2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章電磁振蕩與電磁波1-2電磁振蕩電磁場(chǎng)與電磁波課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選擇性必修2

PAGE8-電磁振蕩電磁場(chǎng)與電磁波(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是 ()A.電磁波必需依靠介質(zhì)傳播B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C.電磁波不會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象D.電磁波無(wú)法攜帶信息傳播【解析】選B。電磁波在真空中也能傳播,A錯(cuò)誤;衍射是一切波所特有的現(xiàn)象,B正確;電磁波是橫波,橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;全部波都能傳遞信息,D錯(cuò)誤。2.某試驗(yàn)小組探究電磁波和聲波的傳播的特點(diǎn),試驗(yàn)一:空氣中手機(jī)A的號(hào)碼是178××××3810,手機(jī)B的號(hào)碼是155××××2558。手機(jī)A呼叫手機(jī)B時(shí),手機(jī)B發(fā)出響聲且屏上顯示手機(jī)A的號(hào)碼“178××××3810”;試驗(yàn)二:將手機(jī)A置于一透亮真空玻璃罩中,用手機(jī)B呼叫手機(jī)A,則玻璃罩外面的人發(fā)覺手機(jī)A ()A.發(fā)出響聲,并顯示手機(jī)B的號(hào)碼“155××××2558”B.不發(fā)出響聲,但顯示手機(jī)B的號(hào)碼“155××××2558”C.不發(fā)出響聲,但顯示手機(jī)A的號(hào)碼“178××××3810”D.既不發(fā)出響聲,也不顯示號(hào)碼【解析】選B。聲波為機(jī)械波,傳播須要介質(zhì),在真空中不能傳播,光波、手機(jī)放射的信號(hào)均為電磁波,傳播不須要介質(zhì),可以在真空中傳播,故用手機(jī)B呼叫手機(jī)A時(shí),玻璃罩外的人能看到手機(jī)A顯示手機(jī)B的號(hào)碼,但聽不到聲音,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】甲坐在會(huì)議室臺(tái)前60m處聽報(bào)告,乙坐在家里離電視機(jī)5m處聽電視轉(zhuǎn)播,已知乙所在處與會(huì)議室相距1000km,不考慮其他因素,則(空氣中聲速為340m/s) ()A.甲先聽到聲音B.乙先聽到聲音C.甲、乙同時(shí)聽到聲音 D.不能確定【解析】選B。聲音傳到甲所需時(shí)間為t1=s=0.176s;傳到乙所需時(shí)間為t2=s+s=0.018s,故B正確。3.關(guān)于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量,下列說(shuō)法正確的是 ()A.電荷量最大時(shí),線圈中振蕩電流也最大B.電荷量漸漸增加時(shí),線圈中振蕩電流也漸漸增加C.電荷量增大的過(guò)程中,電路中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能D.電荷量削減的過(guò)程中,電路中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能【解析】選C。電磁振蕩過(guò)程中,電容器電荷量最大時(shí),振蕩電流為零,A錯(cuò);電荷量漸漸增加時(shí),振蕩電流漸漸減小,故B錯(cuò)誤;電荷量增大的過(guò)程,即電容器的充電過(guò)程,磁場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能,故C正確;同理分析,D錯(cuò)。4.如圖所示,L是電阻不計(jì)的電感線圈,開關(guān)S閉合后電路中有穩(wěn)定的電流,若t=0時(shí)刻斷開S切斷電源,則電容器A板所帶電荷量Q隨時(shí)間改變的圖線應(yīng)是圖中的哪一個(gè) ()【解析】選C。開關(guān)S閉合時(shí)線圈L中有電源供應(yīng)的向下的電流,其電阻為零,故兩端無(wú)電壓,與其并聯(lián)的電容器未被充電,斷開開關(guān)S,線圈與電源及電阻器斷開而與電容器C構(gòu)成LC回路,線圈上原來(lái)的電源電流被切斷,但由于自感,線圈上的電流不會(huì)立即減弱為零,而要保持原來(lái)方向接著流淌,并對(duì)電容器充電,這就使電容器A板帶上負(fù)電荷并漸漸增多,當(dāng)充電電流減為零時(shí),電容器A板上的負(fù)電荷量達(dá)到最大值。此后電容器放電,B板上正電荷通過(guò)線圈移至A板,放電完畢后,電荷量減為零,接著又起先反方向的充電過(guò)程,A板上正電荷漸漸增多直至最大,再放電……電路中形成電磁振蕩。因此,電容器A板上電荷量隨時(shí)間改變的圖線是C。5.一個(gè)LC振蕩電路中,線圈的自感系數(shù)為L(zhǎng),電容器的電容為C,從電容器上電壓達(dá)到最大值Um起先計(jì)時(shí),則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ()A.至少經(jīng)過(guò)π,磁場(chǎng)能達(dá)到最大B.至少經(jīng)過(guò)π,磁場(chǎng)能達(dá)到最大C.在π時(shí)間內(nèi),電路中的平均電流是D.在π時(shí)間內(nèi),電容器放電量為CUm【解析】選A。LC振蕩電路的周期T=2π,電容器上電壓最大時(shí),起先放電,經(jīng)π時(shí)間,放電結(jié)束,此時(shí)電容器電荷量為零,電路中電流最大,磁場(chǎng)最強(qiáng),磁場(chǎng)能最大,A錯(cuò)誤,B正確;因?yàn)镼=CU,所以電容器放電量Q=CUm,由I=,得I==,C、D正確。6.在LC振蕩電路中,電容器C的帶電荷量q隨時(shí)間t改變的圖像如圖所示。在1×10-6s到2×10-6s內(nèi),關(guān)于電容器的充(放)電過(guò)程及由此產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng),下列說(shuō)法正確的是 ()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】選A。由題圖可知,在1×10-6s到2×10-6s內(nèi),電容器C的帶電荷量由0增加到最多,因此是充電過(guò)程。電磁振蕩的周期等于所放射的電磁波的周期,那么電磁波的波長(zhǎng)為λ=cT=3×108×4×10-6m=1200m二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)我國(guó)“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在進(jìn)行首次軟著陸和自動(dòng)巡察勘察時(shí),地面工作人員通過(guò)電磁波實(shí)現(xiàn)對(duì)月球車的限制。已知由地面放射器放射的電磁波的波長(zhǎng)為λ=30km,地面上的工作人員通過(guò)測(cè)量發(fā)覺該電磁波由放射到被月球車接收所用的時(shí)間為t=1.3s,電磁波的速度為c=3×108【解析】放射器與月球車之間的距離x=ct=3.9×10相當(dāng)于電磁波波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)n==個(gè)=1.3×104個(gè)。答案:1.3×104個(gè)8.(12分)如圖所示,線圈L的自感系數(shù)為25mH,電阻為零,電容器C的電容為40μF,燈泡D的規(guī)格是“4V、2W”,開關(guān)S閉合后,燈泡正常發(fā)光,S斷開后,LC中產(chǎn)生振蕩電流,若從S斷開起先計(jì)時(shí),求:(1)當(dāng)t=×10-3s時(shí),電容器的右極板帶何種電荷;(2)當(dāng)t′=π×10-3s時(shí),LC回路中的電流。【解析】(1)依據(jù)T=2π可求得周期為:T=2π=2π×10-3s由題圖可知,當(dāng)電路中的電流穩(wěn)定時(shí),電容器兩端的電壓等于0,所以在電流穩(wěn)定后斷開S后,由于電容器與電感線圈串聯(lián)組成振蕩回路,所以電容器起先充電。由于:t=×10-3s=,可知t時(shí)刻恰好充電完畢。由于起先時(shí)流過(guò)線圈的電流的方向向右,所以S斷開后電容器C的右端先充入正電荷,即在t=×10-3s時(shí),電容器的右極板帶正電荷。(2)由于t′=π×10-3s=,故在t′時(shí)刻振蕩回路中的電流與起先計(jì)時(shí)時(shí)的電流大小相等,方向相反。起先計(jì)時(shí)時(shí)的電流:I==A=0.5A答案:(1)正電荷(2)0.5A【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示為一LC振蕩電路,線圈的自感系數(shù)L=2.5mH,電容器的電容C=4μF,起初,電容器充電后上極板帶正電荷,下極板帶負(fù)電荷。設(shè)開關(guān)閉合的時(shí)刻t=0,那么當(dāng)t=9×10-4s時(shí),電容器的上極板帶什么電荷,通過(guò)線圈的電流怎樣改變?此時(shí)電容器正在充電還是放電?【解析】振蕩電流周期T=2π=6.28×10-4s。t=9×10-4s,1T<t<1T,所以在t時(shí)刻,相對(duì)圖中所示狀態(tài),回路正處于反向充電過(guò)程,電流方向逆時(shí)針,大小在減小,此時(shí)上極板帶負(fù)電荷。答案:負(fù)電荷減小充電(15分鐘·40分)9.(7分)(多選)梳子在梳頭后帶上電荷,搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波 ()A.是橫波B.不能在真空中傳播C.只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播D.在空氣中的傳播速度約為3×108【解析】選A、D。搖動(dòng)的梳子在空中產(chǎn)生電磁波,電磁波是橫波,選項(xiàng)A正確;電磁波能在真空中傳播,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電磁波傳播的方向與振動(dòng)方向垂直,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電磁波在空氣中傳播的速度約為光速,選項(xiàng)D正確。10.(7分)如圖所示是一個(gè)水平放置的圓環(huán)形玻璃小槽,槽內(nèi)光滑,槽寬度和深度到處相同。現(xiàn)將始終徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中,讓它受絕緣棒打擊后獲得一初速度v0。與此同時(shí),有一改變的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)圓環(huán)形玻璃小槽外徑所對(duì)應(yīng)的圓面積,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小跟時(shí)間成正比,方向豎直向下。設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所帶電荷量不變,那么 ()A.小球受到的向心力大小不變B.小球受到的向心力大小不斷增加C.洛倫茲力對(duì)小球做了功D.小球受到的洛倫茲力大小與時(shí)間成正比【解析】選B。依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性增大時(shí)將產(chǎn)生穩(wěn)定的感應(yīng)電場(chǎng),依據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電場(chǎng)的方向與小球運(yùn)動(dòng)方向相同,因小球帶正電,故電場(chǎng)力對(duì)小球做正功,其速率增大,向心力的大小(m)隨之增大,A錯(cuò)誤,B正確。帶電小球所受的洛倫茲力F=qBv,因?yàn)樗俾蕍隨時(shí)間漸漸增大,且B∝t,故D錯(cuò)誤。因洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功,故C錯(cuò)誤。11.(7分)(多選)已知一志向的LC振蕩電路中電流改變規(guī)律與單擺振動(dòng)的速度改變規(guī)律同步,設(shè)在電容器起先放電時(shí)起先計(jì)時(shí),則 ()A.單擺勢(shì)能最大時(shí),LC振蕩電路中的電場(chǎng)能最大,磁場(chǎng)能為零B.單擺速度漸漸增大時(shí),LC振蕩電路中的電場(chǎng)能漸漸減小,磁場(chǎng)能漸漸增大C.單搖擺能最大時(shí),LC振蕩電路的電容器剛放完電,電場(chǎng)能為零,電路中電流為零D.單擺速度漸漸減小時(shí),LC振蕩電路的電容器處于充電過(guò)程,電路中電流漸漸增大【解析】選A、B。電路中的電流與單擺的速度相對(duì)應(yīng),則一個(gè)周期內(nèi)改變?nèi)绫?時(shí)刻相關(guān)物理量t=0(起先放電)t=t=t=Tt=T電流i、磁場(chǎng)能零最大零最大零電場(chǎng)能、E、q、U最大零最大零最大單擺的速度、動(dòng)能零最大零最大零單擺的勢(shì)能最大零最大零最大由表可知,電場(chǎng)能為零時(shí),磁場(chǎng)能達(dá)到最大,電路中電流最大,故C錯(cuò)誤。電容器充電過(guò)程,電路中電流漸漸減小,所以D錯(cuò)誤。第一組同步改變的是電流i、磁場(chǎng)能和單擺的速度、動(dòng)能;其次組同步改變的是電場(chǎng)能、E、q、U和單擺的勢(shì)能。A、B正確。12.(19分)如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C,線圈的自感系數(shù)為L(zhǎng)。將開關(guān)S從a撥向b,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后電容器放電完畢。求電容器的放電時(shí)間,放電電流的平均值是多少?！窘馕觥侩娙萜鞣烹姇r(shí)間為T,與電源電動(dòng)勢(shì)無(wú)關(guān),即t=×2π=π。在T內(nèi)電流平均值為===。答案:π【補(bǔ)償訓(xùn)練】在電視節(jié)目中,我們常?？吹街鞒秩伺c派到熱帶地區(qū)的記者通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話,他們之間每一問(wèn)一答總是遲“半拍”,這是為什么?假如有兩個(gè)手持衛(wèi)星電話的人通過(guò)同步衛(wèi)星通話,一方講話,另一