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章末测评验收卷(四)　电磁振荡与电磁波　(满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。)
1.(2024·安徽蚌埠高二期末)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
电磁波不能在真空中传播
电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场
电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波
麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
2.(2024·河北邢台高二期中)电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大
只有高温物体才辐射红外线
X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体诊断病情
微波炉加热食物时红外线起关键作用
3.如图所示为LC电路中电容器的电荷量随时间变化的图像，在1×10－6～2×
10－6s内，关于电容器的充(或放)电过程及产生的电磁波的波长，正确的结论是(　　)
充电过程，波长为1 200 m
充电过程，波长为1 500 m
放电过程，波长为1 200 m
放电过程，波长为1 500 m
4.(2024·浙江台州高二期中)电磁波是一种由电场和磁场共同构成的特殊波动现象，是空间中传播的有序能量转移。因为它们的存在，我们才能建立电子通信技术和现代高科技的一切。下列情景中关于电磁波特性和应用的描述正确的是(　　)
A B
C D
5.手机通信系统主要由手机、基站和交换网络组成，信号通过电磁波传播。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
电磁波跟机械波一样，只能在介质中传播
不同波长的电磁波，在真空中的传播速度相同
麦克斯韦预言了电磁波，并首次用实验证实了电磁波的存在
额温枪测温利用的是接收人体辐射出的紫外线，紫外线的辐射强度与温度有关
6.关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　)
发射长波、中波、短波的天线使用的是LC闭合电路
使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调谐
把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫作解调
使接收电路产生电谐振的过程叫作调制
7.(2024·陕西榆林高二期末)如图甲所示的LC振荡电路中，规定沿顺时针方向的电流为正，通过电路中电流变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
a至b时间内，电容器的上极板带正电
a至b时间内，电容器充电
b至c时间内，电容器下极板的电势低
b至c时间内，磁场能正在转化为电场能
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。)
8.我国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50 Gbps，相当于0.2 s即可下载一部高清电影。关于可见光，下列说法正确的是(　　)
可见光中的红光比紫光的频率低
可见光不属于电磁波
可见光波长越长，越容易发生明显衍射
可见光从空气进入水中后，其频率不变，但是波长变短
9.隐形飞机外形设计采用多棱折面，同时表面还采用吸波涂料，使被反射的雷达信号尽可能弱，从而达到隐身的目的。下列说法中正确的是(　　)
战机采用了隐形技术，不能反射电磁波，因此用肉眼不能看见
涂层隐形技术利用了干涉原理，对某些波段的电磁波，涂层膜前、后表面反射波相互抵消
战机速度超过音速，不能用超声波雷达来探测
当敌机靠近时，战机携带的雷达接收的反射波的频率小于发射频率
10.如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光。现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正方向)随时间变化的图像是(图中q为正值表示a极板带正电)(　　)
A B
C D
三、非选择题(本题共4小题，共54分)
11.(10分)LC振荡电路的振荡频率f为30 kHz，若将电路中平行板电容器两极板间的距离增大到原来的1.44倍，该振荡电路辐射的电磁波的波长是多少？
12.(14分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置内线圈的电感L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？
13.(14分)在LC振荡电路中，线圈的电感L＝2.5 mH，电容C＝4 μF。
(1)(7分)该电路的周期是多少？
(2)(7分)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
14.(16分)(2024·江苏盐城高二期中)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝10－6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝10－4 H的电感器，现连成如图所示的电路(重力加速度为g)，试求：
(1)(4分)求振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只填写“顺时针”或“逆时针”)；
(2)(4分)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少(假设此时粉尘未到达极板)；
(3)(4分)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大(假设此时粉尘未到达极板)；
(4)(4分)当t＝π×10－5 s时，粉尘的加速度大小和方向如何？
章末测评验收卷(四)　电磁振荡与电磁波
1.B　[电磁波的传播不需要介质，则电磁波能在真空中传播，故A错误；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期变化的磁场产生周期性变化的电场，由近及远地传播形成电磁场，故B正确；均匀变化的电场(磁场)产生稳定的磁场(电场)，则不能形成电磁波，故C错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。]
2.C　[不同波长的电磁波在真空中的传播速度是相同的，都是3×108 m/s，故A错误；所有的物体都辐射红外线，故B错误；X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体，故C正确；微波炉加热食物过程中，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高，故D错误。]
3.A　[由q－t图像知，1×10－6～2×10－6s时间内，电容器电荷量增多，可判断电容器为充电过程；由于电磁波的频率与产生电磁波的振荡电路的频率相同，振荡电路周期T＝4×10－6s，真空中，电磁波的速度为c＝3×108 m/s，由c＝，得λ＝cT＝3×108×4×10－6m＝1 200 m，故A正确。]
4.C　[手机通话过程是声波转换成电磁波传播出去，电磁波再转换成声波进入人耳，声波在真空中无法传播，所以无法转换成电磁波，所以手机通话在真空中无法实现，A错误；“CT”是利用X射线的穿透本领来进行身体扫描检查的，B错误；天体能不断向外辐射电磁波，所以天文学家能够利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究，C正确；遥控器发出的红外线波长较长，穿透本领较弱，D错误。]
5.B　[电磁波的传播不需要介质，机械波只能在介质中传播，故A错误；不同波长的电磁波，在真空中的传播速度相同，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线，红外线的辐射强度与温度有关，故D错误。]
6.C　[发射长波、中波、短波的天线使用的是LC开放式电路，A错误；使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，B错误；把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫作解调，C正确；使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，D错误。]
7.B　[a至b时间内，电路电流在减小，电容器C正在充电，电容器下极板带的是正电，故B正确，A错误；b至c时间内，电路电流逆向增大，电容器放电，电容器下极板带正电，下极板电势高，电场能正在转化为磁场能，故C、D错误。]
8.ACD　[根据可见光的频率排列顺序可知，可见光中的红光比紫光的频率低，选项A正确；可见光属于电磁波，能在真空中传播，选项B错误；可见光波长越长，越容易发生明显衍射，选项C正确；可见光从空气进入水中后，其频率不变，波速变小，根据λ＝可知，波长变短，选项D正确。]
9.BC　[隐形战机表面的涂层，对一些特定波长的电磁波来说，反射波发生干涉，相互抵消，A错误，B正确；由于声音的速度小于战机，因此不能用超声波雷达探测，C正确；当敌机靠近时，单位时间接收的波数增加，即频率升高，D错误。]
10.BC　[S断开前，电容器C短路，线圈中电流从上向下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，电容器C充电，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大；电容器充电过程，电容器带电荷量最大时(a板带负电)，线圈L中电流减为零。此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述，选项B、C正确。]
11.8.3 km
解析　因为LC电路的振荡频率为f＝
而C＝
所以＝＝＝1.2
所以该振荡电路辐射的电磁波的波长为
λ＝＝＝ m＝8.3×103m
＝8.3 km。
12.8 000 m　4.5×10－9 F
解析　由公式v＝λf得
λ＝＝ m＝8 000 m
由公式f＝得
C＝
＝ F
≈4.5×10－9 F。
13.(1)6.28×10－4s　(2)减小　充电过程
解析　(1)由电磁振荡的周期公式可得
T＝2π
＝2×3.14× s
＝6.28×10－4 s。
(2)因为t＝9.0×10－3s≈14.33T
而<0.33T<
由电磁振荡的周期性知，当t＝9.0×10－3s时，LC电路中的电磁振荡正在第二个的变化过程中。t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最大，电路中电流为零，电路中电流随时间的变化规律如图所示，在t＝9.0×10－3s时，即在第二个内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中。
14.(1)2π×10－5 s　逆时针　(2)0　(3)g　(4)2g　方向向下
解析　(1) 振荡电路周期
T＝2π＝2π s＝2π×10－5 s
因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知上板带正电，则S闭合瞬间电流的方向为逆时针。
(2)t＝2π×10－5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。
(3)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。
(4)当t＝π×10－5 s＝时，两极板电荷量最大，电场强度最大，故粉尘受到的静电力最大，方向向下，有
qE＋mg＝ma
粉尘静止时，有qE＝mg
解得a＝2g，方向向下。(共26张PPT)
章末测评验收卷(四)
第四章　电磁振荡与电磁波
(时间：60分钟　满分：100分)
B
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。)
1.(2024·安徽蚌埠高二期末)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A.电磁波不能在真空中传播
B.电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场
C.电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
解析　电磁波的传播不需要介质，则电磁波能在真空中传播，故A错误；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期变化的磁场产生周期性变化的电场，由近及远地传播形成电磁场，故B正确；均匀变化的电场(磁场)产生稳定的磁场(电场)，则不能形成电磁波，故C错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。
C
2.(2024·河北邢台高二期中)电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A.波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大
B.只有高温物体才辐射红外线
C.X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体诊断病情
D.微波炉加热食物时红外线起关键作用
解析　不同波长的电磁波在真空中的传播速度是相同的，都是3×108 m/s，故A错误；所有的物体都辐射红外线，故B错误；X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体，故C正确；微波炉加热食物过程中，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高，故D错误。
A
3.如图所示为LC电路中电容器的电荷量随时间变化的图像，在1×10－6～2×10－6s内，关于电容器的充(或放)电过程及产生的电磁波的波长，正确的结论是(　　)
A.充电过程，波长为1 200 m
B.充电过程，波长为1 500 m
C.放电过程，波长为1 200 m
D.放电过程，波长为1 500 m
C
4.(2024·浙江台州高二期中)电磁波是一种由电场和磁场共同构成的特殊波动现象，是空间中传播的有序能量转移。因为它们的存在，我们才能建立电子通信技术和现代高科技的一切。下列情景中关于电磁波特性和应用的描述正确的是(　　)
解析　手机通话过程是声波转换成电磁波传播出去，电磁波再转换成声波进入人耳，声波在真空中无法传播，所以无法转换成电磁波，所以手机通话在真空中无法实现，A错误；“CT”是利用X射线的穿透本领来进行身体扫描检查的，B错误；天体能不断向外辐射电磁波，所以天文学家能够利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究，C正确；遥控器发出的红外线波长较长，穿透本领较弱，D错误。
B
5.手机通信系统主要由手机、基站和交换网络组成，信号通过电磁波传播。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A.电磁波跟机械波一样，只能在介质中传播
B.不同波长的电磁波，在真空中的传播速度相同
C.麦克斯韦预言了电磁波，并首次用实验证实了电磁波的存在
D.额温枪测温利用的是接收人体辐射出的紫外线，紫外线的辐射强度与温度有关
解析　电磁波的传播不需要介质，机械波只能在介质中传播，故A错误；不同波长的电磁波，在真空中的传播速度相同，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线，红外线的辐射强度与温度有关，故D错误。
C
6.关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　)
A.发射长波、中波、短波的天线使用的是LC闭合电路
B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调谐
C.把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫作解调
D.使接收电路产生电谐振的过程叫作调制
解析　发射长波、中波、短波的天线使用的是LC开放式电路，A错误；使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，B错误；把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫作解调，C正确；使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，D错误。
B
7.(2024·陕西榆林高二期末)如图甲所示的LC振荡电路中，规定沿顺时针方向的电流为正，通过电路中电流变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
A.a至b时间内，电容器的上极板带正电
B.a至b时间内，电容器充电
C.b至c时间内，电容器下极板的电势低
D.b至c时间内，磁场能正在转化为电场能
解析　a至b时间内，电路电流在减小，电容器C正在充电，电容器下极板带的是正电，故B正确，A错误；b至c时间内，电路电流逆向增大，电容器放电，电容器下极板带正电，下极板电势高，电场能正在转化为磁场能，故C、D错误。
ACD
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。)
8.我国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50 Gbps，相当于0.2 s即可下载一部高清电影。关于可见光，下列说法正确的是(　 　)
A.可见光中的红光比紫光的频率低
B.可见光不属于电磁波
C.可见光波长越长，越容易发生明显衍射
D.可见光从空气进入水中后，其频率不变，但是波长变短
BC
9.隐形飞机外形设计采用多棱折面，同时表面还采用吸波涂料，使被反射的雷达信号尽可能弱，从而达到隐身的目的。下列说法中正确的是(　　)
A.战机采用了隐形技术，不能反射电磁波，因此用肉眼不能看见
B.涂层隐形技术利用了干涉原理，对某些波段的电磁波，涂层膜前、后表面反射波相互抵消
C.战机速度超过音速，不能用超声波雷达来探测
D.当敌机靠近时，战机携带的雷达接收的反射波的频率小于发射频率
解析　隐形战机表面的涂层，对一些特定波长的电磁波来说，反射波发生干涉，相互抵消，A错误，B正确；由于声音的速度小于战机，因此不能用超声波雷达探测，C正确；当敌机靠近时，单位时间接收的波数增加，即频率升高，D错误。
BC
10.如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光。现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正方向)随时间变化的图像是(图中q为正值表示a极板带正电)(　　)
解析　S断开前，电容器C短路，线圈中电流从上向下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，电容器C充电，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大；电容器充电过程，电容器带电荷量最大时(a板带负电)，线圈L中电流减为零。此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述，选项B、C正确。
三、非选择题(本题共4小题，共54分)
11.(10分)LC振荡电路的振荡频率f为30 kHz，若将电路中平行板电容器两极板间的距离增大到原来的1.44倍，该振荡电路辐射的电磁波的波长是多少？
答案　8.3 km
所以该振荡电路辐射的电磁波的波长为
12.(14分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置内线圈的电感L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容多大？
答案　8 000 m　4.5×10－9 F
≈4.5×10－9 F。
13.(14分)在LC振荡电路中，线圈的电感L＝2.5 mH，电容C＝4 μF。
(1)该电路的周期是多少？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
答案　(1)6.28×10－4s　(2)减小　充电过程
(2)因为t＝9.0×10－3s≈14.33T
14.(16分)(2024·江苏盐城高二期中)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝10－6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝10－4 H的电感器，现连成如图所示的电路(重力加速度为g)，试求：
(1)求振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只填写“顺时针”或“逆时针”)；
(2)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少(假设此时粉尘未到达极板)；
(3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大(假设此时粉尘未到达极板)；
(4)当t＝π×10－5 s时，粉尘的加速度大小和方向如何？
答案　(1)2π×10－5 s　逆时针　(2)0　(3)g (4)2g　方向向下
解析　(1) 振荡电路周期
因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知上板带正电，则S闭合瞬间电流的方向为逆时针。
(2)t＝2π×10－5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。
(3)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。
故粉尘受到的静电力最大，方向向下，有qE＋mg＝ma
粉尘静止时，有qE＝mg
解得a＝2g，方向向下。

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