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同步练习11　电磁振荡与电磁波　传感器
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：本题共9小题，每小题6分，共54分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.(2025·河南高二阶段练习)关于下列物理学知识，说法正确的是(　　)
A.麦克斯韦首先提出电磁波的存在，并用实验证实了电磁波的存在
B.首先发现电磁感应的物理学家是安培
C.将闭合线圈放在变化的磁场中一定会产生感应电流
D.医院的“拍片子”检查使用的是X射线，也是电磁波
2.(2024·安徽高二期末)LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，电流方向为顺时针且电流正在增大，下列说法正确的是(　　)
A.该时刻电容器上极板带正电荷
B.电容器两极板间电场强度正在变大
C.该时刻线圈的自感电动势正在增大
D.若线圈的自感系数增大，振荡电路的频率增大
3.(2024·盐城市高二期末)如图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。若“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法或做法正确的是(　　)
A.改变电容器C的电容的目的是使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同
B.将可变电容器的电容减小，电路将接收到波长更大的电信号
C.在t1~t2时间内，电容器C正在放电
D.电路中电场能随时间变化的周期等于t4
4.(2025·武威市高二阶段练习)交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，绿灯发出的绿光频率为6×1014 Hz，从15 m外的交通信号灯传到行人的眼睛,需要时间为t，在这段距离中有n个波长，光速取c=3×108 m/s，则(　　)
A.t=10×10-8 s，n=6×107
B.t=10×10-8 s，n=3×107
C.t=5×10-8 s，n=6×107
D.t=5×10-8 s，n=3×107
5.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是(　　)
A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B.对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D.变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
6.(2024·浙江高二期中)如图所示为LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的电场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间是(　　)
A.Oa B.ab C.bc D.cd
7.(2024·杭州市高二期末)关于下列四幅图说法正确的是(　　)
A.如图甲表示安培假设中产生地磁场的环形电流方向
B.如图乙闭合开关后匀速移动滑动变阻器滑片，电流计指针不会偏转
C.如图丙红外体温计是利用体温计辐射出红外线来实现测量人体温度
D.如图丁医用“光子刀”应用γ射线频率高、能量大、穿透能力强的特点
8.如图是某液面高度测量仪内部的原理图，该仪器通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低，容器中的导电液体和导电芯柱分别是电容器的两个电极，芯柱外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连，组成LC振荡电路。容器内的导电液体与大地相连，若某时刻线圈内的磁场方向向右，且正在减弱，则该时刻(　　)
A.磁场能正向电场能转化
B.电容器两极板间电压正在减小
C.导电芯柱的电势低于导电液体的电势
D.若容器内液面升高，则LC振荡电路的频率变大
9.(2025·赣州市高二阶段练习)某同学制成了一种电容式加速度仪，结构如图所示。A、B两板间连接有劲度系数为k的用绝缘材料制成的轻弹簧，A板固定在运动物体上，B板可自由运动，B板质量为m，电容器的带电量保持恒定，两板与电压传感器连接。物体不动时，弹簧长度为d，电压传感器的示数为U，当物体向右做匀加速直线运动，稳定时，电压传感器的示数为0.8U，不计一切摩擦，则物体运动的加速度大小为(　　)
A. B. C. D.
二、多项选择题：本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。
10.应用物理原理制成的仪器设备可用于我们生活中的很多方面。图甲是夜晩用红外触发相机拍摄到的野外东北豹的照片，图乙是雷达天线，图丙为生产线上使用的自动计数器，图丁为霍尔元件，下列说法中正确的是(　　)
A.红外触发相机是利用红外线的热效应进行成像
B.雷达可用于测定物体位置，是利用长波波长较长、衍射现象明显的特点
C.自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转化为电学量
D.霍尔元件可以把电学量转化为磁学量
11.(2024·开封市高二期末)图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是(　　)
A.储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小
B.t1~t2时间内电容器放电
C.t2~t3时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能
D.若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小
12.(2024·金华市高二期末)下列说法中正确的是(　　)
A.图甲中的电容式话筒是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作的
B.传递声音图像等信息时，需要将其搭载在高频载波上发射出去，这一过程叫调谐
C.红外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用红外线灭菌消毒
D.干簧管可以感知磁场的存在，两簧片会因磁化而接通，因此常被用作磁控开关
三、非选择题：本题共2小题，共22分。
13.(8分)(2025·佛山市高二期中)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。
(1)(4分)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的电阻挡，将两表笔_______，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而________。
(2)(4分)再按图连接好电路进行测量。
①闭合开关S前，将滑动变阻器R的滑片滑到b端，将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置，记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S，再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节R0和R，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同，记录此时电阻箱的阻值R02，断开开关S。
②实验中记录的阻值R01______R02(选填“大于”“小于”或“等于”)，此时热敏电阻阻值RT=______。
14.(14分)(2024·苏州市高二期末)如图所示，一LC回路的电感L=0.25 H，电容C=4 μF，电容器开始放电时设为零时刻，上极板带负电，下极板带正电，则：
(1)(3分)此LC振荡电路的周期为多少(结果保留3位有效数字)？
(2)(5分)当t=2.0×10-3 s时，电容器上极板带何种电荷？电流方向如何？
(3)(6分)如电容器两板间电压最大为20 V，则在前内的平均电流为多大(结果保留1位有效数字)？
同步练习11　电磁振荡与电磁波　传感器
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：本题共9小题，每小题6分，共54分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.(2025·河南高二阶段练习)关于下列物理学知识，说法正确的是(　　)
A.麦克斯韦首先提出电磁波的存在，并用实验证实了电磁波的存在
B.首先发现电磁感应的物理学家是安培
C.将闭合线圈放在变化的磁场中一定会产生感应电流
D.医院的“拍片子”检查使用的是X射线，也是电磁波
答案　D
解析　麦克斯韦首先提出了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波存在，故A错误；首先发现电磁感应的物理学家是法拉第，故B错误；闭合线圈放在变化的磁场中，没有说明摆放位置，磁通量可能不变，不一定有感应电流，故C错误；医院拍片子用的是X射线，X射线是电磁波，故D正确。
2.(2024·安徽高二期末)LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，电流方向为顺时针且电流正在增大，下列说法正确的是(　　)
A.该时刻电容器上极板带正电荷
B.电容器两极板间电场强度正在变大
C.该时刻线圈的自感电动势正在增大
D.若线圈的自感系数增大，振荡电路的频率增大
答案　A
解析　由题意可知，该时刻电流方向为顺时针且电流正在增大，则磁场能正在增大，电场能正在减小，电容器正在放电，所以该时刻电容器上极板带正电荷，电容器两极板间电场强度正在变小，故A正确，B错误；由于电流正在增大，但电流的变化率正在减小，该时刻线圈的自感电动势正在减小，故C错误；根据f=可知，若线圈的自感系数增大，则振荡电路的频率减小，故D错误。
3.(2024·盐城市高二期末)如图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。若“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法或做法正确的是(　　)
A.改变电容器C的电容的目的是使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同
B.将可变电容器的电容减小，电路将接收到波长更大的电信号
C.在t1~t2时间内，电容器C正在放电
D.电路中电场能随时间变化的周期等于t4
答案　A
解析　改变电容器C的电容目的是达到电谐振，即使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同，故A正确；
根据f=，将可变电容器的电容减小，固有频率会增加，根据公式λ=可知，频率越大，波长越小，所以将可变电容器的电容减小后，将接收到波长更小的电信号，故B错误；
在t1~t2时间内，电路中电流在减小，电容器在充电，故C错误；
一个周期电容器充放电两次，所以电路中的电场能随时间变化的周期等于t4，故D错误。
4.(2025·武威市高二阶段练习)交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，绿灯发出的绿光频率为6×1014 Hz，从15 m外的交通信号灯传到行人的眼睛,需要时间为t，在这段距离中有n个波长，光速取c=3×108 m/s，则(　　)
A.t=10×10-8 s，n=6×107
B.t=10×10-8 s，n=3×107
C.t=5×10-8 s，n=6×107
D.t=5×10-8 s，n=3×107
答案　D
解析　根据c=λf可得，该绿光的波长λ==5×10-7 m，传到眼睛需要的时间为t==5×10-8 s，在这个距离中的完整波长的个数为n==3×107(个)，故选D。
5.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是(　　)
A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B.对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D.变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
答案　C
解析　若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，D错误。
6.(2024·浙江高二期中)如图所示为LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的电场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间是(　　)
A.Oa B.ab C.bc D.cd
答案　A
解析　在t=0时刻，回路中电流是零，Oa时间内电流逐渐增大，可知电容器放电，电容器的M板带正电，说明电流方向沿逆时针从M到C，是正方向。在某段时间里，回路的电场能在减小，可知电容器在放电，电流逐渐增大，而M板仍带正电，说明回路中电流方向是逆时针方向，因此这段时间是Oa。故选A。
7.(2024·杭州市高二期末)关于下列四幅图说法正确的是(　　)
A.如图甲表示安培假设中产生地磁场的环形电流方向
B.如图乙闭合开关后匀速移动滑动变阻器滑片，电流计指针不会偏转
C.如图丙红外体温计是利用体温计辐射出红外线来实现测量人体温度
D.如图丁医用“光子刀”应用γ射线频率高、能量大、穿透能力强的特点
答案　D
解析　地磁场的南极在地理的北极附近、北极在地理的南极附近，地球是自西向东转，根据安培环流假设，如果地磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起，则电流方向与如题图甲所示的电流方向相反，故A错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，滑动变阻器接入电路阻值发生变化，A线圈的电流发生变化，从而使穿过线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电流计的指针会偏转，故B错误；如题图丙红外体温计是利用感知人体发射的红外线的强度来测量人体温度的，故C错误；如题图丁医用“光子刀”应用γ射线频率高，波长短、能量大、穿透能力强的特点，故D正确。
8.如图是某液面高度测量仪内部的原理图，该仪器通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低，容器中的导电液体和导电芯柱分别是电容器的两个电极，芯柱外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连，组成LC振荡电路。容器内的导电液体与大地相连，若某时刻线圈内的磁场方向向右，且正在减弱，则该时刻(　　)
A.磁场能正向电场能转化
B.电容器两极板间电压正在减小
C.导电芯柱的电势低于导电液体的电势
D.若容器内液面升高，则LC振荡电路的频率变大
答案　A
解析　该时刻磁场能减小，电场能增加，A正确；该时刻电容器充电，根据C=可知，电容器两极板间电压正在增大，B错误；根据安培定则可知，导电芯柱集聚正电荷，故导电芯柱的电势高于导电液体的电势，C错误；若容器内液面升高，电容器的正对面积增大，根据C=可知，电容器的电容增大，根据振荡电路的周期公式T=2π可知，振荡电路的周期增大，频率减小，D错误。
9.(2025·赣州市高二阶段练习)某同学制成了一种电容式加速度仪，结构如图所示。A、B两板间连接有劲度系数为k的用绝缘材料制成的轻弹簧，A板固定在运动物体上，B板可自由运动，B板质量为m，电容器的带电量保持恒定，两板与电压传感器连接。物体不动时，弹簧长度为d，电压传感器的示数为U，当物体向右做匀加速直线运动，稳定时，电压传感器的示数为0.8U，不计一切摩擦，则物体运动的加速度大小为(　　)
A. B. C. D.
答案　A
解析　根据C=，C=，E=
可得E=
由于电容器带电量恒定，因此当两板间的距离改变时，板间的电场强度恒定，则=，解得d'=0.8d，根据牛顿第二定律k×(d-d')=ma，解得a=，故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。
10.应用物理原理制成的仪器设备可用于我们生活中的很多方面。图甲是夜晩用红外触发相机拍摄到的野外东北豹的照片，图乙是雷达天线，图丙为生产线上使用的自动计数器，图丁为霍尔元件，下列说法中正确的是(　　)
A.红外触发相机是利用红外线的热效应进行成像
B.雷达可用于测定物体位置，是利用长波波长较长、衍射现象明显的特点
C.自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转化为电学量
D.霍尔元件可以把电学量转化为磁学量
答案　AC
解析　红外触发相机就是利用红外线的热效应，故A正确；雷达是利用测微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长较短、衍射现象不明显的特点，故B错误；光敏电阻随着光照强弱不同，电阻不同，可以通过遮光情况对流水线上的产品计数，将光照强弱这个光学量转化为电阻这个电学量，故C正确；霍尔元件可以把磁学量转化为电学量，故D错误。
11.(2024·开封市高二期末)图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是(　　)
A.储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小
B.t1~t2时间内电容器放电
C.t2~t3时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能
D.若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小
答案　AD
解析　根据C=，储罐内的液面高度降低时εr减小，电容器的电容C减小，A正确；
t1~t2时间内，电流减小，磁场减弱，磁场能减小，电场能增大，电容器充电，B错误；
t2~t3时间内，电流增大，磁场增强，磁场能增大，电场能减小，LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，C错误；
根据f=，若电感线圈的自感系数L变大，则LC回路振荡电流的频率f将变小，D正确。
12.(2024·金华市高二期末)下列说法中正确的是(　　)
A.图甲中的电容式话筒是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作的
B.传递声音图像等信息时，需要将其搭载在高频载波上发射出去，这一过程叫调谐
C.红外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用红外线灭菌消毒
D.干簧管可以感知磁场的存在，两簧片会因磁化而接通，因此常被用作磁控开关
答案　AD
解析　如题图甲所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号。所以电容式话筒是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作的，故A正确；传递声音图像等信息时，需要将其搭载在高频载波上发射出去，这一过程叫调制，故B错误；紫外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用紫外线灭菌消毒，故C错误；干簧管外绕上能产生磁场的线圈就成了干簧继电器，当线圈通电后，管中磁性材料制成的簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引，因而接通被控电路，线圈断电后，干簧片在本身的弹力作用下分开，将线路切断，因此干簧管常被用作磁控开关，故D正确。
三、非选择题：本题共2小题，共22分。
13.(8分)(2025·佛山市高二期中)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。
(1)(4分)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的电阻挡，将两表笔_______，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而________。
(2)(4分)再按图连接好电路进行测量。
①闭合开关S前，将滑动变阻器R的滑片滑到b端，将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置，记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S，再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节R0和R，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同，记录此时电阻箱的阻值R02，断开开关S。
②实验中记录的阻值R01______R02(选填“大于”“小于”或“等于”)，此时热敏电阻阻值RT=______。
答案　(1)短接　减小　(2)大于　R01-R02
解析　(1)选择倍率适当的电阻挡，将两表笔短接；电阻表指针向右偏转角度越大，则阻值越小，可判断热敏电阻的阻值随温度升高而减小。
(2)因两次电压表和电流表的示数相同，故R01=R02+RT，即RT=R01-R02，可知R01大于R02。
14.(14分)(2024·苏州市高二期末)如图所示，一LC回路的电感L=0.25 H，电容C=4 μF，电容器开始放电时设为零时刻，上极板带负电，下极板带正电，则：
(1)(3分)此LC振荡电路的周期为多少(结果保留3位有效数字)？
(2)(5分)当t=2.0×10-3 s时，电容器上极板带何种电荷？电流方向如何？
(3)(6分)如电容器两板间电压最大为20 V，则在前内的平均电流为多大(结果保留1位有效数字)？
答案　(1)6.28×10-3 s　(2)上板带正电荷，电流方向为顺时针方向　(3)5×10-2 A
解析　(1)根据T=2π可得此LC振荡电路的周期为T≈6.28×10-3 s。
(2)当t=2.0×10-3 s时，即从t=0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带正电荷，电流方向为顺时针方向。
(3)如电容器两板间电压最大为20 V，
则电容器带电量最大值为Q=CU=8×10-5 C
则在前内的平均电流为
== A≈5×10-2 A。

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