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2025年高考物理 电磁振荡与电磁波 小练
一、单选题（本大题共5小题）
1．某电路中电场随时间变化的图像如下列选项所示，能发射电磁波的电场是( )
2．如图所示，振荡电路中，电容为40 μF，电感为4 mH。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。从开关S闭合开始计时，在一个振荡周期内，灰尘未与极板相碰。下列说法正确的是（　　）
A．时，灰尘的速度最大
B．时，灰尘的加速度最大
C．时，线圈中磁场能最小
D．时，线圈中自感电动势最大
3．LC振荡电路既可产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件。如图甲所示，规定回路中顺时针方向的电流为正，电流i随时间t变化的规律如图乙所示，则（ ）
A．时刻，电容器中电场能最大
B．在时间内，电容器正在充电
C．时刻，电容器中电场最强且方向向上
D．在时间内，振荡电路中磁场能正在向电场能转化
4．不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性。以下关于电磁波的应用中，利用了无线电波特性的是（　　）
A．手机通信 B．紫外线灯消毒
C．伽马手术刀 D．X射线成像
5．2024年3月，支持5G网络的华为折叠屏PocketS2手机正式发售。5G网络采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波，4G网络采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波。下列说法正确的是（ ）
A．两种无线电波的频率相同
B．两种无线电波在真空中传播速度相同
C．两种无线电波在真空中的波长相同
D．两种无线电波的频率与传播介质有关
二、多选题（本大题共3小题）
6．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
7．为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b后，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（　　）
A．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
B．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在升高
C．开关从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先减小后增大
D．开关从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先增大后减小
8．在如图甲所示的电路中，电感线圈的直流电阻可忽略不计，闭合开关S后一段时间电路达到稳定状态。t=0时刻断开开关S，LC振荡电路中产生电磁振荡，LC振荡电路随时间t变化的规律如图乙所示（其纵轴表示的物理量未标出）。下列说法正确的是 （　　）
A．图乙可以表示电感线圈中的电流随时间变化的图像
B．图乙可以表示电容器所带电荷量随时间变化的图像
C．t=时刻，磁场能最大
D．将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的
三、实验题（本大题共2小题）
9．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是 。
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。
①感应线圈本质上是一个变压器，它利用 将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场 ，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以 的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出 ，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的 ，导线环成了电磁波的 。
10．为研究无线传输电能,某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。
①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失的功率为 W。
②若把甲线接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为 W。
四、解答题（本大题共1小题）
11．在某时刻的LC振荡电路中，电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示。此时电容器在充电还是放电？电路中电流在增大还是减小？为什么？
参考答案
1．【答案】D
【详解】A中电场不随时间变化，不会产生磁场；B和C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，不会产生和发射电磁波；D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一的电磁场，发射电磁波，故D项正确。
2．【答案】B
【详解】AB：振荡电路周期为，开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态，根据平衡条件可知，电场力方向向上，此时，电容器极板所带电荷量最大，电场力方向向上，大小为最大值，在之后的四分之一周期内，电荷量减小，电场力减小至0，灰尘向下做加速度增大的加速运动，在随后的四分之一周期内，电场力方向向下，大小增大，灰尘向下做加速度增大的加速运动，在之后的四分之一周期内，电场力方向向下，大小减小，灰尘向下做加速度减小的加速运动，可知经过，即经过半个周期，灰尘的加速度达到最大，速度不是最大，A错误，B正确；
C：结合上述可知，等于四分之三周期，此时极板所带电荷量为0，即电场能为0，可知，此时磁场能最大，C错误；
D：结合上述可知，时，磁场能最大，即电流最大，则线圈中自感电动势最小，D错误。选B。
3．【答案】B
【详解】A．时刻，振荡电路的电流最大，由可知，此时磁场能最大，则电容器中电场能最小，A错误；
B．在时间内，电流逐渐减小，即磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，表示电容器正在充电，B正确；
C．时刻和时刻相同，电流为零，即磁场能最小，电场能最大，电容器即将放电且电流沿正向，则上级板带正电，电场最强且方向向下，C错误；
D．在时间内，振荡电路中电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，即电场能正在向磁场能转化，D错误。选B。
4．【答案】A
【详解】A．无线电波可以用于广播、信号的传输等，手机通信就是利用了无线电波进行通话的，A正确；
B．紫外灯消毒是利用了紫外线，B错误；
C．伽马刀手术是利用了放射线，C错误；
D．X射线成像是利用了X射线，D错误。选A。
5．【答案】B
【详解】A．结合题意可知，5G信号比4G信号频率更大，A错误；
B．在真空中，5G信号与4G信号传播速度相同，均等于光速c，B正确；
C．根据可知在真空中，5G信号比4G信号的频率更大，而波速相同，则5G信号比4G信号的波长更小，C错误；
D．两种无线电波的频率仅由波源决定，与传播介质无关，D错误。选B。
6．【答案】BD
【详解】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正确，A、C错误。
7．【答案】AD
【详解】AB．振荡电流的频率，检测到振荡电流的频率增加，说明电容器的电容减小，根据，则减小，即液面高度在降低，A正确，B错误；
CD．开关从a拨到b之前，电容C左侧为正极，从a拨到b之后电容C作为电源放电，放电完成后，电感产生的反向感应电流为电容C充电，充电结束后，电容C左侧变为负极，此过程恰好为半个周期，此后电容C再次放电充电，电容左侧又变为正极，此时恰好经历一个周期。当开关从a拨到b之后的半个周期内，电容C先作为电源放电，电容C中的电场能转化为电感L中的磁场能，磁场能增大，当电容C放电完成后，电感L为电容充电，电感L的磁场能转化为电容C中的电场能，开关从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先增大后减小，C错误，D正确；选AD。
8．【答案】BD
【详解】断开开关前，线圈中存在电流，但电压为零，故此时电容器两端电压为零，电荷量为零，t=0时刻断开开关S，电感线圈L与电容器构成振荡电路，此时L中的电流最大，电容器所带电荷量等于零，选项A错误，B正确；振荡电路经历T，振荡电路中磁场能为零，电场能最大，选项C错误；由振荡电路的周期T=2π知，将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的周期变为2倍，频率变为原来的，选项D正确。
9．【答案】赫兹；电磁感应；很强；电磁波；感应电动势；发射器；检测器
【详解】（1）[1]建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；
（2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．
①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；
②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；
③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。
10．【答案】18.6；15
【详解】①[1]由题意可知，该装置的传输效率为35%，充电功率为10 W是有用功率P总＝ ＝28.6W，损失的功率P损＝P总×（1－35%）＝28.6W×0.65＝18.6W
②[2]P总＝UI＝220V×0.195A＝42.9W，灯泡的功率P有＝P总×35%＝42.9W×0.35＝15W
11．【答案】放电；增大；见解析
【详解】
用安培定则可知回路中的电流方向为顺时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在放电；因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电流在增大。

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