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第四章 电磁振荡电磁波 单元测试
一、单选题
1．如图所示的LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则下列说法错误的是（　　）
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
2．某振荡电路中，线圈中的磁场及电容器中的电场如图中所示，该时刻（　　）
A．电容器极板间的场强正在减小
B．电路中的电流正在增大
C．回路（非线圈）中的电流方向逆时针
D．增大电容器的电容，可以增大振荡电路的频率
3．下列叙述正确的是（　　）
A．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场
B．法拉第发现电流的磁效应，首次揭示电与磁之间的联系
C．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质
D．比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，如电阻，加速度均采用比值法定义
4．关于教材中插图所涉及的物理知识，下列描述正确的是（　　）
A．图甲为关于麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围空间一定产生变化的电场
B．图乙为共振筛，增加筛子质量，一定能使筛子振幅增大
C．图丙为真空冶炼炉，通入线圈的高频电流在线圈中产生热量，从而冶炼金属
D．图丁为钳型电流表，其变压器是一个升压变压器
5．电磁弹射器在我国自行研制的第三艘航空母舰“福建号”进行了使用。其原理是弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力而快速起飞，下列与其原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
6．电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法正确的是（　　）
A．电容器两极板间的电压正在增大
B．线圈中的磁场方向向上，电流正在减小
C．若减小极板间的正对面积，则发射的电磁波波长变短
D．若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的效果一定更好
7．血氧仪是测量血氧饱和度和脉率的仪器，其工作原理基于还原血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和近红光区域的吸收光谱特性。下列关于红光和近红光区域红外线的说法正确的是（　　）
A．红光比红外线更容易发生衍射现象
B．红光和红外线都是可见光
C．原子从高能级向低能级跃迁时，可能发射红光，也可能发射红外线
D．在同一介质中，红光和红外线的传播速度相同
二、多选题
8．如图所示为t=0时刻的LC电路，其中电感的自感系数为L，电容器的电容为C，已知该时刻LC电路中的电流为0。则下列说法正确的是（　　）
A．0~的时间内，线圈产生的磁场正在增强
B．时，两极板间的电压为0
C．~时间内，电容器下极板带正电，且电荷正在增加
D．时，LC电路的磁场能最大
9．感生电动势在生活中随处可见，安检、电磁炉、无线充电等都是利用了变化磁场引发的感生电动势。感生电动势来自于涡旋电场。如图，在以O点为圆心、半径R的区域内存在垂直纸面向里随时间均匀增加的磁场，产生的涡旋电场在a点场强大小为E，O、a、b、c在同一直线上，，，，，带电量为q的负粒子在该区域移动时，下列说法正确的（　　）
A．b点场强大小为
B．c点场强大小为
C．若该粒子从a点沿圆周逆时针移动到d点，涡旋电场对其做功为
D．若该粒子从a点沿直线移动到c点，涡旋电场对其不做功
10．下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，水平放置的通电直导线上方M点的磁场方向垂直纸面向里
B．图乙中，穿过两金属圆环的磁通量大小关系为
C．如图丙，测温枪是利用紫外线具有较高能量的特性来对人体进行测温的
D．图丁中，与通电长直导线在同一平面内的金属线框沿平行于直导线方向运动，线框中不会产生感应电流
三、实验题
11．某同学欲练习多用电表的使用，并用置于不导电的液体中的平行板电容器测量箱内液体的深度，该同学设计了如图（a）所示的电路图，操作步骤如下。
(1)先将开关接2，给电容器充满电，然后将开关接3，多用电表接直流电压2.5V挡。此时多用电表的示数如图（b），则读数为 V。
(2)再将开关接2，给电容器充满电，然后将开关接1与电感线圈相连，组成振荡回路，形成的振荡周期为。则开关接1后经过：
①电容器右侧极板 。
A．带正电 B．带负电 C．不带电
②电路中的振荡电流 。
A．正在增大 B．正在减小 C．为零
③线圈中产生的自感电动势 。
A．正在增大 B．正在减小 C．为零
(3)若电路中形成的振荡周期变小，说明箱内的液体高度______。
A．升高 B．降低 C．不变
12．目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。
（1）实现无线传输能量，涉及能量的 、传播和接收。
（2）科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波 。
A．在传输中很多能量被吸收 B．在传播中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量 D．传输能量易造成电磁污染
（3）如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：
1 2 4 5 x 10
1600 400 100 y 25 16
①上表中的 ， 。
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的数值关系式为 。
（4）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所示，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10W的电池充电，则损失的功率为 。
②若把甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为。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 。
（5）由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验阶段，为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需要解决一系列问题，请提出至少两个问题 。
13．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。

（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I t图像是 。
A． B．
C． D．
②从I t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是 。
A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
B．若只增大电阻箱R的阻值，I t图像的面积将增大
C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等
（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T= s（结果保留两位有效数字）。

④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
⑤已知电源电动势E，测得充电过程I t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L= 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）
14．在发射电磁波的实验中有一LC振荡电路其工作状态如图示，
（1）下列说法中正确的是
A．电流强度正在增加 B．电容器带电量正在减少
C．磁场能正在转变为电场能 D．电场能正在转变为磁场能
（2）要提高LC振荡电路的振荡频率，下列可采用的方法是
A．将电容器极板间距增大 B．增大可变电容的正对面积
C．增加线圈的匝数 D．线圈中插入铁芯
《第四章 电磁振荡电磁波 单元测试》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C C D C C C ABC ABD AD
1．D
【详解】AB．若磁场在减弱，则磁场能在减小，电流在减小，电场能在增加，根据磁感线的方向和右手螺旋定则可以判断出电流的方向由到；因为在充电，所以自感线圈相当于电源，电流由电源正极流出，所以下板带正电，上板带负电，故AB正确；
CD．若磁场正在增强，说明电流正在增大，电场能向磁场能转化，电容器正在放电，电场能正在减少，根据右手螺旋定则可以判断出电流的方向仍是由向，此时电容器相当于电源，所以上极板带正电，故C正确，D错误。
本题选择错误的，故选D。
2．C
【详解】A．根据图示电场方向可知，电容器上极板带正电，根据安培定则可知，回路电流方向沿逆时针方向，则上极板失电子，电容器极板所带电荷量增大，电容器处于充电状态，则电容器极板间的场强正在增大，故A错误；
B．结合上述，电容器处于充电状态，则电场能增大，线圈中的磁场能减小，可知，电路中的电流正在减小，故B错误；
C．结合上述可知，回路（非线圈）中的电流方向沿逆时针方向，故C正确；
D．根据
可知，增大电容器的电容，可以减小振荡电路的频率，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场，非均匀变化的磁场周围产生变化的电场，均匀变化的磁场周围产生的是稳定的电场，故 A错误；
B．奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁之间的联系，故B错误；
C．安培提出了分子电流假说，成功解释了所有磁现象来源于运动电荷这一本质，故C正确；
D．比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，如电阻是采用比值法定义的，而是加速度的决定式，不是比值定义式，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．图甲为关于麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场周围空间产生恒定的电场，故A错误；
B．图乙为共振筛，由于固有频率与驱动力频率大小未知，增加筛子质量，不一定能使筛子振幅增大，故B错误；
C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在金属块中会产生涡流，金属块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，故C错误；
D．钳形电流表中的实际电流I2小于被测通电导线中的电流I1，根据变压器电流与匝数比关系可知，n1＜n2，即钳形电流表测电流时相当于升压变压器，故D正确；
故选D。
5．C
【详解】电磁弹射器的工作原理是通电导体在安培力作用下开始运动。
A．图中工作原理是电磁感应，与电磁弹射器的工作原理不相同，故A错误；
B．图中是LC振荡回路的原理，故B错误；
C．图中是通电导体在安培力作用下开始运动，两者原理相同，故C正确；
D．动圈式话筒的工作原理是电磁感应，与电磁弹射器的工作原理不相同，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．由图可知，电容器正在放电，可知电容器两极板间的电压正在减小，选项A错误；
B．由右手定则可知，线圈中的磁场方向向上，电容器放电，则电流正在增加，选项B错误；
C．根据
若减小极板间的正对面积，则C减小，T变小，根据
则发射的电磁波波长变短，选项C正确；
D．根据
若在线圈中插入铁芯，则L变大，T变大，电磁波的发射频率f减小，则发射电磁波的效果不好，选项D错误。
故选C。
7．C
【详解】A．红外线的波长比红光长，根据波长越长越容易发生衍射现象，故红外线比红光更容易发生衍射现象，故A错误；
B．红外线是不可见光，红光属于可见光，故B错误；
C．原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出的光子能量等于两个能级的能量差，当能量差对应的光子频率在红光或红外线区域时，就可能发射红光或红外线，故C正确；
D．在同一介质中，不同频率的光传播速度不同，红光和红外线频率不同，所以传播速度不同，故D错误。
故选C。
8．ABC
【详解】A．LC振荡电路的周期为
t=0时LC电路中的电流为0，电容器所带的电荷量最多，0~的时间内，电容器放电，电容器所带的电荷量正在减少，电路中电流正在增加，线圈产生的磁场正在增强，故A正确；
B．时LC回路放电结束，电容器所带的电荷量为零，两极板的电压为零，故B正确；
C．~时间内，线圈对电容器反向充电，电容器的下极板带正电，且电荷量正在增加，故C正确；
D．时，反向充电结束，LC电路中的电流为0，LC电路中的磁场能为0，故D错误。
故选ABC。
9．ABD
【详解】A．在圆形区域内，，故b点场强为，A正确；
B．在圆形区域外，任意同心圆磁通量相同，电动势均相等，，故c点场强为，B正确；
C．按逆时针移动做功应为，C错误；
D．涡旋电场与半径方向垂直，故沿Oc移动不做功，D正确。
故选ABD。
10．AD
【详解】A．根据安培定则可知，水平放置的通电直导线上方M点的磁场方向垂直纸面向里，A正确；
B．图乙中条形磁体内部磁场方向向上，外部金属圆环所在位置磁场方向向下，通过金属圆环整体的磁场方向向上，穿过两金属圆环的磁通量大小关系为，B错误；
C．测温枪能测温是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，C错误；
D．根据通电直导线磁场的分布特征可知，当金属线框沿平行于直导线方向运动时，穿过线框的磁通量没有发生变化，线框中不会产生感应电流，D正确。
故选AD。
11．(1)1.05
(2) A A B
(3)B
【详解】（1）由多用电表读数规则可知，读数为1.05V。
（2）以逆时针为电流正方向，如图（1）、图（2）所示分别为电容器上的电荷量和电路中电流变化情况
由于
则时刻：
[1]电容器正在放电，右极板带正电，故选A；
[2]电路中电流正在增大，故选A；
[3]线圈中电流的变化率正在减小，自感电动势变小，故选B。
（3）振荡周期，周期变小，说明电容变小，根据可知，电介质的介电常数减小，箱内的液体高度降低。
故选B。
12． 发射 C 8 64 15 仪器体积过大，对人体有伤害、传输距离太短等
【详解】（1[1]无线传输能量主要涉及能量的发射、传播和接收。
（2）[2]电磁波在传播过程中向各个方向传输的能量是均等的，因此在实际应用中受到限制。
C正确。
（3）[3]由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
当时
即表中
[4] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
所以当时，求得，因此表中
[5] 由表格中所提供数据可以判断出P和R之间的数值关系为
（4）[6]设输入甲线圈的功率为，乙线圈中用电器获得的功率为，由题意
则损失的功率
[7]由
可知，甲线圈的电功率
乙线圈中用电器获得的功率
因此灯泡的功率
（5）[8]因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向的传播是均等的，无法有效地控制方向，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点相距不能太远，且接收器要有很大的体积。同时，向空间辐射较多的电磁波对人体有伤害。
13． A C 9.2×10-3 不变
【详解】（1）①[1]第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右流过传感器，即为负。
故选A。
②[2]I t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电阻箱R的阻值，电容器的电荷量不变，I t图像的面积不变，若只增大电阻箱R的阻值，对电流的阻碍作用变大，电容器放电的时间将变长
故选C。
（2）③[3]由图乙可知
④[4]由振荡周期可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变；
⑤[5]充电过程I t图像的面积为S，则
得
由得
14． C A
【详解】（1）[1]由图像可知LC振荡电路其工作状态为充电过程，电容器所带电量正在增加，电流强度在减小，电场能在增加，磁场能在减小，故磁场能正在转变为电场能。故C正确，ABD错误。
故选C。
（2）[2]A．LC振荡电路的振荡周期表达式为
故振荡频率为
故选项中能提高LC振荡电路的振荡频率的方法是减小电容或减小自感系数，将电容器极板间距增大可减小电容，A正确；
BD．增大可变电容的正对面积．线圈中插入铁芯均增大了电容，均降低了频率，BD错误；
C．增加线圈的匝数，使自感系数增大，频率降低，C错误。
故选A。

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