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2　电磁场与电磁波
3　无线电波的发射和接收
课时作业
(分值:50分)
基础巩固练
考点一　电磁场与电磁波
1.(4分)在下列磁感应强度B随时间t变化的磁场中,能产生电磁波的是(　　)
　　　　
[A] [B]
　　　　
[C] [D]
【答案】 A
【解析】 B随t成正弦规律变化,产生的电场成余弦规律变化,周期性变化的磁场和电场交替产生,从而产生电磁波,故A符合题意;B随t均匀变化,产生恒定电场,不能产生电磁波,故B不符合题意;B随t不是连续变化,只在方向改变的一瞬间有电场产生,不能形成交替变化的电场和磁场,进而不能产生电磁波,故C不符合题意;B恒定,不产生电场,不能产生电磁波,故D不符合题意。
2.(4分)1886年,赫兹做了如图所示的实验,关于该实验,下列说法正确的是(　　)
[A] 实验证实了电磁波的存在
[B] 实验证实了法拉第的电磁场理论
[C] 实验可以说明电磁波是一种纵波
[D] 在真空环境下进行实验,仍能观察到明显的火花放电
【答案】 A
【解析】 该实验是赫兹用来发射和接收电磁波的实验,不能说明电磁波是横波还是纵波。之后进行了一系列实验观察到电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象,测出了电磁波在真空中的速度等于光速,证明了电磁波与光的统一性,才证实了麦克斯韦的电磁场理论,故A正确,B、C错误。实验中火花放电是空气被击穿的现象,在真空环境下进行实验,不能观察到明显的火花放电,故D错误。
3.(4分)如图所示为公交车上的读卡机,当听到“嘀”的声音时,表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。刷卡时,读卡机向外发射某一特定频率的电磁波,IC卡内的LC振荡电路产生电谐振,线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是(　　)
[A] 读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
[B] IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电源
[C] 若读卡机发射的电磁波频率偏离该特定频率,则IC卡内不会产生感应电流
[D] IC卡既能接收读卡机发射的电磁波,也有向读卡机传输数据的功能
【答案】 D
【解析】 读卡机发射的电磁波能够在真空中传播,A错误。IC卡工作时所需要的能量来源于电磁感应产生的能量,B错误。若读卡机发射的电磁波频率偏离该特定频率,则不能产生电谐振,但能使IC卡内产生感应电流,对电容器C充电,C错误。IC卡接收读卡机发射的电磁波,发生电谐振,通过电磁感应产生感应电流,驱动卡内芯片进行数据处理后向读卡机传输数据,D正确。
考点二　无线电波的发射和接收
4.(4分)收音机的调谐电路如图所示,旋转收音机面板上的“调频”旋钮可以改变可变电容器C的电容,进而改变调谐电路的频率。某同学发现一个频率最高的中波电台接收不到,但可以接收其他中波电台。下列说法或做法正确的是(　　)
[A] 为了接收到这个电台,他应该增加线圈的匝数
[B] 将可变电容器的动片旋出一些后将接收到波长更大的电信号
[C] 调节“调频”旋钮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
[D] 电磁波经过调谐电路后就可以得到我们所需要的声音信号
【答案】 C
【解析】 接收不到高频电台的信号,需要增加调谐电路的固有频率,根据f=可知,增加线圈匝数,会使自感系数增大,从而导致固有频率减小,所以应该减少线圈匝数,故A错误;电容器的动片旋出一些相当于电容减小,因此调谐电路的固有频率会增加,根据公式c=λf可知,频率越大,波长越小,所以电容器的动片旋出一些后将接收到波长更小的电信号,故B错误;调节“调频”旋钮的目的是达到电谐振,即使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同,故C正确;电磁波经过调谐电路后还需要通过解调才能得到我们需要的声音信号,故D错误。
5.(6分)(多选)关于电磁波的发射和接收,下列说法正确的是(　　)
[A] 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是闭合电路
[B] 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是开放电路
[C] 当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强
[D] 要使电视机的屏上有图像,必须要有解调过程
【答案】 BCD
【解析】 为了有效地向空间辐射能量,必须是开放电路,故A错误,B正确;当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时,发生电谐振,接收电路中产生的振荡电流最强,故C正确;接收到的高频感应电流还不是所需要的信号,还要将信号从高频电流还原出来,解调后才能得到原来的信号,故D正确。
6.(6分)(多选)电磁波可应用于卫星通信,下列说法正确的是(　　)
[A] 当接收电路中产生电谐振时,振荡电流的振幅最大,接收到的能量最大
[B] 电磁波的频率越高,越趋近于直线传播,衍射能力越差,在传播中的衰减也越大
[C] 为了有效地发射电磁波,可降低LC开放电路的振荡频率
[D] 卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站,补充能量后再发往下一站
【答案】 ABD
【解析】 电谐振现象发生时,振荡电流的振幅最大,接收到的能量最大,故A正确;电磁波的频率越高,波长越小,越趋近于直线传播,衍射能力越差,在传播中的衰减也越大,故B正确;为了有效地发射电磁波,可增大LC开放电路的振荡频率,故C错误;卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站,补充能量后再发往下一站,故D正确。
能力提升练
7.(4分)(2024·浙江阶段练习)某同学自己绕制天线线圈,制作一个简单的收音机,用来收听中波的无线电广播,初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到,但可以接收其他中波电台。适当调整后,去户外使用,假设空间中存在波长分别为300 m、397 m、566 m的无线电波,下列说法正确的是(　　)
[A] 使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
[B] 在电磁波发射技术中,只有调频这种调制方式
[C] 为更好接收波长为300 m的无线电波,应把收音机的调谐频率调到1 MHz
[D] 为了能收到频率最高的中波电台,应增加线圈的匝数
【答案】 C
【解析】 使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐,故A错误;在电磁波发射技术中,有调频和调幅两种调制方式,故B错误;为更好接收波长为300 m的无线电波,根据f== Hz=
1×106 Hz=1 MHz,可知应把收音机的调谐频率调到 1 MHz,故C正确;为了能收到频率最高的中波电台,应增大调谐电路的固有频率,根据f=,可知应减少线圈的匝数,故D
错误。
8.(6分)打开收音机的开关,转动选台旋钮,使收音机收不到电台的广播,然后开大音量。接着,按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触,你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象
【答案】 见解析
【解析】 电池盒的两根引线反复碰触时,电流迅速变化,产生的电场迅速变化,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场形成电磁波向外传播,当电磁波遇到收音机时被接收到,从而发出咔咔的声响。
9.(12分)如图所示,某车载收音机的LC电路由固定线圈和可调电容器组成。一听众通过旋转可变电容器的动片,使收音机接收电路产生电谐振,从而清晰地收听到FM 101.5 MHz某广播电台的节目。已知电感线圈的自感系数 L=5.0×10-4 H,光速c=3.0×108 m/s,取
π2=10。求:
(1)FM 101.5 MHz在空气中传播时的波长;(结果保留2位有效数字)
(2)电谐振时电容器的电容。(结果保留2位有效数字)
【答案】 (1)3.0 m　(2)4.9×10-15 F
【解析】 (1)f=101.5 MHz=101.5×106 Hz,
由c=λf,
得λ=≈3.0 m。
(2)由f=,
得C=≈4.9×10-15 F。4　电磁波谱
课时作业
(分值:60分)
1.(6分)(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 红外线的波长比无线电波的波长短
[B] 微波炉中使用的微波是黄光
[C] 人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收紫外线
[D] 电磁波不仅具有能量,而且可以携带信息
2.(4分)(2025·吉林期中)间谍卫星上装有某种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标,这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车,即使车队离开,也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)
[A] 可见光波段 [B] X射线波段
[C] 红外线波段 [D] 紫外线波段
3.(4分)现在人们的生活越来越与电磁波密不可分。例如,我国自主建立的北斗卫星导航系统,所使用的电磁波频率约为1 561 MHz,家用WiFi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。下列说法错误的是(　　)
[A] 可见光也是电磁波
[B] 紫外线比无线电波的波长短
[C] 微波炉加热食物,利用了电流通过电阻产生热量的原理
[D] γ射线是频率很高的电磁波
4.(4分)太阳表面温度约为6 000 K,主要发出可见光;人体温度约为310 K,主要发出红外线。宇宙星际间的温度约为3 K,所发出的辐射称为“3 K背景辐射”,它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热,若要进行“3 K背景辐射”的观测,应该选择下列哪一个波段 (　　)
[A] 无线电波 [B] 紫外线
[C] X射线 [D] γ射线
5.(6分)(多选)随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则以下说法正确的是(　　)
[A] 甲、乙波的频率都比可见光的频率小
[B] 真空中甲波的传播速度比乙波慢
[C] 测量体温时使用的测温枪探测的是乙波
[D] 真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
6.(4分)我国在贵州建成了500 m 口径的球面射电望远镜——“中国天眼”,这是世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜,它对电磁波的各个波段都具有良好的接收能力。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 频率越高的电磁波越容易发生明显的衍射现象
[B] 频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大
[C] 在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度
[D] 红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
7.(6分)(多选)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
8.(6分)(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范围内。下列关于雷
达和电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 真空中上述雷达发射的电磁波的波长在 0.3 m至1.5 m之间
[B] 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
[C] 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
[D] 波长越短的电磁波,反射性能越强
9.(8分)(2025·浙江杭州检测)电焊作业时,会产生对人体有害的电焊弧光。焊接电弧温度在3 000 ℃时,辐射出大量频率为1.0×1015 Hz 的电磁波。根据波长判断,它属于哪种电磁波 电焊工人作业时,需要佩戴专业的防护头盔(如图),这是为什么
10.(12分)(2024·广东佛山阶段练习)某居住地A位于某山脉的一边,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s,则:
(1)该中波和微波的波长各是多少
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的
(3)哪种波接收效果好 4　电磁波谱
课时作业
(分值:60分)
1.(6分)(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 红外线的波长比无线电波的波长短
[B] 微波炉中使用的微波是黄光
[C] 人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收紫外线
[D] 电磁波不仅具有能量,而且可以携带信息
【答案】 AD
【解析】 根据电磁波谱的构成可知,红外线的波长比无线电波的波长短,无线电波的波长最长,A正确。微波炉中使用的是微波,不是可见光,B错误。所有物体都会辐射红外线,人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收红外线,C错误。电磁波作为信息的一种载体,它可以携带信息,并能传播信息,而且电磁波具有能量,D正确。
2.(4分)(2025·吉林期中)间谍卫星上装有某种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标,这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车,即使车队离开,也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)
[A] 可见光波段 [B] X射线波段
[C] 红外线波段 [D] 紫外线波段
【答案】 C
【解析】 所有物体都在不停地辐射红外线,且红外线波长较大,所以衍射能力强,容易进行遥感,可知,这种遥感照相机敏感的电磁波属于红外线波段。故选C。
3.(4分)现在人们的生活越来越与电磁波密不可分。例如,我国自主建立的北斗卫星导航系统,所使用的电磁波频率约为1 561 MHz,家用WiFi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。下列说法错误的是(　　)
[A] 可见光也是电磁波
[B] 紫外线比无线电波的波长短
[C] 微波炉加热食物,利用了电流通过电阻产生热量的原理
[D] γ射线是频率很高的电磁波
【答案】 C
【解析】 可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,故A正确;紫外线的频率比无线电波大,根据 λ=,可知紫外线比无线电波的波长短,故B正确;微波炉加热食物,是利用微波加热,不是电流的热效应,故C错误;γ射线是频率很高的电磁波,故D正确。
4.(4分)太阳表面温度约为6 000 K,主要发出可见光;人体温度约为310 K,主要发出红外线。宇宙星际间的温度约为3 K,所发出的辐射称为“3 K背景辐射”,它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热,若要进行“3 K背景辐射”的观测,应该选择下列哪一个波段 (　　)
[A] 无线电波 [B] 紫外线
[C] X射线 [D] γ射线
【答案】 A
【解析】 电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,由题意知物体温度越高,其发出的电磁波波长越短,宇宙星际间的温度约为3 K,则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段,故A正确。
5.(6分)(多选)随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则以下说法正确的是(　　)
[A] 甲、乙波的频率都比可见光的频率小
[B] 真空中甲波的传播速度比乙波慢
[C] 测量体温时使用的测温枪探测的是乙波
[D] 真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
【答案】 AD
【解析】 由题图可知甲、乙两波的波长都比可见光波长长,由c=λf可得,甲、乙两波的频率都比可见光的频率小,选项A正确;所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s,选项B错误;测量体温时使用的测温枪探测的是红外线,而通信用的是无线电波,选项C错误;波长越长的波越容易发生衍射,甲波的波长比乙波长,所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物,选项D正确。
6.(4分)我国在贵州建成了500 m 口径的球面射电望远镜——“中国天眼”,这是世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜,它对电磁波的各个波段都具有良好的接收能力。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 频率越高的电磁波越容易发生明显的衍射现象
[B] 频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大
[C] 在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度
[D] 红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
【答案】 C
【解析】 频率越高的电磁波,波长越短,越不容易发生明显的衍射现象,故A错误;电磁波在真空中的传播速度都一样,故B错误;紫外线的频率比红外线的频率大,在水中折射率较大,根据v=可知在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度,故C正确;红外线的显著作用是热效应,任何温度的物体均可以辐射红外线,故D错误。
7.(6分)(多选)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
【答案】 ACD
【解析】 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,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,波速减小,根据λ=可知,波长变短,选项D正确。
8.(6分)(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范围内。下列关于雷
达和电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 真空中上述雷达发射的电磁波的波长在 0.3 m至1.5 m之间
[B] 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
[C] 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
[D] 波长越短的电磁波,反射性能越强
【答案】 ACD
【解析】 由公式c=λf可得,λmin== m=0.3 m,λmax== m=1.5 m,A正确;电磁波是由变化的电场或磁场产生的,B错误;由雷达的工作原理可知,C正确;波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强,D正确。
9.(8分)(2025·浙江杭州检测)电焊作业时,会产生对人体有害的电焊弧光。焊接电弧温度在3 000 ℃时,辐射出大量频率为1.0×1015 Hz 的电磁波。根据波长判断,它属于哪种电磁波 电焊工人作业时,需要佩戴专业的防护头盔(如图),这是为什么
【答案】 紫外线　见解析
【解析】 根据λ===3×10-7 m,可知该电磁波属于紫外线;
紫外线能量较大,皮肤或眼睛被照射会发生病变,作业时需要佩戴专业的防护头盔。
10.(12分)(2024·广东佛山阶段练习)某居住地A位于某山脉的一边,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s,则:
(1)该中波和微波的波长各是多少
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的
(3)哪种波接收效果好
【答案】 (1)750 m　0.75 m　(2)衍射　(3)中波
【解析】 (1)由λ=,代入数据可知中波波长λ1=750 m,微波波长λ2=0.75 m
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)频率为400 kHz的中波接收效果更好,因为它的波长较长,衍射现象更明显2　电磁场与电磁波
3　无线电波的发射和接收
课时作业
(分值:50分)
基础巩固练
考点一　电磁场与电磁波
1.(4分)在下列磁感应强度B随时间t变化的磁场中,能产生电磁波的是(　　)
　　　　
[A] [B]
　　　　
[C] [D]
2.(4分)1886年,赫兹做了如图所示的实验,关于该实验,下列说法正确的是(　　)
[A] 实验证实了电磁波的存在
[B] 实验证实了法拉第的电磁场理论
[C] 实验可以说明电磁波是一种纵波
[D] 在真空环境下进行实验,仍能观察到明显的火花放电
3.(4分)如图所示为公交车上的读卡机,当听到“嘀”的声音时,表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。刷卡时,读卡机向外发射某一特定频率的电磁波,IC卡内的LC振荡电路产生电谐振,线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是(　　)
[A] 读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
[B] IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电源
[C] 若读卡机发射的电磁波频率偏离该特定频率,则IC卡内不会产生感应电流
[D] IC卡既能接收读卡机发射的电磁波,也有向读卡机传输数据的功能
4.(4分)收音机的调谐电路如图所示,旋转收音机面板上的“调频”旋钮可以改变可变电容器C的电容,进而改变调谐电路的频率。某同学发现一个频率最高的中波电台接收不到,但可以接收其他中波电台。下列说法或做法正确的是(　　)
[A] 为了接收到这个电台,他应该增加线圈的匝数
[B] 将可变电容器的动片旋出一些后将接收到波长更大的电信号
[C] 调节“调频”旋钮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
[D] 电磁波经过调谐电路后就可以得到我们所需要的声音信号
5.(6分)(多选)关于电磁波的发射和接收,下列说法正确的是(　　)
[A] 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是闭合电路
[B] 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是开放电路
[C] 当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强
[D] 要使电视机的屏上有图像,必须要有解调过程
6.(6分)(多选)电磁波可应用于卫星通信,下列说法正确的是(　　)
[A] 当接收电路中产生电谐振时,振荡电流的振幅最大,接收到的能量最大
[B] 电磁波的频率越高,越趋近于直线传播,衍射能力越差,在传播中的衰减也越大
[C] 为了有效地发射电磁波,可降低LC开放电路的振荡频率
[D] 卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站,补充能量后再发往下一站
7.(4分)(2024·浙江阶段练习)某同学自己绕制天线线圈,制作一个简单的收音机,用来收听中波的无线电广播,初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到,但可以接收其他中波电台。适当调整后,去户外使用,假设空间中存在波长分别为300 m、397 m、566 m的无线电波,下列说法正确的是(　　)
[A] 使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
[B] 在电磁波发射技术中,只有调频这种调制方式
[C] 为更好接收波长为300 m的无线电波,应把收音机的调谐频率调到1 MHz
[D] 为了能收到频率最高的中波电台,应增加线圈的匝数
8.(6分)打开收音机的开关,转动选台旋钮,使收音机收不到电台的广播,然后开大音量。接着,按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触,你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象
9.(12分)如图所示,某车载收音机的LC电路由固定线圈和可调电容器组成。一听众通过旋转可变电容器的动片,使收音机接收电路产生电谐振,从而清晰地收听到FM 101.5 MHz某广播电台的节目。已知电感线圈的自感系数 L=5.0×10-4 H,光速c=3.0×108 m/s,取
π2=10。求:
(1)FM 101.5 MHz在空气中传播时的波长;(结果保留2位有效数字)
(2)电谐振时电容器的电容。(结果保留2位有效数字)1　电磁振荡
课时作业
(分值:50分)
基础巩固练
考点一　电磁振荡的产生及其能量变化
1.(4分)LC振荡电路是许多电子设备中的关键部件,广泛应用于生活和生产等许多领域。如图所示,一LC振荡电路中振荡电流沿顺时针方向且正在减小,则此时(　　)
[A] 电容器上极板电势高于下极板电势,电容器中电场能正在增加
[B] 电容器上极板电势高于下极板电势,电容器中电场能正在减少
[C] 电容器上极板电势低于下极板电势,电容器中电场能正在增加
[D] 电容器上极板电势低于下极板电势,电容器中电场能正在减少
2.(4分)(2024·浙江宁波期中)如图所示,图甲是LC振荡回路中电荷量随时间的变化关系,若以图乙回路中上极板带正电荷为正,a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻,下列说法正确的是(　　)
[A] 图乙中的a是电场能最大的时刻,对应图甲中的时刻
[B] 图乙中的b是电场能最大的时刻,此后内电容器的上极板将充上正电
[C] 图乙中的c是磁场能最大的时刻,对应图中的时刻
[D] 图乙中的d是磁场能最大的时刻,此后电路中的电流方向为逆时针
3.(4分)(2024·山东青岛期末)将线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器的两端连在电容器的两个极板上,先把开关置于电源一侧,为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧,使电容器通过线圈放电。图乙是电脑显示器显示的电压波形,下列说法正确的是(　　)
[A] 电压最大时,磁场能也最大
[B] 图乙中振幅逐渐减小的主要原因是电路产生热量
[C] 在t1～t2时间段电路中的电流逐渐增大
[D] 在t2～t3时间段电流方向为图甲中的逆时针方向
4.(4分)特雷门琴是一种不需要身体接触而演奏的乐器,其原理是利用天线和演奏者的手构成等效电容器C,与电感线圈L构成LC振荡电路,通过改变手的位置(手始终不超出天线长度范围)改变电路频率,从而发出不同声调的声音。其电路图可简化为如图所示。下列做法可以使特雷门琴的音调变高的是(　　)
[A] 戴绝缘手套
[B] 手靠近天线
[C] 手从张开变成握拳
[D] 手平行天线向上移动
5.(4分)如图甲所示为LC振荡电路,不计回路电阻及电磁辐射,从0时刻开始,电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示,已知线圈的自感系数L=10-5 H,取π2=10,下列说法正确的是(　　)
[A] 1×10-8～2×10-8 s,电路中的电场能转化为磁场能
[B] 电容器的电容为4×10-12 F
[C] 2×10-8 s时刻穿过线圈的磁通量最大
[D] 3×10-8 s时刻穿过线圈的磁通量变化率最大
6.(4分)(2024·浙江杭州阶段练习)如图甲所示电路中,把开关K扳到1,电源对电容器充电,待充电完毕,把开关K扳到2,电容器与带铁芯的线圈L组成的LC振荡电路中产生振荡电流,电流传感器能实时显示流过电容器的电流,电流向下流过传感器的方向为正方向。如图乙所示的1、2、3、4是某同学绘制的四种电流随时间变化的图像。下列说法正确的是(　　)
[A] K扳到1时电流如图线1所示,K扳到2时电流如图线4所示
[B] K扳到1时电流如图线2所示,K扳到2时电流如图线3所示
[C] 换用电动势更大的电源,振荡电流的周期将变大
[D] 拔出线圈的铁芯,振荡电流的频率将降低
7.(4分)在LC振荡电路中,t1和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示,若t1和t2时刻电路中电流大小相等,且0[A] [B]
[C] π [D]
8.(6分)(多选)某小区进口处的智能道闸系统简化示意图如图甲所示,两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下,检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路,振荡电流如图乙所示。当汽车接近或离开线圈时,使线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,车辆检测器检测到这个变化就发出电信号,“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别,然后控制自动栏杆抬起或落下。下列说法正确的是(　　)
[A] t1时刻电容器两端电压为最大值
[B] t3～t4时间内,电容器上的电荷量增加
[C] t3时刻,线圈中的自感电动势最大
[D] t1～t2时间内,电场能转化为磁场能
9.(4分)某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力,电容器的上极板是一片弹性金属薄膜,微小物体放置在金属膜中央会使其下凹,测量时先把开关拨到a,电路稳定后再把开关拨到b。通过电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足以下关系式f=,则下列说法正确的是(　　)
[A] 物体质量越大,开关拨向a时,电容器存储的电荷量越小
[B] 开关由a拨向b瞬间,流经电流传感器的电流最大
[C] 开关由a拨向b后,电路中的磁场能增大
[D] 测量时,传感器检测到的电流频率越大,表示物体质量越大
10.(12分)如图所示的振荡电路中,线圈自感系数L=0.5 H,电容器电容 C=2 μF,现使电容器上极板带正电,从接通开关S时刻算起。(π取3.14)
(1)当t=3.0×1 s时,电路中电流方向如何
(2)经过多长时间,线圈中的磁场能第一次达到最大 1　电磁振荡
课时作业
(分值:50分)
基础巩固练
考点一　电磁振荡的产生及其能量变化
1.(4分)LC振荡电路是许多电子设备中的关键部件,广泛应用于生活和生产等许多领域。如图所示,一LC振荡电路中振荡电流沿顺时针方向且正在减小,则此时(　　)
[A] 电容器上极板电势高于下极板电势,电容器中电场能正在增加
[B] 电容器上极板电势高于下极板电势,电容器中电场能正在减少
[C] 电容器上极板电势低于下极板电势,电容器中电场能正在增加
[D] 电容器上极板电势低于下极板电势,电容器中电场能正在减少
【答案】 C
【解析】 题图中标明电流方向为顺时针方向,且正在减小。电流减小则电容器极板所带电荷量增多,说明电容器正处于充电状态。根据电流方向可知电容器上极板电势低于下极板电势。电容器充电过程中,磁场能减少,电容器中电场能正在增加,故选C。
2.(4分)(2024·浙江宁波期中)如图所示,图甲是LC振荡回路中电荷量随时间的变化关系,若以图乙回路中上极板带正电荷为正,a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻,下列说法正确的是(　　)
[A] 图乙中的a是电场能最大的时刻,对应图甲中的时刻
[B] 图乙中的b是电场能最大的时刻,此后内电容器的上极板将充上正电
[C] 图乙中的c是磁场能最大的时刻,对应图中的时刻
[D] 图乙中的d是磁场能最大的时刻,此后电路中的电流方向为逆时针
【答案】 A
【解析】 题图乙中的a是电场能最大的时刻,此时上极板带正电,电荷量为正,则对应题图甲中的时刻,选项A正确;题图乙中的b是磁场能最大的时刻,此时电容器放电完毕,此后内电容器的下极板将充上正电,选项B错误;题图乙中的c是磁场能最大的时刻,此时电容器反向放电完毕,对应图中的T时刻,选项C错误;题图乙中的d是电场能最大的时刻,此后电容器放电,电路中的电流方向为顺时针,选项D错误。
3.(4分)(2024·山东青岛期末)将线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器的两端连在电容器的两个极板上,先把开关置于电源一侧,为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧,使电容器通过线圈放电。图乙是电脑显示器显示的电压波形,下列说法正确的是(　　)
[A] 电压最大时,磁场能也最大
[B] 图乙中振幅逐渐减小的主要原因是电路产生热量
[C] 在t1～t2时间段电路中的电流逐渐增大
[D] 在t2～t3时间段电流方向为图甲中的逆时针方向
【答案】 D
【解析】 电压最大时,电场能最大,磁场能最小,故A错误;题图乙中振幅逐渐减小的主要原因是电路向外辐射电磁波,故B错误;在t1～t2时间段电容器正向充电,电路中的电流逐渐减小,故C错误;在 t2～t3时间段,电容器正向放电,电流方向为题图甲中的逆时针方向,故D正确。
考点二　电磁振荡的周期和频率
4.(4分)特雷门琴是一种不需要身体接触而演奏的乐器,其原理是利用天线和演奏者的手构成等效电容器C,与电感线圈L构成LC振荡电路,通过改变手的位置(手始终不超出天线长度范围)改变电路频率,从而发出不同声调的声音。其电路图可简化为如图所示。下列做法可以使特雷门琴的音调变高的是(　　)
[A] 戴绝缘手套
[B] 手靠近天线
[C] 手从张开变成握拳
[D] 手平行天线向上移动
【答案】 C
【解析】 振荡电路的周期为T=2π,若使特雷门琴的音调变高,则减小周期即可,根据电容的决定式C=可知,戴绝缘手套、手靠近天线、手平行天线向上移动不能减小电容,只有手从张开变成握拳,减小手与天线的正对面积,可以减小电容,从而减小周期,增大频率,使特雷门琴的音调变高。故选C。
5.(4分)如图甲所示为LC振荡电路,不计回路电阻及电磁辐射,从0时刻开始,电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示,已知线圈的自感系数L=10-5 H,取π2=10,下列说法正确的是(　　)
[A] 1×10-8～2×10-8 s,电路中的电场能转化为磁场能
[B] 电容器的电容为4×10-12 F
[C] 2×10-8 s时刻穿过线圈的磁通量最大
[D] 3×10-8 s时刻穿过线圈的磁通量变化率最大
【答案】 B
【解析】 由题图乙知1×10-8～2×10-8 s,电容器两极板间的电压增大,是充电过程,电路中的磁场能转化成电场能,故A错误;由T=2π 可得,电容C== F=4×10-12 F,故B正确;2×10-8 s时,电容器两极板间的电压最大,是充电刚结束的时刻,此时电流为零,穿过线圈的磁通量为零,故C错误;3×10-8 s时,电容器两极板间的电压为零,是放电刚结束的时刻,此时电流最大,此时磁通量最大,穿过线圈的磁通量的变化率最小,故D错误。
6.(4分)(2024·浙江杭州阶段练习)如图甲所示电路中,把开关K扳到1,电源对电容器充电,待充电完毕,把开关K扳到2,电容器与带铁芯的线圈L组成的LC振荡电路中产生振荡电流,电流传感器能实时显示流过电容器的电流,电流向下流过传感器的方向为正方向。如图乙所示的1、2、3、4是某同学绘制的四种电流随时间变化的图像。下列说法正确的是(　　)
[A] K扳到1时电流如图线1所示,K扳到2时电流如图线4所示
[B] K扳到1时电流如图线2所示,K扳到2时电流如图线3所示
[C] 换用电动势更大的电源,振荡电流的周期将变大
[D] 拔出线圈的铁芯,振荡电流的频率将降低
【答案】 A
【解析】 K扳到1时对电容器充电,电流沿正向逐渐减小,图线1符合,K扳到2时产生振荡电流,0时刻电流为零,前半个周期电流方向为负,图线4符合,故A正确,B错误;振荡电流的周期T=2π,可知周期与电动势无关,故C错误;振荡电流的频率f=,拔出线圈的铁芯,线圈自感系数减小,频率将升高,故D错误。
7.(4分)在LC振荡电路中,t1和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示,若t1和t2时刻电路中电流大小相等,且0[A] [B]
[C] π [D]
【答案】 C
【解析】 从题图可看出t1时刻螺线管处的电流从左向右看为逆时针方向,故电容器正处于充电状态;t2时刻螺线管处的电流从左向右看为顺时针方向,电容器正处于充电状态。t1和t2时刻电路中电流大小相等且0能力提升练
8.(6分)(多选)某小区进口处的智能道闸系统简化示意图如图甲所示,两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下,检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路,振荡电流如图乙所示。当汽车接近或离开线圈时,使线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,车辆检测器检测到这个变化就发出电信号,“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别,然后控制自动栏杆抬起或落下。下列说法正确的是(　　)
[A] t1时刻电容器两端电压为最大值
[B] t3～t4时间内,电容器上的电荷量增加
[C] t3时刻,线圈中的自感电动势最大
[D] t1～t2时间内,电场能转化为磁场能
【答案】 ACD
【解析】 0～t1时间内电流在减小,说明电容器在充电,t1时刻充电结束,电容器两端电压为最大值,故A正确;t3～t4时间内电流在增大,说明电容器在放电,电荷量减少,故B错误;t3时刻电流变化最快,自感电动势最大,故C正确;t1～t2时间内,电流逐渐增大,电容器放电,电场能转化为磁场能,故D正确。
9.(4分)某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力,电容器的上极板是一片弹性金属薄膜,微小物体放置在金属膜中央会使其下凹,测量时先把开关拨到a,电路稳定后再把开关拨到b。通过电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足以下关系式f=,则下列说法正确的是(　　)
[A] 物体质量越大,开关拨向a时,电容器存储的电荷量越小
[B] 开关由a拨向b瞬间,流经电流传感器的电流最大
[C] 开关由a拨向b后,电路中的磁场能增大
[D] 测量时,传感器检测到的电流频率越大,表示物体质量越大
【答案】 C
【解析】 物体质量越大,金属膜被压弯的程度越大,平行板间的距离越小,由C=知,电容器的电容越大,开关拨向a时,电压不变,由Q=CU可知,电容器存储的电荷量越大,A错误;开关由a拨向b瞬间,产生振荡电流,流经电流传感器的电流为零,B错误;开关由a拨向b后,电容器放电,电路中电场能减小,磁场能增大,C正确;测量时,传感器检测到的电流频率越大,由f=知电容越小,由C=知平行板间的距离越大,表示物体质量越小,D错误。
10.(12分)如图所示的振荡电路中,线圈自感系数L=0.5 H,电容器电容 C=2 μF,现使电容器上极板带正电,从接通开关S时刻算起。(π取3.14)
(1)当t=3.0×1 s时,电路中电流方向如何
(2)经过多长时间,线圈中的磁场能第一次达到最大
【答案】 (1)顺时针方向　(2)1.57×10-3 s
【解析】 (1)LC电路的振荡周期
T=2π=6.28×10-3 s,
当t=3.0×10-2 s时,t≈4.78T,
即4T(2)当接通开关S时,电容器开始放电,当电场能完全转化为磁场能时,磁场能第一次达到最大,此时t==1.57×1 s。

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