【单元练】上海长征中学高中物理选修2第四章【电磁振荡与电磁波】知识点总结(含解析)

一、选择题
1．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．如图所示的LC 振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L 中的磁场方向如图所示，则此时（ ）
A ．线圈中的自感电动势在增大
B ．电容器两端电压正在增大
C ．磁场能正在转化为电场能
D ．增大电容器的电容，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领D
解析：D
AB ．根据线圈L 中的磁场方向，由安培定则可知，电路中的电流是逆时针方向，则电容器
处于放电过程，电容器电荷量逐渐减小，所以电容器两端电压正在减小，由于放电过程电路中的电流慢慢增大，则线圈中的自感电动势在减小，则AB错误；
C．根据LC振荡电路中能量关系可知，此时电场能正在转化为磁场能，所以C错误；D．增大电容器的电容，则电容器的容抗减小，所以可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，则D正确；
故选D。

3．下列判断正确的是（）
A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．电磁波和机械波传播都需要介质
D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄B
解析：B
A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，故A错误；
B．干涉和衍射是波的特有性质，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，故B正确；C．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，故C错误；
D．光的干涉条纹间距
L x
d λ
∆=
若仅将入射光由绿光改为红光，由于波长变大，故条纹间距变大，故D错误；
故选B。

4．如图所示，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，线圈及导线电阻均不计。

先闭合开关S，稳定后，再将其断开，并规定此时t=0。

当t1=0.01s时，LC回路中电容器右极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，则（）
A．LC回路的振荡周期为0.02s
B．LC回路中电流最大时电场能最大
C．t2=0.12s时线圈中磁场能最大
D．t3=0.125s时回路中电流沿顺时针方向C
解析：C
A．t=0时，线圈中电流向右，断开开关S后，电容器右极板充电。

在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t=0.01s时LC回路中电容器右极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时充电一次，则周期为0.04s，选项A错误；
B．根据LC振荡电路的充放电规律可知，放电完毕时，回路中电流最大，磁场能最大，电场能最小，选项B错误；
C．t2=0.12s=3T，此时线圈中电流向右最大，磁场能最大，选项C正确；
D．t3=0.125s=
1
3T
8
时线圈中电流向右给电容器充电，回路中电流沿逆时针方向，选项D
错误。

故选C。

5．LC振荡电路中某时刻的磁场方向如图所示，则（）
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流方向由N指向M
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上板带负电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由N指向M C
解析：C
安培定则可知，电流方向由M向N；若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电场能正在增大，电容器上板带正电；若磁场正在增强，则电容器正在放电，电场能正在减少，电容器上板带负电，选项ABD错误，C正确。

故选C。

6．如图所示，是某 LC振荡电路中电流随时间变化的关系曲线，如图乙所示，规定顺时针电流为正电流，则（）
A．在t1时刻，a 板带正电，电荷量最大
B．在t1~t2时间内，线圈内磁场方向向上，且强度减弱
C．在t2时刻，电感线圈自感电动势最大，U c>U d
D．在t1~t2时间内，电容器正在充电D
解析：D
A．在t1时刻，回路中的电流顺时针最大，则电容器放电完毕，此时a 板不带电，A错误；B．在t1~t2时间内，回路中顺时针电流逐渐减小，则线圈内磁场方向向下，且强度减弱，B 错误；
C．在 t2时刻，电流为零，但是电流的变化率最大，此时电感线圈自感电动势最大，根据楞次定律可知，线圈下端电势高，即U c<U d，C错误；
D．在t1~t2时间内，回路中顺时针电流逐渐减小，线圈的磁场能减小，电容器内电场能增加，即电容器正在充电，D正确。

故选D。

7．下列说法正确的是（）
A．医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应
B．图（a）中如果灯泡灯丝突然烧断，会引起原线圈电流突然增大
C．图（b）中磁铁上下振动时，磁铁下端放一金属线圈，让磁铁振动时穿过它，它将对磁铁产生明显的阻尼
D．图（c）中LC振荡电路中，如果磁场在增大，那么电容器在放电且电容器上极板带正电C
解析：C
A．“B超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，没有使用多普勒效应，选项A错误；
B．图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断，副线圈中的电流减小，会引起原线圈电流突然减小，选项B错误；
C．图(b)中磁铁上下振动时，磁铁下端放一金属线圈，让磁铁振动时穿过它，线圈内产生感应电流，它产生它将对磁铁产生明显的阻尼，选项C正确；
D．图(c)中LC振荡电路中，如果磁场在增大，说明电流正在增大，那么电容器在放电，由电流的关系可知电容器上极板带负电，选项D错误。

故选C。

8．电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有（）
A．波长和频率B．波速和频率C．波长和波速D．频率和振幅C
解析：C
频率由波本身性质决定，与介质无关，所以电磁波从真空中进入介质后，频率不变，波速减小，根据
v
λ=
f
可知波长变短，根据
=
E hv
可知，能量不变，振幅不变，故ABD错误，C正确。

故选C。

9．LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图所示。

现规定过P点向右的电流为正，则下列说法正确的是（）
A ．1.5s 至2.0s 时间内，电容器放电
B ．1.5s 至2.0s 时间内，电容器上极板带的是负电
C ．1s 至1.5s 时间内，Q 点的电势比P 点的电势高
D ．1s 至1.5s 时间内，磁场能正在转化为电场能C
解析：C
AB ．由振荡电路的图像可知，在1.5s 至2.0s 时间内，电流方向为负，且电流值正在减小，所以依题规定的电流正方向可知，在该段时间内，LC 回路中的电流是逆时针，而且，电容器正在充电，由充电电流是由电容器负极板流出，流向正极板可知，电容器上极板带正电，故AB 错误；
CD ．由LC 振荡电路图象可知，在1s 至1.5s 时间内，电流为负电流，且电流的值正在增大，由题所规定的电流正方向知，此时间内LC 回路中的电流是逆时针的，即由Q 点经电感L 流向P 点，所以Q 点电势比P 点高，而且由于电流值正在增大，所以电场能正在转化为磁场能，故C 正确，D 错误。

故选C 。

10．小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的计数为G 1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB 的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R ．若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v 在磁场中竖直向上运动，这时电子测力计的计数为G 2，铜条在磁场中的长度L ．在直铜条AB 向上运动过程中说法正确的是（ ）
A ．直铜条A
B 所受安培力方向向上
B ．直铜条AB 中感应电流方向为B→A
C ．G 1小于G 2
D ．感应强度的大小为B 12()1G G R L v
解析：D
AB．直铜条AB向上运动，由右手定则可知，感应电流方向：A→B，由左手定则可知，铜条受到的安培力方向：竖直向下，故AB错误；
C．设铜条的重力为G，由题意可知：G1＝G，铜条向上运动时，铜条受到的安培力竖直向下，由牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力：F＝BIL竖直向上，由平衡条件得：
G＝G2+BIL，G2＝G﹣BIL，
由此可知：
G1>G2，
故C错误；
D．铜条不动时，由平衡条件得：G＝G1，铜条向上运动时，磁铁静止，由平衡条件得：
G＝G2+BIL，
感应电流：
E BLv
==，
I
R R
解得：
B=，
故D正确．
二、填空题
11．（1）太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、γ射线、无线电波。

太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内。

在这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为__________可见光和_______________
（2）有一种生命探测仪可以探测生命的存在。

我国四川汶川特大地震发生后，为了尽快营救废墟中的伤员，救援人员就广泛应用了这种仪器，该仪器主要是接收人体发出电磁波中的_____________（选填“可见光”、“红外线”或“紫外线”）
（3）下面是关于电磁波的描述，你认为正确的在横线上画“√”，错误的在横线上画“×”。

A．微波炉是利用电磁波加热食物的__________________
B．电磁波是纵波_____________________
C．手机是利用电磁波传递信息的___________________紫外线红外线红外线√×√
解析：紫外线红外线红外线√ × √
（1）[1][2]．在这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为：紫外线、可见光和红外线；
（2）[3]．生命探测仪主要是接收人体发出电磁波中的红外线.
（3）[4]．A．微波炉是利用电磁波加热食物的，此说法正确；
[5]．B．电磁波是横波，则此题错误；
[6]．C．手机是利用电磁波传递信息的，此题正确。

12．电磁波的传播速度等于____________,与光速相同。

为此麦克斯韦认为光是一种
_____________。

电磁波的传播速度等于________________的乘积。

电磁波波长与频率
解析：53.010km ⨯ 电磁波 波长与频率
[1][2]电磁波的传播速度等于53.010km ⨯，即与光速相同，为此麦克斯韦认为光是一种电磁波，
[3]由波长、波速、频率间的关系可知，电磁波的传播速度等于波长与频率的乘积。

13．英国物理学家_________________指出,变化的电场周围产生_______,变化的磁场周围产生_________________,这两种变化交替产生,从而形成了一个不可分割的统一体,并从发生区域向周围空间传播,就形成了_________麦克斯韦磁场电场电磁波
解析：麦克斯韦 磁场 电场 电磁波
[1][2][3][4]英国物理学家麦克斯韦指出，变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁波。

14．电磁波有：A ．可见光 B ．红外线 C ．紫外线 D ．无线电波 E ．γ射线 F ．伦琴射线
①按频率由小到大的顺序是：________.
②可对物体进行加热的是________，激发物质发光的是________，可用来检查人体病变或骨折的是________，能使种子发生变异培育新品种的是________．DBACFEBCFE 【解析】 解析：DBACFE B C F E
【解析】
①[1]．频率由小到大的顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线；故顺序是DBACFE ；
②[2][3][4][5]．对物体进行加热的是红外线B ，激发物质发光的是紫外线C ，可用来检查人体病变或骨折的是伦琴射线F ；能使种子发生变异培育新品种的是γ射线E ．
【点睛】
本题关键是明确无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线都是电磁波，同时要知道它们的波长的大小关系和频率大小关系，以及知道各自的应用．
15．雷达利用了微波________、________的特点来工作的．波长短不容易衍射【解析】【分析】根据我们对于雷达工作原理（雷达就是利用电磁波的发射传播反射接收来工作的）的了解来作答
解析：波长短 不容易衍射
【解析】
【分析】
根据我们对于雷达工作原理（雷达就是利用电磁波的发射、传播、反射、接收来工作的）的了解来作答．
因为波长越短的电磁波可以更好的反射，因此雷达使用的电磁波是波长比较短的微波．同时由于波长短，所以不容易衍射，因此定位准确．
16．电磁波谱是按________连续排列的图谱，从电磁波谱图中可看出光其实是________电磁波波长或频率电磁波【解析】
解析：电磁波波长或频率 电磁波
【解析】
电磁波谱是按电磁波的波长或频率将电磁波连续排列起来的图谱，从电磁波谱中可以看出光位于电磁波之中，故光也是种电磁波；
【点睛】
为了更好的研究电磁波，科学家将电磁波按波长或频率进行连续排列而成的图谱就组成了电磁波谱；此题关键是记住电磁波谱并理解；
17．()1太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X 射线、γ射线、无线电波.太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内.在这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为______、可见光和______．
()2有一种生命探测仪可以探测生命的存在.我国四川汶川特大地震发生后，为了尽快营救废墟中的伤员，救援人员就广泛应用了这种仪器，该仪器主要是接收人体发出电磁波中的______(选填“可见光”、“红外线”或“紫外线”)．紫外线红外线红外线
解析：紫外线 红外线 红外线
(1)电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为：γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波；太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内；这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为：紫外线、可见光、红外线；
(2)黑体辐射的辐射强度与波长关系与物体的温度有关，人体会发射红外线，而人体的温度与周围环境温度不同，故通过探测红外线来寻找生命；
【点睛】
本题考查了电磁波谱、黑体辐射、电磁波的运用等，知识点多，难度小，关键多看书． 18．某电台发射频率为500 kHz 的无线电波，某发射功率为10 kW ，在距电台20 km 的地方接收到该电波，该电波的波长为____________，在此处，每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为____________．600m2×10-6J 【分析】电磁波传播过程中的频率是不变的根据求解波长；根据能量守恒定律列式求解每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量
解析：600m 2×10-6 J
【分析】
电磁波传播过程中的频率是不变的，根据c f λ=求解波长；根据能量守恒定律列式求解每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量． 电磁波传播过程中的频率和波长没有改变，故电波的波长不变，故：
83106005001000c m m f Hz
λ⨯===⨯； 每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为
362210101J 210J 44 3.1420000
Pt Pt S R π-⨯⨯===⨯⨯⨯ 19．在α射线、β射线、X 射线、γ射线四种射线中，穿透能力最强的是___________射线；其中不属于电磁波的是___________射线。

γαβ
解析：γ α、β
[1]在α、β、X 、γ四种射线中，穿透能力最强的是γ射线
[2]其中不属于电磁波的为α、β 射线
20．在LC 振荡电路中，当电流最大时，电容器两端电势差也最大，充电完成时，电势差最大，但是电流为0（______）错误
解析：错误
在LC 振荡电路中，电流增大的过程是电容器的放电过程，振荡电流最大时，电容器放电结束，电容器两端电压为零，充电完成时，电势差最大，但是电流为0，故此说法错误。

三、解答题
21．在某时刻的L C 振荡电路中，电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示。

此时电容器在充电还是放电？电路中电流在增大还是减小？为什么？
解析：放电；增大；见解析
用安培定则可知回路中的电流方向为顺时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在放电；因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电流在增大。

22．我国第一颗人造卫星用20.009 MHz 和19.995 MHz 的电磁波发送信号，求这两种电磁波的波长。

解析：993m ，15.004m
f 1=20.009MHz=2.0009×107Hz
f 2=19.995MHz=1.9995×107Hz
根据波速公式c=λf 得
8
17
1310m 14.993m 2.000910c f λ⨯⨯＝＝＝ 8
27
2310m=15.004m 1.999510c f λ⨯⨯＝＝ 这两种频率的电磁波的波长各是14.993m ，15.004m 。

23．某防空雷达发射的电磁波频率为f ＝3×103 MHz ，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间Δt ＝0.4 ms ，求被监视的目标到雷达的距离和该雷达发出电磁波的波长.
解析：km 0.1 m
被监视的目标到雷达的距离
s ＝c Δt ＝3×108×0.4×10－3 m ＝1.2×105 m ＝120 km.
这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60 km.
由c ＝λf ，得
λ＝c f
＝0.1 m. 24．如图所示的振荡电路中，线圈自感系数L=0.5H ， 电容器电容C=2μF ， 现使电容器上极板带正电，从接通电键K 时刻算起．
（1）当t=3.0×10﹣2s 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？
解析：（1）顺时针方向电流 （2）31.5710s -⨯
(1)LC 回路振荡的周期：63220.5210s=6.2810s T LC --==⨯⨯⨯
当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即3454
t T <<， 此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流方向为顺时针．
(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31.5710s 4
T t -==⨯ 【点睛】该题考查振荡电路产生的振荡电流周期公式，及Q =CU ，公式的理解与应用． 25．问一问，查一查。

（1）有哪些通信工具使用的是电磁波？其中哪些只能接收而不能发出电磁波？
（2）除了在飞机上不能使用移动电话，你还知道哪些情况下不能使用移动电话？请查一查。

（3）小宇正在兴致勃勃地看足球比赛。

突然，荧屏上翻滚着杂乱的网状线，同时夹杂着“磁……”的噪声。

原来有人正在附近使用电焊机，电视机受到了电磁波干扰。

你知道电视机还容易受到哪些电磁波干扰？人们是怎样避开这些干扰的？
解析：见解析
（1）移动电话，步话机，BP 机等使用电磁波进行通信。

其中BP 机只能接收而不能发出电磁波。

（2）飞机上使用移动电话会使导航系统失灵，容易酿成事故；
在汽车加油站也不能使用移动电话，否则会影响加油设备的精确度、诱发火灾等；
在医院使用移动电话，会影响一些医疗设备的使用，如核磁共振仪，B 超仪、心电图仪等对移动电话信号敏感，容易造成误诊、漏诊等；
在爆破工地或潜在爆炸危险的地带，移动电话信号有触发爆炸装置的可能；
雷雨天气使用移动电话，容易诱发雷击，烧坏移动电话等。

（3）电视机受到的干扰是由电焊时产生的电火花引起的。

电火花是一个电磁波发射源，它能发射出频谱很宽的电磁波，这些电磁波能被电视接收到，尤其对非闭路电视（即使用天线）的干扰大。

这种干扰叫做“电磁干扰”。

汽车和摩托车的点火器也会产生电火花，从而产生电磁干扰。

电动机、吹风机、广告牌的霓虹灯等也会产生电磁干扰。

一般来说，电磁波碰到钢筋结构的建筑物，会被吸收，从而减弱甚至消失。

而靠近路边或没有钢筋的建筑物，里面的电视机常容易受到电磁波的干扰，为了避开这些讨厌的电磁干扰，可以试试改变电视机天线方向，或者移动电视机的位置，使干扰的影响减小。

26．过量接收电磁辐射有害人体健康，按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过某一临界值0W 。

若某无线电通信装置的电磁辐射功率为P （若离辐射源距离为R 的球面上接收到的功率始终为P ），则符合规定的安全区域到该通信装置的距离至少为多少？（已知半径为R 的球表面积的公式24πS R =） 解析：0π4P R W ≥ 设规定的安全区域距离为R ，则球的面积为
S =4πR 2 则在1秒内球面获得的能量为
E =Pt
在球面上单位面积的电磁辐射能量
0E E S
= 由于工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过W 0，所以
4P R W π= 27．如图所示，赫兹实验所用的感应圈是一种利用电磁感应产生数千伏高电压的实验装置，当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，旁边导线环两个小球间也有电火花跳动，请你解释这种现象。

解析：见解析
当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场。

这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环
中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花。

28．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm .根据热辐射理论，λm 与辐射源的绝对温
度T 的关系近似为Tλm ＝2.90×10－3m·
K.求：老鼠发出的最强的热辐射的波长？ 解析：69.410m -⨯
由题意λm •T =2.90×10-3m•K, 则有：362.90109.410m 27337
m λ--⨯==⨯+. 【点睛】
本题主要考查波长、波速及频率的关系，及信息的筛选能力，注意热力学温度与摄氏温度的区别．。