備戰(zhàn)2019年高考物理 考點(diǎn)一遍過 考點(diǎn)71 電磁振蕩與電磁波(含解析)

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1、電磁振蕩與電磁波 一、麥克斯韋電磁場理論 1.理論內(nèi)容 變化的磁場能夠產(chǎn)生電場,變化的電場能夠產(chǎn)生磁場。根據(jù)這個(gè)理論,周期性變化的電場和磁場相互聯(lián)系,交替產(chǎn)生,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體,即電磁場。 2.深度理解 (1)恒定的電場不產(chǎn)生磁場;恒定的磁場不產(chǎn)生電場。 (2)均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場;均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場。 (3)振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場;振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場。 二、電磁振蕩 1.LC振蕩電路:由自感線圈和電容器組成的電路就是最簡單的振蕩電路,簡稱LC電路。如圖所示,先將開關(guān)K和1接觸,開關(guān)閉合后電源給電容器C充電

2、,然后將S和2接觸,在LC電路中就出現(xiàn)了大小與方向都做周期性變化的振蕩電流。在產(chǎn)生電流的過程中,電容器極板上的電荷q、電路中的電流i、電容器內(nèi)的電場強(qiáng)度E和線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B都發(fā)生周期性變化,這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩。 (1)從振蕩的表象上看:振蕩過程實(shí)際上是通過線圈L對電容器C充、放電的過程。 (2)從物理本質(zhì)上看:振蕩過程實(shí)質(zhì)上是磁場能和電場能之間通過充、放電相互轉(zhuǎn)化的過程。 2.電磁振蕩的周期和頻率 與力學(xué)中的簡諧運(yùn)動(dòng)類似,如果沒有能量損失,也不受外界影響,電磁振蕩的周期與頻率由振蕩電路本身的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)決定,因此稱這個(gè)周期與頻率為固有周期與固有頻率,LC電磁振蕩的周期T=2π,

3、頻率。 3.電磁振蕩的規(guī)律 電路狀態(tài) 電容器充 放電狀態(tài) 電容器正向 充電完成 電容器正向 完全放電 電容器反向 充電完成 電容器反向 完全放電 時(shí)刻 0 電荷量 最大 0 最大 0 電壓 最大 0 最大 0 電場能 最大 0 最大 0 電流 0 正向最大 0 反向最大 磁場能 0 最大 0 最大 三、電磁波 1.電磁波與機(jī)械波的比較 名稱 電磁波 機(jī)械波 研究對象 電磁現(xiàn)象 力學(xué)現(xiàn)象 產(chǎn)生 由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生 由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生 波的特點(diǎn) 橫波

4、 縱波或橫波 波速 在真空中等于光速c=3×108 m/s 在空氣中不大(如聲波波速一般為340 m/s) 介質(zhì)需要 不需要介質(zhì),真空中仍可傳播 必須有介質(zhì),真空中不能傳播 能量傳播 電磁能 機(jī)械能 2.無線電波的發(fā)射與接收 無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波。無線電波的波長從幾毫米到幾十千米。根據(jù)波長(或頻率),通常將無線電波分成幾個(gè)階段,每個(gè)波段的無線電波分別有不同的用途。 (1)無線電波的發(fā)射:高頻振蕩、開放電路(如左圖所示)。 ①調(diào)制:在無線電傳播技術(shù)中,首先將聲音、圖象等信息通過聲電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等方式轉(zhuǎn)換為電信號,但這種電信號頻率低,不能用來直接發(fā)射電

5、磁波,所以要把傳遞的低頻率電信號“加”到高頻電磁波上,使電磁波的頻率或振幅隨各種信號而改變,這種使電磁波隨各種信號而改變的基數(shù)叫調(diào)制。 ②調(diào)制的兩種方式:調(diào)幅和調(diào)頻。使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調(diào)幅;使高頻振蕩的頻率隨信號而改變的叫調(diào)頻。 (2)無線電波的接收:調(diào)諧電路(如右圖所示)。 ①調(diào)諧:調(diào)諧電路的固有頻率可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變,將調(diào)諧電路的頻率調(diào)節(jié)到與需要接收的某個(gè)頻率的電磁波相同,使接收電路產(chǎn)生電諧振,這一過程叫做調(diào)諧。 電諧振:當(dāng)接收到的電磁波的頻率跟接收電路的固有頻率相同時(shí),接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng),這種現(xiàn)象叫做電諧振。 ②解調(diào):從接收到的高頻振蕩中分

6、離出所攜帶的信號的過程叫做解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。 3.電磁波譜及電磁波的應(yīng)用 電磁波譜 頻率/Hz 真空中波長/m 特性 應(yīng)用 無線電波 <3×1011 >10–3 波動(dòng)性強(qiáng),易衍射 無線電技術(shù) 紅外線 1011~1015 10–3~10–7 熱效應(yīng) 紅外遙感 可見光 1015 10–7 引起視覺 照明、攝影 紫外線 1015~1017 10–7~10–9 化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng) 醫(yī)用消毒、防偽 X射線 1016~1019 10–8~10–11 貫穿本領(lǐng)強(qiáng) 檢查、醫(yī)用透視 γ射線 >1019 <10–11

7、 貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)、能量高 工業(yè)探傷、醫(yī)用治療 (2018·北京101中學(xué)下學(xué)期高二年級期末考試)麥克斯韋電磁場理論告訴我們 A.任何電場周圍都要產(chǎn)生磁場 B.任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 C.任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場 D.周期性變化的電場要在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場 【參考答案】D 【詳細(xì)解析】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知,變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場;均勻變化的電(磁)場只能產(chǎn)生恒定不變的磁(電)場,周期性變化的電場要在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場,故ABC錯(cuò)誤,D正確,故選D。 【名師點(diǎn)睛】要特別注意的是:非均勻變

8、化的電場(磁場)產(chǎn)生的磁場(電場)可能是均勻變化的,也可能是非均勻變化的,如電場(磁場)隨時(shí)間以二次函數(shù)關(guān)系變化,則該電場(磁場)將產(chǎn)生均勻變化的磁場(電場)。 1.(2018·上海市閔行區(qū)高三第一學(xué)期期末質(zhì)量調(diào)研考試)下列關(guān)于電磁場的說法正確的是 A.電磁場的本質(zhì)是電場 B.電磁場的本質(zhì)是磁場 C.電磁場是電場和磁場的統(tǒng)稱 D.電磁場是周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生而形成的不可分離的統(tǒng)一體 【答案】D 【解析】電磁場是周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生而形成的不可分離的統(tǒng)一體。故D項(xiàng)正確,ABC三項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.下列關(guān)于電磁場和電磁波的正確說法是 A.電場和磁場總是相互聯(lián)系的

9、,它們統(tǒng)稱為電磁場 B.電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波 C.在電場周圍一定產(chǎn)生磁場,磁場周圍一定產(chǎn)生電場 D.電磁波是一種物質(zhì),可以在真空中傳播 【答案】BD 【解析】變化的電場產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場產(chǎn)生變化的電場,這種電磁場的交替產(chǎn)生由近及遠(yuǎn)地向外傳播,形成了電磁波,A錯(cuò)誤,B正確;在恒定的電場(磁場)周圍不產(chǎn)生磁場(電場),C錯(cuò)誤;電磁波是一種物質(zhì),可以在真空中傳播,D正確。 (2018·河北省邢臺(tái)市第二中學(xué)高中物理選修3-4課時(shí)訓(xùn)練)在LC振蕩電路中,和時(shí)電感線圈中的磁感線和電容器中的極板帶電情況如圖所示,若,則下列說法中正確的是 A.在時(shí)刻電

10、容器正在充電 B.在時(shí)刻電容器正在充電 C.在時(shí)刻電路中的電流處在增大狀態(tài) D.在時(shí)刻電路中的電流處在增大狀態(tài) 【參考答案】BC 【詳細(xì)解析】當(dāng)(k=0,1,2,…)時(shí),由圖可知振蕩電路電流為零,A錯(cuò)誤;當(dāng)電場強(qiáng)度增大時(shí),電容器充電,線圈中自感電動(dòng)勢與電流方向相同,B錯(cuò)誤;電容器充電時(shí),電場能增大,磁場能減小,磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,C正確;相鄰的充、放電時(shí)間內(nèi),電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反,電流方向相反,D錯(cuò)誤。 1.如圖,L是電阻不計(jì)的電感,C是電容器,閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,再斷開S,LC電路將產(chǎn)生電磁振蕩。若規(guī)定L中電流方向從a到b為正,斷開S的時(shí)刻為t=0,則能正確表示電感中電流

11、i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是 A B C D 【答案】B 【解析】S斷開瞬間,L產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流方向與原來方向相同,即從a到b,電流減小,電容器充電,右端為正極板,然后電容器放電,電流方向從b到a,選B。 2.(2018·河南省南陽市高二下學(xué)期期末考試)振蕩電路的振蕩周期為時(shí)刻電流方向如圖所示,此時(shí)電容器不帶電。下列圖象正確的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】根據(jù)題意,t=0時(shí)刻,極板上電荷量為零,電場強(qiáng)度為零,電場能為零;磁場能最強(qiáng),振蕩電流最大,電容器即將進(jìn)行反向充電。由于能量是標(biāo)量,所以線圈中磁場能的圖象應(yīng)該在橫軸上方。故本題選

12、D。 (2018·安徽省普通高中學(xué)業(yè)水平考試物理試題)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 A.電磁波不具有能量 B.Χ射線和γ射線都不是電磁波 C.電磁波在真空中的傳播速度等于光速 D.不同頻率的電磁波在真空中的波長都相等 【參考答案】C 【詳細(xì)解析】電磁波既能傳遞信息,也能傳遞能量,A錯(cuò)誤;Χ射線和γ射線都是電磁波,B錯(cuò)誤;電磁波在真空中的傳播速度等于光速,C正確;電磁波在真空中傳播的速度相等,根據(jù)可知不同頻率的電磁波的波長不相等,D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】解電磁波譜及電磁波的應(yīng)用類問題,首先要牢記電磁波譜中各類電磁波按照頻率或波長大小關(guān)系的排列順序(無線電波、紅外線、可見

13、光、紫外線、X射線、γ射線),根據(jù)其波長和頻率的大小關(guān)系,聯(lián)系其表現(xiàn)為波動(dòng)性或粒子性,理解記憶其應(yīng)用。 1.電磁波與我們的生活密切相關(guān),下列關(guān)于電磁波及其應(yīng)用的說法正確的是 A.電磁波不會(huì)產(chǎn)生污染 B.電磁波不能在真空中傳播 C.電飯煲是利用電磁波來加熱食物的電器 D.雷達(dá)是利用電磁波測定物體位置的無線電設(shè)備 【答案】D 【解析】電磁波會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,過量的輻射也是污染,如光污染、γ射線污染,A錯(cuò)誤;電磁波可以在真空中傳播,B錯(cuò)誤;電飯煲是利用電流的熱效應(yīng)加熱食物的,C錯(cuò)誤;雷達(dá)是利用電磁波測定物體位置的無線電設(shè)備,D正確。 2.(2018·北京市北京一零一中學(xué)高二下學(xué)期期

14、中考試)下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用,說法正確的是 A.紅外線和射線都有很高的穿透本領(lǐng),常用于醫(yī)學(xué)上透視人體 B.一切物體都在不停地向外輻射紅外線和紫外線 C.電磁波中頻率最大為射線,最容易用它來觀察衍射現(xiàn)象 D.紅外線容易穿過云霧煙塵是利用它的波長較大,容易發(fā)生明顯衍射的特性 【答案】D 【解析】X射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng),常用于醫(yī)學(xué)上的人體透視,而紅外線的穿透本領(lǐng)較差,故A錯(cuò);紅外線一切物體都能發(fā)出,而紫外線是一切高溫物體能夠發(fā)出,故B錯(cuò);電磁波衍射現(xiàn)象與波長有關(guān),波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,而射線波長最短,則不容易觀察到衍射現(xiàn)象,故C錯(cuò);紅外線能夠穿過云霧煙塵是利用它的波長較長,容

15、易發(fā)生明顯衍射的特性,D正確。故選D。 1.(2018·陜西省寶雞市金臺(tái)區(qū)高二(文)第一學(xué)期期末質(zhì)量檢測)關(guān)于電磁波,下列敘述中正確的是 A.電磁波在真空中的傳播速度為3×108 m/s B.電磁波和機(jī)械波一樣依賴于介質(zhì)傳播 C.電磁波中每一處電場強(qiáng)度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相互垂直,與波的傳播方向平行 D.電磁波發(fā)射時(shí)需要經(jīng)過解調(diào),解調(diào)的方式有調(diào)幅和調(diào)頻 2.(2018·河南省鄭州第一〇六中學(xué)高二上學(xué)期期中考試)下列關(guān)于電磁場和電磁波的說法中,正確的是 A.電場和磁場總是相互聯(lián)系的,它們統(tǒng)稱為電磁場 B.變化的電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波 C.在電場周圍一定產(chǎn)

16、生磁場,在磁場周圍一定產(chǎn)生電場 D.電磁波是一種波,聲波也是一種波,理論上它們是同種性質(zhì)的波動(dòng) 3.關(guān)于電磁波,下列說法正確的是 A.雷達(dá)是用X光來測定物體位置的設(shè)備 B.使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào) C.用紅外線照射時(shí),大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見光 D.變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場 4.關(guān)于電磁波和電磁場,下列敘述正確的是 A.電磁波的能量越大,在真空中傳播速度就越大 B.電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是相互垂直的,且與波的傳播方向垂直 C.電磁波依賴于介質(zhì)傳播 D.只要空間某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場或磁場,就能產(chǎn)生電磁波 5.在下列說法中

17、符合實(shí)際的是 A.醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室消毒 B.醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室消毒 C.在人造地球衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紫外線有較好的分辨能力 D.在人造地球衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紅外線有較好的穿透云霧煙塵的能力 6.(2018·福建省師大附中高二下學(xué)期期中考試)如圖所示為某時(shí)刻LC振蕩電路所處的狀態(tài),則該時(shí)刻 A.振蕩電流i在增大 B.電容器正在放電 C.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化 D.線圈中的磁場在增強(qiáng) 7.(2018·浙江省寧波諾丁漢大學(xué)附屬中學(xué)高二下學(xué)期期末考試)如圖所示的LC振蕩電路中,某時(shí)刻線圈中磁場方向向上,且電路的電流正在減小,則此時(shí)

18、 A.a(chǎn)點(diǎn)電勢比b點(diǎn)低 B.電容器兩極板間場強(qiáng)正在增大 C.電路中電場能正在增大 D.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢正在減小 8.實(shí)際發(fā)射無線電波的過程如圖所示。高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖甲所示,人對著話筒說話時(shí)產(chǎn)生低頻信號如圖乙所示。根據(jù)以上圖象,發(fā)射出去的電磁波圖象應(yīng)是 A B C D 9.太赫茲輻射是指頻率從0.1~10 THz(1 THz=1012 Hz),波長介于無線電波中的毫米波與紅外線之間的電磁輻射,輻射所產(chǎn)生的T射線在物體成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境檢測、通訊等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。最近,科學(xué)家終于研制出以紅外線激光器為

19、基礎(chǔ)的首臺(tái)可產(chǎn)生4.4 THz的T射線激光器,從而使T射線的有效利用成為現(xiàn)實(shí),如圖所示,關(guān)于4.4 THz的T射線下列說法中正確的是 A.它的波長比可見光短 B.它是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的 C.與紅外線相比,T射線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D.與X射線相比,T射線更容易表現(xiàn)出粒子性 10.下列方法中能使平行板電容器的極板間產(chǎn)生磁場的是 A.把電容器接在直流電源兩端 B.把電容器接在交流電源兩端 C.給電容器充電后保持電荷量不變,將兩板間距離勻速增大 D.以上說法均不對 11.(2018·四川省成都市第七中學(xué)高二下學(xué)期半期考試)下列有關(guān)電磁場、電磁波、電磁波譜的說法中正確的是

20、 A.麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè)之一是“變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生變化的電場” B.電磁波譜按波長由長到短的順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線 C.一切物體都在不停的發(fā)射紅外線和紫外線 D.振蕩電路只須有足夠高的振蕩頻率就可以有效發(fā)射電磁波 12.如圖是現(xiàn)代家庭生活中常見的微波爐,它的作用是快速加熱食物,既省時(shí)、省電,又安全、衛(wèi)生。有關(guān)微波爐使用的說法中正確的是 A.加熱食物不能使用金屬器皿 B.袋裝牛奶可直接用微波爐加熱 C.微波爐的外殼及玻璃門上的屏蔽網(wǎng)都是塑料的 D.微波爐加熱食物快的原因是電磁波可以深入到食物內(nèi)部,食物的內(nèi)、外部幾乎同

21、時(shí)變熱 13.(2018·黑龍江省哈爾濱市第三中學(xué)高二上學(xué)期期中考試)下列關(guān)于光和無線電波的說法中正確的是 A.光和無線電波在任何介質(zhì)中的傳播速度都是相同的 B.光不是電磁波,無線電波是電磁波 C.光可以反射,無線電波不會(huì)反射 D.光和無線電波在真空中的傳播速度相同 14.(2018·福建省泉州市永春第二中學(xué)2018年秋高二物理期中考試題)關(guān)于電磁場和電磁波,下列說法中正確的是 A.周期性變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波 B.在電場的周圍總能產(chǎn)生磁場,在磁場的周圍總能產(chǎn)生電場 C.電磁波是一種物質(zhì),只能在真空中傳播 D.電磁波傳播的速度總是3.0×108 m/s

22、 15.(2018·江蘇南通中學(xué)高二必修上期中考)下列說法正確的是 A.微波爐中的微波屬于紅外線 B.因?yàn)棣蒙渚€的能量最大,太陽輻射中能量最集中的是γ射線 C.太陽輻射中能量最強(qiáng)的集中在黃光、綠光附近 D.紅外線具有較高的能量,常常利用其滅菌消毒 16.某LC電路的振蕩頻率為520 kHz,為能提高到1 040 kHz,以下說法正確的是 A.調(diào)節(jié)可變電容,使電容增大為原來的4倍 B.調(diào)節(jié)可變電容,使電容減小為原來的1/4 C.調(diào)節(jié)電感線圈,使線圈匝數(shù)增加到原來的4倍 D.調(diào)節(jié)電感線圈,使線圈電感變?yōu)樵瓉淼?/2 17.在LC振蕩電路中,t1時(shí)刻和t2時(shí)刻電感線圈中的磁感

23、線和電容器中極板的帶電情況分別如圖所示,則下列說法中正確的是 A.在t1時(shí)刻電容器正在充電 B.在t2時(shí)刻電容器正在充電 C.在t1時(shí)刻電路中的電流處在增大狀態(tài) D.在t2時(shí)刻電路中的電流處在增大狀態(tài) 18.(2018·山東省樂陵第一中學(xué)高三一輪復(fù)習(xí))克斯韋電磁場理論的兩個(gè)基本論點(diǎn)是:變化的磁場可以產(chǎn)生電場;變化的電場可以產(chǎn)生__________,從而預(yù)言了空間可能存在電磁波。電磁波按照波長由長到短排列依次是:無線電波、紅外線、_________、紫外線、X射線和γ射線。已知電磁波在空氣中的傳播速度近似等于,南通人民廣播電臺(tái)的“經(jīng)濟(jì)、生活”節(jié)目的頻率是,該電磁波在空氣中的波長為_

24、__________m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 19.(2018·江蘇卷)梳子在梳頭后帶上電荷,搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波 A.是橫波 B.不能在真空中傳播 C.只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播 D.在空氣中的傳播速度約為 20.(2017·浙江卷)下列說法正確的是 A.β、γ射線都是電磁波 B.原子核中所有核子單獨(dú)存在時(shí),質(zhì)量總和大于該原子核的總質(zhì)量 C.在LC振蕩電路中,電容器剛放電時(shí)電容器極板上電量最多,回路電流最小 D.處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子,共能輻射出四種不同頻率的光子 21.(2016·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是 A.電磁波在

25、真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波 C.電磁波在真空中自由傳播時(shí),其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直 D.利用電磁波傳遞信號可以實(shí)現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失 22.(2016·北京卷)下列說法正確的是 A.電磁波在真空中以光速c傳播 B.在空氣中傳播的聲波是橫波 C.聲波只能在空氣中傳播 D.光需要介質(zhì)才能傳播 23.(2016·上海卷)各種不同頻率范圍的電磁波按頻率由大到小的排列順序是 A.γ射線、紫外線、可見光、紅外線 B

26、.γ射線、紅外線、紫外線、可見光 C.紫外線、可見光、紅外線、γ射線 D.紅外線、可見光、紫外線、γ射線 24.(2016·天津卷)我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑,米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長在1~10 m范圍內(nèi),則對該無線電波的判斷正確的是 A.米波的頻率比厘米波頻率高 B.和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播 C.同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象 D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 25.(2018·北京卷)(1)靜電場可以用電場線和等勢面形象描述。 a.請根據(jù)電場強(qiáng)度的定義和庫侖定律推導(dǎo)出點(diǎn)電荷Q的場強(qiáng)表達(dá)式; b.點(diǎn)電荷的電場線和等

27、勢面分布如圖所示,等勢面S?、S?到點(diǎn)電荷的距離分別為r?、r?。我們知道,電場線的疏密反映了空間區(qū)域電場強(qiáng)度的大小。請計(jì)算S?、S?上單位面積通過的電場線條數(shù)之比N1/N2。 (2)觀測宇宙中輻射電磁波的天體,距離越遠(yuǎn)單位面積接收的電磁波功率越小,觀測越困難。為了收集足夠強(qiáng)的來自天體的電磁波,增大望遠(yuǎn)鏡口徑是提高天文觀測能力的一條重要路徑。2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST在我國貴州落成啟用,被譽(yù)為“中國天眼”。FAST直徑為500 m,有效提高了人類觀測宇宙的精度和范圍。 a.設(shè)直徑為100 m的望遠(yuǎn)鏡能夠接收到的來自某天體的電磁波功率為P?,計(jì)算FAS

28、T能夠接收到的來自該天體的電磁波功率P?; b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的,僅以輻射功率為P的同類天體為觀測對象,設(shè)直徑為100 m望遠(yuǎn)鏡能夠觀測到的此類天體數(shù)目是N0,計(jì)算FAST能夠觀測到的此類天體數(shù)目N。 2.B【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論知,變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的,它們統(tǒng)稱為電磁場,故A錯(cuò)誤;變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,形成電磁場,電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播就是電磁波,故B正確;只有變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場,變化的磁場周圍才一定產(chǎn)生電場,故C錯(cuò)誤;電磁波是一種波,聲波也是一種波,它們

29、具有波的共性,但前者是電磁場在空間的傳播,后者是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播,不同,故D錯(cuò)誤。所以B正確,ACD錯(cuò)誤。 3.D【解析】雷達(dá)是用無線電波來測定物體位置的設(shè)備,A錯(cuò)誤;使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制,包括調(diào)頻和調(diào)幅兩種,B錯(cuò)誤;用紫外線照射時(shí),大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見光,C錯(cuò)誤;非均勻變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場,D正確。 4.BD【解析】電磁波在真空中的傳播速度等于光速,與電磁波的能量無關(guān),A錯(cuò)誤;電磁波是橫波,每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是相互垂直的,且與波的傳播方向垂直,B正確;電磁波能在真空中傳播,不需要介質(zhì),C錯(cuò)誤;只要空間某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場或磁

30、場,就能產(chǎn)生電磁波,D正確。 5.BD【解析】紫外線具有殺菌、消毒的作用,X射線穿透能力較強(qiáng),因此醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒,用X射線透視人體,A錯(cuò)誤,B正確;在人造地球衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用射線的衍射能力較強(qiáng),容易透過云霧煙塵,因而用波長較長的紅外線,C錯(cuò)誤,D正確。 6.C【解析】通過圖示電流方向,知電容器在充電,振蕩電流減小,電容器上的電荷量正在增大,磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化,線圈中的磁場在減弱,故C正確,ABD錯(cuò)誤;故選C。 7.BC【解析】根據(jù)安培定則,線圈中的電流從b到a,此時(shí)電流正在減小,表明電容器正在充電,所以下板帶負(fù)電,上板帶正電,a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)高,電容器

31、兩極板間場強(qiáng)正在增大,電場能在增大,電流放電變快,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢變大,故BC正確、AD錯(cuò)誤。故選BC。 8.B【解析】由圖可知,該調(diào)制為調(diào)幅,即發(fā)射信號的振幅隨聲音信號振幅的變化而變化,選B。 9.C【解析】電磁波中波長從長到短依次是:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線,T射線介于無線電波和紅外線之間,可見它的波長比可見光長,A錯(cuò)誤;原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的是X射線,B錯(cuò)誤;波長越長的電磁波,越容易表現(xiàn)出波動(dòng)性,C正確;波長越短的電磁波,越容易表現(xiàn)出粒子性,D錯(cuò)誤。 11.B【解析】A、麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè)之一是“變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場”,故A

32、錯(cuò)誤;B、電磁波按波長由長到短的排列順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線,故B正確;C、一切物體都在不停地發(fā)射紅外線,同時(shí)也在不斷地吸收紅外線,但不一定能夠發(fā)射紫外線,故C錯(cuò)誤;D、振蕩電路發(fā)射電磁波的條件是:有足夠高的振蕩頻率與開放電路,而為了把無線電波發(fā)射出去,就要改造LC振蕩電路;增大電容器極板間的距離,減小極板的面積,同時(shí)減小自感線圈的匝數(shù),以便減小L、C的值,增大振蕩頻率,同時(shí)使電場和磁場擴(kuò)展到外部空間,故D錯(cuò)誤;故選B。 13.D【解析】光和無線電波都是電磁波,在真空中的傳播速度與光速相同;不同的電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度與其頻率有關(guān);故光和無線電波在介質(zhì)

33、中的傳播速度不相同;故AB錯(cuò)誤,D正確;光和電磁波均可以發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象;故C錯(cuò)誤;故選D。 14.A【解析】周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場,周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場,逐漸向外傳播,形成電磁波。故A正確。變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,恒定不變的磁場不會(huì)產(chǎn)生電場,同樣恒定不變的電場也不會(huì)產(chǎn)生磁場,故B錯(cuò)誤。電磁場本身就是一種物質(zhì),可以不依賴物質(zhì)傳播,也可以在介質(zhì)中傳播。故C錯(cuò)誤。電磁波在真空中傳播速度是3×108 m/s,故D錯(cuò)誤。故選A。 15.C【解析】微波爐中的微波屬于電磁波,頻率比紅外線要低,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;太陽輻射中能量最集中的是可見光,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;太陽

34、輻射中能量最強(qiáng)的集中在黃光、綠光附近,選項(xiàng)C正確;紫外線具有較高的能量,常常利用其滅菌消毒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選C。 16.B【解析】由LC電路的振蕩頻率可知,要使頻率提高到原來的2倍,則可以只減小電容或只減小電感為原來的1/4,B正確,ACD錯(cuò)誤。 17.BC【解析】由圖可知,t1時(shí)刻產(chǎn)生磁場的感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向,則此時(shí)電容器正在放電,放電電流逐漸增大,A錯(cuò)誤,C正確;t2時(shí)刻產(chǎn)生磁場的感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向,則此時(shí)電容器正在充電,充電電流逐漸減小,B正確,D錯(cuò)誤。 18.磁場 可見光 2.9 【解析】麥克斯韋建立了電磁場理論:變化的電場周圍產(chǎn)生磁場,變化的磁場周圍產(chǎn)生電場;

35、并預(yù)言了電磁波的存在,而赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波存在。電磁波中波長最長的是無線電波,波長最短的是γ射線,電磁波按波長由長到短的排列順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、γ射線。由波速公式c=λf得波長為:。 19.AD【解析】搖動(dòng)的梳子在空中產(chǎn)生電磁波,電磁波是橫波,選項(xiàng)A正確;電磁波能在真空中傳播,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電磁波傳播的方向與振動(dòng)方向垂直,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電磁波在空氣中傳播的速度約為光速,選項(xiàng)D正確。 21.ABC【解析】電磁波在真空中的傳播速度即為真空中的光速,與頻率無關(guān),A正確;根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,B正確;電磁波是橫波,其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直,C正確;電

36、磁波可以通過全反射在光纜中傳播,D錯(cuò)誤;波源停止振動(dòng),波會(huì)繼續(xù)傳播,直到能量為零,E錯(cuò)誤。 22.A【解析】電磁波在真空中的傳播速度等于光速,A正確;在空氣中傳播的聲波是縱波,B錯(cuò)誤;聲波的傳播需要介質(zhì),可以在空氣、液體和固體中傳播,C錯(cuò)誤;光屬于電磁波,其傳播不需要介質(zhì),可以在真空中傳播,D錯(cuò)誤。 23.A【解析】在電磁波譜中,各電磁波按照頻率從小到大的排列順序是:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線,選A。 24.C【解析】根據(jù)可知,波長越長的波頻率越低,故米波的頻率比厘米波的頻率低,A錯(cuò)誤;無線電波不需要介質(zhì)傳播,B錯(cuò)誤;同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象,C正確;干涉和衍射是

37、波特有的現(xiàn)象,D錯(cuò)誤。 25.(1)a. b. (2)a. b. 【解析】(1)a.在距Q為r的位置放一電荷量為q的檢驗(yàn)電荷 根據(jù)庫侖定律檢驗(yàn)電荷受到的電場力 根據(jù)電場強(qiáng)度的定義,得 b.穿過每個(gè)面的電場線的總條數(shù)是相等的,若面積大,則單位面積上分擔(dān)的條數(shù)就少,故穿過兩等勢面單位面積上的電場線條數(shù)之比, (2)a.地球上不同望遠(yuǎn)鏡觀測同一天體,單位面積上接收的功率應(yīng)該相同,因此 b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的。因此一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能觀測到的此類天體數(shù)目正比于以望遠(yuǎn)鏡為球心、以最遠(yuǎn)觀測距離為半徑的球體體積。 設(shè)地面上望遠(yuǎn)鏡能觀測到此類天體需收集到的電磁波的總功率的最小值為P0,直徑為100 m望遠(yuǎn)鏡和FAST能觀測到的最遠(yuǎn)距離分別為L0和L,則 可得L=5L0 則 19

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