第四章 电磁振荡与电磁波 单元优创测试卷 一、单选题 1．（2022·山西晋中·二模）某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图 甲所示，高压直流电源电动势为 E，大电容器的电容为 C。线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径 略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关 S 接 1，使电容器完全充电，然后立即将 S 转接 2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在 t1 去， 时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是（ 0 ~ t1 的时间内被加速发射出 ） A．小球在塑料管中加速度随线圈中电流的增大而增大 B．在 0 ~ t1 的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能 C．适当加长塑料管可使小球获得更大的速度 D．在 0 ~ t1 的时间内，顺着发射方向看小球中产生的涡流是逆时针方向的 2．（2022·河北邯郸·高二期末）无线话筒是 LC 振荡电路的一个典型应用。在 LC 振荡电路中，某时刻磁 场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是（　　） A．电容器正在放电 B．振荡电流正在增大 C．线圈中的磁场正在增强 D．磁场能正在向电场能转化 3．（2022·北京西城·高二期末）收音机的调谐（选台）回路是一个 LC 振荡电路，一般是由固定的线圈和 可变电容器组成的。所以收音机的“选台”往往采用只改变电容的方式选择收听不同播音频率的电台。某收 音机在收听频率为 f 的电台时可变电容器的电容为 C0，那么当收听频率为 2f 的电台时，该可变电容器的 电容为（　　） A． C0 1 C． C0 2 B． 2C0 1 D． C0 4 4．（2021·全国·高二专题练习）图中的 LC 振荡电路，先把开关 S 掷到 1 处给电容器 C 充电，充好电后再 将开关 S 掷到 2 处（组成 LC 振荡电路），这时电容器开始放电，但电流不能立刻达到最大值，而是直到 电容器 C 放电完毕时电流才达到最大值，造成此现象的原因是（　　） A．线圈的自感作用 B．电容器的本身特点 C．电子做定向移动需要一定的时间 D．以上答案都错误 5．（2021·江苏省灌云高级中学高二阶段练习）以下说法中不正确的是（　　） A．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 B．航天飞机靠近卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率 C．第 5 代移动通信（5G）采用频段大致分低频段和高频段，其高频段的电磁波信号的传播速度大 D．照相机的镜头涂一层薄膜可以增加透射光的强度 6．（2021·江苏·泰州中学高二阶段练习）关于电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．雷达是用 X 光来测定物体位置的设备 B．遥控器发出的红外线频率比杀菌消毒用的紫外线频率高 C．电磁波必须在介质中传播 D．电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度方向互相垂直 7．（2021·江苏·泰州中学高二阶段练习）一个 LC 振荡电路中，线圈的自感系数为 L，电容器电容为 C， 从电容器上电压达到最大值 A．至少经过 B．至少经过  LC Um 开始计时，则下列说法错误的是（ ，磁场能达到最大  LC ，电场能达到最小 2 ） C．电路中电流的周期为 D．在 2 LC  LC 时间内，电容器放电电荷量为 CUm 2 8．（2021·浙江台州·一模）太赫兹波是指频率在 0.1THz～10THz（波长在 0.03mm～3mm）的电磁波，介 于微波与红外之间，太赫兹波技术被列为“改变未来世界的十大技术”之一、关于太赫兹波，下列判断正确 的是（　　） A．1THz=1014Hz B．太赫兹波须靠介质传播 C．太赫兹波是由原子核跃迁产生的 D．太赫兹波比红外线更容易发生衍射现象 9．（2021·浙江·高三专题练习）一品牌双波段（中、短波段）收音机的接收电路原理简化结构如图所示， 通过切换开关 S 和旋转可变电容器动片来改变 LC 回路中的电感 L 和电容 C ，从而实现接收不同波段的信 号。则（　　） A．调制过程是指通过调节 L 、 C ，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等 B．接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，接收电路将无法接收该电磁波 C．使 S 接 b 且动片完全旋入，可接收到波长最短的电磁波 D．使 S 从 b 打到 a ，同时动片旋出，接收到的电磁波频率可能不变 10．（2021·江西·高三阶段练习）2021 年 5 月 15 日 7 时 18 分，我国的“天问一号”探测器在火星乌托邦平 原着陆。着陆前“天问一号”探测器分成了两部分，一部分是环绕器，继续围绕火星转动，探测火星情报， 另一部分是着陆器，它像一个“罩”一样，包着火星车，最终一起落在了火星上。而这个火星车就是“祝融 号”，主要负责在火星实地考察。火星是离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星的第二小的行星， 火星的直径约为地球的一半，自转轴倾角、自转周期则与地球相近，但公转周期是地球的 1.88 倍。火星 距离地球最近达 5400 万千米，最远达 4 亿千米（探测器需飞行约 7 个月抵达火星）。“天问一号”火星探测 器是利用电磁波与地球保持联系的，光速约为 30 万千米/秒，下列说法合理的是（　　） A．2021 年 5 月 15 日 7 时 18 分是指时间 B．研究火星自转时可以将其看作质点 C．可估算，从火星到地球，“祝融号”完成一次信息传输时间大约需要 17 分钟 D．研究“祝融号”火星车在火星表面运行的路线和速度大小，应当以太阳为参考系 11．（2021·全国·高二专题练习）电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图所示，由电磁波谱可知 （　　） A．微波是不可见光 B．红外线可以灭菌消毒 C．紫外线的波长比红外线长 D．X 射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视 二、填空题 12．（2021·江苏兴化·高二阶段练习）历史上，物理学家先预言了电磁波的存在，然后通过实验对比进行 了证实，最早用实验证实电磁波存在的物理学家是_______（选填“赫兹”或“麦克斯韦”）．在真空中，电磁 波的传播速度______（选填“大于”、“等于”或“小于”）光速． 13．（2021·云南·高三阶段练习）英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，德国物理学家_____用实 验证实了电磁波的存在；红外线的频率比 X 射线的频率_____（选填“高”或“低”）；某电磁波在真空中波 长是 300m，频率是_____Hz． 14．（2021·全国·高二课时练习）在 LC 振荡电路中，如已知电容 C，并测得电路的固有振荡周期为 T，即 可求得电感 L．为了提高测量精度，需多次改变 C 值并测得相应的 T 值。现将测得的六组数据标示在以 C 为横坐标，以 T2 为纵坐标的坐标纸上，即图中用“ × ”表示的点，如图所示。 （1）T、L、C 的关系为____________________________。 （2）根据图中给出的数据点作出 T2 与 C 的关系图线______________。 三、解答题 15．（2021·上海市金山中学高三期中）（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述，电场线的疏密反映 了电场强度的大小。 (a)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷 Q 的场强表达式； (b)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面 S1、S2 到点电荷的距离分别为 r1、r2。请计算 S1、S2 上 N1 N 单位面积通过的电场线条数之比 2 。 （2）宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图 所示。假设 A、B 两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射．天体 A 距地球 1 万光年，天体 B 距地 球 5 万光年．(忽略电磁波传播过程中的损耗) (a)用一架射电望远镜接收到 A 发出的电磁波功率为 P1，则该望远镜接收到的来自天体 B 的电磁波功率 P2 是多大? (b)为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一一种常用方法，为使接受到天体 B 的信号功率和天体 A 一 样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍? 16．（2021·全国·高二期末）微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为 2.45×106Hz )．食物 中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的．右下 表是某微波炉的部分技术参数，问： （1）该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？ （2）该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少? （3）如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作 30min，则做这道菜需消耗的电能为多少? 17．（2021·北京·高考真题）（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述． a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷 Q 的场强表达式； b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面 S₁、S₂ 到点电荷的距离分别为 r₁、r₂．我们知道，电 场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算 S₁、S₂ 上单位面积通过的电场线条数之比 N1/N2． （2）观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难．为了收集 足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径．2021 年 9 月 25 日， 世界上最大的单口径球面射电望远镜 FAST 在我国贵州落成启用，被誉为“中国天眼”．FAST 直径为 500 m，有效提高了人类观测宇宙的精度和范围． a．设直径为 100 m 的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为 P₁，计算 FAST 能够接收到的来自 该天体的电磁波功率 P₂； b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，仅以辐射功率为 P 的同类天体为观测对象， 设直径为 100 m 望远镜能够观测到的此类天体数目是 N0，计算 FAST 能够观测到的此类天 体数目 N．参考答案： 1．D 2．D 3．D 4．A 5．C 6．D 7．A 8．D 9．D 10．C 11．A 12． 赫兹 13． 赫兹 14． T = 2π 等于 低 1×106 LC N1 r22 Q 1  2 Ek 2 P2  P1 N r 15．（1）(a) (b) ； ；（2）(a) r 2 1 25 ； (b) 5 6 16．(1)0.12m（2）5A（3）1.98 �10 J 2 r2 Q k 2 2 25P1 125N 0 17．（1）a． r b． r1 （2）a． b．