第2第2課時電磁場與電磁波第四章電磁振蕩與電磁波一、單選題：１.(2021·東城區(qū)高二檢測)2021年我國全面進(jìn)入萬物互聯(lián)的商用網(wǎng)絡(luò)新時代，即5G時代。所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采用3300～5000MHz(1M＝106)頻段的無線電波?，F(xiàn)行的第四代移動通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880～2635MHz。未來5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時間傳送的數(shù)據(jù)量大小)可達(dá)10Gbps(bps為bitspersecond的英文縮寫，即比特率、比特/秒)，是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。下列說法正確的是()A．4G信號和5G信號都是縱波B．4G信號更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．4G信號和5G信號相遇能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象D．5G信號比4G信號在真空中的傳播速度快【答案】B【解析】電磁波均為橫波，選項A錯誤；因5G信號的頻率更高，則波長小，故4G信號更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項B正確；兩種不同頻率的波不能發(fā)生干涉，選項C錯誤；任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，選項D錯誤。故選B。２.(2021·三亞高二檢測)LC振蕩電路中，電容器兩端的電壓u隨時間t變化的關(guān)系如圖所示，由圖線可知()A．在t1時刻，電路中的電流最大B．在t2時刻，電路中磁場能最小C．在t2～t3時間內(nèi)，電容器的電場能不斷增大D．在t3～t4時間內(nèi)，電容器的電量不斷增大【答案】A【解析】在t1時刻，LC回路中電容器兩極板間的電壓最大，電場能最大，磁場能為零，對應(yīng)電流為零，A錯誤；在t2時刻，電壓為零，電場能為零，磁場能最大，B錯誤；在t2～t3時間內(nèi)，電容器兩極板間電壓增大，電場能不斷增大，C正確；在t3～t4時間內(nèi)，電壓變小，電容器的電荷量不斷減小，D錯誤。故選A。３．(2021·菏澤高二檢測)要增大LC振蕩電路的頻率，可采取的辦法是()A．增大電容器兩極板正對面積B．減少極板所帶的電荷量C．在線圈中放入軟鐵棒D．減少線圈匝數(shù)【答案】D【解析】由LC振蕩電路的頻率公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))和平行板電容器電容公式C＝eq\f(εrS,4πkd)知，當(dāng)增大電容器兩極板正對面積時，C增大，f減小。減少極板所帶的電荷量，不影響C，即f不變。在線圈中放入軟鐵棒，L增大，f減小。減少線圈匝數(shù)，L減小，f增大。故選D。4.某實驗小組探究電磁波和聲波的傳播的特點,實驗一:空氣中手機A的號碼是178××××3810,手機B的號碼是155××××2558。手機A呼叫手機B時,手機B發(fā)出響聲且屏上顯示手機A的號碼“178××××3810”;實驗二:將手機A置于一透明真空玻璃罩中,用手機B呼叫手機A,則玻璃罩外面的人發(fā)現(xiàn)手機A ()A.發(fā)出響聲,并顯示手機B的號碼“155××××2558”B.不發(fā)出響聲,但顯示手機B的號碼“155××××2558”C.不發(fā)出響聲,但顯示手機A的號碼“178××××3810”D.既不發(fā)出響聲,也不顯示號碼【答案】B【解析】聲波為機械波,傳播需要介質(zhì),在真空中不能傳播,光波、手機發(fā)射的信號均為電磁波,傳播不需要介質(zhì),可以在真空中傳播,故用手機B呼叫手機A時,玻璃罩外的人能看到手機A顯示手機B的號碼,但聽不到聲音,故B正確,A、C、D錯誤。故選B。5．如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻線圈中磁場方向向上，且電路的電流正在增強，則此時()A．a(chǎn)點電勢比b點高B．電容器兩極板間場強正在減小C．電容器中儲存的電場能正在增大D．線圈中感應(yīng)電動勢正在增大【答案】B【解析】磁場方向向上，說明回路中電流是順時針的；電路的電流正在增強，說明電容器正在放電。所以下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，a點電勢比b點低，故A錯誤；由于電流正在增強，知電容器在放電，則電容器兩極板間電荷量減小，電壓減小，場強正在減小，電路中電場能正在減小，故B正確，C錯誤；電容器放電電流增加逐漸變慢，線圈中感應(yīng)電動勢正在減小，故D錯誤。故選B。6．關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是()A．電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC．電磁波由真空進(jìn)入某種介質(zhì)傳播時，波長將變長D．電磁波只能在真空中傳播【答案】A【解析】電磁波是交替變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播，在真空中的傳播速度是3×108m/s。在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3×108m/s。電磁波在傳播的過程中，頻率f不變，由v＝λf可知傳播速度變小時，波長變短，故B、C、D均錯誤。故選A。7.LC振蕩電路中，在電容器充電完畢但未開始放電的瞬間，下述說法正確的是()A．線圈中的電流最大B．電容器兩極板間的電場能最強C．線圈中的磁場能最強D．電容器極板上的電荷量為零【答案】B【解析】電容器充電完畢但未開始放電的瞬間，振蕩電流為零，磁場能為零，電容器極板上的電荷量最多，電場能最強，故B正確。故選B。8.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是 ()A.電場一定能產(chǎn)生磁場,磁場也一定能產(chǎn)生電場B.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場C.穩(wěn)定的電場也可以產(chǎn)生磁場D.變化的磁場一定產(chǎn)生電場【答案】D【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系在一起,形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場,變化的電場一定產(chǎn)生磁場,但不一定是變化的磁場,穩(wěn)定的電場不產(chǎn)生磁場,故A、B、C項錯誤,D正確。故選D。9.關(guān)于電磁波,下列說法正確的是 ()A.只要有電場和磁場,就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C.均勻變化的磁場能夠在空間形成電磁波D.赫茲證明了電磁波的存在【答案】D【解析】若只有電場和磁場,而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波,A、C錯;光也是電磁波,在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同,可判斷B錯誤;赫茲證明了電磁波的存在,D項正確。故選D。10.某同學(xué)對機械波和電磁波進(jìn)行對比,總結(jié)出下列內(nèi)容,其中錯誤的是()A.機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系,對電磁波也適用B.機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C.機械波的傳播依賴于介質(zhì),而電磁波可以在真空中傳播D.機械波只有橫波【答案】D【解析】機械波和電磁波有相同之處,也有本質(zhì)區(qū)別,但v=λf都適用,A說法對;機械波和電磁波都具有干涉和衍射現(xiàn)象,B說法對;機械波的傳播依賴于介質(zhì),電磁波可以在真空中傳播,C說法對;機械波有橫波和縱波,而電磁波是橫波,D說法錯。故選D。11.關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論及其成就,下列說法錯誤的是 ()A.變化的電場可以產(chǎn)生磁場B.變化的磁場可以產(chǎn)生電場C.證實了電磁波的存在D.預(yù)見了真空中電磁波的傳播速度等于光速【答案】C【解析】在LC振蕩電路中，電容器放電的過程是電場能轉(zhuǎn)化為磁場能的過程，電容器放電完畢，則電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，故選項C正確。故選C。12.如圖所示的四種變化電場，能發(fā)射電磁波的是()【答案】D【解析】圖A是穩(wěn)定的電場，不能產(chǎn)生磁場；圖B與圖C是均勻變化的電場，產(chǎn)生恒定的磁場，也不能形成電磁波；圖D是周期性變化的電場，會產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場，能形成電磁場，向外發(fā)射電磁波，選項D正確，A、B、C錯誤。故選D。13.關(guān)于電磁波，下列敘述中正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度遠(yuǎn)小于真空中的光速B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C．電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播D．隨著科技的發(fā)展，可以實現(xiàn)利用機械波從太空向地球傳遞信息【答案】B【解析】電磁波在真空中的傳播速度等于真空中的光速，故A錯誤；電磁波屬于波的一種，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象等波特有的現(xiàn)象，故B正確；電磁波能在真空中傳播，而機械波依賴于介質(zhì)傳播，不能在真空中傳播，故C、D錯誤。故選B。14.如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻線圈中磁場方向向上，且電路的電流正在增強，則此時()A．a(chǎn)點電勢比b點高B．電容器兩極板間場強正在減小C．電容器中儲存的電場能正在增大D．線圈中感應(yīng)電動勢正在增大【答案】B【解析】磁場方向向上，說明回路中電流是順時針的；電路的電流正在增強，說明電容器正在放電。所以下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，a點電勢比b點低，故A錯誤；由于電流正在增強，知電容器在放電，則電容器兩極板間電荷量減小，電壓減小，場強正在減小，電路中電場能正在減小，故B正確，C錯誤；電容器放電電流增加逐漸變慢，線圈中感應(yīng)電動勢正在減小，故D錯誤。故選B。15.如圖所示是一個水平放置的圓環(huán)形玻璃小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度處處相同。現(xiàn)將一直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，有一變化的磁場垂直穿過圓環(huán)形玻璃小槽外徑所對應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強度B的大小跟時間成正比，方向豎直向下。設(shè)小球在運動過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．洛倫茲力對小球做了功D．小球受到的洛倫茲力大小與時間成正比【答案】B【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，磁感應(yīng)強度隨時間線性增大時將產(chǎn)生穩(wěn)定的感應(yīng)電場，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電場的方向與小球運動方向相同，因小球帶正電，故電場力對小球做正功，其速率增大，向心力的大小(meq\f(v2,r))隨之增大，A錯誤，B正確。帶電小球所受的洛倫茲力F＝qBv，因為速率v隨時間逐漸增大，且B∝t，故F與t不成正比，故D錯誤。因洛倫茲力對運動電荷不做功，故C錯誤。故選：B。二．多選題：16.無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能汽車，國內(nèi)外各大企業(yè)正在緊密布局發(fā)展之中。其核心設(shè)備是各種車載傳感器，如圖像傳感器(可見光和紅外攝像頭)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及毫米波雷達(dá)。以下關(guān)于各種光和波的說法正確的是()A．超聲波和毫米波一樣都能在真空中傳播B．紅外線的光子能量比可見光的小C．真空中激光的傳播速度比毫米波的大D．可見光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波不能【答案】BD【解析】毫米波可以在真空中傳播，而超聲波不能在真空中傳播，故A錯誤；紅外線的頻率比可見光的小，所以紅外線的光子能量比可見光的小，故B正確；真空中激光的傳播速度與毫米波的速度相等，故C錯誤；可見光是橫波，所以能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波是縱波，所以不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故D正確。故選：BD。17．(2020·重慶高二檢測)如圖所示的LC振蕩回路，當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)向右邊發(fā)生振蕩后，下列說法中正確的是()A．振蕩電流達(dá)到最大值時，電容器上的電荷量為零B．振蕩電流達(dá)到最大值時，磁場能最大C．振蕩電流為零時，電場能為零D．振蕩電流相鄰兩次為零的時間間隔等于振蕩周期的一半【答案】ABD【解析】由LC電路電磁振蕩的規(guī)律知，振蕩電流最大時，即是電容器放電剛結(jié)束時，電容器上電荷量為零，A正確；回路中電流最大時螺線管中磁場最強，磁場能最大，B正確；振蕩電流為零時充電結(jié)束，極板上電荷量最大、電場能最大，C錯誤；由圖可知電流相鄰兩次為零的時間間隔恰好等于半個周期，D正確。故選：ABD。18．LC振蕩電路在t1和t2時刻自感線圈中磁感線方向和電容器中極板帶電情況如圖所示，若t2－t1＝eq\f(π,2)eq\r(LC)，則()A.在t1時刻電容器正充電B．在t2時刻電容器兩極板間電場正在增強C．在t1時刻電路中電流正在增大D．在t2時刻自感線圈中磁場正在增強【答案】BC【解析】由t2－t1＝eq\f(π,2)eq\r(LC)知t2－t1＝eq\f(T,4)，從題圖可看出t1、t2兩個時刻自感線圈處的電流都是從左向右穿過自感線圈，t1時刻與電容器放電電流方向相同，故電容器處于放電狀態(tài)，只要是放電，振蕩電流就是增大的，A錯誤，C正確；t2時刻，電流從左向右通過自感線圈，與電容器放電電流方向相反，所以t2時刻電容器在充電，隨著極板上電荷增多，兩極板間電場增強，B正確；又由于充電過程振蕩電流總是減小的，故線圈中磁場也減弱，D錯誤。故選：BC。19.已知一理想的LC振蕩電路中電流變化規(guī)律與單擺振動的變化規(guī)律同步，若在電容器開始放電時計時，則()A．單擺勢能最大時，LC振蕩電路中的電場能最大，磁場能為零B．單擺速度逐漸增大時，LC振蕩電路中的電場能逐漸減小，磁場能逐漸增大C．單擺動能最大時，LC振蕩電路的電容器剛放完電，電場能為零，電路中電流為零D．單擺速度逐漸減小時，LC振蕩電路的電容器處于充電過程，電路中電流逐漸增大【答案】AB【解析】由電場能為零時，磁場能達(dá)到最大，電路中電流最大，判斷C錯誤；又因為電容器處于充電過程，電路中電流逐漸減小，所以D錯誤。對于A、B，首先要明確電路中的電流與單擺的速度相對應(yīng)，則一個周期內(nèi)的變化情況如表：由表可知，第一組同步變化的是電流、磁場能和速度、動能；第二組同步變化的是電場能和單擺的勢能。故選：AB。20.如圖所示，有一水平放置、內(nèi)壁光滑、絕緣的真空圓形管，半徑為R；有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)，整個裝置處于豎直向上的磁場中。要使帶電粒子由靜止開始沿管做圓周運動，所加磁場可能是()A．勻強磁場B．均勻增加的磁場C．均勻減少的磁場D．由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場都不能使帶電粒子運動【答案】BC【解析】恒定的磁場對靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用，但當(dāng)磁場變化時可產(chǎn)生電場，電場對帶電粒子產(chǎn)生電場力的作用，帶電粒子在電場力作用下可以產(chǎn)生加速度，使其沿管做圓周運動，選項B、C正確。故選：BC。21.應(yīng)用麥克斯韋電磁場理論判斷下列表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關(guān)系圖像中(每個選項中的上圖是表示變化的場，下圖是表示變化的場產(chǎn)生的另外的場)正確的是()【答案】BC【解析】A圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋電磁場理論可知，其周圍空間不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；B圖中的上圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，下圖的磁場是穩(wěn)定的，故B正確；C圖中的上圖是周期性變化的磁場，它能產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場，當(dāng)磁感應(yīng)強度的變化率最大時，感應(yīng)電場最強。，故C正確；D圖的上圖是周期性變化的電場，在其周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，當(dāng)電場強度的變化率最大時，則感應(yīng)磁場應(yīng)最強，故D錯誤。故選：BC。計算題：22.(2020·江蘇高考)國際宇航聯(lián)合會將2020年度“世界航天獎”授予我國“嫦娥四號”任務(wù)團隊。“嫦娥四號”任務(wù)團隊創(chuàng)造了多項世界第一。在探月任務(wù)中，“玉兔二號”月球車朝正下方發(fā)射一束頻率為f的電磁波，該電磁波分別在月壤層的上、下表面被反射回來，反射波回到“玉兔二號”的時間差為Δt。已知電磁波在月壤層中傳播的波長為λ，求該月壤層的厚度d?！敬鸢浮縠q\f(λf,2)Δt【解析】電磁波在月壤層中的傳播速度滿足v＝λf根據(jù)題意可知2d＝v·Δt解得月壤層厚度為d＝eq\f(λf,2)Δt。23.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“4V2W”。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斷開開始計時，求：(1)當(dāng)t＝eq\f(π,2)×10－3s時，電容器的右極板帶何種電荷；(2)當(dāng)t＝π×10－3s時，LC回路中的電流大小。【