【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：4.2 電磁場(chǎng)與電磁波提能作業(yè)習(xí)題

第四章2.基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．如圖所示的四種電場(chǎng)中，哪一種能產(chǎn)生電磁波(D)解析：由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場(chǎng)時(shí)(如A圖)，由于它不激發(fā)磁場(chǎng)，故無(wú)電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場(chǎng)時(shí)(如B、C圖)，會(huì)激發(fā)出磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)恒定，不會(huì)激發(fā)出電場(chǎng)，故也不會(huì)產(chǎn)生電磁波；只有振蕩的電場(chǎng)(即周期性變化的電場(chǎng))(如D圖)，才會(huì)激發(fā)出振蕩的磁場(chǎng)，振蕩的磁場(chǎng)又激發(fā)出振蕩的電場(chǎng)……如此周而復(fù)始，便會(huì)形成電磁波。2．下列關(guān)于物理學(xué)家所作貢獻(xiàn)的敘述正確的是(D)A．楞次通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在C．安培通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化D．法拉第提出可以用電場(chǎng)線描繪電場(chǎng)的分布，極大地促進(jìn)了人們對(duì)電磁現(xiàn)象的研究解析：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)，故A錯(cuò)誤；麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論并預(yù)言電磁波的存在，后來(lái)赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在，故B錯(cuò)誤；楞次總結(jié)出電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙磁通量的變化，即楞次定律，故C錯(cuò)誤；法拉第提出可以用電場(chǎng)線描繪電場(chǎng)的分布，極大地促進(jìn)了人們對(duì)電磁現(xiàn)象的研究，選項(xiàng)D正確。3．關(guān)于機(jī)械波和電磁波的比較，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(D)A．機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D．機(jī)械波可分為橫波和縱波，而電磁波只有縱波解析：公式v＝λf對(duì)一切波都適用，A正確；干涉和衍射是波特有的一種現(xiàn)象，所以一切波都能產(chǎn)生干涉和衍射，B正確；機(jī)械波在傳播時(shí)需要介質(zhì)，在真空中機(jī)械波不能傳播，電磁波傳播不需要介質(zhì)，C正確；機(jī)械波可分為橫波與縱波，而電磁波是由振蕩電流產(chǎn)生，只有橫波，沒(méi)有縱波，D錯(cuò)誤。故選D。4．如圖所示是空間中某磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖像，在它周?chē)臻g產(chǎn)生的電場(chǎng)中的某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E應(yīng)是(C)A．逐漸增強(qiáng) B．逐漸減弱C．不變 D．無(wú)法確定解析：由題圖可知，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，即電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。5．(2022·上海奉賢區(qū)高二期中)關(guān)于電磁波的傳播速度，下列說(shuō)法正確的是(C)A．電磁波的頻率越高，傳播速度越大B．電磁波的波長(zhǎng)越大，傳播速度越大C．電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān)D．電磁波的能量越大，傳播速度越大解析：電磁波在介質(zhì)中的波速與介質(zhì)和電磁波的頻率都有關(guān)，而在真空中、電磁波的波速相同，故C正確。故選C。6．2020年我國(guó)將全面進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的商用網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代，即5G時(shí)代。所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采用3300～5000MHz(1M＝106)頻段的無(wú)線電波?，F(xiàn)行的第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880～2635MHz。5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量大小)可達(dá)10Gbps(bps為bitspersecond的英文縮寫(xiě)，即比特率、比特/秒)，是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。下列說(shuō)法正確的是(B)A．4G信號(hào)和5G信號(hào)都是縱波B．4G信號(hào)更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．4G信號(hào)和5G信號(hào)相遇能發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象D．5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度快解析：4G信號(hào)和5G信號(hào)都是電磁波，電磁波均為橫波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因4G信號(hào)的頻率更小，則波長(zhǎng)長(zhǎng)，故4G信號(hào)更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；兩種不同頻率的波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7．(多選)甲、乙兩種磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(AD)A．電場(chǎng)甲能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)B．電場(chǎng)甲能夠產(chǎn)生電磁波C．磁場(chǎng)乙的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)最強(qiáng)D．磁場(chǎng)乙的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)最強(qiáng)解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，均勻變化的電場(chǎng)甲能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，不能產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場(chǎng)，磁場(chǎng)乙的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)變化率最小，產(chǎn)生的電場(chǎng)最弱，磁場(chǎng)乙的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)變化率最大，產(chǎn)生的電場(chǎng)最強(qiáng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。8．雷達(dá)是一種無(wú)線電探測(cè)裝置，除了軍用方面外，人們還可以使用雷達(dá)測(cè)定人造衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行物的速度和軌道。雷達(dá)測(cè)距是由雷達(dá)指示器直接顯示出來(lái)的，當(dāng)雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無(wú)線電波時(shí)，在指示器熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)尖形波；在收到反射回來(lái)的無(wú)線電波時(shí)，在熒光屏上呈現(xiàn)第二個(gè)尖形波。如圖所示，該圖只記錄了時(shí)間，每一小格表示1.0×10－4s，那么根據(jù)此圖，雷達(dá)與被測(cè)目標(biāo)的距離約為多少？答案：1.2×105m解析：設(shè)雷達(dá)與被測(cè)目標(biāo)的距離為s，來(lái)回的時(shí)間為t，則有：2s＝ct解得：s＝eq\f(ct,2)＝eq\f(3.0×108×8.0×10－4,2)m＝1.2×105m。能力提升練9．(多選)用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論判斷，下列選項(xiàng)中表示電場(chǎng)(或磁場(chǎng))產(chǎn)生磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的正確圖像是(BC)解析：A圖中的左圖磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知，其周?chē)臻g不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，A錯(cuò)誤。B圖中的左圖是均勻變化的電場(chǎng)，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，B正確。C圖中的左圖是振蕩的磁場(chǎng)，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)，且相位相差eq\f(π,2)，C正確。D圖中的左圖是振蕩的電場(chǎng)，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)，且相位相差eq\f(π,2)，D錯(cuò)誤。10．如圖為上公交車(chē)時(shí)刷卡的情境，當(dāng)聽(tīng)到“嘀”的聲音時(shí)，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡內(nèi)部有電感線圈L和電容器C構(gòu)成的LC振蕩電路。刷卡時(shí)，讀卡機(jī)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波，IC卡內(nèi)的LC振蕩電路產(chǎn)生電諧振，線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容器C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說(shuō)法正確的是(D)A．讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波不能在真空中傳播B．IC卡工作所需要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電源C．若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波頻率偏離該特定頻率，則IC卡內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．IC卡既能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，也有向讀卡機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的功能解析：讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波能夠在真空中傳播，A錯(cuò)誤。IC卡工作時(shí)所需要的能量來(lái)源于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的能量，B錯(cuò)誤。若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波頻率偏離該特定頻率，則不能產(chǎn)生電諧振，但能使IC卡內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)電容器C充電，C錯(cuò)誤。IC卡接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，發(fā)生電諧振，通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后向讀卡機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，D正確。11．如圖所示為L(zhǎng)C電路中電容器中的電荷量隨時(shí)間變化的圖像，在1×10－6s到2×10－6s內(nèi)，關(guān)于電容器的充(或放)電過(guò)程及產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)，正確的結(jié)論是(A)A．充電過(guò)程，波長(zhǎng)為1200mB．充電過(guò)程，波長(zhǎng)為1500mC．放電過(guò)程，波長(zhǎng)為1200mD．放電過(guò)程，波長(zhǎng)為1500m解析：由q－t圖像知，1×10－6s到2×10－6s時(shí)間內(nèi)，電容器電荷量增多，可判斷電容器為充電過(guò)程；由于電磁波的頻率與產(chǎn)生電磁波的振蕩電路的頻率相同，真空中v＝c＝3×108m/s，振蕩電路周期T＝4×10－6s，由v＝eq\f(λ,T)得λ＝vT＝3×108×4×10－6m＝1200m。12．(多選)(2023·廣東大埔縣高二期中)現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。如圖所示，上、下為電磁體的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中沿逆時(shí)針做半徑不變的圓周運(yùn)動(dòng)。電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速。關(guān)于電子感應(yīng)加速器，下列說(shuō)法正確的有(AD)A．為了使電子加速，電磁體線圈中的電流應(yīng)當(dāng)由小變大B．電子做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由感生電場(chǎng)的電場(chǎng)力提供C．若利用正弦式交流電供電，則電子感應(yīng)加速器在每個(gè)周期T內(nèi)只有eq\f(T,4)的時(shí)間能正常工作D．若利用正弦式交流電供電，則電子感應(yīng)加速器在每個(gè)周期T內(nèi)只有eq\f(T,2)的時(shí)間能正常工作解析：為使電子加速，應(yīng)使感生電場(chǎng)方向與電子的運(yùn)動(dòng)方向相反，由于電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，如果電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時(shí)，由楞次定律可得，電磁鐵的磁性應(yīng)逐漸增強(qiáng)，或者電磁體線圈中的電流應(yīng)當(dāng)由小變大，所以A正確；由于電場(chǎng)力的方向總是與電子的運(yùn)動(dòng)方向相同，電場(chǎng)力提供動(dòng)力讓電子加速，所以B錯(cuò)誤；如果規(guī)定如圖電流方向?yàn)檎较?，電子要加速，電磁體線圈中的電流應(yīng)當(dāng)由小變大，當(dāng)電流方向反向時(shí)，電子要加速，電磁體線圈中的電流應(yīng)當(dāng)由大變小，所以利用正弦式交流電供電，則電子感應(yīng)加速器在每個(gè)周期T內(nèi)只有eq\f(T,2)的時(shí)間能正常工作，則C錯(cuò)誤；D正確。13．甲坐在人民大會(huì)堂臺(tái)前60m處聽(tīng)報(bào)告，乙坐在家里離電視機(jī)5m處聽(tīng)電視轉(zhuǎn)播，已知乙所在處與人民大