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第四章 素养提升(四)
一、选择题
1.关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是(　 )
A. 根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B. 要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C. 从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D. 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能产生电磁波的电场是(　 )
A. B.
C. D.
3.“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法，正确的是(　 )
A. 麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
B. 电磁波在真空中传播的速度为3×108 m/s
C. 普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
D. 紫外线的波长比红外线长
4.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解调
D. 使接收电路产生电谐振的过程叫作调制
5.如图所示为金属探测仪的内部结构，由线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流方向由b流向a，且电流正在减小，下列说法正确的是(　 )
A. 此时线圈的自感电动势正在减小
B. 此时线圈的磁场能转化为电场能
C. 探测仪靠近金属时，金属被磁化
D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
6.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向a板，下列说法中，正确的是(　 )
A. 若i正在减小，则线圈两端电压在增大
B. 若i正在增大，此时a板带正电
C. 若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
D. 若仅增大电容器的电容，振荡频率增大
7.如图甲所示的振荡电路中，电容器两极板间的电压随时间变化的规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间变化的图像是图中的(回路中振荡电流以逆时针方向为正)(　 )
A. B.
C. D.
8.(多选)如图甲所示为LC振荡电路，用电流传感器可以将快速变化的电流显示在计算机屏幕上，如图乙所示。规定图甲中标注的电流方向为正方向，下列说法中，正确的是(　 )
A. a时刻电容器正在充电
B. b和d时刻电容器两端的电压相等
C. a和c时刻电容器极板的电性相反
D. 造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波
9.(多选)在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种。如图甲所示有a、b两幅图，在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示的电路，图中虚线框a和b内只有一个电容器或电感器。下列关于电磁波的发射和接收的说法，正确的是(　 )
A. 在电磁波的发射技术中，图甲中a是调幅波
B. 在电磁波的发射技术中，图甲中b是调幅波
C. 图乙中c是电容器，用来通高频，阻低频，d是电感器，用来阻高频，通低频
D. 图乙中c是电感器，用来阻交流，通直流，d是电容器，用来通高频，阻低频
二、计算题
10.如图甲所示，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为如图乙所示的余弦函数，图像中T未知。求：
(1)振荡电路中电场能变化的周期；
(2)t＝125T时刻的振荡电流。
【答案】(1)T1＝π　(2)0
11.如图所示的LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电液滴恰好静止，当S闭合时，液滴在电容器内运动。已知带电液滴质量m＝1.0×10－6 kg，带电量q＝1.0×10－8 C，电容C＝0.4×10－6 F，电感L＝1.0×10－3 H，求：(g取10 m/s2)
(1)开关S断开时，极板间电场强度的大小E；
(2)从S闭合开始计时，在t＝2π×10－5 s时液滴的加速度的大小a。第四章 素养提升(四)
一、选择题
1.关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是(　B　)
A. 根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B. 要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C. 从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D. 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
【解析】只有非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，而均匀变化的磁场产生稳定的电场，A错误；为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率，B正确；从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫解调，C错误；用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这利用了紫外线的荧光效应，红外线不具有该效应，D错误。
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能产生电磁波的电场是(　D　)
A. B.
C. D.
【解析】图A中电场不随时间变化，不会产生磁场，A错误；图B和图C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生恒定的磁场，不会产生电磁波，B、C错误；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而该磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即电磁场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波，D正确。
3.“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法，正确的是(　B　)
A. 麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
B. 电磁波在真空中传播的速度为3×108 m/s
C. 普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
D. 紫外线的波长比红外线长
【解析】麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，A错误；电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为3×108 m/s，B正确；赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，C错误；紫外线的波长比红外线短，D错误。
4.关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　C　)
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开放电路，A错误；使电磁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。
5.如图所示为金属探测仪的内部结构，由线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流方向由b流向a，且电流正在减小，下列说法正确的是(　B　)
A. 此时线圈的自感电动势正在减小
B. 此时线圈的磁场能转化为电场能
C. 探测仪靠近金属时，金属被磁化
D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
【解析】电流正在减小，则线圈的磁场能在减小，磁场能转化为电场能，电容器正在充电，自感电动势阻碍电流的减小，电流的变化率却在增大，此时线圈的自感电动势正在增大，A错误，B正确；若探测仪靠近金属时，则含有铁等的磁性金属会发生磁化，其他金属不行，C错误；此时电流正在减小，即使探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，D错误。
6.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向a板，下列说法中，正确的是(　A　)
A. 若i正在减小，则线圈两端电压在增大
B. 若i正在增大，此时a板带正电
C. 若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
D. 若仅增大电容器的电容，振荡频率增大
【解析】若i正在减小，说明磁场能转化为电场能，则线圈两端电压在增大，A正确；若电流正在增大，则线圈中的电流从下向上，电容器正在放电，所以b板带正电，a板带负电，B错误；LC振荡电路的周期公式为T＝2π，若仅增大线圈的自感系数，周期增大，振荡频率减小；若仅增大电容器的电容，周期增大，振荡频率减小，C、D错误。
7.如图甲所示的振荡电路中，电容器两极板间的电压随时间变化的规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间变化的图像是图中的(回路中振荡电流以逆时针方向为正)(　D　)
A. B.
C. D.
【解析】电容器两极板间的电压U＝，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小。由图乙可以看出，在0~这段时间内，电容器在充电，且UAB＞0，即φA＞φB，A板应带正电荷，只有顺时针方向的电流才能使A板在充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为0，电容器极板上的电荷量为0，电流最大，故t＝0时刻电流为负向最大，D正确。
8.(多选)如图甲所示为LC振荡电路，用电流传感器可以将快速变化的电流显示在计算机屏幕上，如图乙所示。规定图甲中标注的电流方向为正方向，下列说法中，正确的是(　AD　)
A. a时刻电容器正在充电
B. b和d时刻电容器两端的电压相等
C. a和c时刻电容器极板的电性相反
D. 造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波
【解析】在LC振荡电路中，电流在减小，说明电容器正在充电，A正确；由图可知，随着LC振荡电路能量的消耗，电容器充电结束后的电荷量逐渐减小，电容器两端电压也逐渐减小，故b时刻电容器两端的电压大于时刻d时刻电容器两端的电压，B错误；经历a时刻充电后，c时刻电容器处于充电结束后的放电状态，电容器极板的电性没有发生变化，C错误；造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波，D正确。
9.(多选)在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种。如图甲所示有a、b两幅图，在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示的电路，图中虚线框a和b内只有一个电容器或电感器。下列关于电磁波的发射和接收的说法，正确的是(　AC　)
A. 在电磁波的发射技术中，图甲中a是调幅波
B. 在电磁波的发射技术中，图甲中b是调幅波
C. 图乙中c是电容器，用来通高频，阻低频，d是电感器，用来阻高频，通低频
D. 图乙中c是电感器，用来阻交流，通直流，d是电容器，用来通高频，阻低频
【解析】调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故甲图a、b中a为调幅波，b为调频波，A正确，B错误；根据交流电路中电容器的通高频阻低频和电感器的通低频阻高频作用可知，元件c要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件c是电容器，元件d要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件d是电感器，C正确，D错误。
二、计算题
10.如图甲所示，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为如图乙所示的余弦函数，图像中T未知。求：
(1)振荡电路中电场能变化的周期；
(2)t＝125T时刻的振荡电流。
【答案】(1)T1＝π　(2)0
【解析】(1)振荡电路的周期T＝2π，振荡电路中电场能变化的周期T1＝T＝π。
(2)根据题图可得u＝U0cos t，则时间t＝125T时，此时u＝U0，电场能最大，此时振荡电流i＝0。
11.如图所示的LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电液滴恰好静止，当S闭合时，液滴在电容器内运动。已知带电液滴质量m＝1.0×10－6 kg，带电量q＝1.0×10－8 C，电容C＝0.4×10－6 F，电感L＝1.0×10－3 H，求：(g取10 m/s2)
(1)开关S断开时，极板间电场强度的大小E；
(2)从S闭合开始计时，在t＝2π×10－5 s时液滴的加速度的大小a。
【答案】(1)1×103 V/m　(2)20 m/s2
【解析】(1)带电液滴处于静止状态，则有qE＝mg，解得E＝1×103 V/m。
(2)开关S断开时，极板间液滴处于静止状态，设m为液滴质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，则有mg＝q，由T＝2π，得T＝4π×10－5 s，当t＝2π×10－5 s时，即t＝，振荡电路中电流为0，电容器极板间场强方向与t＝0时刻方向相反，则此时根据牛顿第二定律，有mg＋q＝ma，解得a＝2g＝20 m/s2。　(共24张PPT)
本章素养提升(四)
电磁振荡与电磁波
第四章
高中物理 选择性必修 第二册
一、选择题
1.关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是(　　)
A. 根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B. 要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C. 从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D. 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
B
【解析】只有非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，而均匀变化的磁场产生稳定的电场，A错误；为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率，B正确；从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫解调，C错误；用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这利用了紫外线的荧光效应，红外线不具有该效应，D错误。
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能产生电磁波的
电场是(　　)
D
A. B.
C. D.
【解析】图A中电场不随时间变化，不会产生磁场，A错误；图B和图C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生恒定的磁场，不会产生电磁波，B、C错误；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而该磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即电磁场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波，D正确。
3.“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关
于电磁波的说法，正确的是(　　)
A. 麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
B. 电磁波在真空中传播的速度为3×108 m/s
C. 普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
D. 紫外线的波长比红外线长
B
【解析】麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，A错误；电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为3×108 m/s，B正确；赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，C错误；紫外线的波长比红外线短，D错误。
4.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开放电路，A错误；使电磁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。
C
5.如图所示为金属探测仪的内部结构，由线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流方向由b流向a，且
电流正在减小，下列说法正确的是(　　)
A. 此时线圈的自感电动势正在减小
B. 此时线圈的磁场能转化为电场能
C. 探测仪靠近金属时，金属被磁化
D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流
B
【解析】电流正在减小，则线圈的磁场能在减小，磁场能转化为电场能，电容器正在充电，自感电动势阻碍电流的减小，电流的变化率却在增大，此时线圈的自感电动势正在增大，A错误，B正确；若探测仪靠近金属时，则含有铁等的磁性金属会发生磁化，其他金属不行，C错误；此时电流正在减小，即使探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，D错误。
6.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向a
板，下列说法中，正确的是(　　)
A. 若i正在减小，则线圈两端电压在增大
B. 若i正在增大，此时a板带正电
C. 若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
D. 若仅增大电容器的电容，振荡频率增大
A
【解析】若i正在减小，说明磁场能转化为电场能，则线圈两端电压在增大，A正确；若电流正在增大，则线圈中的电流从下向上，电容器正在放电，所以b板带正电，a板带负电，B错误；LC振荡电路的周期公式为T＝2π，若仅增大线圈的自感系数，周期增大，振荡频率减小；若仅增大电容器的电容，周期增大，振荡频率减小，C、D错误。
7.如图甲所示的振荡电路中，电容器两极板间的电压随时间变化的规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间变化的图像是图中的(回路中振荡电流以逆时针方向为正)(　　)
D
【解析】电容器两极板间的电压U＝，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小。由图乙可以看出，在0~这段时间内，电容器在充电，且UAB＞0，即φA＞φB，A板应带正电荷，只有顺时针方向的电流才能使A板在充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为0，电容器极板上的电荷量为0，电流最大，故t＝0时刻电流为负向最大，D正确。
8.(多选)如图甲所示为LC振荡电路，用电流传感器可以将快速变化的电流显示在计算机屏幕上，如图乙所示。规定图甲中标注的电流方向为正方向，下列说法中，正确的是
(　 　)
A. a时刻电容器正在充电
B. b和d时刻电容器两端的电压相等
C. a和c时刻电容器极板的电性相反
D. 造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波
AD
【解析】在LC振荡电路中，电流在减小，说明电容器正在充电，A正确；由图可知，随着LC振荡电路能量的消耗，电容器充电结束后的电荷量逐渐减小，电容器两端电压也逐渐减小，故b时刻电容器两端的电压大于时刻d时刻电容器两端的电压，B错误；经历a时刻充电后，c时刻电容器处于充电结束后的放电状态，电容器极板的电性没有发生变化，C错误；造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波，D正确。
9.(多选)在电磁波发射
技术中，使电磁波随
各种信号而改变的技
术叫调制，调制分调
幅和调频两种。如图
甲所示有a、b两幅图，
在收音机电路中天线接
收下来的电信号既有高
频成分又有低频成分，
经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示的电路，图中虚线框a和b内只有一个电容器或电感器。下列关于电磁波的发射和接收的说法，正确的是
(　 　)
A. 在电磁波的发射技术中，图甲中a是调幅波
B. 在电磁波的发射技术中，图甲中b是调幅波
C. 图乙中c是电容器，用来通高频，阻低频，d是电感器，用来阻高频，通低频
D. 图乙中c是电感器，用来阻交流，通直流，d是电容器，用来通高频，阻低频
AC
【解析】调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故甲图a、b中a为调幅波，b为调频波，A正确，B错误；根据交流电路中电容器的通高频阻低频和电感器的通低频阻高频作用可知，元件c要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件c是电容器，元件d要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件d是电感器，C正确，D错误。
二、计算题
10.如图甲所示，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为如图乙所示的余弦函数，图像中T未知。求：
(1)振荡电路中电场能变化的周期；
(2)t＝125T时刻的振荡电流。
【答案】(1)T1＝π　
(2)0
【解析】(1)振荡电路的周期T＝2π，振荡电路中电场能变化的周期T1＝T＝π。
(2)根据题图可得u＝U0cos t，则时间t＝125T时，此时u＝U0，电场能最大，此时振荡电流i＝0。
11.如图所示的LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电液滴恰好静止，当S闭合时，液滴在电容器内运动。已知带电液滴质量m＝1.0×
10－6 kg，带电量q＝1.0×10－8 C，电容C＝0.4×10－6 F，电感L＝1.0×10－3 H，求：(g取10 m/s2)
(1)开关S断开时，极板间电场强度的大小E；
(2)从S闭合开始计时，在t＝2π×10－5 s时液滴
的加速度的大小a。
【答案】(1)1×103 V/m　(2)20 m/s2
【解析】(1)带电液滴处于静止状态，则有qE＝mg，解得E＝1×103 V/m。
(2)开关S断开时，极板间液滴处于静止状态，设m为液滴质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，则有mg＝q，由T＝2π，得T＝4π×10－5 s，当t＝2π×10－5 s时，即t＝，振荡电路中电流为0，电容器极板间场强方向与t＝0时刻方向相反，则此时根据牛顿第二定律，有mg＋q＝ma，解得a＝2g＝
20 m/s2。　

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