2025學(xué)年高中物理必修66模塊測試卷：電磁場與電磁波理論應(yīng)用試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共15小題，每小題4分，共60分。在每小題列出的四個選項中，只有一項是最符合題目要求的。）1.在一個真空的平行板電容器中，如果保持兩極板的電壓不變，將極板距離增大，那么以下哪個說法是正確的？（）A.電容器的電容增大B.極板間的電場強(qiáng)度增大C.極板間的電場力做正功D.極板上的電荷量減少2.關(guān)于電場線，以下哪個說法是正確的？（）A.電場線可以相交B.電場線是真實存在的曲線C.電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小D.正電荷沿著電場線運動時，速度一定會增加3.一個帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，以下哪個物理量是不變的？（）A.粒子的速度B.粒子的動能C.粒子的動量D.粒子的加速度4.在一個長直導(dǎo)線旁放一個小磁針，當(dāng)導(dǎo)線中通入電流時，磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。以下哪個說法是正確的？（）A.磁針的N極指向?qū)Ь€B.磁針的S極指向?qū)Ь€C.磁針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向無關(guān)D.磁針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向有關(guān)，但與電流大小無關(guān)5.一個電容器充電后斷開電源，如果用導(dǎo)線將兩極板短接，會發(fā)生什么現(xiàn)象？（）A.電容器儲存的電能增加B.電容器兩極板間的電壓增加C.電容器兩極板間的電壓減少D.電容器兩極板上的電荷量增加6.在LC振蕩電路中，電容器極板上的電荷量從最大值變?yōu)榱愕倪^程中，以下哪個說法是正確的？（）A.電感線圈中的電流從最大值變?yōu)榱鉈.電感線圈中的電流從零變?yōu)樽畲笾礐.電容器兩極板間的電壓從最大值變?yōu)榱鉊.電容器兩極板間的電壓從零變?yōu)樽畲笾?.關(guān)于電磁波，以下哪個說法是正確的？（）A.電磁波只能在介質(zhì)中傳播B.電磁波的傳播速度與頻率有關(guān)C.電磁波是橫波D.電磁波的能量與頻率無關(guān)8.在一個變化的磁場中，如果產(chǎn)生了一個感應(yīng)電動勢，以下哪個說法是正確的？（）A.感應(yīng)電動勢的大小與磁場變化率成正比B.感應(yīng)電動勢的方向總是與磁場方向相同C.感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)成正比D.感應(yīng)電動勢的方向總是與磁場變化方向相反9.一個理想變壓器，原線圈匝數(shù)為1000匝，副線圈匝數(shù)為100匝，如果原線圈接在220V的交流電源上，副線圈兩端的電壓是多少？（）A.22VB.220VC.2200VD.2.2V10.在一個LC振蕩電路中，如果電感L增加一倍，電容C減少一半，振蕩頻率會發(fā)生什么變化？（）A.振蕩頻率增加一倍B.振蕩頻率減少一半C.振蕩頻率保持不變D.振蕩頻率變?yōu)樵瓉淼乃谋?1.關(guān)于電磁波的輻射，以下哪個說法是正確的？（）A.只有高頻電磁波才能輻射B.電磁波的輻射與頻率無關(guān)C.電磁波的輻射與振源的加速度有關(guān)D.電磁波的輻射與振源的速率有關(guān)12.在一個平行板電容器中，如果保持兩極板的電荷量不變，將極板面積增大，以下哪個說法是正確的？（）A.電容器的電容增大B.極板間的電場強(qiáng)度減小C.極板間的電場力做負(fù)功D.極板上的電壓減少13.一個帶電粒子以一定的初速度射入一個勻強(qiáng)電場中，以下哪個說法是正確的？（）A.粒子的速度會發(fā)生變化B.粒子的動能會發(fā)生變化C.粒子的動量會發(fā)生變化D.粒子的加速度會發(fā)生變化14.在一個LC振蕩電路中，如果電容器兩極板間的電壓從最大值變?yōu)榱悖韵履膫€說法是正確的？（）A.電感線圈中的電流從零變?yōu)樽畲笾礏.電感線圈中的電流從最大值變?yōu)榱鉉.電容器兩極板間的電荷量從最大值變?yōu)榱鉊.電容器兩極板間的電荷量從零變?yōu)樽畲笾?5.關(guān)于電磁波的傳播，以下哪個說法是正確的？（）A.電磁波在真空中的傳播速度為0B.電磁波在介質(zhì)中的傳播速度總比在真空中小C.電磁波的傳播速度與頻率有關(guān)D.電磁波的傳播速度與波長有關(guān)二、填空題（本大題共5小題，每小題4分，共20分。請將答案填寫在答題卡上相應(yīng)的位置。）1.一個平行板電容器，兩極板間的距離為d，極板面積為S，如果兩極板間的電壓為U，那么電容器的電容C等于多少？2.一個帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，周期為T，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么粒子的質(zhì)量m等于多少？3.在一個LC振蕩電路中，電感L為1.0H，電容C為100pF，那么振蕩頻率f等于多少？4.一個理想變壓器，原線圈匝數(shù)為2000匝，副線圈匝數(shù)為500匝，如果原線圈接在220V的交流電源上，副線圈兩端的電壓U2等于多少？5.在一個電磁波中，如果頻率f為100MHz，那么波長λ等于多少？三、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分。請將答案寫在答題卡上相應(yīng)的位置。）1.簡述電場力的性質(zhì)。比如，電場力會對電荷做什么功？電場力的大小和方向如何確定？2.解釋一下什么是安培力，并說明安培力的方向如何判斷。舉一個生活中的例子，說明安培力的應(yīng)用。3.描述一下LC振蕩電路的振蕩過程。在這個過程中，電容器和電感線圈分別起到了什么作用？能量是如何轉(zhuǎn)換的？4.電磁波是如何產(chǎn)生的？它和機(jī)械波有什么本質(zhì)區(qū)別？舉例說明不同頻率的電磁波在生活中的應(yīng)用。5.為什么說光是一種電磁波？簡述光的電磁說的主要內(nèi)容。并解釋一下為什么我們能看到不同顏色的光。四、計算題（本大題共4小題，每小題7分，共28分。請將答案寫在答題卡上相應(yīng)的位置。）1.一個平行板電容器，兩極板間的距離為0.5cm，極板面積為100cm2，如果兩極板間的電壓為100V，求電容器的電容。已知介質(zhì)的介電常數(shù)為ε=8.85×10?12F/m。2.一個帶電粒子，質(zhì)量為9.1×10?31kg，電荷量為1.6×10?1?C，以速度v=10?m/s垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場中，求粒子做勻速圓周運動的半徑。3.在一個LC振蕩電路中，電感L為2.0μH，電容C為100pF，求振蕩頻率。并計算完成一次全振蕩所需的時間。4.一個理想變壓器，原線圈匝數(shù)為1000匝，副線圈匝數(shù)為200匝，如果原線圈接在220V的交流電源上，求副線圈兩端的電壓。如果副線圈接一個電阻為10Ω的負(fù)載，求通過副線圈的電流。五、論述題（本大題共2小題，每小題9分，共18分。請將答案寫在答題卡上相應(yīng)的位置。）1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)有什么重要意義？請結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律，說明如何判斷感應(yīng)電動勢的方向和大小。2.電磁波在人類生活中的應(yīng)用非常廣泛，請列舉至少三個不同領(lǐng)域的應(yīng)用實例，并簡述其原理。比如，無線電通信、醫(yī)學(xué)成像、遙感技術(shù)等等。本次試卷答案如下一、選擇題答案及解析1.D電容公式C=Q/U，電壓不變，距離增大，根據(jù)E=U/d，E減小，根據(jù)F=qE，電場力做功W=-qEd，電容器極板間電荷量Q=CU，C減小，U不變，Q必然減少。所以D正確。2.C電場線是描述電場分布的虛擬曲線，不是真實存在的，A錯。電場線不交叉，否則在同一點場強(qiáng)方向有兩個，違背場強(qiáng)唯一性，B錯。電場線疏密表示場強(qiáng)大小，密處強(qiáng)，疏處弱，C對。正電荷沿電場線方向運動，若電場線是曲線，速度方向會變，但電場力方向始終沿電場線，不一定做正功，動能不一定增加，D錯。3.B勻速圓周運動速度大小不變，方向變。動能K=1/2mv2，速度大小不變，動能不變。動量p=mv，速度大小不變，但方向變，動量變。加速度a=v2/r，速度大小不變，但方向變，加速度方向始終指向圓心，時刻改變，加速度變。所以B正確。4.D根據(jù)安培定則（右手螺旋定則），用右手握住導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，四指環(huán)繞方向即為磁感線方向。長直導(dǎo)線周圍磁感線是同心圓，小磁針N極指向磁感線方向，即與電流方向有關(guān)，D對。A、B是反過來的。C錯，偏轉(zhuǎn)方向與電流方向密切相關(guān)。5.C電容器斷開電源，電荷量Q不變。用導(dǎo)線短接，相當(dāng)于給電容器的極板提供一個低電阻通路，使電荷通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移，兩極板電荷中和，電荷量Q減少。根據(jù)C=Q/U，Q減少，U必然減少。電容器儲存的電能E=1/2CU2，C和U都減少，E如何變不確定，但U肯定減少。極板間電壓U就是指電容器兩極板間的電壓。所以C正確。6.BLC振蕩過程可類比單擺。電容器充電完畢，電壓最大，極板電荷量最大，此時電感線圈中電流為零。然后電容器開始放電，電流從零增大，電容器極板電荷量減少，電壓減小。當(dāng)電容器放電完畢，電壓為零，電流達(dá)到最大值，此時電感線圈中儲存的磁場能最大。接下來電感線圈通過電流給電容器反向充電，電流減小，電容器極板電荷量增加，電壓增加（反向）。所以當(dāng)電容器極板電壓從最大值變?yōu)榱銜r，是放電過程的一半，此時電感線圈中的電流從零增大到最大值。A、C、D描述的不是這個階段。7.C電磁波是由變化的電場和變化的磁場相互激發(fā)，在空間中傳播的。電磁波不需要介質(zhì)，在真空中也能傳播，A錯。電磁波在真空中的傳播速度c=3×10?m/s，與頻率無關(guān)，B錯。電磁波中，電場和磁場的振動方向都垂直于波的傳播方向，是橫波，C對。電磁波的能量E=hν，與頻率成正比，D錯。8.A法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動勢的大小等于磁通量變化率的絕對值，即|ε|=|ΔΦ/Δt|。感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律判斷，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化。感應(yīng)電動勢的大小與磁場變化率成正比（特殊情況，如磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，面積S變化，則ε=B|ΔS/Δt|），與線圈匝數(shù)N成正比（ε=N|ΔΦ/Δt|），方向與磁場變化方向相反（阻礙變化）。所以A正確。9.A理想變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比，即U1/U2=N1/N2。U1=220V，N1=1000，N2=100。所以U2=U1×N2/N1=220×100/1000=22V。所以A正確。10.ALC振蕩電路的振蕩頻率f=1/(2π√(LC))。如果L增加一倍，C減少一半，新頻率f'=1/(2π√((2L)(C/2)))=1/(2π√(LC))=f。所以振蕩頻率保持不變。C對。B、D錯。11.C電磁波的產(chǎn)生需要變化的振源。振蕩電偶極子能產(chǎn)生電磁波。根據(jù)麥克斯韋理論，只有加速運動的電荷才能輻射電磁波。周期性變化的加速度（如簡諧振動）才能產(chǎn)生持續(xù)電磁波。輻射的強(qiáng)弱與振源的加速度有關(guān)，頻率由振源的振蕩頻率決定。所以C對。A錯，低頻也能輻射，但效率低。B錯，頻率有關(guān)。D錯，速率不一定輻射，關(guān)鍵是加速度。12.A電容公式C=εS/(4πkd)，其中ε是介電常數(shù)，S是極板面積，k是靜電力常量，d是極板間距離。電壓U=Q/C。如果Q不變，C增大，則U=Q/C必然減小。根據(jù)E=U/d，U減小，d不變，E必然減小。根據(jù)F=qE，E減小，F(xiàn)減小。電容器充電后斷開電源，Q不變。極板面積S增大，根據(jù)C=εS/(4πkd)，C增大。所以A正確。13.A帶電粒子射入勻強(qiáng)電場，如果初速度方向與電場力方向不共線，粒子會做類平拋運動，速度大小和方向都會變。電場力做功W=qU，U不為零，W不為零，根據(jù)動能定理ΔK=W，動能會變。動量p=mv，速度變，動量變。加速度a=F/m，電場力F=qE，E不變，m不變，a不變，但速度方向變，加速度方向是恒定的，但速度方向時刻變。所以A正確。14.ALC振蕩過程類比單擺。電容器電壓從最大值變?yōu)榱悖请娙萜鞣烹娺^程。此時電感線圈中電流從零開始增大。電感線圈具有阻礙電流變化的特點（自感現(xiàn)象），電流不能突變。電流從零增大，電感線圈中產(chǎn)生自感電動勢，方向與電流方向相反，阻礙電流增大。能量從電場能（電容器）向磁場能（電感線圈）轉(zhuǎn)化。所以A正確。15.B電磁波在真空中的傳播速度等于光速c=3×10?m/s，與頻率無關(guān)，與波長λ、頻率f關(guān)系為c=λf。光就是一種電磁波，可見光是頻率在400nm到700nm范圍內(nèi)的電磁波。麥克斯韋電磁理論預(yù)言了電磁波的存在，并計算出電磁波在真空中的速度等于光速，赫茲實驗證實了電磁波的存在?？梢姽馐怯捎谠油鈱与娮榆S遷產(chǎn)生的特定頻率的電磁波，不同頻率（顏色）的光對應(yīng)不同能量的光子。所以B正確。二、填空題答案及解析1.C=εS/(4πkd)代入數(shù)值計算即可。C=8.85×10?12×100×10??/(4×3.14×0.5×10?3)≈1.39×10?11F=139pF。2.洛倫茲力提供向心力F=Bqv=m(v2/r)。周期T=2πr/v。聯(lián)立得T=2πm/(Bq)。所以m=BqT/(2π)。3.f=1/(2π√(LC))代入數(shù)值計算即可。f=1/(2×3.14×√(2.0×10??×100×10?12))≈7.96×10?Hz=7.96MHz。4.U2/U1=N2/N1，U2=U1×N2/N1=220×200/1000=44V。5.λ=c/f，c=3×10?m/s，f=100MHz=100×10?Hz。λ=3×10?/(100×10?)=3m。三、簡答題答案及解析1.答：電場力是電荷間的相互作用力。其性質(zhì)有：（1）電場力做功與路徑無關(guān)，只與電荷的初末位置有關(guān)。這是因為電場是保守場。（2）電場力的方向：正電荷受電場力方向與電場方向相同；負(fù)電荷受電場力方向與電場方向相反。（3）電場力的大?。篎=qE，其中q是電荷量，E是電場強(qiáng)度。場強(qiáng)E由電場本身決定，與放入的電荷q無關(guān)。舉個例子，正電荷放在點電荷Q的電場中，受到的電場力方向背離Q（若Q為正）或指向Q（若Q為負(fù)）。這個力可以把正電荷從A點移到B點，力做正功；也可以把它從A點移到C點，力做負(fù)功，但不論怎么移，只要回到A點，電場力做功為零。2.答：安培力是磁場對載流導(dǎo)線的作用力。當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向不平行時，會受到安培力作用。安培力的方向判斷可用左手定則：伸開左手，讓磁感線從手心進(jìn)入，并使四指指向電流方向，這時拇指所指的方向就是導(dǎo)線受到的安培力方向。生活中的例子：電動機(jī)。電動機(jī)通電的線圈放在磁場中，線圈中電流與磁場相互作用產(chǎn)生安培力（安培力矩），使線圈轉(zhuǎn)動，從而將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.答：LC振蕩電路的振蕩過程可以想象成一個彈簧振子。（1）電容器充電完畢，電壓最大，極板電荷量最大，電場能最大，線圈中電流為零，磁場能為零。這是狀態(tài)1。（2）電容器開始放電，電流從零增大，電場能減少，磁場能增加。電流流向電感線圈，電感線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流增大。這是狀態(tài)2到狀態(tài)3的過程。（3）電容器放電完畢，電壓為零，電流達(dá)到最大值，電場能為零，磁場能最大。此時線圈產(chǎn)生自感電動勢，維持電流繼續(xù)流動，給電容器反向充電。這是狀態(tài)3。（4）電流繼續(xù)流動，給電容器反向充電，電流減小，磁場能減少，電場能增加（電壓反向增大）。這是狀態(tài)3到狀態(tài)4的過程。（5）電容器反向充電完畢，電壓最大（反向），極板電荷量最大（反向），電場能最大，線圈中電流為零，磁場能為零。這是狀態(tài)4，與狀態(tài)1等價。整個過程中，能量在電場能（電容器）和磁場能（電感線圈）之間來回轉(zhuǎn)化。如果無阻尼，這種轉(zhuǎn)化會持續(xù)進(jìn)行，形成等幅振蕩。4.答：電磁波的產(chǎn)生：當(dāng)電場發(fā)生變化時，會激發(fā)產(chǎn)生磁場；當(dāng)這個變化的磁場又發(fā)生變化時，又會激發(fā)產(chǎn)生電場。這種變化的電場和變化的磁場相互激發(fā)，由近及遠(yuǎn)地傳播出去，形成電磁波。本質(zhì)區(qū)別：機(jī)械波是機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播形成的，需要介質(zhì)；電磁波是變化的電磁場在空間中傳播形成的，不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播。應(yīng)用舉例：（1）無線電波：用于無線電通信（廣播、電視信號傳輸），利用天線發(fā)射和接收電磁波。（2）微波：用于微波爐加熱食物（利用微波使水分子振動生熱），也用于雷達(dá)探測。（3）紅外線：用于遙控器（發(fā)射特定頻率紅外線信號控制電器），也用于熱成像。5.答：光是一種電磁波。歷史上，光的電磁說由麥克斯韋提出。他建立了完整的電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在，計算出電磁波在真空中的傳播速度等于光速。后來赫茲用實驗產(chǎn)生了電磁波，并測出其速度確實等于光速，證實了光的電磁說。光的電磁說的主要內(nèi)容是：光波就是頻率范圍很窄的電磁波?？梢姽馐撬须姶挪ㄖ心芤鹑搜垡曈X的那一部分。我們能看到不同顏色的光，是因為物體對不同頻率（顏色）的光的反射或透射能力不同。不透明物體反射與其顏色相同的光，吸收其他顏色的光。透明物體只讓與其顏色相同的光透過，吸收其他顏色的光。我們看到的物體顏色，是它反射或透出的色光進(jìn)入我們眼睛的結(jié)果。四、計算題答案及解析1.解：C=Q/U，所以Q=CU=100×100×10??=0.01C。根據(jù)C=εS/(4πkd)，d=εS/(4πkC)。代入數(shù)據(jù)：d=8.85×10?12×100×10??/(4×3.14×8.99×10?×0.01)≈2.5×10?3m=0.25mm。所以d≈0.25mm。C=100×100×10??/(0.5×10?2)=0.2F。答：電容器的電容約為0.2F。2.解：根據(jù)qvB=m(v2/r)，得r=mvr/qB。代入數(shù)據(jù)：r=(9.1×10?31×10?×r)/(1.6×10?1?×0.1)。解得r=(9.1×10?31×10?)/(1.6×10?1?×0.1)≈5.68×10?2m=5.68cm。答：粒子做勻速圓周運動的半徑約為5.68cm。3.解：振蕩頻率f=1/(2π√(LC))。代入數(shù)據(jù)：f=1/(2×3.14×√(2.0×10??×100×10?12))=1/(2×3.14×√(2.0×10?1?))。f≈1/(6.28×1.41×10??)≈1.13×10?Hz=113MHz。周期T=1/f≈1/(113×10?)≈8.85×10??s=8.85ns。答：振蕩頻率約為113MHz，完成一次全振蕩所需的時間約為8.85ns。4.解：U2/U1=N2/N1，U2=220×500/1000=110V。根據(jù)歐姆定律，副線圈電流I2=U2/R=110/10=11A。