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第四章 电磁振荡与电磁波 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
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一、单选题
1．关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场不能产生电场
B．电视机接收的既有声音信号，还有图像信号
C．可见光不是电磁波
D．电磁波没有能量
2．麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（　　）
A．电容器正在放电
B．两平行板间的电场强度E在增大
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
3．关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（　　）
A．紫外线是一种波长比紫光波长更长的电磁波，能够灭菌
B．变化的磁场一定产生变化的电场，变化的电场一定产生变化的磁场
C．电磁波是横波，可以在真空中传播
D．麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在
4．将很多质量为、带电荷量为可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，其中是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是（　　）。
A．在到时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动
B．在到时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动
C．在到时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在到时间内涡旋电场沿顺时针方向
5．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置（主要装置有发射线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是接收线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90%左右。下列说法正确的是（　　）
A．只有将地面供电装置接到直流电源上才能对电动车进行充电
B．车身接收线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化
C．车身接收线圈中感应电流磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反
D．若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%
6．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．只有高温物体才辐射红外线
B．不同波长的电磁波在真空中的传播速度相等
C．电磁波谱中最不容易发生明显衍射的是无线电波
D．紫外线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体
7．无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是（　　）
A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流
B．与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大
C．手机信号的频率估计在10MHz左右
D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化
二、多选题
8．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦用实验成功地证明了电磁波的存在
B．电磁波的传播不需要借助任何介质
C．电磁波的传播过程是电磁场能的传播过程
D．均匀变化的电场一定能形成电磁波
9．下列关于无线电广播需要对电磁波进行调制的原因，正确的是（　　）
A．经过调制后的电磁波向外界辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波波长不变
C．经过调制后的电磁波在空间才能传播得快
D．经过调制后的电磁波才能把我们要告知对方的信息传递出去
10．下列说法正确的是（ ）
A．医院中用于体检的“B超”属于电磁波
B．无线网络信号绕过障碍物继续传播，利用了干涉原理
C．铁路、民航等安检口使用“X射线”对行李箱内物品进行检测
D．列车鸣笛驶近乘客的过程中，乘客听到的声波频率大于波源振动的频率
三、实验题
11．如图所示，某同学打开收音机的开关，将调频旋钮调到没有电台的位置。取一节旧的干电池和一根导线，将导线的端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触，会听到收音机发出“咔咔”声。这一现象说明 的电流能够产生 。某同学把手机放在真空罩中，给这个手机打电话，发现能收到信号但听不到手机的铃声，前者说明真空 ；后者说明真空 。
12．如图所示用A、B两只莱顿瓶来演示电磁波的发射和接收.将A的振子a、b接在感应圈（感应圈是产生高压电的装置）输出端，接通感应圈电源，使A的振子a、b产生火花，并发射 .将带有氖灯的莱顿瓶B靠近A，调节滑动杆的位置，当A和B的滑动杆位置 时，可观察到氖灯 .实验表明，尽管A和B这两个电路之间没有导线相连，但B的能量显然可由A通过 传播过来.
13．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 。
《第四章 电磁振荡与电磁波 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B C B B B D BC AD CD
1．B
【详解】A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场。故A错误；
B．电视机接收的既有声音信号，还有图象信号，故B正确；
C．电磁波按照波长逐渐减小的顺序分别为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线。故可见光是电磁波，故C错误；
D．电磁波本身就是物质、本身具有能量，比如微波炉就是利用电磁波的能量工作的，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．电容器内电场方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，正电荷正在流向下极板，因此电容器处于充电过程，选项A错误；
B．电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，选项B正确；
C．该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场逆时针方向（俯视），选项C错误；
D．当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电流最小，因此产生的磁场最小，选项D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．紫外线是一种波长比紫光波长更短的电磁波，能够灭菌，故A错误；
B．变化的电场产生的磁场不一定是变化的，当均匀变化时，则产生恒定的。当非均匀变化时，则产生非均匀变化的。故B错误；
C．电磁波是横波，可以在真空中传播，故C正确；
D．赫兹第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】A．在到时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球保持静止，故A错误；
B．在到时间内，根据法拉第电磁感应定律可得沿轨道一周的感应电动势为
由于同一条电场线上各点电场强度大小相等，所以
解得
涡旋电场沿顺时针方向，根据牛顿第二定律可得，在到时间内，小球沿切线方向的加速度大小恒为
所以绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动，故B正确；
C．在到时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动，故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可知在到时间内涡旋电场沿逆时针方向，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】A．大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。所以只有将地面供电装置接到周期性变化的交流电源上，才能使车身接收线圈中有感应电流产生，对电动车充电，A错误；
B．由楞次定律可知，车身接收线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化，B正确；
C．地面装置线圈中电流增加时，车身接收线圈中的磁通量也增加，由楞次定律可知，车身接收线圈中感应电流的磁场与地面装置线圈中电流的磁场方向相反，当地面线圈中电流减小时，车身接收线圈中的磁通量也减小，由楞次定律可知，此时车身接收线圈中感应电流的磁场与地面线圈中电流的磁场方向相同，C错误；
D．由于无线电波传播时有电磁辐射，所以地面装置线圈和车身接收线圈中的能量传输不能达到百分之百，D错误。
故选B。
6．B
【详解】A．所有的物体都辐射红外线，A错误；
B．不同波长的电磁波在真空中传播速度大小都相同，都等于光速，B正确；
C．电磁波谱中无线电波的波长最长，所以最容易发生衍射的是无线电波，C错误；
D．X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体，紫外线主要用于杀菌和防伪，D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．手机对特定频率的无线电波产生的振荡电流最大，其他频率的产生的振动频率较小，A错误；
B．电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，B错误；
C．手机金属边框长度几十厘米，因此无线电波长在几米数量级，根据
可知手机信号的频率估计在100MHz左右数量级，C错误；
D．手机天线在发射信号时，天线上会形成LC振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，D正确。
故选D。
8．BC
【详解】A．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证明了电磁波的存在，故A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，故B正确；
C．电磁波是将电磁场能传播出去，故C正确；
D．均匀变化的电场形成的磁场是稳定的，无法形成电磁波，故D错误。
故选BC。
9．AD
【详解】调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，即辐射本领更强；电磁波的波速接近光速，传播速度不变；调制后波的频率改变，波长改变，经过调制后的高频电磁波带有低频信号，能把我们要告知对方的信息传递出去，故AD正确，BC错误。
故选AD。
10．CD
【详解】A．医院中用于体检的“B超”属于机械波，故A错误；
B．无线网络信号绕过障碍物继续传播，利用了衍射原理，故B错误；
C．铁路、民航等安检口使用“X射线”对行李箱内物品进行检测，故C正确；
D．根据多普勒效应，列车鸣笛驶近乘客的过程中，乘客听到的声波频率大于波源振动的频率，故D正确。
故选CD。
11． 时断时续（或变化） 电磁波 能传播电磁波 不能传声
【详解】[1][2]当将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触时，会产生时断时续的电流，即变化的电流，会产生电磁波，电磁波可以被收音机接收，从而发出声音；
[3][4]将手机放在真空罩中，手机仍能收到信号，说明电磁波可以在真空中传播，而听不到声音说明声音不能再真空中传播。
12． 电磁波 相同 发光 电磁波
【详解】[1]由麦克斯韦电磁场理论可知，接通感应圈电源，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生电场，并由近向远传播形成电磁波；
[2][3]当A和B的滑动杆位置相同时，两电路中的电流相同，即两路中电流的频率相同，B电路中可接收A中的能量，可观察到氖灯发光，实验表明，尽管A和B这两个电路之间没有导线相连，但B的能量显然可由A通过电磁波传播过来。
13． 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。

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