第十三章 微專題95　電磁振蕩與電磁波　傳感器-2025年高中物理《加練半小時》新教材版

第十三章交變電流電磁波傳感器微專題95電磁振蕩與電磁波傳感器1．理解麥克斯韋電磁場理論，會分析LC振蕩電路的振蕩過程，注意能量是標量，電場能和磁場能的周期為eq\f(T,2)。2.理解電磁波發(fā)射和接收的幾個過程，知道各電磁波的特點。3.掌握幾種常見傳感器的使用方法，會制作簡單的控制電路。1．(2023·上海市靜安區(qū)期中)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是()A．赫茲的電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在B．電磁波從真空傳入水中，波長將變長C．雷達可以利用自身發(fā)射電磁波的反射波來對目標進行定位D．醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”利用了電磁波的反射原理答案C解析麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，故A錯誤；電磁波從真空傳入水中，頻率不變，波速變小，由v＝λf可知，波長將變短，故B錯誤；雷達可以利用自身發(fā)射電磁波的反射波來對目標進行定位，故C正確；醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”是利用了超聲波的反射原理，故D錯誤。2．(2024·上海市浦東新區(qū)階段練習(xí))如圖所示為LC振蕩電路的電流隨時間變化i－t的圖像，在t＝0時刻，回路中電容器的M板帶正電，在某段時間里，回路的磁場能在增大，而M板仍帶正電，則這段時間對應(yīng)圖像中()A．bc段 B．cd段C．Oa段 D．a(chǎn)b段答案C解析某段時間里，回路的磁場能在增大，說明回路中的電流在增大，電容器放電，而此時M板帶正電，則電流方向為逆時針方向。在t＝0時，電容器開始放電，且M板帶正電，結(jié)合i－t圖像可知，電流以逆時針方向為正方向，因此這段時間內(nèi)電流為正且正在增大，符合條件的只有圖像中的Oa段，故選C。3．(2023·浙江省聯(lián)考)下列關(guān)于傳感器元件說法錯誤的是()A．如圖甲，是一光敏電阻，隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性變好B．如圖乙，是一電阻應(yīng)變片，其電阻隨受外力而發(fā)生機械形變的變化而發(fā)生變化C．如圖丙，當磁體靠近“干簧管”時，“干簧管”能起到開關(guān)的作用是由于電磁感應(yīng)D．如圖丁，是一種電感式微小位移傳感器，物體1連接軟鐵芯2插在空心線圈3中，當物體1向左發(fā)生微小位移時，線圈的自感系數(shù)變大答案C解析甲為光敏電阻，當強光照射時，電阻變小，導(dǎo)電性增強，故A正確，不符合題意；電阻應(yīng)變片，其電阻隨受外力而發(fā)生機械形變的變化而發(fā)生變化，故B正確，不符合題意；干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器，當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化相互吸引而接通，當磁體遠離干簧管時，軟磁性材料制成的簧片失去磁性，兩簧片又分開，經(jīng)常被用于控制電路的通斷，不是電磁感應(yīng)原理，故C錯誤，符合題意；當物體1向左發(fā)生微小位移時，鐵芯插入空心線圈的長度變大，線圈的自感系數(shù)變大，故D正確，不符合題意。4.(2023·浙江省校聯(lián)考)如圖所示，L為電感線圈，C為電容器，R為定值電阻，線圈及導(dǎo)線電阻均不計。先閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，再將其斷開，并規(guī)定此時t＝0。當t1＝0.01s時，LC回路中通過電感線圈L的電流第一次達到0，則()A．LC電路的振蕩周期為0.02sB．t2＝0.02s時電容器中電場最強C．0.07s至0.08s回路中電場能減小，磁場能增大D．t3＝0.13s時回路中電流沿順時針方向答案C解析LC回路中，在一個周期內(nèi)，電容器充電兩次，放電兩次，線圈及導(dǎo)線電阻均不計，先閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，線圈兩端沒有電壓，電容器不帶電，線圈具有磁場能，在t＝0時刻，斷開開關(guān)S，線圈產(chǎn)生自感電動勢，對電容器充電，電流逐漸減小，當t1＝0.01s時，LC回路中電感線圈L通過的電流第一次達到0，該過程經(jīng)歷的時間為eq\f(T,4)，所以LC回路的振蕩周期為T＝0.04s，故A錯誤；t2＝0.02s時，電容器放電結(jié)束，電場能最小，電場最弱，故B錯誤；由上可知0.07s＝1eq\f(3,4)T，根據(jù)規(guī)律可知0.07～0.08s電容器處于放電階段，能量由電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，所以電場能減小，磁場能增大，故C正確；由上可知t3＝0.13s＝3T＋eq\f(1,4)T，由上分析可知，在eq\f(T,4)時刻，LC回路中電感線圈L通過的電流第一次達到0，所以回路中的電流為零，故D錯誤。5．關(guān)于電磁波譜及其應(yīng)用的解釋，下列說法中不正確的是()A．X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．紫外驗鈔機是利用紫外線的化學(xué)作用C．紅外遙感技術(shù)利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點D．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高答案B解析X射線具有較強的穿透能力，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，故A正確；紫外驗鈔機是利用紫外線的熒光效應(yīng)，故B錯誤；紅外遙感技術(shù)利用一切物體都不停地輻射紅外線的現(xiàn)象，從而通過接收到的紅外線來感知物體，故C正確；根據(jù)電磁波譜可知，γ射線是波長最短且頻率最高的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故D正確。6．“小蜜蜂”是老師上課常用的擴音設(shè)備，隨著無線電技術(shù)的應(yīng)用，很多老師用上了藍牙“小蜜蜂”(藍牙屬于電磁波)，麥克風(fēng)與擴音器不用導(dǎo)線連接，老師拿著麥克風(fēng)在教室中間說話，放在講臺上的擴音器也能工作。下列說法正確的是()A．擴音器直接接收到了來自麥克風(fēng)的聲波信號B．為了將信號發(fā)射出去，先要進行調(diào)制C．擴音器接收電磁波時，通過解調(diào)來使接收電路中出現(xiàn)電諧振現(xiàn)象D．載波頻率越高，經(jīng)調(diào)制后發(fā)射出來的電磁波傳播得越快答案B解析無線麥克風(fēng)有一個無線電發(fā)射裝置，可以把聲音信號轉(zhuǎn)化成電磁波信號，再發(fā)射出去，故A錯誤；為了將信號發(fā)射出去，需要把聲音信號加到高頻電磁波中，這個過程叫作調(diào)制，故B正確；擴音器接收電磁波時，需要接收電磁波的LC振蕩電路的固有頻率與電磁波的頻率相同，從而發(fā)生電諧振，這個過程叫作調(diào)諧，故C錯誤；真空中任何頻率電磁波的波速都等于光速，故D錯誤。7．(2023·重慶市月考)可見光的波長范圍大約在400～760nm，電磁波在真空中傳播速度為3×108m/s，下列說法中不正確的是()A．與紅外線相比，波長為10m的電磁波不易發(fā)生衍射B．波長為270nm的電磁波為紫外光C．可見光頻率大小的數(shù)量級可達到1014D．X射線的波長短，可用來進行人體透視答案A解析波長10m的電磁波，其波長比紅外線長，更容易發(fā)生衍射，故A錯誤；波長為400nm的可見光為紫光，故波長為270nm的電磁波為紫外光，故B正確；由公式c＝λf可知，若可見光的波長為500nm時，可得其頻率為f＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,500×10－9)Hz＝6×1014Hz，故可見光頻率大小的數(shù)量級可達到1014Hz，故C正確；X射線的波長較短，頻率較高，穿透能力較強，可用來進行人體透視，故D正確。8．振蕩電路在測量、自動控制、無線電通信及遙控等許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。如圖甲所示的LC振蕩電路中，電容器上的電荷量隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，t＝0.3s時的電流方向如圖甲所示，下列說法正確的是()A．在0～0.5s內(nèi)，電容器在放電B．在t＝0.8s時，P點電勢比Q點高C．在1.0～1.5s內(nèi)，電場能正在轉(zhuǎn)化成磁場能D．在1.5～2.0s內(nèi)，振蕩電路中的電流在減小答案B解析由題圖可知，在0～0.5s，電容器上電荷量正在增加，說明電容器正在充電，故A錯誤；由于0～0.5s時電流流向電容器上極板，故說明上極板為正極板，在t＝0.8s時，電容器上電荷量在減少，電容器在放電，電流由P流向Q，故P點電勢高，故B正確；在1.0～1.5s內(nèi)，電荷量在反向增大，說明電容器在反向充電，此時磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能，故C錯誤；在1.5～2.0s內(nèi)，電荷量在反向減少，說明電容器在放電，則振蕩電路中的電流在增大，故D錯誤。9．(2023·黑龍江哈爾濱市檢測)如圖甲所示的LC電路中，保持L不變，改變電容器的電容，回路中電容器兩端的電壓u隨時間t變化的圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是()A．曲線2對應(yīng)的電容為曲線1對應(yīng)的電容的2倍B．圖甲時刻回路中的磁場能正在變大C．曲線2對應(yīng)電容器所帶最大電荷量與曲線1對應(yīng)電容器所帶最大電荷量相等D．曲線2對應(yīng)的電流最大時，曲線1對應(yīng)的電流可能為零答案B解析由題圖乙可知，曲線2的振蕩周期是曲線1的2倍，根據(jù)公式T＝2πeq\r(LC)可知曲線2對應(yīng)的電容器的電容為曲線1對應(yīng)的電容器的電容的4倍，故A錯誤；根據(jù)安培定則可知電流從電容器的上極板流出，則電容器正在放電，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，磁場能正在變大，故B正確；根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可得Q＝CU，改變電容器電容前后電容器兩端的最大電壓相同，曲線2對應(yīng)的電容器的電容為曲線1對應(yīng)電容器的電容的4倍，可知曲線2對應(yīng)的電容器所帶最大電荷量是曲線1的4倍，故C錯誤；曲線2對應(yīng)的電流最大時，電容器兩端的電壓為零，由題圖乙可知此時曲線1對應(yīng)的電容器兩端的電壓也為零，曲線1對應(yīng)的電流也最大，故D錯誤。10．(2023·山東棗莊市模擬)某熱敏電阻的阻值R隨溫度t變化的圖像如圖甲所示，某同學(xué)用該熱敏電阻制作的簡易火災(zāi)自動報警器電路圖如圖乙所示。請回答以下問題：(1)為使溫度在升高到報警溫度時，報警器響起，單刀雙擲開關(guān)C應(yīng)接________(選填“a”或“b”)。(2)為實現(xiàn)溫度升高到60℃時報警器響起的目的，該同學(xué)先把熱敏電阻放入60℃的恒溫水中，然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻，直到報警器響起。在閉合兩開關(guān)S1、S2之前，該同學(xué)還應(yīng)將滑動變阻器的滑片滑至最________(選填“左端”或“右端”)。(3)已知直流電源電動勢E1＝18V，內(nèi)阻不計。若繼電器線圈ed電阻忽略不計，流過繼電器線圈的電流I0≥10mA才會報警，欲使溫度升高到60℃時報警器響起，則滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)是________Ω。答案(1)a(2)左端(3)1220解析(1)由題圖甲可知，熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在溫度升高的過程中，題圖乙中電