磁波的形成原因分析判断；根据电磁波谱判断；根据调制的两种方式判断；根据波的性质判断。【解答】解：A．电磁波的传播方向和振动方向相互垂直的，所以电磁波是横波，故A错误；B、月面航天器与地球之间的通信的电磁波属于电磁波谱中的无线电波，故B正确；C．发射电磁波进行信号传递时，不能将图像和语音直接发送传递，可以采用调频、调幅二种方式进行调制，故C错误；D．电磁波不仅能够传递信号，也能传播能量，故D错误。故选：B。【点评】本题关键掌握电磁波的形成过程、特点和调制方式。2．（2024•南通三模）我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器。则（）A．高频载波属于纵波 B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制 C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等 D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】B【分析】高频载波是电磁波，属于横波；根据调制的定义分析；体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等；体外接收电路中的信号经过检波还原出低频神经信号。【解答】解：A．高频载波是电磁波，属于横波，故A错误；B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，故B正确；C．体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，故C错误；D．体外接收电路中的信号经过检波还原出低频神经信号，这个过程是解调，是调制的逆过程，使体外仪器产生电谐振的过程叫调谐，故D错误。故选：B。【点评】本题通过意念控制体外仪器，考查电磁波的发射和接收过程的规律，要求能熟练掌握对应的过程和各过程的名称及作用。3．（2023秋•锦州期末）关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（）A．电磁波不可以在真空中传播 B．红外线是一种波长比红光更短的电磁波，能够用于无线通信 C．变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 D．麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在【考点】电磁波的发射和接收；麦克斯韦电磁场理论；电磁波的产生．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】C【分析】电磁波传播不需要介质；根据红外线的基本性质和应用分析，根据麦克斯韦电磁场理论分析判断；根据电磁波的发现历程分析判断。【解答】解：A．电磁波传播不需要介质，电磁波在介质和真空中都可以传播，故A错误；B．红外线是一种波长比红光更长的电磁波，红外线具有显著的热效应，其主要作用是热作用，所以红外线可以用于遥感，故B错误；C．根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场，故C正确；D．麦克斯韦提出了完整的电磁场理论的假说，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。故选：C。【点评】本题考查麦克斯韦的电磁场理论和电磁波的相关知识，知道麦克斯韦提出了完整的电磁场基础上，赫兹发现电磁波的实验的事实。4．（2023秋•百色期末）手机是当下使用最广泛的通讯工具。人们在使用手机时，经常通过Wi﹣Fi联网，有时也会通过蓝牙传输数据。Wi﹣Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术，所使用的无线电波频率一般在2.4GHz附近。下列说法正确的是（）A．Wi﹣Fi使用的无线电波会发生多普勒效应 B．Wi﹣Fi使用的无线电波在水中传播比在空气中更快 C．紫外线比蓝牙使用的无线电波更易发生衍射 D．蓝牙使用的无线电波有横波也有纵波【考点】电磁波的发射和接收；电磁波与信息化社会．【专题】定性思想；推理法；简谐运动专题；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】A【分析】根据无线电波、电磁波的性质，包括多普勒效应、传播速度、衍射现象以及波的类型判断选项。【解答】解：A、多普勒效应是波动过程共有的特征，Wi﹣Fi使用的无线电波会发生多普勒效应，故A正确；B、Wi﹣Fi使用的无线电波在水中传播比在空气中更慢，故B错误；C、蓝牙使用的无线电波的波长大于紫外线的波长，则蓝牙使用的无线电波比紫外线更易发生衍射，故C错误；D、蓝牙使用的无线电波为横波，故D错误。故选：A。【点评】本题关键在于理解电磁波的性质，包括多普勒效应、传播速度、衍射现象以及波的类型。特别注意电磁波在不同介质中的传播速度差异，以及电磁波的横波特性。5．（2023秋•新邵县期末）“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来目宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108m/s B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 C．在真空中，紫外线的波长比红外线小 D．电磁波只能沿直线传播，不能发生干涉、衍射现象【考点】电磁波的发射和接收；麦克斯韦电磁场理论；电磁波的发现．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】C【分析】电磁波在真空中传播的速度为3×108m/s，不同的介质中传播速度不同；明确电磁波的发现经过，知道麦克斯韦的电磁理论的基本内容。【解答】解：A．电磁波只有在真空中传播时的速度才为3×108m/s，根据v=cn可知，在介质中传播时速度小于3×108m/sB．均匀变化的电场激发恒定的磁场，恒定的磁场无法再形成电场，故无法在空间中产生电磁波，故B错误；C．在真空中，紫外线的波长比红外线小，故C正确；D．电磁波在同种均匀介质或真空中只能沿直线传播，并且能够发生干涉、衍射现象，故D错误。故选：C。【点评】本题考查对电磁波的传输以及电磁波中的波速、波长和频率公式的理解，要求能明确各量的决定因素，知道电磁波发现的物理学史。二．多选题（共4小题）（多选）6．（2024秋•郴州期末）随着科学技术的发展，人们可以使用蓝牙耳机接听手机来电，其中蓝牙耳机和手机都是通过电磁波来传递信号，信号传输示意如图所示，以下说法正确的是（）A．手机和基站间通信的电磁波是紫外线 B．在空气中传播时，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短 C．手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波在遇到障碍物时更容易发生明显衍射 D．电磁波在任何情况下都不会发生干涉【考点】电磁波的发射和接收；电磁波与信息化社会．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】BC【分析】A.根据电磁波谱结合频率进行分析判断；BC.根据明显衍射现象条件结合公式v＝λf进行分析判断；D.根据干涉发生的条件进行分析解答。【解答】解：A.根据图中电磁波的频率分析，手机和基站间通信的电磁波是频率较低的电磁波，不属于紫外线，故A错误；BC.在空气中传播时，根据公式v＝λf，蓝牙通信电磁波的频率高于手机通信的电磁波频率，故蓝牙通信电磁波的波长短于手机通信的电磁波波长，结合明显衍射现象发生条件可知，手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波在遇到障碍物时更容易发生明显衍射，故BC正确；D.只要满足干涉条件，电磁波也能发生干涉现象，故D错误。故选：BC。【点评】考查电磁波谱和干涉、衍射等知识，会根据题意进行准确分析解答。（多选）7．（2024•双城区校级开学）关于无线电波的传播，下列叙述正确的是（）A．频率越高，越适合沿地面传播 B．频率越高，越接近直线传播 C．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流 D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界【考点】电磁波的发射和接收．【专题】信息给予题；定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】BCD【分析】AB.根据电磁波的波长、波速和频率的关系c＝λf分析作答；C.根据电谐振分析电磁波的接收；D.同步卫星的高度远大于地球半径，根据几何知识分析作答。【解答】解：AB．根据波长、波速和频率的关系c＝λf可知，电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不易沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故A错误，B正确；C．无线电波遇到导体，会在导体内产生同频率的振荡电流，故C正确；D．由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36000km高的地方，远大于地球半径，用它作微波中继站，根据几何知识，只要有三颗互成120°的同步卫星，就能覆盖全球，故D正确。故选：BCD。【点评】本题考查了电磁波的传播，理解电磁波的波长、波速和频率的关系c＝λf；注意：电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变。（多选）8．（2024春•荔湾区期末）广播电台的天线可以看成是开放电路，如图是无线电波发射的示意图，下列说法正确的是（）A．开关闭合瞬间，电路中的电流最大 B．无线电波是一种电磁波，可以在真空中传播 C．当线圈L中电流变为零时，磁场能开始转化为电场能 D．由于线圈L和L′互感作用，线圈L′上产生感应电动势【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】BD【分析】无线电波是一种电磁波，电磁波可以在真空中传播；在无线电波发射过程中，当开关闭合瞬间，电路中的电流逐渐增大，不是最大；当线圈L中电流变为零时，磁场能完全转化为电场能；线圈L和L'通过互感作用，会使线圈L'上产生感应电动势。【解答】解：A.开关闭合瞬间，电流从零开始增大，不是最大，故A错误；B.无线电波是电磁波，可以在真空中传播，故B正确；C.当线圈L中电流变为零时，磁场能已经完全转化为电场能，不是开始转化，故C错误；D.由于线圈L和L'互感作用，线圈L'上会产生感应电动势，故D正确。故选：BD。【点评】掌握电磁振荡的基本过程是解题的基础，知道电磁波能够在真空中传播。（多选）9．（2024春•杭州期末）下列说法正确的是（）A．肥皂泡出现彩色条纹是光的干涉现象 B．单摆做简谐运动时，振幅越大周期越大 C．回旋加速器可以将粒子加速到光速 D．要有效地发射电磁波需要用振荡器产生很高频率的电磁振荡【考点】电磁波的发射和接收；薄膜干涉现象；单摆及单摆的条件；回旋加速器．【专题】定性思想；归纳法；光的干涉专题；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】AD【分析】肥皂泡出现彩色条纹是光的干涉现象；根据单摆的周期公式分析；根据相对论效应分析；根据发射电磁波的条件分析。【解答】解：A、肥皂泡在阳光下的色彩是薄膜干涉形成的，故A正确；B、由单摆周期公式T=2πLgC、回旋加速器可以将粒子加速到光速在理论上是可能的，根据相对论效应可知速度越大，粒子的质量就越大，如果加速到光速时粒子的质量将无穷大，所以要加速到光速在现实中不可能，故C错误；D.振荡电路发射电磁波的条件是：有足够高的振荡频率与开放电路，所以要有效地发射电磁波需要用振荡器产生很高频率的电磁振荡，故D正确。故选：AD。【点评】题目中涉及到的知识点比较多，需要理解的并不多，但需要熟练记忆，在平时的学习中需要多加记忆。三．填空题（共3小题）10．（2023春•徐汇区期中）将多汁的葡萄放进微波炉内加热是一件非常危险的事情。因为葡萄尺寸和葡萄中的微波的波长相当，所以微波会被约束在葡萄中形成某种驻波。当多个葡萄靠近时，其内部束缚的微波会通过相互作用而产生爆破现象。已知微波在水中传播速度是真空中传播速度的十分之一，则其在水中的波长是真空中波长的十分之一（选填“十倍”或“十分之一”），并由此估算微波炉产生微波的频率为2000MHz。【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定量思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】十分之一；2000MHz（接近即可）。【分析】根据波速与波长关系v＝λf分析求解；葡萄的直径约为1.5cm，由此计算微波在真空中的波长，再根据f=【解答】解：已知微波在水中传播速度是真空中传播速度的十分之一，由v＝λf可知其在水中的波长是真空中波长的十分之一。葡萄的直径约为1.5cm，所以微波在真空中的波长为：λ≈10×1.5cm＝0.15m则微波的频率约为：f=其中c＝3×108m/s代入数据得：f＝2000MHz故答案为：十分之一；2000MHz（接近即可）。【点评】本题借助微波炉考查微波的相关知识，注意公式v＝λf的理解与运用。11．（2022•河南二模）小嘉同学参加科技展时了解到，现今5G技术用于传输的电磁波信号频率更高，传播数据的带宽更大，则相对而言，5G技术所用电磁波波长更短（填长或短），绕过障碍物的能力更弱（填强、弱）。小嘉同学还了解到，为接收信号，手机都应该有天线，天线的长度应与信号电磁波的波长成正比，最好为波长的14到110之间，以前的手机天线伸得很长，现在因为【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；分析综合能力．【答案】短；弱；波长更短导致天线更短。【分析】由频率和波长的关系，以及与衍射现象的关系进行分析。【解答】解：根据波长和频率的关系式可得：f=cλ已知频率越高，波长越短，则波的衍射现象更不明显，绕过障碍物的能力更弱；由于天线的长度和电磁波的波长成正比，电磁波此时波长变短，故天线长度也将变短；故答案为：短；弱；波长更短导致天线更短。【点评】本题主要考查了频率和波长的关系，以及与衍射现象的关系，解题关键在于波长与频率为反比关系，频率越高，波长越短。12．（2021•佛山二模）自从1865年麦克斯韦预言电磁波的存在，人们的生活已经与电磁波密不可分。不同频率的电磁波被应用于生活的各个领域。例如：我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz，家用Wi﹣Fi所使用的电磁波频率约为5725MHz，则Wi﹣Fi信号与北斗导航信号叠加时，不能（填“能”或“不能”）产生干涉现象；当Wi﹣Fi信号穿越墙壁进入另一个房间后，其波长变大，原因是电磁波穿越墙壁后能量会减小，但波的频率变小，同时传播速度不变，故波长变大。【考点】电磁波的发射和接收；波发生稳定干涉的条件．【专题】定量思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】不能，变大，电磁波穿越墙壁后能量会减小，但波的频率会不变，同时传播速度不变，故波长不变。【分析】生干涉现象的两列波频率必须相等。电磁波穿越墙壁后能量会减小，但波的频率会减小，同时传播速度不变，故波长变大。【解答】解：发生干涉现象的两列波频率必须相等。所以Wi﹣Fi信号与北斗导航信号叠加时，不能发生干涉现象。电磁波穿越墙壁后能量会减小，但波的频率会不变，同时传播速度不变，故波长不变。故答案为：不能，变大，电磁波穿越墙壁后能量会减小，但波的频率会不变，同时传播速度不变，故波长不变。【点评】本题考查电磁波的干涉，注意频率相等才能干涉。波的频率减小，速度不变，所以波长变大。四．解答题（共3小题）13．（2024春•杨浦区校级期中）人们利用电磁波发展了无线电技术。电磁波给人类社会带来了深刻而又巨大的变化，由此开辟了电子技术的新时代。今日的天空，已充满了各种频率不同、功率不同、传递信息各异的电磁波。（1）如图1所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场的是乙、丙、丁，能产生电磁波是乙和丁。（2）如图2甲所示为LC振荡电路，图2乙为电路中电容器两端电压随时间变化的图像，则下列说法中正确的是D。A．图甲时刻电容器正处在充电过程B．由图乙可知振荡频率在不断减小C．由图乙可知电场能在不断减小D．减小电容器的正对面积能更有效地发射电磁波（3）（多选）电磁波的发射、传播及接收过程如图3所示，下列说法正确的是ABD。A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象（4）若某种电磁波在真空中的频率为600MHz，则该电磁波的波长为0.5m，电磁波属于无线电波波段，（选填“无线电波”“红外线”“可见光”“紫外”）若电磁波从真空射入水中，电磁波的频率将不变（选填“变小”或“变大”或“不变”），波长将变短（选填“变长”或“变短”或“不变”）。【考点】电磁波的发射和接收；电磁波的产生．【专题】定量思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】（1）乙、丙、丁；乙和丁；（2）D；（3）ABD；（4）0.5，无线电波，不变，变短。【分析】（1）根据麦克斯韦的电磁场理论的内容进行分析和判断；（2）根据LC振荡电路的充放电特点、振荡频率的公式以及电磁场的变化情况结合平行板电容器的电容公式进行分析解答；（3）根据电磁波的产生、发射、传播和接受等原理进行分析解答；（4）根据真空中的波速公式和介质中的波速变化情况进行分析解答。【解答】解：（1）根据麦克斯韦的电磁场理论，甲图的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波；乙图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；丙图的磁场是均匀变化的，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；丁图的磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，故能产生持续的电磁波。（2）A.由回路中的电流方向以及极板所带电的电性可知电容器正在放电，故A错误；B.由f=12C.电场能处在不断增大、减小的周期性变化中，故C错误；D.由C=εrS4πkd，可知减小电容器的正对面积，则电容器的电容减小，由（3）A.根据电磁波产生的机制可以得出，信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的，故A正确；B.电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。且振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量，故B正确；C.短波主要靠电离层反射传播，以天波的形式传播，故C错误；D.调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象，故D正确，故选：ABD；（4）若某种电磁波在真空中的频率为600MHz，则该电磁波的波长λ=cf=3×108600×106故答案为：（1）乙、丙、丁；乙和丁；（2）D；（3）ABD；（4）0.5，无线电波，不变，变短。【点评】考查电磁场理论、电磁波的发射和接收等问题，会根据题意进行准确的分析和判断。14．（2023秋•奉贤区期中）万有引力定律揭示了天体运动的规律，对于天文学和航天技术的发展有很大的推动作用。（1）1970年我国发射的第一颗人造地球卫星“东方红一号”，至今已有五十余载。遥记当年“东方红一号”以某种波让《东方红》乐曲信号“唱响”太空，该波属于D。A.机械波B.引力波C.物质波D.电磁波（2）“东方红一号”目前仍在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；后续发射的“东方红二号”卫星运行在赤道上空36000km的同步卫星轨道上。设“东方红一号”在近地点的加速度为a1，线速度为v1，“东方红二号”的加速度为a2，线速度为v2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，线速度为v3，试比较a1、a2、a3大小关系：a1＞a2＞a3，v1、v2、v2的大小关系：v1＞v2＞v3。（3）（多选题）2020年12月，“采拟月壤”的嫦娥五号荣耀归来。嫦娥五号是通过“太空水漂”的方式返回地球的。如图所示，返回器关闭发动机后，从a点第一次进入大气层，调整返回器姿态后，经b点升高，再从c点“跳”出大气层，升高到d点后，再次从e点进入大气层返回地球并着陆。则下列说法正确的是BD。A.返回器在a、c两点的速度大小相等B.返回器在c、e两点的速度大小相等C.返回器从c运动到d过程中处于失重状态D.返回器从e运动到着陆过程中处于失重状态（4）随着人类太空活动日益频繁，太空垃圾给航天活动带来了安全隐患。设某人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行，若卫星在距地心r＝8000km、速度为v＝7km/s时，与一个高速的太空垃圾发生剧烈碰撞，试分析计算，撞击后的卫星碎片速度要达到多大，碎片才能脱离地球引力范围到达无穷远处。（地球半径为6.37×103km，重力加速度g取9.8m/s2）。（5）地球周围存在引力场，类比电场或磁场用假想的线描述引力场，如图甲、乙、丙所示，其中最合理的是图甲。若地球的质量为M，万有引力常量为G，地球的半径为R，类比电场强度，地球表面的重力场强度大小为GMr2（6）（多选题）学习了广义相对论后，某同学设想通过使空间站围绕过环心并垂直于环面的中心轴旋转，使空间站中的航天员获得“人造重力”解决太空中因长期失重带来的困扰。广义相对论的基本原理是CD。A.相对性原理B.光速不变原理C.等效原理D广义相对性原理E.质能关系（7）如图所示，空间站的环状管道内侧壁到转轴的距离为r1，外侧壁到转轴的距离为r2，当空间站开始旋转，航天员感受到的“人造重力”的方向为指向环的外侧。为使其获得的“人造重力”与其在地面上受到的一样大，空间站的转速应为12π•gr2【考点】电磁波的发射和接收；不同轨道上的卫星或行星（可能含赤道上物体）运行参数的比较；卫星的发射及变轨问题；广义相对论．【专题】定量思想；推理法；万有引力定律的应用专题；人造卫星问题；推理论证能力．【答案】（1）D；（2）a1＞a2＞a3，v1＞v2＞v3；（3）BD；（4）撞击后的卫星碎片速度要达到v≥9.97km/s，碎片才能脱离地球引力范围到达无穷远处；（5）甲，GMr2；（6）CD；（7）指向环的外侧，12【分析】（1）根据电磁波的属性进行分析判断；（2）根据万有引力提供向心力导出加速度和速度的表达式，结合圆周运动中加速度与角速度、线速度与角速度的关系列式分析判断；（3）根据机械能守恒条件结合卫星的向心运动或者离心运动的受力情况进行综合判断；（4）根据机械能守恒定律结合表达式以及黄金代换式列式求解；（5）根据电场和磁场的类比，分析重力和重力场、质量的关系进行分析判断；（6）根据广义相对论和狭义相对论的内容进行分析解答；（7）根据圆周运动向心力的来源结合弹力的方向以及等效重力的思想列式求解相应的角速度和转速。【解答】解：（1）A.在太空这种真空环境中，机械波无法传播，故A错误；B.引力波是由时空弯曲产生的波动，它的传播不需要介质。但引力波的探测技术复杂，且主要用于研究宇宙的大尺度结构和黑洞等天体，不适用于卫星通信，故B错误；C.物质波，又称德布罗意波，是描述粒子波动性的物理概念。它与卫星通信无关，故C错误；D.电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的波动，它的传播不需要介质，且速度快、穿透力强，广泛应用于无线通信、卫星通信等领域。因此，“东方红一号”卫星通过电磁波将《东方红》乐曲信号传输到太空，故D正确。故选：D。（2）根据牛顿第二定律有GMmr2=ma，得a=GMr2，而“东方红二号”的轨道半径更大，故a1＞a2，“东方红二号”卫星为地球同步卫星，它和赤道上随地球自转的物体具有相同的角速度，由匀速圆周运动的规律a＝ω2r，因“东方红二号”卫星半径大，可得a2＞a3，综上可得a1＞a2＞a3；假设“东方红一号”卫星过近地点做匀速圆周运动的线速度为v，需要点火加速变为椭圆轨道，则v1＞v，根据万有引力提供向心力GMmr2=mv2r，得卫星的线速度v=GMr，“东方红二号”的轨道半径大，则v＞vv1＞v2＞v3；（3）A.返回器从a点进入大气层到经b点再到c点“跳”出大气层的过程中，由于空气阻力等能量损耗，机械能不守恒。所以返回器在a、c两点的速度大小不相等，故A错误；B.从c点“跳”出大气层到d点再从e点进入大气层的过程中，属于真空中运动，没有空气阻力，机械能守恒。所以返回器在c、e两点的速度大小相等，故B正确；C.返回器从c运动到d的过程中，是远离地球上方做离心运动，离心力大于万有引力，加速度方向向上，返回器处于超重状态，故C错误；D.返回器从e运动到着陆的过程，做向心运动，万有引力大于离心力，加速度方向向下，返回器处于失重状态，故D正确。故选：BD。（4）碎片到达无穷远处引力势能为零，若此时动能大于等于零就可以脱离地球引力范围，即需满足碎片到达无穷远处其机械能E机≥0。设撞击后卫星碎片的速度为v，撞击后卫星碎片的机械能为E0＝Ep0+Ek0＝﹣GM地球m碎片r+12m碎片v2＞0，根据机械能守恒定律E机＝E0＝﹣GM地球m碎片r+12m碎片v2＞0，解得v≥2GM（5）在电场中，电场线是从正电荷出发，到负电荷终止，或者从无穷远出发到负电荷终止，电场线不会相交。在磁场中，磁感线总是闭合的，也不会相交。对于地球周围的引力场，由于地球是一个质量集中的球体，其引力类似于点电荷的电场，故最合理的是图甲；我们类比电场强度来定义地球表面的重力场强度。在电场中，电场强度E定义为电场力F与试探电荷电量q的比值，即E=Fq，在地球表面，物体受到的重力F等于万有引力，即F＝GMmr2，其中m是物体的质量。因此，我们可以类比电场强度，定义地球表面的重力场强度E重为重力F与物体质量m（6）A.相对性原理是狭义相对论的基本原理之一，强调在不同惯性参考系中，物理定律的形式是相同的，它与广义相对论的核心内容不直接相关，故A错误；B.光速不变原理，同样是狭义相对论的基本原理，指出在任意惯性参考系中，光在真空中的传播速度都是恒定的。这也不属于广义相对论的核心原理，故B错误；C.等效原理是广义相对论的一个核心原理，指出在一个封闭的系统中，无法区分是引力作用还是加速度作用导致的物理效应。这与题目中的“人造重力”概念直接相关，因为通过空间站的旋转产生的向心力可以模拟重力的效果，这正是等效原理的一个应用，故C正确；D.“广义相对性原理”视为广义相对论的一个基本原理，故D正确；E.质能关系它描述了质量和能量之间的等价关系。虽然这是相对论的一个重要结论，但它并不属于广义相对论的基本原理之一，故E错误。故选：CD。（7）环形空间站内的宇航员随空间站一起做圆周运动，其向心力由外侧底面提供指向圆心的支持力，这个支持力给航天员一种地面支持力的感觉，所以“人造重力”与这个支持力方向相反，指向环的外侧；由题意支持力提供圆周运动的向心力，则有mg＝mω2r2，得ω=gr2，所以其转速为n=故答案为：（1）D；（2）a1＞a2＞a3，v1＞v2＞v3；（3）BD；（4）撞击后的卫星碎片速度要达到v≥9.97km/s，碎片才能脱离地球引力范围到达无穷远处；（5）甲，GMr2；（6）CD；（7）指向环的外侧，12【点评】考查无线电波、相对论以及各种场的问题、万有引力定律的应用等等，本题涉及范围很广，且都是高考的难点问题，不易被学生熟练掌握应用。15．（2023•宝山区校级开学）智能手机可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入，具有独立的操作系统，大多数采用大容量电池、电容式触摸屏，并可安装第三方程序，功能强大实用性高。（1）5G（第五代移动通信技术）采用的通信频率比4G更高，则相比4G信号C。A.5G信号传播速度更快B.5G信号波长更长C.5G信号更趋近于直线传播D.5G信号与4G信号相遇会发生干涉（2）（多选）电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，电容器的电容变大，在这过程中下列说法正确的是ABD。A.电容器所带电荷量增大B.直流电源对电容器充电C.极板间的电场强度减小D.电阻R上有从b到a的电流（3）如表所示为某手机电池的铭牌数据，当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要4h；充满消耗的电能为2×10﹣2kW•h。类型锂离子电池电压4.0V容量4000mAh充电限制电压DC5.0V（4）智能手机有许多的传感器，如加速度传感器。小明用手平托着手机，迅速向下运动，然后停止。以竖直向上为正方向，手机记录了手机竖直方向的加速度a随时间t变化的图像如图所示。则下列判断正确的是A。A.t1时刻手受的压力最小B.手机t2时刻比t1速度更小C.t3时刻手受的压力比手机重力小D.t4时刻手机速度最大【考点】电磁波的发射和接收；电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化．【专题】定量思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】（1）C；（2）ABD；（3）4；2×10﹣2；（4）A【分析】（1）任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，根据c＝λf分析BCD；（2）根据电容的充放电及定义式分析ABD，根据E=U（3）根据电流和电能的计算公式解答；（4）根据图像分析物体的受力情况，从而分析各选项。【解答】解：（1）A.任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，可知5G信号和4G信号所用的无线电波在真空中传播的快慢相同，故A错误；BCD.5G信号的频率比4G更高，根据c＝λf可知5G信号波长更短，则5G信号更趋近于直线传播，由于5G信号与4G信号频率不相司，则相遇时不会发生干涉，故BD错误，C正确。故选：C。（2）ABD.根据C=QU由于电容器的电容变大，电容器接在一恒压直流电源的两端，电压不变，则电容器所带电荷量增大，直流电源对电容器充电，电阻R上有从b到a的电流，故C.根据E=Ud由于电容器极板间电压不变，板间距离变小，则极板间的电场强度变大，故故选：ABD。（3）当以1A电流充电时，此电池从电量为零到充满至少需要的时间为t=qI=充满消耗的电能为E＝UIt＝5×4×10﹣3kW•h＝2×10﹣2kW•h（4）A.t1时刻手机的加速度向下最大，则手受到的压力最小，故A正确；B.由图像可知，t2时刻加速度方向仍向下，手机仍处于向下加速过程，则手机t2时刻比t1速度更大，故B错误；C.t3时刻手机的加速度方向向上，手机处于超重状态，手受的压力比手机重力大，故C错误；D.t4时刻手机的加速度向上最大，手机已经处于向下减速过程，则t4时刻手机速度不是最大，故D错误。故选：A。故答案为：（1）C；（2）ABD；（3）4；2×10﹣2；（4）A【点评】本题考查电磁波、牛顿第二定律、电容等相关知识点，解题关键掌握基本知识点的理解，难度较低。

考点卡片1．不同轨道上的卫星或行星（可能含赤道上物体）运行参数的比较【知识点的认识】1.卫星运行的一般规律如下：①GMmr2=mv②GMmr2=mω2r③GMmr2=m4④GMmr2=ma→a由此可知，当运行半径r增大时，卫星运行的线速度v减小，角速度ω减小，加速度a减小，周期T变大。所以可总结出一条规律为“高轨低速长周期”。即轨道大时，速度（“所有的速度”：线速度、角速度、加速度）较小、周期较大。2.卫星的运行参数如何与赤道上物体运行的参数相比较？赤道上运行的物体与同步卫星处在同一个轨道平面，并且运行的角速度相等，所以比较赤道上物体与一般卫星的运行参数时，可以通过同步卫星建立联系。【命题方向】据报道：北京时间4月25日23时35分，我国数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，成功定点于东经七十七度赤道上空的同步轨道．关于成功定点后的“天链一号01星”下列说法正确的是（）A、它运行的线速度等于第一宇宙速度B、它运行的周期等于地球的自转周期C、它运行的角速度小于地球的自转角速度D、它的向心加速度等于静止在赤道上物体的向心加速度分析：“天链一号01星”卫星为地球同步卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，卫星距离地球的高度约为36000km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4秒，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度．解答：A．任何绕地球做圆周运动的卫星速度都小于第一宇宙速度，故A错误；B．“天链一号01星”卫星为地球同步卫星，周期等于地球的自转周期。故B正确；C．“天链一号01星”卫星为地球同步卫星，角速度等于地球的自转角速度。故C错误；D．根据GMmr2=ma可知，随着半径R的增大，a故选：B。点评：本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心；同步卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期．本题难度不大，属于基础题．【解题思路点拨】对于不同轨道上的卫星（或物体），要想比较他们的运行参数，一般遵循的原则是，“天比天，直接比；天比地，要帮忙”，即卫星与卫星之间可以通过万有引力提供向心力直接进行分析比较，而卫星与赤道上物体的比较，则需要借助同步卫星进行分析。2．卫星的发射及变轨问题【知识点的认识】1.卫星从发射到入轨运行不是一蹴而就的，要经过多次的轨道变化才能实现。2.一般来说卫星的发射包括以下步骤：①发射地球卫星，如下图a、先进入近地轨道Ⅲb、在B点加速进入椭圆轨道Ⅱc、在远地点A加速进入高轨道Ⅰ②发射其他行星的卫星，如下图（以月球为例）a、先进入近地轨道b、加速进入椭圆轨道c、多次在近地点加速增加远地点高度，从而进入地月转移轨道d、在地月转移轨道上的某点被月球引力俘获进入月球轨道e、在近地点减速减小远地点高度f、进入环月轨道【命题方向】2022年我国航天事业发生多件大事，让世界瞩目。北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船发射取得成功。北京时间2022年6月5日17时42分，成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约7小时。北京时间2022年11月30日7时33分，神舟十四号乘组迎来神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，完成“太空会师”历史性大事件。2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。假设返回舱从工作轨道Ⅰ返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道Ⅲ上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是（）A、返回舱在Ⅰ轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入Ⅱ轨道B、返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期小于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期C、返回舱在Ⅲ轨道上Q点的速度的大小大于Ⅱ轨道上P点速度的大小D、返回舱在Ⅰ轨道上经过P点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过P点时的加速度分析：A.根据变轨原理可知，在Ⅰ轨道上P点需要向运动方向的同方向喷气；B.根据开普勒第三定律判断周期；C.根据万有引力提供向心力判断速度；D.根据轨道的变化，结合万有引力提供加速度判断加速度。解答：A．返回舱从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要减速，因此在Ⅰ轨道上P点需要向运动方向的同方向喷气，故A错误；B．根据开普勒第三定律有R返回舱在Ⅱ轨道上的半长轴大于返回舱在Ⅲ轨道上的轨道半径，所以在Ⅱ轨道上的运动的周期大于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期，故B错误；C．根据万有引力提供向心力，有G解得v返回舱在Ⅰ轨道上的半径大于Ⅲ轨道的半径，则有vⅢQ＞vⅠP又返回舱从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要减速，则有vⅠP＞vⅡP所以有vⅢQ＞vⅠP＞vⅡP即返回舱在Ⅲ轨道上Q点的速度的大小大于Ⅱ轨道上P点速度的大小，故C正确；D．根据牛顿第二定律有G解得a返回舱在Ⅰ轨道上P点时的半径等于返回舱在Ⅱ轨道上P点时的半径，所以返回舱在Ⅰ轨道上经过P点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过P点时的加速度，故D正确。故选：CD。点评：本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。【解题思路点拨】1.对于卫星的变轨问题，常用的规律是“加速进高轨，减速进低轨”。意思就是如果卫星想要进入更高的轨道，需要向后喷气做加速运动；如果想要进入更低的轨道，需要向前喷气做减速运动。2.变轨的原理：离心作用。①当向后喷气时，卫星速度变大，做圆周运动所需的向心力变大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星就要做离心运动进入更高的轨道运行。②当向前喷气时，卫星速度变小，做圆周运动所需的向心力变小，万有引力大于卫星所需的向心力，卫星就要做近心运动进入较低的轨道运行。3.变轨前后的机械能变化：向后喷气时，相当于气体对卫星做了正功，卫星的机械能增大；向前喷气时，相当于气体对卫星做了负功，卫星的机械能减小。3．广义相对论【知识点的认识】1.广义相对相对性原理和等效原理（1）广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是相同的。（2）等效原理：一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。2.广义相对论的几个结论（1）物质的引力使线弯曲。（2）引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。与这一结论相关的现象是引力红移。【命题方向】下列属于广义相对论结论的是（）A、尺缩效应B、时间变慢C、光线在引力场中弯曲D、物体运动时的质量比静止时大分析：根据狭义相对论，运动物体的质量变大、时间延迟、长度缩短；根据广义相对论，光线在引力场中弯曲、水星近日点的进动。解答：A、尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，是狭义相对论的结论。故A错误；B、钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，是狭义相对论的结论，故B错误；C、光线在引力场中弯曲与广义相对论有关。故C正确；D、物体运动时的质量比静止时大是狭义相对论的结论。故D错误。故选：C。点评：此题考查狭义相对论和广义相对论的基本结论，难理解，关键是记住。【解题思路点拨】熟悉广义相对论的内容和结论即可，能够将狭义相对论和广义相对论对比记忆。4．单摆及单摆的条件【知识点的认识】1．定义：如图所示，在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸长和质量都不计，球的直径比摆线短得多，这样的装置叫做单摆。2．视为简谐运动的条件：摆角小于5°。【命题方向】在如图所示的装置中，可视为单摆的是（）分析：单摆是由质量可以忽略的不可伸长的细绳，体积小而密度大的小球组成，单摆上端要固定，单摆摆动过程摆长不能发生变化。解答：可视为单摆的装置，要求要用没有弹性的细线，摆动过程中摆线的长度不能发生变化，A、摆线用细线，摆动过程中长度不发生变化，是可以视为单摆的，故A正确B、摆线用的是细橡皮筋，摆动过程中长度会发生变化，不能视为单摆，故B错误C、摆线用的是粗麻绳，粗麻绳的质量不能忽略，单摆的重心不在摆球的球心上，不能视为单摆，故C错误D、由于细线跨在了一个轮子上，小球在摆动过程中，摆长会发生变化，不能视为单摆，故D错误故选：A。点评：本题考查了单摆的构成，掌握基础知识是解题的前提，根据题意应用基础知识即可解题；平时要注意基础知识的学习与积累。【解题思路点拨】1.对单摆的装置要求（1）对摆线：一是要求无弹性；二是要求轻质细线，其质量相对小球可忽略不计；三是其长度远大于小球的半径。（2）对小球：一是要求质量大；二是体积小，即小球要求是密度大的实心球。2.单摆做简谐运动的条件：（1）最大摆角很小；（2）空气阻力可以忽略不计。3.弹簧振子与单摆弹簧振子（水平）单摆模型示意图条件忽略弹簧质量、无摩擦等阻力细线不可伸长、质量忽略、无空气等阻力、摆角很小平衡位置弹簧处于原长处最低点回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直（即切向）方向的分力周期公式T＝2πmkT＝2πl能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒5．波发生稳定干涉的条件【知识点的认识】波的干涉：（1）产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇．（2）现象：两列波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，且加强区和减弱区互相间隔．（3）对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长整数倍时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时，振动减弱．【命题方向】两列水波发生干涉，在某时刻，M点是波峰与波峰相遇处，N点是波谷与波谷相遇处，P点的位移为零，Q点是波谷与波峰相遇处，则（）A.M、N两点振动一定最强，P、Q两点振动一定最弱B.M点振动最强，N、Q振动最弱，P点可能最强也可能最弱C.M、N点振动最强，Q振动最弱，P点可能最强也可能最弱D.四个点都可能是振动加强点分析：两列波相遇时振动情况相同时振动加强，振动情况相反时振动减弱．两列频率相同的相干波，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，则振动情况相同时振动加强；振动情况相反时振动减弱．解答：A、M点是波峰与波峰相遇处，N点是波谷与波谷相遇处，Q点是波谷与波峰相遇处，P点的位移为零，可能是波谷与波峰相遇，也可能是平衡位置。所以M、N两点振动一定最强，Q点振动一定最弱，但P点不一定，故A错误；B、M点是波峰与波峰相遇处，N点是波谷与波谷相遇处，Q点是波谷与波峰相遇处，P点的位移为零，可能是波谷与波峰相遇，也可能是平衡位置。所以M、N两点振动一定最强，Q点振动一定最弱，但P点不一定，故B错误；C、M点是波峰与波峰相遇处，N点是波谷与波谷相遇处，Q点是波谷与波峰相遇处，P点的位移为零，可能是波谷与波峰相遇，也可能是平衡位置。所以M、N两点振动一定最强，Q点振动一定最弱，但P点不一定，故C正确；D、M点是波峰与波峰相遇处，N点是波谷与波谷相遇处，Q点是波谷与波峰相遇处，P点的位移为零，可能是波谷与波峰相遇，也可能是平衡位置。所以M、N两点振动一定最强，Q点振动一定最弱，但P点不一定，故D错误；故选：C。点评：波的叠加满足矢量法则，当振动情况相同则相加，振动情况相反时则相减，且两列波互不干扰．例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零【解题方法点拨】一、波的干涉与波的衍射的比较定义现象可观察到明显现象的条件相同点波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长干涉和衍射是波特有的现象波的干涉频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱的现象振动强弱区域相间分布，加强区减弱区位置不变两列波的频率相同特别提示1．波的干涉和衍射现象都是波特有的现象，可以帮助我们区别波动和其他运动形式．2．任何波都能发生衍射现象，区别在于现象是否明显．3．只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象．二、波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差△r．（1）当两波源振动步调一致时若△r＝nλ（n＝0，1，2，…），则振动加强；若△r＝（2n+1）（n＝0，1，2，…），则振动减弱．（2）当两波源振动步调相反时若△r＝（2n+1）（n＝0，1，2，…），则振动加强；若△r＝nλ（n＝0，1，2，…），则振动减弱．2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长．6．电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化【知识点的认识】1.对于电容器的动态分析问题，要首先区分是电压不变还是电荷量不变：始终与电源连接时电压不变，与电源断开时是电荷量不变。2.分析思路如图3.具体的步骤如下：（1）根据C=ɛ（2）根据C=Q（3）根据E=U（4）根据φ＝Ed分析某点电势的变化。（5）根据Ep＝qφ分析电势能的变化。【命题方向】如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，A板下方a处有一带电荷量非常小的点电荷。S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力。现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（）A、φa不变B、φa变小C、F变小D、F变大分析：电容器与电源相连，则可知电容器两端的电压不变；由极板的移动可知d的变化，由U＝Ed可知板间场强E的变化，再由U＝Ed可知Aa间的电势差的变化，即可得出aB间电势差的变化及a点电势的变化。解答：因电容器与电源始终相连，故两板间的电势差不变，B板下移，则板间距离d增大，则板间电场强度E减小，由F＝Eq可知电荷所受电场力变小，故C正确；则上板与a间的电势差减小，而总电势差不变，故a与B间的电势差增大，而B接地，故a点的电势增大，故A、B均错；故选：C。点评：电容器的动态分析中首先应注意是否与电源相连，再根据电容的变化进行判断；对于本题应注意（1）因下极间接地，故aB间的电势差大小即为a点的电势；（2）因aB间的距离发生变化，不能直接由U＝Ed进行判断，我们是先求得Aa间的电势差再求aB的间电势差。【解题思路点拨】分析电容器相关物理量的变化时，要注意抓住不变量。电容器充电后保持与电源相连，即使电容器的电容变化，两极板间的电压不变。若充电后与电源断开且未放电，即使电容器的电容变化，两极板的电荷量不变。7．回旋加速器【知识点的认识】1.回旋加速器示意图如下：2.回旋加速器的原理：用磁场控制轨道、用电场进行加速。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差U，盒内部空间由于静电平衡无电场，电压U在两盒之间的缝隙处产生加速电场。盒中心A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁场使粒子做匀速圆周运动，从而使粒子在缝隙处被加速后再回到缝隙处再被加速。两盒间的交变电势差一次一次地改变正负，保证粒子每次都能被加速。【命题方向】回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图为回旋加速器的示意图。D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上。在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中。两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出。已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝之间的距离为d。设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：（1）带电粒子能被加速的最大动能Ek；（2）带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径；（3）若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率P。分析：（1）根据qvB＝mv2R知，当R最大时，速度最大，求出最大速度，根据EK=1（2）粒子被加速一次所获得的能量为qU，求出第n次加速后的动能EKn=12mvn2（3）根据电流的定义式I=Qt和Q＝Nq以及P解答：（1）粒子在D形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，具有最大动能。设此时的速度为v，有：qvB＝mv2R可得粒子的最大动能Ek=12mv（2）粒子被加速一次所获得的能量为qU，粒子在D2盒中被第2n﹣1次加速后的动能为EKn=12mvn2=q因此第n个半圆的半径Rn=1（3）带电粒子质量为m，电荷量为q，带电粒子离开加速器时速度大小为v，由牛顿第二定律知：qvB＝mv2R带电粒子运动的回旋周期为：T=2由回旋加速器工作原理可知，交变电源的频率与带电粒子回旋频率相同，由周期T与频率f的关系可得：f=1设在t时间内离开加速器的带电粒子数为N，则带电粒子束从回旋加速器输出时的平均功率P＝N12输出时带电粒子束的等效电流为：I=Nqt由上述各式得P=答：（1）带电粒子能被加速的最大动能q2（2）带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径1Bq（3）若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率B2点评：解决本题的关键知道回旋加速器利用磁场偏转和电场加速实现加速粒子，粒子在磁场中运动的周期和交流电的周期相等，注意第3问题，建立正确的物理模型是解题的关键。【解题思路点拨】明确回旋加速器的构造和工作原理。它是由加速电场和偏转磁场对接而成，在电场中加速后进入磁场，进而在磁场中作半圆运动，在加速电场中用动能定理qU=12mv2-12mv08．麦克斯韦电磁场理论【知识点的认识】1.麦克思维电磁场理论（1）变化的磁场产生电场。（2）变化的电场产生磁场。2.电磁场变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。3.电磁波如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。【命题方向】下列说法正确的是（）A、稳定的电场产生稳定的磁场B、均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C、变化的电场产生的磁场一定是变化的D、不均匀变化的电场周围空间产生的磁场也是不均匀变化的分析：麦克斯韦提出变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场．电磁场由近及远的扰动的传播形成电磁波．解答：A、稳定的电场不会产生磁场，故A错误；B、均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B错误；C、变化的电场产生的磁场不一定是变化的，当均匀变化时，则产生恒定的。当非均匀变化时，则产生非均匀变化的。故C错误；D、变化的电场产生的磁场不一定是变化的，当均匀变化时，则产生恒定的。当非均匀变化时，则产生非均匀变化的。故D正确；故选：D。点评：变化的形式有两种：均匀变化与非均匀变化．当均匀变化时，则产生恒定．若非均匀变化，则也会产生非均匀变化．例如电磁场产生的电磁波由近向远传播．【知识点的认识】1.麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。2．麦克斯韦电磁场理论的要点（1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。（2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。（3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。9．电磁波的产生【知识点的认识】1.麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。2.电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。【命题方向】关于电磁波，下列说法正确的是（）A、电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B、周期性变化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、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失分析：电磁波在真空中的传播速度都相同。变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波。电磁波是横波，传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直。当波源的电磁振荡停止时，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失。解答：A、电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，故A正确；B、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，相互激发，形成电磁波，故B正确；C、电磁波是横波，每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确；D、当电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失，还要继续传播，故D错误。故选：ABC。点评：此题考查了电磁波的发射、传播和接收，解决本题的关键知道电磁波的特点，以及知道电磁波产生的条件。【解题思路点拨】1.变化的电场