2021-2022年高中物理第四章電磁振蕩與電磁波1電磁振蕩2電磁場與電磁波檢測（含解析）新人教版選擇性必修2

電磁振蕩電磁場與電磁波(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．在物理學中很多的物理規(guī)律、物理思想都有相似或相近的地方，則下列說法正確的是()A．電磁振蕩和機械振動的變化規(guī)律不同，本質(zhì)不同B．電磁振蕩和機械振動的變化規(guī)律相同，本質(zhì)相同C．電磁振蕩和機械振動的變化規(guī)律不同，本質(zhì)相同D．電磁振蕩和機械振動的變化規(guī)律相同，本質(zhì)不同【解析】選D。電磁振蕩是電容器的電場能和線圈的磁場能相互轉(zhuǎn)化的過程，而機械振動是振子的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程，它們都是按正弦規(guī)律變化的，D正確。2．在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法中錯誤的是()A．電容器放電完畢時刻，回路中電流最小B．回路中電流值最大時刻，回路中磁場能最大C．電容器極板上所帶電荷量最大時，電場能最大D．回路中電流值最小的時刻，電容器帶電荷量最大【解析】選A。電容器放電完畢時，帶電荷量為零，電場能為零，電路中的電流最大，磁場能最大，A錯誤，B正確；電容器充電完畢時，帶電荷量最大，電場能達到最大，C正確；回路中電流值最小的時刻，磁場能最小，電場能最大，電容器帶電荷量最大，D正確。A符合題意。3．某同學對機械波和電磁波進行對比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中錯誤的是()A．機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對電磁波也適用B．機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．機械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D．機械波只有橫波【解析】選D。機械波和電磁波有相同之處，也有本質(zhì)區(qū)別，但v＝λf都適用，A說法對；機械波和電磁波都具有干涉和衍射現(xiàn)象，B說法對；機械波的傳播依賴于介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播，C說法對；機械波有橫波和縱波，而電磁波是橫波，D說法錯。4．關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論及其成就，下列說法錯誤的是()A．變化的電場可以產(chǎn)生磁場B．變化的磁場可以產(chǎn)生電場C．證實了電磁波的存在D．預(yù)見了真空中電磁波的傳播速度等于光速【解析】選C。選項A和B是電磁場理論的兩大支柱，所以A和B正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最早證實了電磁波的存在，C錯誤；麥克斯韋預(yù)見了真空中電磁波的傳播速度等于光速，D正確。5．有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長的電磁波，若要產(chǎn)生波長比原來短一些的電磁波，可用的措施為()A．增加線圈匝數(shù)B．在線圈中插入鐵芯C．減小電容器極板正對面積D．減小電容器極板間距離【解析】選C。由于電磁波傳播過程中波速v＝λf恒定，因此欲使波長λ變短，必須使頻率f升高，由于頻率f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，增加線圈匝數(shù)和在線圈中插入鐵芯，將使線圈自感系數(shù)L增大而降低頻率f；減小電容器極板間距將使電容C增大而降低頻率f；減小電容器極板正對面積將由于電容C減小而升高頻率f?？梢姡x項C正確。6.LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖所示，則()A．若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由a向bB．若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上極板帶負電C．若磁場正在增強，則電場能正在減小，電容器上極板帶負電D．若磁場正在增強，則電容器正在充電，電流方向由a向b【解析】選B。由安培定則可知，電流方向由b到a；若磁場正在減弱，可知電容器處于充電狀態(tài)，電場能正在增大，電流方向由b到a，所以電容器下極板帶正電，上極板帶負電，故A錯誤，B正確；若磁場正在增強，可知電容器處于放電狀態(tài)，電場能正在減小，電流方向由b到a，所以電容器上極板帶正電，故C、D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)7．(12分)在LC振蕩電路中，若已知電容C，并測得電路的固有振蕩周期為T，即可求得電感L。為了提高測量精度，需多次改變C值并測得相應(yīng)的T值，現(xiàn)將測得的六組數(shù)據(jù)標示在以C為橫坐標、T2為縱坐標的坐標紙上，即圖中用“×”表示的點。(1)T、L、C的關(guān)系為______________；(2)根據(jù)圖中所給出的數(shù)據(jù)點作出T2與C的關(guān)系圖線；(3)求L值是多少？【解析】(1)由振蕩電路的周期公式T＝2πeq\r(LC)可得T2＝4π2LC。(2)如圖所示：(3)在直線上任取兩點，為減小誤差，所取的兩點間隔應(yīng)盡可能大。由T＝2πeq\r(LC)得L＝eq\f(T2,4π2C)L＝eq\f(ΔT2,4π2ΔC)，代入數(shù)據(jù)得L≈39.6mH。答案：(1)T2＝4π2LC(2)見解析(3)39.6mH8.(12分)如圖所示，L為一電阻可忽略的線圈，D為一燈泡，C為電容器，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，燈D正常發(fā)光，現(xiàn)突然斷開S，并開始計時，畫出反映電容器a極板上電荷量q隨時間變化的圖像(q為正值表示a極板帶正電)?！窘馕觥块_關(guān)S處于閉合狀態(tài)時，電流穩(wěn)定，又因L電阻可忽略，因此電容器C兩極板間電壓為0，所帶電荷量為0，S斷開的瞬間，D燈立即熄滅，L、C組成的振蕩電路開始振蕩，由于線圈的自感作用，此后的eq\f(T,4)時間內(nèi)，線圈給電容器充電，電流方向與線圈中原電流方向相同，電流從最大逐漸減為0，而電容器極板上電荷量則由0增為最大，根據(jù)電流流向，此eq\f(T,4)時間里，電容器下極板b帶正電，所以此eq\f(T,4)時間內(nèi)，a極板帶負電，由0增為最大。答案：(15分鐘40分)9．(6分)所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采用3300～5000MHz(1M＝106)頻段的無線電波。第四代移動通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880～2635MHz。5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時間傳送的數(shù)據(jù)量大小)可達10Gbps(bps為bitspersecond的英文縮寫，即比特/秒)，是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。下列說法正確的是()A．4G信號和5G信號都是縱波B．4G信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．4G信號和5G信號相遇能發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象D．5G信號比4G信號在真空中的傳播速度快【解析】選B。電磁波均為橫波，選項A錯誤；因5G信號的頻率更高，則波長小，故4G信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項B正確；兩種不同頻率的波不能發(fā)生干涉，選項C錯誤；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D錯誤。10.(6分)(多選)如圖所示為LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量q隨時間t變化的圖線，由圖可知()A．在t1時刻，電路中的磁場能最小B．t1到t2電路中的電流值不斷變小C．從t2到t3電容器不斷充電D．在t4時刻，電容器的電場能最小【解析】選A、C、D。作出i-t圖線(圖中虛線)，i-t圖線按余弦規(guī)律變化，注意到電流大，磁場能大；電容器C上帶電荷量大，電場能大為對應(yīng)關(guān)系，不難判斷出A、C、D正確。11．(6分)(多選)在如圖所示的四種磁場情況中不能產(chǎn)生恒定的電場的是()【解析】選A、B、D。由電磁場理論，結(jié)合圖像，則有：A中磁場不變，則不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；B中磁場方向變化，而大小不變，則不會產(chǎn)生恒定的電場，故B錯誤；C中磁場隨著時間均勻變化，則會產(chǎn)生恒定的電場，故C正確；D中磁場隨著時間非均勻變化，則會產(chǎn)生非均勻變化的電場，故D錯誤。12.(6分)(多選)為了測量儲罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲罐中，電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖所示。當開關(guān)從a撥到b時，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期T＝2πeq\r(LC)的振蕩電流。當罐中的液面上升時()A．電容器的電容減小B．電容器的電容增大C．LC回路的振蕩頻率減小D．LC回路的振蕩頻率增大【解析】選B、C。平行板電容器的電容C＝eq\f(εrS,4πkd)，當液面上升時，極板間不導(dǎo)電液體的介電常數(shù)比原來的空氣的介電常數(shù)要大，電容C增大，選項A錯誤，選項B正確；f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，C增大，則f減小，選項C正確，選項D錯誤。13．(16分)如圖所示的電路中，電容器的電容C＝1μF，線圈的自感系數(shù)L＝0.1mH，先將開關(guān)S撥至a，這時電容器內(nèi)有一帶電油滴恰能保持靜止。然后將開關(guān)S撥至b，經(jīng)過t＝3.14×10－5s，油滴的加速度大小是多少？當油滴的加速度大小為何值時，LC回路中的振蕩電流有最大值？(g取10m/s2，π取3.14，研究過程中油滴不與極板接觸)【解析】當S撥至a時，油滴受力平衡，顯然油滴帶負電，有mg＝eq\f(U,d)q①，當S撥至b后，LC回路中有振蕩電流，振蕩周期為T＝2πeq\r(LC)＝2×3.14×eq\r(0.1×10－3×10－6)s＝6.28×10－5s，當t＝3.14×10－5