1、第第 4 4 章章 电磁波电磁波 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、 选择题(本题共 12 小题， 每小题 5 分， 共 60 分。 17 小题为单项选择题， 8 12 小题为多项选择题) 1首先从理论上预言电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是 ( ) A牛顿、法拉第 B焦耳、奥斯特 C爱因斯坦、普朗克 D麦克斯韦、赫兹 解析 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在。 答案 D 2验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的 光能控制电视机、 空调的工作状态。 对于它们发出的光， 以下判断正确的是( ) A它们发出的都是红外线 B它们发
2、出的都是紫外线 C验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线 D验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线 解析 紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发出的是紫 外线；红外线波长较长，容易发生衍射，故能很方便地遥控家用电器，故 D 正 确。 答案 D 3下列说法正确的是( ) A电磁波在真空中以光速 c 传播 B在空气中传播的声波是横波 C声波只能在空气中传播 D光需要介质才能传播 解析 电磁波在真空中的传播速度为光速 c，选项 A 正确；在空气中传播的声波 是纵波，选项 B 错误；声波可以在气体中传播，也可以在液体、固体中传播， 选项 C 错误；光可以在真空中传播，因此，光
3、不需要介质也能传播，选项 D 错 误。 答案 A 4古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声 音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是( ) A声音和光都是机械波 B声音和光都是电磁波 C声音是机械波，光是电磁波 D声音是电磁波，光是机械波 解析 声音必须在介质中传播，是一种机械波，光可以在真空中传播，是一种电 磁波，C 正确。 答案 C 5如图所示，it 图像表示 LC 振荡电路的电流随时间变化的图像，在 t0 时 刻，电路中电容器的 M 板带正电。在某段时间里，电路的磁场能在减小，而 M 板仍带正电，则这段时间对应图像中的( ) AOa 段 Bab 段
4、Cbc 段 Dcd 段 解析 某段时间里，电路的磁场能在减小，说明电路中的电流正在减小，正在给 电容器充电，而此时 M 极板带正电，那么一定是给 M 极板充电，电流方向是顺 时针方向。由图像知 t0 时，电容器开始放电，又 M 极板带正电，结合 it 图 像可知， 电流以逆时针方向为正方向， 因此这段时间内， 电流为负， 且正在减小， 符合条件的只有图像中的 cd 段，故只有 D 正确。 答案 D 6一种电磁波入射到半径为 1 m 的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于 电磁波谱(如图)中的( ) A可见光 B 射线 C无线电波 D紫外线 解析 波发生明显衍射现象的条件是： 障碍物或孔的尺寸
5、大小跟光的波长差不多 或比波长还要小。由题图可知，电磁波中的无线电波波长范围是 10410 3 m， 红外线波长范围是 10 3107 m，可见光、紫外线、 射线的波长更短，所以只 有无线电波才符合条件，C 正确。 答案 C 7物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线 电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对 称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发 出波长为 1和 2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到 1和 2的信号都保持 最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是( ) A天线发出的两种无线电波必须一
6、样强 B导航利用了 1与 2两种无线电波之间的干涉 C两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 解析 强度不一定相同，故 A 项错误；两种无线电波传播的速度(光速)相同，由 cf 知，波长不同，则频率不同，故两种无线电波不会发生干涉，B 项错误； 两种无线电波各自发生干涉，因此在空间的强弱分布稳定，天线连线的中垂线上 都是加强点，故 C 项正确，D 项错误。 答案 C 8下列关于无线电广播的叙述，正确的是( ) A发射无线电广播信号必须采用调频方式 B发射无线电广播信号必须进行调制 C接收无线电广播信号必须进行调谐 D接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬
7、声器播放 解析 发射无线电广播信号必须经过调制， 可以采用调频， 也可以采用调幅方式， 所以选项 A 错误，B 正确；接收无线电广播信号必须经过调谐，即选台，选项 C 正确；由于无线电波中有高频信号，所以要经过解调将低频信号检出来，才能由 扬声器播放，选项 D 正确。 答案 BCD 9关于电磁波，下列说法正确的是( ) A电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 解析 电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电
8、磁波的频率无关，选项 A 正 确； 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项 B 正确；电磁 波传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项 C 正确；电磁波可以通过光 缆传输，选项 D 错误。 答案 ABC 10关于调制器的作用，下列说法正确的是( ) A调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去 B调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去 C调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去 D调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去 解析 调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去， 如果高频信号的振 幅随低频信号的变化而变化，则
9、是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化 而变化，则是调频。由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号 加载到高频信号上去，选项 A、B、C 正确，D 错误。 答案 ABC 11在 LC 振荡电路的工作过程中，下列说法正确的是( ) A在一个周期内，电容器充、放电各一次 B电容器两极板间的电压最大时，线圈中的电流也最大 C电容器放电完毕时，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值 D振荡电路的电流变小时，磁场能减少，电场能增加 解析 一个完整的周期，电磁振荡电路完成两次充、放电过程，A 错误；电容器 两极板间电压最大时，恰好充电完毕，电路中电流为零，B 错误；电容器放电完 毕，极
10、板上电荷量为零，板间电压为零，电路中电流达到最大值，C 正确；当振 荡电路的电流变小时，说明磁场能减小，即此时电场能增多，D 正确。 答案 CD 12目前雷达发射的电磁波频率多在 2001 000 MHz 范围内。下列关于雷达和 电磁波说法正确的是( ) A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 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 解析 由公式 vf 可知， min v fmax 3108 1 000106 m0.3 m， max v fmin 3108 2
11、00106 m1.5 m，A 正确；电磁波是由周期性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。 答案 ACD 二、非选择题(共 4 个题，共 40 分) 13(8 分)有波长分别为 290 m、397 m、566 m 的无线电波同时传向收音机的接 收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到 756 kHz 时， (1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强？ (2)如果想接收到波长为 290 m 的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动 片旋进一些还是旋出一些？ 解析 (1)根据公式 fc ，设波长分
12、别为 290 m、397 m、566 m 的无线电波的频 率分别为 f1、f2、f3，则有 f1 c 1 3.0108 290 Hz1034 kHz f2 c 2 3.0108 397 Hz756 kHz f3 c 3 3.0108 566 Hz530 kHz 所以波长为 397 m 的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强。 (2)由上可知，要接收波长为 290 m 的无线电波，应增大调谐电路的固有频率， 依据固有周期 T2 LC，与 C rS 4kd，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出 一些以减小电容。 答案 见解析 14(10 分)如图所示，S 先接通 a 触点，让电容器充电后再接触 b
13、触点，设这时 可变电容器的电容为 C556 pF，电感 L1 mH。 (1)经过多长时间电容 C 上的电荷第一次释放完？ (2)这段时间内电流如何变化？线圈两端电压如何变化？ 解析 (1)根据 T2 LC，该电路的振荡周期为 T2 LC23.14 110 35561012 s 4.6810 6 s; 电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的时间 tT 41.1710 6 s。 (2)电流逐渐增大，线圈两端的电压逐渐减小。 答案 (1)1.1710 6 s (2)增大 减小 15(10 分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在 30 天内能以 37.5 kHz 的频率自动
14、发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发 出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。 那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若 接收电路是由 LC 电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈感应系数 L4.0 mH，此时产生电谐振的电容为多大？ 解析 由公式 cf 得 c f 3108 37.5103 m8 000 m 再由公式 f 1 2 LC得 C 1 42f2L 1 42（37.5103）2410 3 F 4.510 9 F 答案 8 000 m 4.510 9 F 16(12 分)如图所示，线圈 L 的自感系数为 25 mH，电阻为零，电容器 C 的电 容为 40 F，灯泡 L 的规格是“4 V，2
15、W”。开关 S 闭合后，灯泡正常发光，S 断开后，LC 中产生振荡电流。若从 S 断开开始计时，则： (1)当 t 210 3 s 时，电容器的右极板带何种电荷？ (2)当 t10 3 s 时，LC 回路中的电流为多大？ 解析 由 T2 LC知： T2 2510 340106 s2103 s。 (1)t 210 3 s1 4T，断开开关 S 时，电流最大，经 T 4，电流最小，电容器两极板 间电压最大。在此过程中对电容器充电，右极板带正电。 (2)t10 3 sT 2，此时电流亦为最大，与没有断开开关时的电流大小相等，则 IP U 2 W 4 V0.5 A。 答案 (1)正电荷 (2)0.5 A