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2019-2020年高中物理第3章電磁振蕩電磁波階段質量檢測教科版 一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。每小題至少有一個選項正確，全選對得6分，選不全得3分，錯選不得分) 1．為了測量儲罐中不導電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構成的電容器C置于儲罐中，電容器可通過開關S與線圈L或電源相連，如圖1所示。當開關從a撥到b時，由L與C構成的回路中產(chǎn)生的周期T＝2π的振蕩電流。當罐中液面上升時(　　) 圖1 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BC　當罐中的液面上升時，電容器極板間的介電常數(shù)變大，由平行板電容器的電容公式知，電容增大，則選項A錯誤，B正確；由LC回路周期公式知，振蕩周期增大，振蕩頻率減小，則選項C正確，D錯誤。 2. 對于機械波和電磁波的比較，下列說法中正確的是(　　) A．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象 B．它們在本質上是相同的，只是頻率不同而已 C．它們可能是橫波，也可能是縱波 D．機械波的傳播速度只取決于介質，跟頻率無關；而電磁波的傳播速度與介質無關，只與頻率有關 解析：選A　機械波和電磁波都具有波共有的特性，但它們有本質的區(qū)別，它們的產(chǎn)生、傳播條件等都不同，電磁波是橫波，機械波有橫波和縱波，故A項正確，B、C項錯誤；機械波的傳播速度只取決于介質，而電磁波在真空中傳播速度相同，在不同介質中傳播速度不同，傳播速度與介質及頻率均有關，D項錯誤。 3．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，以下說法錯誤的是(　　) A．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 B．變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場 C．在振蕩的電場周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場 D．開放的振蕩電路產(chǎn)生的電磁波能傳到更大的范圍 解析：選A　根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知穩(wěn)定的電場不產(chǎn)生磁場，穩(wěn)定的磁場不產(chǎn)生電場，A錯，B、C對；要有效地發(fā)射電磁波需采用開放電路，D對。 4．長時間的太陽風暴，如2012年9月22日出現(xiàn)的約90 s的太陽風暴，其破壞力遠超過“卡特里娜”颶風。太陽風暴襲擊地球時，不僅會影響通信，威脅衛(wèi)星，而且會破壞臭氧層。臭氧層作為地球的保護傘，是因為臭氧能吸收太陽風暴輻射中(　　) A．波長較短的可見光 　　　 B．波長較長的可見光 C．波長較短的紫外線 D．波長較長的紅外線 解析：選C　臭氧層的主要作用就是吸收由太陽射向地球的紫外線，從而對地球上的動植物起保護作用。 5．在LC振蕩電路中，電容器的帶電量隨時間變化的圖像如圖2所示，在110－6 s到210－6 s內(nèi)，電容器的充(或放)電過程及因此產(chǎn)生的電磁波的波長為 (　　) 圖2 A．充電過程，波長為1 200 m B．充電過程，波長為1 500 m C．放電過程，波長為1 200 m D．放電過程，波長為1 500 m 解析：選A　由圖像可知，在110－6 s到210－6 s內(nèi)，電容器帶電量增大，屬充電過程，產(chǎn)生的電磁波周期T＝410－6 s，波長λ＝cT＝3108410－6 m＝1 200 m，A正確。 6．如圖3所示，it圖像表示LC振蕩電路的電流隨時間變化的圖像，在t＝0時刻，回路中電容器的M板帶正電。在某段時間里，回路的磁場能在減小，而M板仍帶正電，則這段時間是圖像中(　　) 圖3 A．Oa段 B．a(chǎn)b段 C．bc段 D．cd段 解析：選D　由圖像知t＝0時，電容器開始放電，又M極板帶正電，結合it圖像可知，電流以逆時針方向為正方向，因此這段時間內(nèi)，電流為負，且正在減小，符合條件的只有圖像中的cd段，故只有D正確。 7．如圖4所示，兩平行金屬板A、B與一線圈組成一理想的LC振蕩電路，E為電源，當開關S從1撥向2的同時有一電子恰從中央線飛入AB間，則電子(　　) 圖4 A．可能從b點飛出 B．可能從O點飛出 C．可能從a點飛出 D．飛出時動能一定增大 解析：選BC　當S接1時，金屬板A帶正電，當S由1撥向2的時候，在0～時間內(nèi)電子在電場力作用下向A板加速運動，在～時間內(nèi)電子向A板減速運動，當在豎直方向上的速度減到0后，由于對稱，在→T時間內(nèi)電子又回到中央線，在一個周期內(nèi)電子飛出時可能從a點飛出，在一個周期以后，電子在豎直方向上又向A板運動，所以電子不可能從b點飛出，如果電子在平行板中運動時間恰好等于振蕩周期的整數(shù)倍時，電子可能從O點飛出，當電子從O點飛出時，動能不變，所以D不對。 8．如圖5所示，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口直徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時針方向勻速轉動。若在此空間突然加上方向豎直向上，磁感應強度B隨時間成正比增加的變化磁場，設運動過程中小球帶電量不變，那么(　　) 圖5 A．小球對玻璃圓環(huán)的壓力一定不斷增大 B．小球受到的磁場力一定不斷增大 C．小球先沿逆時針方向減速運動，一段時間后再沿順時針方向加速運動 D．磁場力對小球一直不做功 解析：選CD　玻璃環(huán)處在均勻變化的磁場空間，所以感應出的穩(wěn)定電場對帶正電的小球做功使小球先逆時針減速運動后再順時針加速運動，但磁場力時刻與小球圓周運動線速度垂直，所以對小球不做功。小球在水平面內(nèi)沿軌道半徑方向受兩個力作用：環(huán)的擠壓力FN和磁場的洛倫茲力F洛＝Bqv0，而且兩個力的矢量和時刻等于小球做圓周運動的向心力。考慮到小球速度大小的變化以及磁感應強度的變化，擠壓力FN和磁場的洛倫茲力F洛不一定始終在增大。 二、非選擇題(共4小題，共52分。按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 9．(12分)早期電視機接收的頻道為1～12頻道(48.5～223 MHz)，全頻道電視機所接收的頻道除1～12頻道外，還包括13～56頻道(470～862 MHz)，則早期電視機和全頻道電視機所接收的無線電波的波長范圍分別為多少。 解析：由v＝λf得 λ＝＝ 代入數(shù)據(jù)得 λ1＝＝ m≈1.35 m。 λ2＝＝ m≈6.19 m。 則早期電視機所接收的波長范圍為1.35～6.19 m。 同理可計算出f3＝862 MHz時 λ3＝ m≈0.35 m。 則全頻道電視機所接收的波長范圍 0.35～6.19 m。 答案：1.35～6.19 m　0.35～6.19 m 10．(12分)利用熒光燈的頻閃效應可以測定轉速，現(xiàn)有大功率振蕩器的LC回路，其電容為1 μF，電感為 H，將它的振蕩電流接到熒光燈上使之正常發(fā)光，在熒光燈照射下讓一互成120角的三葉電風扇轉速由零緩慢增加，當?shù)谝淮伟l(fā)現(xiàn)三葉片好像靜止不動時，電風扇轉速是多大？ 解析：振蕩電流在一個周期內(nèi)有兩次峰值，因此熒光燈在一個周期內(nèi)閃光兩次，閃光的時間間隔為，而第一次看到三葉片不動就是在時間內(nèi)每一葉片均轉120和相鄰葉片原位置重合。 據(jù)LC振蕩電路的周期公式T＝2π得閃光的時間間隔t＝T＝π＝π s＝0.02 s 由θ＝ωt＝2πnt得轉速n＝＝ r/s＝ r/s＝1000 r/min。 答案：1000 r/min 11．(14分)某雷達工作時，發(fā)射電磁波的波長λ＝20 cm，每秒脈沖數(shù)n＝5 000，每個脈沖持續(xù)時間t＝0.02 μs，問電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距離是多少？ 解析：電磁波在空氣中的傳播速度可認為等于真空中的光速c，由波速、波長和頻率三者間的關系可求得頻率，根據(jù)雷達熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一個發(fā)射波發(fā)出前到達雷達接收器，可見，雷達的最大偵察距離應等于電磁波在雷達發(fā)射相鄰兩個脈沖間隔時間內(nèi)傳播距離的一半。 由c＝λf，可得電磁波的振蕩頻率 f＝＝ Hz＝1.5109 Hz 電磁波在雷達發(fā)射相鄰兩個脈沖間隔時間內(nèi)傳播的距離s＝cΔt＝c＝3108 m≈6104 m 所以雷達的最大偵察距離s′＝s/2＝3104 m＝30 km。 答案：1.5109 Hz　30 km 12．(14分)生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應。測速雷達正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波，由于車輛的運動，接收的無線電波頻率與發(fā)出時不同，利用頻率差f接收－f發(fā)出就能計算出車輛的速度，已知發(fā)出和接收的頻率間關系為f接收＝(1＋)f發(fā)出，式中c是真空中的光速，若f發(fā)出＝2109 Hz，f接收－f發(fā)出＝400 Hz，可知被測車輛的速度大小為多少？ 解析：由題意可得，f接收－f發(fā)出＝(1＋)f發(fā)出－f發(fā)出＝f發(fā)出＝2109 Hz＝400 Hz， 解得v車＝30 m/s。 答案：30 m/s