北京师范大学附属中学高中物理选修二第四章《电磁震荡与电磁波》测试题(答案解析)

一、选择题
1．(0分)[ID：129189]如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。

t=0时开关S打到b端，已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s，不考虑振荡过程中的能量损失，下列说法正确的是（）
A．电容器两端电压与其所带电荷量成反比
B．电容器两端电压最大时所储存的电场能最小
C．t=1.005s时，M点与N点的电势相等
D．t=1.00s至t=1.01s内，电容器一直放电
2．(0分)[ID：129168]下列有关电磁波的说法正确的是（）
A．麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在
B．周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场
C．电磁波在所有介质中的传播速度均为8
c=⨯
310m/s
D．微波炉主要利用电磁波中的红光加热食物
3．(0分)[ID：129152]如图所示，电容器充电稳定后，将开关S由b扳到a并开始计时，在电流振荡了半个周期时，电路中（）
A．电容器C里的电场强度最强，电场强度方向向下
B．线圈L周围磁场最强
C．线圈中的磁感应强度为零
D．磁场能开始向电场能转化
4．(0分)[ID：129150]关于电磁波的下列说法中正确的是（）
A．电场和磁场总是相互联系的，从而产生电磁波
B．电磁波传播需要介质
C．电磁波的传播速度是8
⨯
310m/s
D．电磁波是一种物质，可在真空中传播
5．(0分)[ID：129146]为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金
属板构成的电容器C 置于储罐中，电容器可通过开关S 与线圈L 或电源相连，如图所示。

当开关从a 拨到b 时，由L 与C 构成的回路中产生周期为2T LC π=的振荡电流。

那么（ ）
A ．若罐中的液面上升，振荡电流的频率变小
B ．若罐中的液面上升，振荡电流的周期变小
C ．当S 从a 拨到b 之后的半个周期内，回路中的磁场先变弱后变强
D ．当S 从a 拨到b 之后的四分之一周期内，回路中的电流增大，L 的自感电动势变大 6．(0分)[ID ：129144]一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示，当磁感应强度均匀增加时，此粒子（ ）
A ．动能不变
B ．动能增加
C ．动能减小
D ．都可能 7．(0分)[ID ：129141]用如图甲所示的振荡电路发射无线电波，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话筒说话产生的低频振荡如图丙所示，根据乙、丙两个图像，发射出去的调幅电磁波图像应是（ ）
A．B．
C．D．
8．(0分)[ID：129135]关于电磁波谱，下列说法中不正确的是()
A．红外线比红光波长长，它的热作用很强
B．X射线就是伦琴射线
C．光波是横波，无线电波既有横波，又有纵波
D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用
9．(0分)[ID：129133]下列说法正确的是（）
A．频率越高，振荡电路向外辐射电磁波的本领越弱
B．在光的单缝衍射中，若将狭缝变窄，则在屏上产生的中央亮条纹变窄
C．医院中放射科给病人做胸透，是利用了β射线照射人体进行透视
D．光纤通信是激光和光导纤维结合的产物
10．(0分)[ID：129117]下列说法正确的是（）
A．由于真空中没有介质，因此电磁波不能在真空中传播
B．无线电通信是利用电磁波传输信号的，而光导纤维传送图像信息是利用光的全反射原理C．无影灯利用的是光的衍射原理，雨后的彩虹是光的干涉现象
D．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相的拍摄利用了光的衍射原理
11．(0分)[ID：129112]LC回路在电磁振荡过程中向外辐射电磁波如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（）
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．该回路振荡过程中辐射的电磁波的频率越来越小
12．(0分)[ID：129105]下列关于物理现象的描述错误的是（）
A．任何波传播都需要介质
B．一切物体都在不停地辐射红外线
C．红外线、可见光、紫外线、γ射线是按波长由长到短排列的电磁波
D．为了把需要传递的电信号发射到远方，必须对高频等幅电磁波进行调制
二、填空题
13．(0分)[ID：129233]____________提出光是一种________波，_________用实验验证了这一预言.红外线最显著的作用是______，_______都会发出红外线，红外线波长比红光
________，所以_______现象较显著，易透过云雾，可用于高空摄影；紫外线的主要作用是_______，______能发出紫外线，紫外线还有_____效应和_______作用，伦琴射线又叫
_________射线，波长比紫外线________.
14．(0分)[ID：129212]电磁波谱中频率最高的是______ ，光纤通信中，光导纤维传递光信号是利用光的______ 现象，光从真空进入光导纤维后传播速度将______ (填“增大”“减小”或“不变”)．
15．(0分)[ID：129207]摄像机在1秒内要传送25张画面,并且每一幅画面是逐行扫描的，电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显示这些画面．我们观看电视画面时，感觉不到上述现象,而是看到完整连续的自然画面，这是因为________．有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测．秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够________(选填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够________ (选填“增强”或“减弱”)电磁波反射回雷达．
16．(0分)[ID：129278]研究表明，提高电磁波的______，增大电磁波的能量，电磁波传播的距离就越远。

17．(0分)[ID：129265]一电容为C的电容器两极板间的电压为U，断开电源，让其通过一个自感系数为L的电感线圈放电，在第一次放电完毕的过程中，流过电路的平均电流是
____________。

18．(0分)[ID：129261]20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空设立太阳能卫星电站，可24h发电，且不受昼夜气候的影响。

利用微波——电能转换装置，将
电能转换成微波向地面发送，卫星电站的最佳位置在离地1100km 的赤道上空，微波定向性很好，飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的，可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过.预计在21世纪初地球上空将建起卫星电站。

（地球半径6400R =km ）
（1）太阳能电池将实现_______转换。

A ．光能——微波
B ．光能——热能
C ．光能——电能
D ．电能——微波
（2）在1100km 高空的卫星电站的速度约为__________。

A ．3.1km /s
B ． 7.3km /s
C ．7.9km /s
D ．11.2km /s
（3）微波指__________。

A ．超声波
B ．次声波
C ．电磁波
D ．机械波
（4）飞机可以安全无恙是因为飞机外壳对微波的__________作用。

A ．反射
B ．折射
C ．衍射
D ．干涉
（5）微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的___________。

A ．电离作用
B ．穿透作用
C ．生物电作用
D ．产生强涡流
19．(0分)[ID ：129253]X 射线穿透物质的本领比γ射线更强（________）
20．(0分)[ID ：129250]可见光________（选填“是”或“不是”）电磁波的一部分；电磁波在真空中的传播速度_______m/s ；在人类历史上首先捕捉到电磁波的科学家是_________（选填“麦克斯韦”或“赫兹”）。

三、解答题
21．(0分)[ID ：129380]某电视台发出波长为600m 的电磁波，此电磁波的频率是多少？（已知电磁波在空气中的传播速度c 取3×108m/s ）
22．(0分)[ID ：129364]我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。

请你小结一下：声波和电磁波有哪些地方是相同的？有哪些地方存在着差异？
23．(0分)[ID ：129351]一个LC 电路产生电磁振荡。

以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的i t -图像和u t -图像。

24．(0分)[ID ：129337]如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的回答？（设对方听到话后立即回话，已知
24610kg M =⨯地，66.410m R =⨯地）
25．(0分)[ID ：129283]如图所示，在xOy 坐标系中，在y d <的区域内分布由指向y 轴正方向的匀强电场，在3d y d ≤≤的区域内分布有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场，MN 为电场和磁场的边界，在3y d =处放置一垂直于y 轴的足够大金属挡板ab ，带电粒子打到板上即被吸收（设轨迹圆与挡板ab 相切的粒子刚好不会被吸收），一质量为m.电量为q +的粒子以初速度0v 由坐标原点O 处沿x 轴正方向射入电场，已知电场强度大小为
2089mv E qd
=，粒子的重力不计．
（1）要使粒子不打到挡板上，磁感应强度应满足什么条件？
（2）通过调节磁感应强度的大小，可让粒子刚好通过点()4,0P d （图中未画出），求磁感应强度的大小．
26．(0分)[ID ：129282]某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm ，每秒发射的脉冲数n ＝5 000个，每个脉冲持续时间t ＝0.02 μs ．求电磁波的振荡频率和最大探测距离．
【参考答案】
2016-2017年度第*次考试试卷 参考答案
**科目模拟测试
一、选择题
1．C
2．B
3．C
4．D
5．A
6．B
7．B
8．C
9．D
10．B
11．B
12．A
二、填空题
13．麦克斯韦电磁赫兹热效应一切物体长衍射化学效应高温物体荧光杀菌消毒X短14．γ射线；全反射；减小【解析】
15．画面更换迅速和视觉暂留效应使我们感觉到电视画面是连续的增强减弱16．频率
17．
18．CBCAD
19．错误
20．是赫兹
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
26．
2016-2017年度第*次考试试卷参考解析
【参考解析】
**科目模拟测试
一、选择题
1．C
解析：C
A ．由电容定义式Q C U
=可得，电容器两端电压与其所带电荷量成正比，所以A 错误； B ．电容器两端电压最大时所储存的电场能最大，所以B 错误；
C ．已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s ，则周期0.02s T =，
11.005s 504
t T ==，电流达到最大值，电容器放电完毕，电荷量为0，则M 点与N 点的电势相等，所以C 正确；
D ． t =1.00s 至t =1.01s 内，12
t T ∆=
,电容器先放电后反向充电，所以D 错误。

故选C 。

2．B
解析：B
A. 赫兹最早通过实验证实了电磁波的存在，A 错误；
B. 周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，B 正确；
C. 电磁波在真空中传播速度等于8310m/s c =⨯，C 错误；
D. 因为红外线有热作用，微波炉主要利用电磁波中的红外线加热食物，D 错误。

故选B 。

3．C
解析：C
A ．开关与a 接通后，电容器通过线圈放电经过半个周期时，正是电容器反向充电完毕时刻，此时电容器下极板带正电，电容器C 里的电场强度最强，电场强度方向向上，所以A 错误；
BC ．经过半个周期时，线圈中电流为零，线圈中的磁感应强度为零，所以B 错误；C 正确；
D ．此后电容器又要放电，即由电场能转化为磁场能，所以D 错误；
故选C 。

4．D
解析：D
A ．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，一环套一环由近及远的传播形成了电磁波，A 错误；
BD ．电磁波是一种物质，传播不需要介质，可以在真空中传播，B 错误，D 正确； C ．电磁波在真空中的传播速度是8310m/s ⨯，在其他介质中的传播速度会发生变化，C 错误。

故选D。

5．A
解析：A
AB．两块平行金属板构成的电容器中间的不导电液体是一种电介质，液体的高度升高，相
当于插入的电介质增多，电容增大，根据2
T=
期增大，则频率减小，故A正确，B错误；
C．在S从a拨到b之后的半个周期内，刚开始电容器作为电源放电，线圈中产生逐渐增大的电流，此时磁场增强，放电完毕后，电路中电流最大，此后电路中电流逐渐减小，电容器充电，磁场变弱，故C错误；
D．在S从a拨到b之后的四分之一个周期内，回路中的电流先逐渐增大，但电流变化越来越慢，故L的自感电动势变小，故D错误。

故选A。

6．B
解析：B
磁感应强度均匀增强，产生恒定电场，由楞次定律知感应磁场方向垂直纸面向外，产生的感应电场为逆时针方向，带正电粒子的运动方向和电场方向相同，电场力对粒子做正功，粒子动能增加，ACD错误，B项正确。

故选B。

7．B
解析：B
使电磁波随各种信号而改变的技术，叫调制.调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波.由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化，所以B正确；ACD错误；
故选B。

8．C
解析：C
A．红外线比红光波长长，它的热作用很强，选项A正确，A项不合题意；
B．X射线就是伦琴射线，选项B正确，B项不合题意；
C．光波与无线电波都是电磁波，都是横波，选项C错误，C项符合题意；
D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用，选项D正确，D项不合题意。

此题选择不正确的选项，故选C。

9．D
解析：D
A．电磁波的能量与频率有关；振荡电路的频率越大，发射电磁波的本领越大，所以A错误；
B．在光的单缝衍射中，根据实验现象可知，若将狭缝变窄，则在屏上产生的中央亮条纹变
宽，所以B错误；
C．医院中放射科给病人做胸透，是利用了X射线照射人体进行透视，所以C错误；D．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，所以D正确。

故选D。

10．B
解析：B
A．电磁波可以在真空中传播，A错误；
B．无线电通信是利用电磁波传输信号的，光导纤维传送图像信息是利用光的全反射原理，B正确；
C．无影灯利用的是光的直线传播原理，雨后的彩虹是光的折射现象，C错误；
D．泊松亮斑是光的衍涉现象，全息照相的拍摄利用了激光的单色性，即相干性原理，D错误。

故选B。

11．B
解析：B
AB．由右手螺旋定则可判断图示时刻电流方向为逆时针方向，又电容器下极板带正电，说明电容器正在充电，选项A错误，B正确；
C．电容器充电时，电容器上的电荷量增大，电流在减小，选项C错误；
D．由振荡电路的周期公式2
T=D错误。

故选B。

12．A
解析：A
A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A正确；
B．自然界中任何物体都向外辐射红外线，温度越高，辐射红外线本领越强，故B错误；C．红外线、可见光、紫外线、γ射线是按波长由长到短排列的电磁波，故C错误；
D．根据电磁波发射的特点可知，为了使需要的传播信息加载在电磁波上发射到远方，必须振荡电流进行调制，故D错误。

故选A。

二、填空题
13．麦克斯韦电磁赫兹热效应一切物体长衍射化学效应高温物体荧光杀菌消毒X短
解析：麦克斯韦电磁赫兹热效应一切物体长衍射化学效应高温物体荧光杀菌、消毒 X 短
[1][2][3][4]麦克斯韦提出光是一种电磁波，后来赫兹用实验验证了这一预言.红外线最显著的作用是热效应；
[5][6]一切物体都会发出红外线，由电磁波谱可知，红外线波长比红光长；
[7]由发生明显衍射件可知，红外线衍射现象较显著，易透过云雾，可用于高空摄影；
[8][9][10[11]紫外线的主要作用是化学效应，高温物体能发出紫外线，紫外线还有荧光，杀菌、消毒作用；
[12][13]伦琴射线又叫x 射线，波长比紫外线短。

14．γ射线；全反射；减小 【解析】
解析：γ射线； 全反射； 减小
【解析】
电磁波谱中频率最高的是γ射线，光纤通信中，光导纤维传递光信号是利用光的全反射现象，光从真空进入光导纤维后传播速度将减小．
15．画面更换迅速和视觉暂留效应使我们感觉到电视画面是连续的增强减弱 解析：画面更换迅速和视觉暂留效应使我们感觉到电视画面是连续的 增强 减弱
(1)电视机制式是每秒25帧，也就是说每秒画面就更新了25次，且不是同一时间更新，而且每次扫描线很是密集．这个频率和密度，是人眼无法察觉到的;视觉印象在人的眼中大约可保持0.1秒之久．如果在视野范围内物体在小于0.1秒时间内完全通过，可能不被发现．因为前一影像可保持在视觉中．故原因为画面更换迅速和视觉暂留效应使我们感觉到电视画面是连续的．
(2)现代的“隐形飞机”之所以能够避开雷达的探测，其原因在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够减弱电磁波的反射，同时隐形飞机的表面有一层特殊材料，这种材料能够增强对电磁波的吸收作用，使得雷达受到反射回来的电磁波发生变化，即导致雷达无法根据反射回来的电磁波判断前方物体．
【点睛】
雷达的工作原理是:其首先向外发射电磁波，这些电磁波碰到前方物体后发生反射，即雷达通过接收到的反射回来的电磁波的情况判断前方的物体情况．所以该题可以据上面所说的雷达的工作原理分析即可．
16．频率
解析：频率
[1]研究表明，提高电磁波的频率，增大电磁波的能量，电磁波传播的距离就越远。

17．
从放电开始到第一次放电完毕所用时间为
4T ，放出的电荷量为 q CU =
则平均电流为
4q CU I t T ===．CBCAD 解析：C B C A D （1）[1]太阳能电池是把光能转化为电能的装置，故选C ；
（2）[2]据
v 第一宇宙速度v 1=7.9km/s ，设卫星电站速度为v 2，则
v 2=v ≈7.3（km/s ） 故选B 。

（3）[3]运用电磁波谱知识可知，微波是电磁波的一部分，故选C 。

（4）[4]微波波长较短，易于反射，故选A 。

（5）[5]微波的频率很高，这样的电磁波在生物体内可引起涡流，由于卫星电站功率很大，相应地涡流产生的能量很大，足以将鸟热死，故选D 。

19．错误
解析：错误
γ射线的波长比X 射线的波长短，即γ射线的频率比X 射线的频率大，由ε = hν可知，γ射线具有的能量比X 射线的大，穿透物质的本领比X 射线强，故题干说法错误。

20．是赫兹
解析：是 8310⨯ 赫兹
[1]由电磁波谱可知，电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线，故可见光是电磁波的一部分；
[2]电磁波在真空中的传播速度都等于光速，8310m/s c =⨯；
[3]麦克斯韦是建立了电磁场理论和预言了电磁波的存在，赫兹是在人类历史上首先捕捉到电磁波的科学家。

三、解答题
21．
5×105Hz
根据电磁波的速度与波长关系，有c f λ=，可得频率为
8
5310Hz=510Hz 600c
f λ⨯==⨯22． 相同点：都有波的一切特性，比如都能产生反射、干涉、衍射等现象，波速、波长、频率具有同样的关系；
不同的：产生的机理不一样，声波是由机械振动产生的；电磁波中的无线电波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，光由电子的激发产生，射线由原子核衰变产生；还有电磁波传播不需要介质，声音的传播需要介质。

相同点：都有波的一切特性，比如都能产生反射、干涉、衍射等现象，波速、波长、频率具有同样的关系；
不同的：产生的机理不一样，声波是由机械振动产生的；电磁波中的无线电波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，光由电子的激发产生，射线由原子核衰变产生；还有电磁波传播不需要介质，声音的传播需要介质。

23．
电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的i t -图像和u t -图像如下图
t =0时刻，电容器刚要放电的瞬间，电容器两极板间电压最大，电路中电流为0，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大。

t =4
T 时刻，放电完毕，电路中电流达到最大，电容器两极板上没有电荷，其电压为0.电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而是保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷并且电荷逐渐增多。

t =2
T 时刻，充电完毕，电流减小为0，电容器两极板上的电荷最多，其电压也达到最大。

此后，电容器再放电，电路中电流逐渐增大，电容器两极板间电压逐渐减小。

t =
34T
时刻，放电完毕，电路中电流达到最大，电容器两极板上电压为0。

接着，电流继续给电容器充电，电流逐渐减小，电容器两极板间电压逐渐增大。

t =T 时刻，充电完毕，电流减小为0，电容器两极板上的电荷最多，其电压也达到最大。

由图可知，两条图线的相位不相同，电压的相位超前电流的相位2
π。

24．
另一方至少要等0.477s 才能听到对方的回答
要求出说话后听到对方讲话经历的时间，需要知道同步卫星分别和两人之间的距离，当两人都站在同步卫星的正下方时，电磁波经同步卫星传播的距离最短，需时最少。

设卫星的质量为m ，离地高为h ，同步卫星的角速度和地球自转的角速度相同。

由牛顿第二定律得
22
()()Mm m R h G
R h ω+=+ 所以 1124263226.6710610(360024)m 6.410m 4 3.14
GM h R ω-⨯⨯⨯⨯⨯==-⨯⨯73.5810m =⨯
无线电传播的最短距离为
784 3.58104m 1.4310m s h ==⨯⨯=⨯
传播的最短时间为
8
81.4310s 0.477s 310
s t c ⨯===⨯25． (1)043mv B qd
≥ (2) 043mv B qd = 【解析】
（1）粒子先在电场中做类平抛运动，0x t v =，212d a t =，其中2089v qE a m d
==，得到：32
x d = 速度与x 轴夹角04tan 3at v θ==，053θ=，进入磁场速度053
v v = 粒子刚好不打到挡板上，轨迹与板相切；设粒子在磁场中运动半径为R ，洛伦兹力提供向心力：
2
qvB m r v = 由几何关系：0cos532r r d +=，得到：54r d =
得到：043mv B qd =，故要使粒子不打到挡板上，043mv B qd
≥； （2）粒子再次回到x 轴上，沿x 轴前进的距离'0'822sin 5335x r r d r ∆=-=-
调节磁场'504
r d <≤，所以3d x d ≤∆< 粒子通过P 点，回旋次数4d n r =
∆，所以443n <≤ N 为整数，只能取2n =、3n =、4n =
2n =时，2x d ∆=，此时磁场083mv B qd
= 3n =时，43
x d ∆=，此时磁场085mv B qd = 4n =时，x d ∆=，此时磁场043mv B qd =
点睛：本题的难点在于第二问，由于改变磁感应强度则粒子做匀速圆周运动的半径随之改变，粒子返回MN 的位置也将变化，回到电场中做斜抛运动到达x 轴的位置也将发生相应的变化，那么就要找到回旋次数N 与每回旋一次向前移动距离s 之间的关系．
26．
5×109 Hz 6×104 m
由于电磁波的波长、频率和波速之间满足关系v=λf，真空中电磁波的传播速度等于光速，
一般在空气中传播，电磁波的传播速度就认为等于光速ν=3.00×l 08 m/s，因此
v
f
＝＝
1.5×109Hz，即电磁波频率为1.5×109 Hz．雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续
t=0.02μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量，设最大侦察距离为s，则s=v△t，而△t=1/5000 s=200μs＞＞0.02μs（脉冲持续时间可以略去不计），所以s=v•△t=6×104m．。