卷子答案网-一个不只有答案的网站(共17张PPT)
第4章
本章整合
知识网络·体系构建
专题突破·归纳整合
目录索引
知识网络·体系构建
专题突破·归纳整合
专题一 电磁振荡过程分析
1.分析两类物理量:电荷量Q决定了电场能的大小,电容器极板间电压U、电场强度E、电场能EE的变化规律与Q的变化规律相同;振荡电流i决定了磁场能的大小,线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能EB的变化规律与i的变化规律相同。
2.两个过程:放电过程电荷量Q减小,振荡电流i增加;充电过程电荷量Q增加,振荡电流i减小。
3.两个瞬间:放电完毕瞬间Q=0,i最大;充电完毕瞬间i=0,Q最大。
典例1 如图所示,i-t图像表示LC振荡电流随时间变化的图像,在t=0时刻,电路中电容器的M板带正电,在某段时间里,电路的磁场能在减少,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中的哪一段
解析 由i-t图像可得,在t=0时刻电容器开始放电,电路中电容器的M板带正电,故电流方向逆时针为正方向。某段时间里,电路的磁场能在减少,说明电路中的电流在减小,是电容器的充电过程,此时M板带正电,说明此时电流方向为负,符合电流减小且为负值的只有cd段。
答案 cd段
方法技巧 LC振荡电路充、放电过程的判断方法:(1)根据电流流向判断。当电流流向带正电的极板时,电容器的电荷量增加,磁场能向电场能转化,处于充电过程;反之,当电流流向带负电的极板时,电荷量减少,电场能向磁场能转化,处于放电过程。(2)根据物理量的变化趋势判断。当电容器的电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁场B)减小时,处于充电过程;反之,处于放电过程。(3)根据能量判断。电场能增加时充电,磁场能增加时放电。
针对训练1
(多选)LC回路中电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示,则( )
A.在t1时刻,电路中的电流最大
B.在t2时刻,电路中的磁场能最多
C.在t2至t3的过程中,电路中的电场能不断增加
D.在t3至t4的过程中,电容器带的电荷量不断增加
解析 t1时刻电容器两端电压最高,电路中振荡电流为零,t2时刻电容器两端电压为零,电路中振荡电流最大,磁场能最多,故选项A错误,B正确。在t2至t3的过程中,由题图可知,电容器两极板间电压增大,电场能增加,选项C正确。在t3至t4的过程中,电容器两极板间电压减小,电容器带的电荷量不断减少,选项D错误。
BC
专题二 电磁波的产生、发射和接收
1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。
2.电磁场:交变的电场和交变的磁场相互联系,形成一个统一的、不可分割的整体,这就是电磁场。
3.电磁波:在空间交替变化并传播出去的电磁场形成电磁波。(1)电磁波是横波,在空间传播不需要介质。(2)真空中电磁波的速度为3.0×108 m/s。(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象。
4.电磁波的发射:(1)发射条件——足够高的频率和开放电路。(2)调制分类——调幅和调频。
5.电磁波的接收:(1)调谐——使接收电路产生电谐振的过程。(2)解调——使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。
典例2 (多选)声呐能发射超声波,雷达能发射电磁波,超声波和电磁波相比较,下列说法正确的是( )
A.超声波与电磁波传播时,都向外传递了能量
B.电磁波既可以在真空中传播,又可以在介质中传播,超声波只能在介质中传播
C.在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比,均是在空气中传播时具有较大的传播速度
D.超声波是纵波,电磁波是横波
ABD
解析 超声波与电磁波传播时,都向外传递了能量,A正确;声呐发出的超声波是机械波,不可以在真空中传播,B正确;机械波在空气中传播时速度较小,在其他介质中传播时速度大,而电磁波恰好相反,C错误;超声波是纵波,电磁波是横波,D正确。
方法技巧 各种不同的电磁波既有共性,又有个性。(1)共性:它们在本质上都是电磁波,它们都遵守公式v=fλ,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108 m/s,它们的传播都不需要介质,各波段之间并没有绝对的区别。(2)个性:不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越长越容易发生干涉、衍射现象,波长越短,发生干涉、衍射现象越困难。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。
专题三 电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等合起来构成了范围广阔的电磁波谱,如图所示。
波长越长,波动性越强,穿透性越弱
典例3 (多选)下列有关电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B.电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C.频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播
D.雷达用的是微波,因为微波传播的直线性好
BCD
解析 波长越长,越容易发生衍射现象,在电磁波谱中,无线电波波长最长,γ射线的波长最短,故A错误,B正确;波长越短,频率越大的电磁波,其衍射现象越不明显,传播的直线性越好,遇到障碍物反射性越好,故C、D正确。
方法技巧 从无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线到γ射线,都是本质相同的电磁波。将这些电磁波按照波长或频率顺序排列,就构成了电磁波谱。波长较长的无线电波很容易观察到波的衍射,而波长很短的X射线、γ射线很难观察到衍射现象。
针对训练2
电磁波在生活中有着广泛的应用。不同波长的电磁波具有不同的特性,因此也有不同的应用。下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是
( )
A.雷达——无线电波
B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线
D.遥控器——红外线
B
解析 雷达是利用了无线电波中的微波来测距的,故A正确;手机采用的是无线电波,X射线对人体有很大的辐射,不能用于通信,故B错误;紫外线具有很强的消毒作用,故C正确;红外线可以用于遥控器,故D正确。第4章测评
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.关于在LC振荡电路的一个周期的时间内,下列说法正确的是( )
①磁场方向改变一次 ②电容器充、放电各一次 ③电场方向改变两次 ④电场能向磁场能转化完成两次
A.①② B.②③④ C.③④ D.①③④
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长( )
A.速度不变,波长减小
B.速度不变,波长增大
C.速度减小,波长变大
D.速度增大,波长不变
3.(2023重庆南开中学开学考试)下列关于电磁场的说法正确的是( )
A.麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在
B.振荡频率越低,电磁波越容易发射和接收
C.电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相平行
D.可见光的波长为400~760 nm,其中红光的波长较短,紫光的波长较长
4.关于电磁波的传播速度,以下说法正确的是( )
A.电磁波的频率越高,传播速度越大
B.电磁波的波长越长,传播速度越大
C.电磁波的能量越大,传播速度越大
D.所有的电磁波在真空中的传播速度都相等
二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5.电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有( )
A.杀菌用的紫外灯
B.拍胸片的X光机
C.治疗咽喉炎的超声波雾化器
D.检查血流情况的“彩超”机
6.下列说法正确的是( )
A.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
B.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场,就能产生电磁波
C.电磁波必须依赖于介质传播
D.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直,且与波的传播方向垂直
7.目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )
A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D.波长越短的电磁波,直线传播性能越强
8.手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示,电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后,就会在邻近的受电线圈中感应出电流,最终实现为手机电池充电。在充电过程中( )
A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失
三、非选择题:共60分。考生根据要求作答。
9.(4分)利用荧光灯的频闪效应可以测定转速,现有大功率振荡器的LC回路,其电容为1 μF,电感为 H,将它的振荡电流接到荧光灯上使之正常发光,在荧光灯照射下让一互成120°角的三叶扇转速由零缓慢增加,当第一次发现三叶片像静止不动时,此时风扇的转速是 r/s。
10.(4分)通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低的仪器原理图如图所示,容器中装有导电液体,是电容器的一个电极,中间的导电芯柱是电容器的另一个电极,芯柱外面套有绝缘管作为电介质,电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连,组成LC振荡电路,根据其振荡频率的高低(用与该电路相连的频率计显示)就可知道容器内液面位置的高低,如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了,则液面 (选填“升高”或“降低”);容器内的导电液体与大地相连,若某一时刻线圈内磁场方向向右,且正在增强,则此时导电芯柱的电势正在 (选填“升高”或“降低”)。
11.(5分)如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10-2 s。自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
12.(7分)现有甲、乙两个光源,一个能产生红外线,一个能产生紫外线,但是光源上无任何标志,小明为了区分它们,就取来一张100元的钞票,发现当钞票放在甲灯下时,钞票上显出闪亮的荧光印记,放在乙灯下钞票很快变热,但是不能看出荧光标记。
(1)由小明的实验可知甲灯为 灯,乙灯的光具有 。
(2)如图(b)所示,他又用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃 。
(3)如图(c)所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他这次实验是为了探究 。
13.(10分)
如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V 2 W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时,求:
(1)当t=×10-3 s时,电容器的右极板带何种电荷;
(2)当t=π×10-3 s时,LC回路中的电流。
14.(12分)飞机失事后,为了分析事故的原因,必须寻找黑匣子,而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少 若接收电路是由LC电路组成的,其中该接收装置里的电感线圈的自感系数L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容为多大
15.(18分)某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20 cm,每秒脉冲数n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs。求:
(1)该电磁波的频率;
(2)此雷达的最大侦察距离。
第4章测评
1.C 在一个振荡周期内,电场、磁场方向改变两次,电场能、磁场能转化两次;电容器充、放电各两次,故C正确。
2.A 电磁波在真空中的传播速度始终为3×108m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项B、C、D错误,选项A正确。
3.A 麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在,A正确;振荡频率越高,电磁波越容易发射和接收,B错误;电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相垂直,C错误;可见光的波长为400~760nm,其中红光的波长较长,紫光的波长较短,D错误。
4.D 以光为例,光在真空中无论是哪种频率,其传播速度都相等,D正确。当光进入介质时,传播速度发生变化,不同频率的光其传播速度不同,故电磁波在介质中的传播速度与介质和频率有关。A、B、C错误。
5.AB 紫外线、X射线都是电磁波,选项A、B正确;超声波属于机械波,不是电磁波,选项C、D错误。
6.BD 只有变化的电场(磁场)周围才能产生磁场(电场),并且均匀变化的电场(磁场)周围产生的磁场(电场)是稳定的,A错误;只要空间某个区域有振荡的电场或磁场,电磁场就能由近及远地传播,形成电磁波,B正确;电磁波是周期性变化的电场与磁场交替激发由近及远传播的,所以传播不需要介质,C错误;变化的电场与变化的磁场共同产生电磁场,电磁波的电场强度与磁感应强度总是相互垂直的,且与传播方向垂直,D正确。
7.ACD 根据λ=,电磁波频率在200MHz至1000MHz的范围内,则电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间,故A正确。电磁波的产生是依据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,B错误。雷达是利用电磁波的反射原理,波长越短,直线传播性能越强,雷达和目标的距离x=c·Δt,故C、D正确。
8.AC 送电线圈相当于变压器原线圈,受电线圈相当于变压器副线圈,是互感现象,送电线圈接交变电流,受电线圈也产生交变电流,所产生的磁场呈周期性变化,A、C正确,B错误;由于没有闭合铁芯,传递能量过程中有能量辐射,D错误。
9.解析 振荡电流在一个周期内有两次峰值,因此荧光灯在一个周期内闪光两次,闪光的时间间隔为,则t==πs,而θ=ωt=2πnt,n=r/s。
答案
10.解析 根据频率公式f=可知,若使振荡频率变大,则电容C减小;由C=可知,若使电容减小,则正对面积S减小,即液面降低。线圈内磁场方向向右且增强,则电流沿顺时针方向增大,是放电过程。导电芯柱所带负电正逐渐减少,其电势是负值,两极板的电势差逐渐减小,所以导电芯柱的电势正在升高。
答案 降低 升高
11.解析 振荡电路在一个周期内,经历放电→充电→放电→充电四个过程,每一个过程历时。当振荡电流以逆时针方向达到最大时,电容器上极板刚放电完毕。由于时间t=3.4×10-2s=1.7T,根据电磁振荡的周期性特点,此时刻状态与开始计时后经过t'=0.7T的状态一样,所以电容器正处于充电状态,且上极板带正电。
答案 充电 带正电
12.解析 (1)由小明的实验可知甲灯为紫外线灯,乙灯的光具有热效应。(2)如题图(b)所示,用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光,这表明紫外线能被透明玻璃反射。(3)通过上面的探究可知紫外线可使荧光物质发光,当用玻璃挡住紫外线的传播路径时,另一侧的荧光物质不发光,说明紫外线不能透过玻璃,这是为了探究紫外线能否透过玻璃。
答案 (1)紫外线 热效应 (2)反射 (3)紫外线能否透过玻璃
13.解析 由T=2π知
T=2πs=2π×10-3s。
(1)t=×10-3s=T,断开开关S时,电流最大,经,电流最小,电容器两极板间电压最大,在此过程中对电容器充电,右极板带正电荷。
(2)t=π×10-3s=,此时电流亦为最大,与没有断开开关时的电流大小相等,则I==0.5A。
答案 (1)正电荷 (2)0.5 A
14.解析 由公式c=λf得
λ=m=8000m
再由公式f=得
C=F=4.5×10-9F。
答案 8 000 m 4.5×10-9 F
15.解析 (1)电磁波在空气中传播的速度一般认为等于真空中光速c=3×108m/s,因此f=Hz=1.5×109Hz。
(2)雷达工作时发射电磁脉冲,每个电磁脉冲持续时间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x,两个脉冲时间间隔为Δt=s=2×10-4s 0.02μs,故脉冲持续时间可以略去不计,则2x=vΔt,v=c=3×108m/s,所以x==3×104m。
答案 (1)1.5×109 Hz (2)3×104 m
转载请注明出处卷子答案网-一个不只有答案的网站 » 新教材2023~2024高中物理 第4章 电磁波测评 （2份打包）鲁科版选择性必修第二册