
一、單項選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.關(guān)于電磁波在真空中的傳播速度,下列說法正確的是( )
A.電磁波的頻率越高,傳播速度越大
B.電磁波的波長越長,傳播速度越大
C.電磁波的能量越大,傳播速度越大
D.所有電磁波在真空中傳播速度都相等
答案 D
解析 所有電磁波在真空中傳播速度都等于光速,故選D.
2.如圖1所示,間諜衛(wèi)星上裝有某種遙感照相機(jī),可用來探測軍用和民用目標(biāo).這種照相機(jī)能拍到晚上關(guān)燈行駛的汽車.這種遙感照相機(jī)敏感的電磁波屬于( )
圖1
A.可見光 B.紅外線
C.紫外線 D.X射線
答案 B
解析 遙感照相機(jī)敏感的電磁波屬于紅外線.
3.關(guān)于生活中遇到的各種波,下列說法正確的是( )
A.電磁波可以傳遞信息,聲波不能傳遞信息
B.手機(jī)在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波
C.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同
D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同
答案 B
解析 電磁波與聲波都能傳遞信息,選項A的說法錯誤;太陽光中的可見光的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超聲波,選項C的說法錯誤;遙控器發(fā)出的紅外線波長大于醫(yī)院“CT”中的X射線波長,選項D的說法錯誤.
4.如圖所示的四種電場中,哪一種能產(chǎn)生電磁波( )
答案 D
解析 根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知,題圖A中是一恒定的電場,不會在周圍空間產(chǎn)生磁場,題圖B和C中,都是均勻變化的電場,產(chǎn)生的磁場都是恒定的,所以不會產(chǎn)生電磁波,只有題圖D中的周期性變化的電場才會在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場,進(jìn)而形成電磁波,故選D.
5.如圖2所示電路中,電源電動勢為E,線圈L的電阻不計.以下判斷正確的是( )
圖2
A.閉合S,穩(wěn)定后,電容器兩端電壓為E
B.閉合S,穩(wěn)定后,電容器的a極帶正電
C.?dāng)嚅_S的瞬間,電容器的a極板將開始帶正電
D.?dāng)嚅_S后,燈熄滅,電容器不會帶電
答案 C
解析 因線圈L的電阻不計,則閉合S,穩(wěn)定后,電容器兩端電壓為0,電容器不帶電,選項A、B錯誤;斷開S的瞬間,燈熄滅,線圈與電容器組成LC振蕩電路,電容器開始充電,a極板將帶正電,選項C正確,D錯誤.
6.如圖3為LC振蕩電路在某時刻的示意圖,則( )
圖3
A.若磁場正在減弱,則電容器上極板帶正電
B.若磁場正在增強(qiáng),則電容器上極板帶正電
C.若電容器上極板帶負(fù)電,則電容器正在充電
D.若電容器上極板帶負(fù)電,則自感電動勢正在阻礙電流的減小
答案 A
解析 若磁場正在減弱,則電容器正在充電,根據(jù)安培定則知感應(yīng)電流方向為順時針方向,所以電容器上極板帶正電,選項A正確;反之若磁場正在增強(qiáng),則電容器正在放電,電容器上極板帶負(fù)電,選項B錯誤;若電容器上極板帶負(fù)電,則電容器正在放電,磁場能增大,電流增大,自感電動勢正在阻礙電流的增大,選項C、D錯誤.
7.要使LC振蕩電路的周期增大一倍,可采用的辦法是( )
A.電感L和電容C都增大一倍
B.電感L和電容C都減小一半
C.電感L增大一倍,而電容C減小一半
D.電感L減小一半,而電容C增大一倍
答案 A
解析 由LC振蕩電路的周期公式T=2πeq \r(LC)得,要使LC振蕩電路的周期增大一倍,選項A符合要求,選項B、C、D不符合要求.
8.第五代移動通信系統(tǒng)(5G)將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合起來,能為客戶提供各種通信及信息服務(wù).關(guān)于電磁場和電磁波,下列敘述正確的是( )
A.客戶通話時,手機(jī)將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號,再經(jīng)過調(diào)諧后,把信號發(fā)送到基站中轉(zhuǎn)
B.如果空間某區(qū)域有振蕩的電場和振蕩的磁場,就能產(chǎn)生電磁波
C.電磁波是縱波,不能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象
D.電磁波和機(jī)械波都不能在真空中傳播
答案 B
解析 手機(jī)將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號,經(jīng)過調(diào)制后,把信號發(fā)送到基站,選項A錯誤;振蕩的電場或振蕩的磁場會在周圍空間產(chǎn)生振蕩的電磁場,產(chǎn)生電磁波,選項B正確;電磁波是橫波,選項C錯誤;電磁波可以在真空中傳播,選項D錯誤.
二、多項選擇題(本題4小題,每小題6分,共24分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分)
9.關(guān)于電磁波譜,下列說法正確的是( )
A.X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變
B.γ射線是波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高
C.紫外線比紫光的衍射現(xiàn)象明顯
D.在電磁波譜中,衍射現(xiàn)象最明顯的是γ射線
答案 AB
解析 X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變,故A正確;γ射線是波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高,故B正確;波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,因此紫光應(yīng)比紫外線的衍射現(xiàn)象明顯,γ射線衍射現(xiàn)象最不明顯,故C、D錯誤.
10.關(guān)于紅外線的作用與來源,下列說法正確的是( )
A.一切物體都在不停地輻射紅外線
B.紅外線具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)和熒光作用
C.紅外線可以滅菌消毒
D.紅外線容易穿透云霧
答案 AD
解析 熒光作用和滅菌消毒都是紫外線的重要用途,故B、C錯誤;一切物體都在不停地輻射紅外線,紅外線波長較長,繞過障礙物的能力強(qiáng),易穿透云霧,故A、D正確.
11.在LC振蕩電路中電容器兩端電壓u隨時間t變化的關(guān)系如圖4所示( )
圖4
A.在t2時刻,電路中的電流最大
B.在t3時刻,電路中的磁場能最大
C.從t2時刻至t3時刻,電路中的電場能不斷增大
D.從t3時刻至t4時刻,電容器所帶的電荷量不斷增大
答案 AC
解析 根據(jù)電容器兩極板之間電壓與電荷量的關(guān)系Q=CU可知,t2時刻,電容器兩極板上的電荷量為零,即放電完畢,電流最大,故A正確;t3時刻,電荷量最大,電流為零,磁場能最小,故B錯誤;t2~t3時間內(nèi),電荷量增加,是充電過程,電場能不斷增大,故C正確;t3~t4時間內(nèi),是放電過程,電荷量不斷減少,故D錯誤.
12.如圖5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,能正確反映電容器a極板上電荷量q及LC電路中電流i(規(guī)定順時針方向為正)隨時間變化的圖像是(圖中q為正值表示a極板帶正電)( )
圖5
答案 BC
解析 S閉合時,D正常發(fā)光,此時電容器兩極板間的電勢差為零,根據(jù)Q=CU知,所帶的電荷量為零;斷開S,由于線圈阻礙電流的變化,電容器反向充電,a極板帶負(fù)電,電荷量逐漸增大,磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,充電完畢后,又開始放電,將電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,形成LC振蕩電路,電荷量隨時間周期性變化,故A錯誤,B正確;突然斷開S,線圈中電流減小,則出現(xiàn)感應(yīng)電動勢,從而對電容器進(jìn)行充電,導(dǎo)致磁場能減小,電場能增大,則電流減小,方向沿順時針方向,結(jié)合振蕩電流的周期性可知C正確,D錯誤.
三、非選擇題(本題2小題,共28分)
13.(13分)飛機(jī)失事后,為了分析事故的原因,必須尋找黑匣子,而黑匣子在30天內(nèi)能以37.5 kHz的頻率自動發(fā)出信號,人們就可利用探測儀查找黑匣子發(fā)出的電磁波信號來確定黑匣子的位置.那么黑匣子發(fā)出的電磁波波長是多少?若接收電路是由LC電路組成的,其中該接收裝置里線圈的電感L=4.0 mH,此時產(chǎn)生電諧振的電容多大?
答案 8 000 m 4.5×10-9 F
解析 由公式v=λf得:
λ=eq \f(v,f)=eq \f(3×108,37.5×103) m=8 000 m(6分)
再由公式f=eq \f(1,2π\(zhòng)r(LC))得:
C=eq \f(1,4π2f2L)=eq \f(1,4×?3.14?2×?37.5×103?2×4.0×10-3) F≈4.5×10-9 F.(7分)
14.(15分)在LC振蕩電路中,線圈的電感L=2.5 mH,電容C=4 μF.
(1)該電路的周期是多少?
(2)設(shè)t=0時,電容器上電壓最大,在t=9.0×10-3 s時,通過線圈的電流是增大還是減???這時電容器是處在充電過程還是放電過程?
答案 (1)6.28×10-4 s (2)減小 充電過程
解析 (1)由電磁振蕩的周期公式可得
T=2πeq \r(LC)=2×3.14×eq \r(2.5×10-3×4×10-6) s=6.28×10-4 s(5分)
(2)因為t=9.0×10-3 s≈14.33T,(3分)
而eq \f(T,4)<0.33T<eq \f(T,2),
由電磁振蕩的周期性知,當(dāng)t=9.0×10-3 s時,LC電路中的電磁振蕩正在第二個eq \f(T,4)的變化過程中.
t=0時,電容器上電壓最大,極板上電荷量最大,電路中電流為零,電路中電流隨時間的變化規(guī)律如圖所示:第一個eq \f(T,4)內(nèi),電容器放電,電流由零增至最大;第二個eq \f(T,4)內(nèi),電容器被反向充電,電流由最大減小至零.(4分)
顯然,在t=9.0×10-3 s時,即在第二個eq \f(T,4)內(nèi),線圈中的電流在減小,電容器正處在反向充電過程中.(3分)
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