17电磁振荡与电磁波课本情境与练习高考物理回归课本题集(以图说法)

电磁振荡与电磁波—课本情境与练习
【课本情境】（选择性必修二P72）
【情境练习】
1．LC振荡电路中的电流图像如图所示，规定回路中顺时针电流方向为正．下图中正确反映出1～2ms内电场强度E和磁感应强度B方向的是（）
A．B．
C．D．
2．如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，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2
T
时刻 B ．图乙中的b 是电场能最大的时刻，此后的
4
T
内电流方向为正 C ．图乙中的c 是磁场能最大的时刻，对应图甲中的34
T
时刻
D ．图乙中的d 是磁场能最大的时刻，此后电容C 的下极板将充上负电荷
【课本情境】（选择性必修二P74）
【情境练习】
3．某个智能玩具的声响开关与LC 电路中的电流有关，如图所示为该玩具内的LC 振荡电路部分．已知线网自感系数L =2.5×
103H ，电容器电容C =4μF ，在电容器开始放电时（取t =0），上极板带正电，下极板带负电，则下列说法错误的是（ ）
A ．LC 振荡电路的周期410s T π-=⨯
B ．当410s t π-=⨯时，电容器上极板带正电
C ．当410s 3
t π-=⨯时，电路中电流方向为顺时针 D ．当410s 3
t π-=
⨯时，电场能正转化为磁场能
4．如图所示，LC 电路中，电容C 为0.4μF ，电感L 为1mH 。

已充电的平行板电容器两极板水平放置。

开关S 断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。

当开关S 闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（ ）
A ．510π-⨯s 时，回路中电流变化最慢
B ．5210π-⨯s 时，灰尘的速度最大
C ．5210π-⨯s 时，线圈中磁场能最小
D ．5210π-⨯s 时，灰尘的加速度最大
【课本情境】（选择性必修二P75）
【情境练习】
5．两块平行金属板构成的电容C 置于储罐内不导电液体中，通过开关S 与电感L 或电源相连构成如题图所示的LC 振荡电路，若液体缓慢渗漏，则（ ）
A ．电容C 不变
B ．L
C 振荡电路频率变大 C ．LC 振荡电路频率变小
D ．LC 振荡电路频率不变
6．如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为C 的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S 与自感系数为L 的线圈或电源相连。

当开
关从a 拨到b 开始计时，L 与C t <内（ ）
A．线圈中的电流增大
B．线圈中的自感电动势减小
C．电容器左极板带正电
D．电容器极板间的电场强度增大
【课本情境】（选择性必修二P76）
【情境练习】
7．某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（）A．B．
C．D．
8．如图所示，若某时刻LC振荡电路中，连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法正确的是（）
A．电容器在放电
B．电流正在逐渐减小
C．两平行板间的电场强度在减小
D．电容器中产生顺时针（俯视）的感应磁场
【课本情境】（选择性必修二P80）
【情境练习】
9．目前，我国已进入全面5G时代。

开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等一一变为现实。

5G，即第五代移动通信技术，采用3300~5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，1880~2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。

5G信号与4G信号相比下列说法正确的是（）
A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度更快
B．5G信号比4G信号更不容易被障碍物阻挡
C．5G信号比4G信号需要更多的通信基站
D．5G信号比4G信号更适合长距离传输
10．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内只用一个电容器或电感器。

以下关于电磁波的发射和接收的说法中，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a 是电容器，用来通高频，阻低频，b 是电感器，用来阻高频，通低频
D ．图乙中a 是电感器，用来阻交流，通直流，b 是电容器，用来通高频，阻低频
【课本情境】（选择性必修二P89）
【情境练习】
11．雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备。

某防空雷达发现一架飞机正沿水平方向朝雷达正上方匀速飞来，已知该雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为
4510s -⨯，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t ＝173s 后雷达向正上
方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为
4110s -⨯，则该飞机的飞行速度大小是多少？（电磁波的速度等于光速，远远大于飞机
的速度）
12．雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。

雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

试回答下列问题∶ （1）雷达是如何接收电磁波的？
（2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。

某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T 0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。

其中T 0、T 和ΔT 为已知量，光在真空中的传播速度为c 。

则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？
参考答案：
1．C
【详解】1～2ms 内，电流逐渐减小，电容器充电，因顺时针电流方向为正，则电容器上极板带正电，电场强度方向向下；由于电流逐渐减小，根据安培定则，线圈内产生顺时针方向电流，故磁感应强度B 方向向上，故选C 。

2．BD
【详解】A ．题图乙中的a 是电场能最大的时刻，由上极板带正电，此后的4
T
内电容器放电，电流沿逆时针方向，对应题图甲中的0时刻或T 时刻，故A 错误； B ．题图乙中的b 是电场能最大的时刻，由下极板带正电，此后的4
T
内电容器放电，电流沿顺时针方向，故B 正确；
C ．题图乙中的c 是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，根据右手螺旋定则，电流方向为逆时针方向，对应题图甲中的
4
T
时刻，故C 错误； D ．题图乙中的d 是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，电流方向为顺时针方向，此后电容C 的下极板将充上负电荷，故D 正确。

故选BD 。

3．AB
【详解】A ．由公式可得振荡电路的周期为
422210s T ππ-===⨯
故A 错误； B ．由于410s=2
T
t π-=⨯，所以当410s t π-=⨯时，电容器反向充满电，故电容器上极板带负电荷，故B 错误； CD ．由于410s<
3
4
T
t π
-=
⨯，所以电容器正在放电，放电电流是由电容器的正极板流向负极板，故电路中的电流方向为顺时针方向，电场能正转化为磁场能，故CD 正确。

本题选错误的，故选AB 。

4．ACD
【详解】A ．根据电磁振荡的周期公式可得
52410s T π-==⨯
所以当510s t π-=⨯时，即14
t T =，可知电容器放电完毕，回路中电流最大，电流变化最慢，A 正确；
B ．0=t 时对带电灰尘受力分析有
U Q mg Eq q q d Cd
==
⋅= 501s 0π-⨯间，即1
4
T 随着电容器放电，灰尘合力向下，开始加速运动；551021s s 0ππ--⨯⨯间，即11
42
T
T 时电容反向充电，此时电场力与重力方向相同，速度继续增大；同理分析可得在5521041s
s 0ππ--⨯⨯时，电容器先反向放电后又正向充电，可
得灰尘所受到的合力一直向下，最后等于零，所以灰尘在该段时间处于一直加速运动，即
5210π-⨯s 时，灰尘的速度不是最大，B 错误；
C ．5210π-⨯s 时，即1
2t T =时，振荡电路中电流为零，线圈中磁场能最小，C 正确；
D ．5210π-⨯s 时，即1
2
t T =，振荡电路中电流为零，电容器场强和0=t 时相反，此时灰尘
的合外力为
==2Q
F mg q mg Cd
+
合 即此时加速度大小为2g ，后电容器又开始放电，可得加速度减小，所以可得在5210π-⨯s 时，灰尘的加速度最大为2g ，D 正确。

故选ACD 。

5．B
【详解】A ．根据题意可知，两金属板间的液体相当于电介质，液体渗漏，金属极板间电介质减少，电容器电容变小，故A 错误； BCD ．由
2T =可得，当电容C 减小，LC 振荡电路周期减小，由
1
f T
=
可得，LC 振荡电路的频率增大，故B 正确，CD 错误。

故选B 。

6．D
【详解】A ．L 与C 构成的回路，振荡的周期
2T =电容器电量随时间变化如图所示
t <42
T T
t << 时间内，电容器极板上的电荷量增加，电容器在充电，则电流在减小，故A 错误； B ．线圈中的电流关系如图所示
t <42
T T
t << 时间内，电流在减小，且减小得越来越快，则穿过线圈的磁通量在减小且减小得越来越快，自感电动势
E n
t
∆Φ
=∆ 故自感电动势在增大，故B 错误；
C ．电容器极板上的电荷量反向增加，则电容器左极板带负电，故C 错误；
D ．根据
Q C U
=
U E d
=
解得
Q E Cd
=
电容器极板上的电荷量增加，则场强增大，故D 正确。

故选D 。

7．D
【详解】A ．稳定的电场，不能产生磁场，不能激发电磁波，故A 错误；
BC ．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，磁场不变就不能形成电磁场，不能激发电磁波，
故BC 错误；
D ．周期性变化的电场，会产生周期性变化的磁场，形成电磁场，向外发射电磁波，故D 正确。

故选D 。

8．B
【详解】AB ．根据已知条件可知，连接电容器的导线具有向上的电流，电容器电场方向向上，故电容器正在充电，所以电流逐渐减小，故A 错误，B 正确；
C ．充电过程中电容器电荷量越来越多，所以电场强度越来越大，故C 错误；
D ．根据右手定则，电容器中感生磁场的方向为逆时针（俯视）方向，故D 错误。

故选B 。

9．C
【详解】A ．5G 信号和4G 信号都是电磁波，在真空中传播速度等于光速，故A 错误； BC ．根据
c
λν
=
可知5G 信号频率更高，波长更短，4G 信号频率更低，波长更长，更容易发生明显衍射，即5G 信号比4G 信号更容易被障碍物阻挡，需要建设更密集的基站，故B 错误，C 正确； D ．近距离数据传输技术也是未来5G 移动通信网络构建过程中所研究的关键技术之一。

近距离数据传输也就是指移动网络数据信号可以不经过移动信号基站，而是直接实现设备与设备之间的通信传输，故D 错误。

故选C 。

10．AC
【详解】AB ．调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故题图A 、B 中A 为调幅波，B 为调频波，故A 正确，B 错误；
CD ．根据交流电路中电容器的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知，元件a 要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a 是电容较小的电容器，元件b 要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b 是高频扼流圈，故C 正确，D 错误。

故选AC 。

11．300m/s
【详解】已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为4110s -⨯，从左图中可以看出两
次时间间隔为4个刻度线，即
4410s t -=⨯
利用公式可得刚开始相距为
84410.50.5310m/s 410s 610m s vt -==⨯⨯⨯⨯=⨯
同理173s 后相距
'84420.50.5310m/s 210s 310m s vt -==⨯⨯⨯⨯=⨯
结合几何关系，故移动的距离为
45.210m s ∆=≈⨯
移动速度为
4
5.210m/s 300m/s 173
s v t ∆⨯==≈∆ 12．（1）见解析；（2）远离雷达方向，02Tc v T T
∆=+∆ 【详解】（1）电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理。

（2）由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动；
从雷达发出第一个电磁波起开始计时，经
2
T 被飞机接收，故飞机第一次接收电磁波时与雷达距离 12
T x c = 第二个电磁波从发出至返回，经T +ΔT 时间，飞机第二次接收电磁波时与雷达距离
22
T T x c +∆= 飞机从接收第一个电磁波到接收第二个电磁波内前进了21x x -，接收第一个电磁波时刻为12
T t =，接收第二个电磁波时刻为 20++2
T T t T ∆= 所以接收第一个和第二个电磁波的时间间隔为
2102
T t t t T ∆∆=-=+
故飞机速度为
21x x v t
-=∆ 解得。