沪科版选修3-4第三章 电磁场与电磁波综合与测试同步测试题

2021-2022学年沪科版选修3-4 第3章电磁场与电磁波 章末综合检测（解析版）

一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)

1.在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是(　　)

A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象

B.麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在

C.库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值

D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律

E.赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性

【解析】　由物理学史知识可知，电流的磁效应是奥斯特发现的，电磁感应现象是法拉第发现的，赫兹证实了电磁波的存在，安培发现了磁场对电流的作用，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，A、C、E正确.

【答案】　ACE

2.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　)

A.电磁波可以传递信息

B.声波不能传递信息

C.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

D.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度不相同

E.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

【解析】　声波、电磁波都能传递能量和信息，A正确，B项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，C项正确；可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，D项正确；红外线波长较X射线波长长，故E项错误.

【答案】　ACD

3.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是(　　)

A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场

B.变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场

C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场

D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场

E.周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场

【解析】　麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场.对此理论全面正确理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场可以产生变化的磁场，也可产生不变化的磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.由变化的磁场产生电场的规律与上相似.由此可知，选项B、D、E正确.

【答案】　BDE

4.关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)

A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变

B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高

C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射

D.在电磁波谱中，更容易发生衍射现象的是γ射线

E.红外线容易穿透云雾烟尘

【解析】　X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错误；红外线波长比可见光长，更容易发生衍射、易穿透云雾烟尘，E正确.

【答案】　ABE

5.2014年3月8日马来西亚航班MH370失联前与塔台和卫星之间通过电磁波相联系.以下说法正确的是(　　)

A.航班与卫星间联系主要以微波的形式

B.MH370发出的电磁波频率是定值，不能改变

C.电磁波由真空进入介质，速度变小

D.电磁波由真空进入介质，频率不变

E.只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失

【解析】　航班与卫星间联系主要以微波的形式传播，天波遇到大气中的电离层就反射了，A项正确；MH370发出的电磁波，频率是可以改变的，B项错误；电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变，C、D项正确；一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源的电磁振荡停止时，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失，故E错误.

【答案】　ACD

6.利用所学物理知识，可以初步了解常用的一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是(　　)

A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B.IC卡内是一个LC振荡电路

C.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作

D.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L不会产生感应电流

E.IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，又能向读卡机传输自身的数据信息

【解析】　本题考查的是LC振荡电路的相关知识.IC卡内是一个LC振荡电路，没有电池，故A错B对；只有当读卡机发出特定频率的电磁波时，IC卡才能正常工作，故C对；当读卡机发射的电磁波偏离该频率时，线圈可以产生的电流较小，不能正常工作，故D错；IC卡是可以和读卡机进行数据传输的，故E对.

【答案】　BCE

7.如图1甲所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图1乙所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则(　　)

甲              乙

图1

A.0.5 s到1 s时间内，电容器C在放电

B.0.5 s至1 s时间内，电容器C的上极板带正电

C.1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P的电势高

D.1 s至1.5 s时间内，电场能正在转变成磁场能

E.t＝1 s时电路中电场能最大而磁场能最小

【解析】　0.5 s至1 s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板；1 s至1.5 s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P，t＝1 s时电流为零，电路中电场能最大，磁场能最小，C、D、E正确.

【答案】　CDE

8.如图2所示为理想LC振荡回路，此时刻电容器极板间的场强方向和线圈中的磁场方向如图.下列说法正确的是(　　)

图2

A.如图所示的时刻电容器正在放电

B.如图所示的时刻电流正在减小

C.电路中的磁场能在减少

D.电容器两端的电压在增加

E.电容器两端的电压在减少

【解析】　由电场方向可知电容器上极板带正电，由线圈中的电流方向可知电路中电流方向为逆时针.结合以上两点可知电容器在充电，电路中的电流正在减小磁场能在减少，电容器两端的电压在增加，故B、C、D正确，A、E错误.

【答案】　BCD

二、非选择题(共6小题，共52分，按题目要求作答)

9.(6分)在LC振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是________.

【解析】　LC振荡电路的周期T＝2π，其电容器上的带电量从最大值变化到零的最短时间t＝，所以t＝.

【答案】　

10.(6分)某防空雷达发射的电磁波频率为f＝3×103 MHz，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间Δt＝0.4 ms，求被监视的目标到雷达的距离和该雷达发出电磁波的波长.

【解析】　s＝cΔt＝3×108×0.4×10－3 m＝1.2×105 m＝120 km.

这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60 km.

由c＝λf，得λ＝＝0.1 m.

【答案】　60 km　0.1 m

11.(8分)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3所示.

图3

(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.

【解析】　本题主要考查两点：一是考查考生能否根据正确的作图规则画出T2­C图像(图线应尽量通过或靠近比较多的数据点，不通过图线的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧)；二是考查考生的数形结合能力.考生需将LC回路的固有周期公式T＝2π变换成T2＝4π2LC，从而认识到T2­C图线为一过坐标原点的直线(在本题中，横、纵坐标的起点不为零，图线在纵轴上有一正截距值)，图像的斜率为4π2L，L＝.

【答案】　(1)T＝2π　(2)见解析

12.(10分)一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图4所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？

图4

【解析】　图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.

设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得

s＝＝ m＝7.5×103 m.

【答案】　7.5×103 m

13.(10分)收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收波长为λ的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)多少？

【解析】　接收电磁波必须进行调谐，使接收回路产生电谐振，由产生电谐振的条件f固＝f电磁波得

＝，解得C＝.

【答案】　

14.(12分)如图5所示的振荡电路中，自感系数L＝300 μH，电容C的范围为25～270 pF，求：

图5

(1)振荡电流的频率范围；

(2)若自感系数L＝10 mH，要产生周期T＝0.02 s的振荡电流，应配置多大的电容？

【解析】　(1)由f＝得：

fmax＝ Hz＝1.8×106 Hz

fmin＝ Hz＝0.56×106 Hz

所以频率范围为

0.56×106～1.8×106 Hz.

 (2)由T＝2π得：

C＝＝ F＝10－3 F.

【答案】　(1)0.56×106～1.8×106 Hz  (2)10－3 F