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2019-2020年高中物理第3章電磁振蕩電磁波階段質(zhì)量檢測(cè)教科版 一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)得6分，選不全得3分，錯(cuò)選不得分) 1．為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中，電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖1所示。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時(shí)，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的周期T＝2π的振蕩電流。當(dāng)罐中液面上升時(shí)(　　) 圖1 A．電容器的電容減小　　 　B．電容器的電容增大 C．LC回路的振蕩頻率減小 D．LC回路的振蕩頻率增大 解析：選BC　當(dāng)罐中的液面上升時(shí)，電容器極板間的介電常數(shù)變大，由平行板電容器的電容公式知，電容增大，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由LC回路周期公式知，振蕩周期增大，振蕩頻率減小，則選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 2. 對(duì)于機(jī)械波和電磁波的比較，下列說法中正確的是(　　) A．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象 B．它們?cè)诒举|(zhì)上是相同的，只是頻率不同而已 C．它們可能是橫波，也可能是縱波 D．機(jī)械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，跟頻率無關(guān)；而電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)，只與頻率有關(guān) 解析：選A　機(jī)械波和電磁波都具有波共有的特性，但它們有本質(zhì)的區(qū)別，它們的產(chǎn)生、傳播條件等都不同，電磁波是橫波，機(jī)械波有橫波和縱波，故A項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；機(jī)械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，而電磁波在真空中傳播速度相同，在不同介質(zhì)中傳播速度不同，傳播速度與介質(zhì)及頻率均有關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，以下說法錯(cuò)誤的是(　　) A．穩(wěn)定的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng) B．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) C．在振蕩的電場(chǎng)周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng) D．開放的振蕩電路產(chǎn)生的電磁波能傳到更大的范圍 解析：選A　根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知穩(wěn)定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)，A錯(cuò)，B、C對(duì)；要有效地發(fā)射電磁波需采用開放電路，D對(duì)。 4．長(zhǎng)時(shí)間的太陽風(fēng)暴，如2012年9月22日出現(xiàn)的約90 s的太陽風(fēng)暴，其破壞力遠(yuǎn)超過“卡特里娜”颶風(fēng)。太陽風(fēng)暴襲擊地球時(shí)，不僅會(huì)影響通信，威脅衛(wèi)星，而且會(huì)破壞臭氧層。臭氧層作為地球的保護(hù)傘，是因?yàn)槌粞跄芪仗栵L(fēng)暴輻射中(　　) A．波長(zhǎng)較短的可見光 　　　 B．波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見光 C．波長(zhǎng)較短的紫外線 D．波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線 解析：選C　臭氧層的主要作用就是吸收由太陽射向地球的紫外線，從而對(duì)地球上的動(dòng)植物起保護(hù)作用。 5．在LC振蕩電路中，電容器的帶電量隨時(shí)間變化的圖像如圖2所示，在110－6 s到210－6 s內(nèi)，電容器的充(或放)電過程及因此產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)為 (　　) 圖2 A．充電過程，波長(zhǎng)為1 200 m B．充電過程，波長(zhǎng)為1 500 m C．放電過程，波長(zhǎng)為1 200 m D．放電過程，波長(zhǎng)為1 500 m 解析：選A　由圖像可知，在110－6 s到210－6 s內(nèi)，電容器帶電量增大，屬充電過程，產(chǎn)生的電磁波周期T＝410－6 s，波長(zhǎng)λ＝cT＝3108410－6 m＝1 200 m，A正確。 6．如圖3所示，it圖像表示LC振蕩電路的電流隨時(shí)間變化的圖像，在t＝0時(shí)刻，回路中電容器的M板帶正電。在某段時(shí)間里，回路的磁場(chǎng)能在減小，而M板仍帶正電，則這段時(shí)間是圖像中(　　) 圖3 A．Oa段 B．a(chǎn)b段 C．bc段 D．cd段 解析：選D　由圖像知t＝0時(shí)，電容器開始放電，又M極板帶正電，結(jié)合it圖像可知，電流以逆時(shí)針方向?yàn)檎较?，因此這段時(shí)間內(nèi)，電流為負(fù)，且正在減小，符合條件的只有圖像中的cd段，故只有D正確。 7．如圖4所示，兩平行金屬板A、B與一線圈組成一理想的LC振蕩電路，E為電源，當(dāng)開關(guān)S從1撥向2的同時(shí)有一電子恰從中央線飛入AB間，則電子(　　) 圖4 A．可能從b點(diǎn)飛出 B．可能從O點(diǎn)飛出 C．可能從a點(diǎn)飛出 D．飛出時(shí)動(dòng)能一定增大 解析：選BC　當(dāng)S接1時(shí)，金屬板A帶正電，當(dāng)S由1撥向2的時(shí)候，在0～時(shí)間內(nèi)電子在電場(chǎng)力作用下向A板加速運(yùn)動(dòng)，在～時(shí)間內(nèi)電子向A板減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)在豎直方向上的速度減到0后，由于對(duì)稱，在→T時(shí)間內(nèi)電子又回到中央線，在一個(gè)周期內(nèi)電子飛出時(shí)可能從a點(diǎn)飛出，在一個(gè)周期以后，電子在豎直方向上又向A板運(yùn)動(dòng)，所以電子不可能從b點(diǎn)飛出，如果電子在平行板中運(yùn)動(dòng)時(shí)間恰好等于振蕩周期的整數(shù)倍時(shí)，電子可能從O點(diǎn)飛出，當(dāng)電子從O點(diǎn)飛出時(shí)，動(dòng)能不變，所以D不對(duì)。 8．如圖5所示，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口直徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若在此空間突然加上方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比增加的變化磁場(chǎng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電量不變，那么(　　) 圖5 A．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大 B．小球受到的磁場(chǎng)力一定不斷增大 C．小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后再沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動(dòng) D．磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功 解析：選CD　玻璃環(huán)處在均勻變化的磁場(chǎng)空間，所以感應(yīng)出的穩(wěn)定電場(chǎng)對(duì)帶正電的小球做功使小球先逆時(shí)針減速運(yùn)動(dòng)后再順時(shí)針加速運(yùn)動(dòng)，但磁場(chǎng)力時(shí)刻與小球圓周運(yùn)動(dòng)線速度垂直，所以對(duì)小球不做功。小球在水平面內(nèi)沿軌道半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的擠壓力FN和磁場(chǎng)的洛倫茲力F洛＝Bqv0，而且兩個(gè)力的矢量和時(shí)刻等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力?？紤]到小球速度大小的變化以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，擠壓力FN和磁場(chǎng)的洛倫茲力F洛不一定始終在增大。 二、非選擇題(共4小題，共52分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 9．(12分)早期電視機(jī)接收的頻道為1～12頻道(48.5～223 MHz)，全頻道電視機(jī)所接收的頻道除1～12頻道外，還包括13～56頻道(470～862 MHz)，則早期電視機(jī)和全頻道電視機(jī)所接收的無線電波的波長(zhǎng)范圍分別為多少。 解析：由v＝λf得 λ＝＝ 代入數(shù)據(jù)得 λ1＝＝ m≈1.35 m。 λ2＝＝ m≈6.19 m。 則早期電視機(jī)所接收的波長(zhǎng)范圍為1.35～6.19 m。 同理可計(jì)算出f3＝862 MHz時(shí) λ3＝ m≈0.35 m。 則全頻道電視機(jī)所接收的波長(zhǎng)范圍 0.35～6.19 m。 答案：1.35～6.19 m　0.35～6.19 m 10．(12分)利用熒光燈的頻閃效應(yīng)可以測(cè)定轉(zhuǎn)速，現(xiàn)有大功率振蕩器的LC回路，其電容為1 μF，電感為 H，將它的振蕩電流接到熒光燈上使之正常發(fā)光，在熒光燈照射下讓一互成120角的三葉電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由零緩慢增加，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)現(xiàn)三葉片好像靜止不動(dòng)時(shí)，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是多大？ 解析：振蕩電流在一個(gè)周期內(nèi)有兩次峰值，因此熒光燈在一個(gè)周期內(nèi)閃光兩次，閃光的時(shí)間間隔為，而第一次看到三葉片不動(dòng)就是在時(shí)間內(nèi)每一葉片均轉(zhuǎn)120和相鄰葉片原位置重合。 據(jù)LC振蕩電路的周期公式T＝2π得閃光的時(shí)間間隔t＝T＝π＝π s＝0.02 s 由θ＝ωt＝2πnt得轉(zhuǎn)速n＝＝ r/s＝ r/s＝1000 r/min。 答案：1000 r/min 11．(14分)某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)λ＝20 cm，每秒脈沖數(shù)n＝5 000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t＝0.02 μs，問電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距離是多少？ 解析：電磁波在空氣中的傳播速度可認(rèn)為等于真空中的光速c，由波速、波長(zhǎng)和頻率三者間的關(guān)系可求得頻率，根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器，可見，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)傳播距離的一半。 由c＝λf，可得電磁波的振蕩頻率 f＝＝ Hz＝1.5109 Hz 電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)傳播的距離s＝cΔt＝c＝3108 m≈6104 m 所以雷達(dá)的最大偵察距離s′＝s/2＝3104 m＝30 km。 答案：1.5109 Hz　30 km 12．(14分)生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對(duì)接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應(yīng)。測(cè)速雷達(dá)正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波，由于車輛的運(yùn)動(dòng)，接收的無線電波頻率與發(fā)出時(shí)不同，利用頻率差f接收－f發(fā)出就能計(jì)算出車輛的速度，已知發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為f接收＝(1＋)f發(fā)出，式中c是真空中的光速，若f發(fā)出＝2109 Hz，f接收－f發(fā)出＝400 Hz，可知被測(cè)車輛的速度大小為多少？ 解析：由題意可得，f接收－f發(fā)出＝(1＋)f發(fā)出－f發(fā)出＝f發(fā)出＝2109 Hz＝400 Hz， 解得v車＝30 m/s。 答案：30 m/s