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第一节电磁场电磁波

同步训练

一．选择题

1．为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是（　　）

A． 增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯

B． 减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数

C． 减小电容器的两极板的距离并在线圈中放入铁芯

D． 减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数

答案：D

解析：解答：LC振荡电路的固有频率：，若要增大LC振荡电路的固有频率，就要减小电容器的电容，或减小线圈中的自感系数．

A、增大电容器两极板间的正对面积，使得电容器的电容变大，而在线圈中放入铁芯，使得线圈的自感系数增大．则频率变小，故A错误；

B、减小电容器两极板的距离，使得电容器的电容变大，而增加线圈的匝数，使得线圈的自感系数增大．则频率变小，故B错误；

C、减小电容器两极板的距离，使得电容器的电容变大，而在线圈中放入铁芯，使得线圈的自感系数增大．则频率变小，故C错误；

D、减小电容器两极板的正对面积，使得电容器的电容变小，而减小线圈的匝数，使得线圈的自感系数变小．则频率变大，故D正确；

故选：D．

分析：振荡电路产生的振荡电流频率平方与线圈L及电容器C成反比

2．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题． IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路．公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是（　　）

A． IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B． 仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作

C． 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流

D． IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息

答案：B

解析：解答：A、由题意可知，该能量来自于电磁感应，即人刷卡的机械能转化为电能；故A错误；

B、为了使IC卡中的感应电流达最大，应使LC电路产生电谐振，故只有发射特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作；故B正确；

C、若电磁波的频率偏离该频率，L中仍可出现感应电流，但不会达到电谐振；故C错误；

D、IC卡接收到读卡机发射的电磁波，同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理；故D错误．

故选：B．

分析：明确题意，根据电磁感应及电谐振规律进行分析，即可明确能量及IC卡的工作原理，即可解答本题．

3．麦克斯韦预言了电磁波的存在，通过实验验证电磁波存在的科学家是（　　）

A． 贝尔 B． 赫兹 C． 西门子 D． 爱迪生

答案：B

解析：解答：首先用实验验证了电磁波存在的科学家是赫兹，而麦克斯韦预言了电磁波的存在，故B正确，ACD错误．

故选：B．

分析：根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．

4．电磁波频率的单位是（　　）

A． 安培 B． 赫兹 C． 欧姆 D． 伏特

答案：B

解析：解答：频率的单位赫兹，不是安培、欧姆、伏特．

故选：B

分析：德国科学家赫兹首先用实验捕捉到了电磁波，为了纪念他，就用他的名字作为频率的单位．

5．建立电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是（　　）

A． 法拉第 B． 赫兹 C． 麦克斯韦 D． 奥斯特

答案：C

解析：解答：麦克斯韦预言了电磁波的存在，并建立了电磁场理论，即“麦克斯韦定律”，故C正确，ABD错误；

故选：C．

分析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，同时建立了较为完整的电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在．

6．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　）

A． 电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波

B． 在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场

C． 电磁波是一种物质，只能在真空中传播

D． 电磁波传播的速度总是3.0×108m/s

答案：A

解析：解答：A、变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，故A正确；

B、变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场．故B错误；

C、电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播，故C错误；

D、电磁波在真空中传播速度是3×108m/s，在其他介质中的传播速度要小．故D错误；

故选A

分析：电磁波是由变化电磁场产生的，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波．电磁波在真空中传播的速度等于光速，与频率无关．电磁波本身就是一种物质．

7．下列说法正确的是（　　）

A． 电磁波是一种横波

B． 空间有变化的电场（或磁场）存在，一定能形成电磁波

C． 微波的频率高于可见光

D． 当物体以接近光速的速度运动时，物体的质量变化才明显，因此牛顿运动定律不仅适用于低速运动，而且适用于高速运动

答案：A

解析：解答：A、电磁波是一种横波，故A正确；

B、只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波；故B错误；

C、微波的波长大于可见光，频率低于可见光；故C错误；

D、牛顿第二定律只适用于宏观低速物体，不适用于微观高速物体；故D错误；

故选：A

分析：电磁波是一种横波；具有一切波的性质；如反射、折射、干涉、衍射现象；

变化的电场可以产生磁场；而变化的磁场可以产生电场；但只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波．

8．下列判断正确的是（　　）

A． 水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个色球，从水面正上方观察红球最浅

B． 太阳光穿过偏振片后，光强度不变，且和医院“B超”中的超声波传播速度相同

C． 均匀变化的电场产生均匀变化的磁场

D． 手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

答案：D

解析：解答：A、光折射成像时，视深：；水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个色球，紫光的折射率最大，故紫球视深最浅，故A错误；

B、太阳光是自然光，穿过偏振片后，光强度减小；可见光是电磁波的一种，电磁波的速度等于光速，医院“B超”中的超声波是声波，不同；故B错误；

C、根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故C错误；

D、讲话时，将声波的转化为电信号，经电路处理后，由高频电磁波发射出去，所以手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故D正确；

故选：D．

分析：电磁波和声波都可以传递信息、也可以传播能量；太阳光是自然光；可见光是电磁波的一种，电磁波的速度等于光速，医院“B超”中的超声波是声波；手机在通话时涉及的波既有声波又有电磁波；变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；光折射成像时，视深：，其中H为实际深度，n为折射率．

9．下列说法中正确的是（　　）

A． 军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象

B． 机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定

C． 泊松亮斑是光通过圆孔发生衍射时形成的

D． 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的折射光

答案：A

解析：解答：A、军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象，故A正确．

B、机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故B错误．

C、泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的；故C错误；

D、加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度；故D错误；

故选：A．

分析：当策动频率与固有频率相同时，出现共振现象；电磁波在真空中也能传播．机械波在介质中的传播速度由介质决定；由光的衍射现象：绕过阻碍物继续向前传播；偏振原理利用光的干涉现象，来减弱反射光的强度；麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，从而即可求解．

10．下列关于电磁波的说法符合实际的是（　　）

A． X射线是一种波长比紫外线还长的电磁波，医学上可检查人体内病变和骨骼情况

B． 把传递信号“加”到载波上的过程叫做调制，且调制的方法只有一种

C． 常见的电视遥控器发出的是紫外线脉冲信号

D． 做变速运动的电荷会在空间产生电磁波

答案：D

解析：解答：A、X射线是一种波长比紫外线短的电磁波，故穿透能力强，医学上可检查人体内病变和骨骼情况，故A错误；

B、把传递信号“加”到载波上的过程叫做调制，有调幅与调频两种方式，故B错误；

C、目前常见的电视遥控器发出的是红外线脉冲信号，故C错误；

D、做变速运动的电荷会在空间产生变化的磁场，是非均匀变化的磁场，会产生电磁波，故D正确；

故选：D．

分析：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；变化分均匀变化和周期性变化，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场产生周期变化的磁场．

11．下列关于电磁波的说法，正确的是（　　）

A． 电磁波不能发生反射

B． 光速不变原理表明电磁波在不同介质中都以光速C传播

C． 一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线

D． 电磁波是一种特殊的物质，不携带能量

答案：C

解析：解答：A、电磁波可以发生反射和折射，故A错误；

B、光速不变原理表明电磁波在不同惯性参考系中都是以光速C传播，故B错误；

C、一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线，故C正确；

D、电场和磁场是一种特殊的物质，故电磁波是物质，也具有能量，故D错误；

故选：C．

分析：要正确解答本题应当了解电磁波的有关知识：电磁波是由麦克斯韦预言的，并由赫兹证实的，电磁波的传播不需要介质，在真空中以光速向远处传播，电磁波传播的是一种能量．

12． 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在法拉第等人研究成果的基础上，进行总结，并加以发展，提出了系统的电磁理论并预言了电磁波的存在．以下有关电磁理论和电磁波的说法不正确的是（　　）

A． 只要有磁场在变化，它的周围就一定会产生电场

B． 空间某区域有不均匀变化的电场，则一定会产生电磁波

C． 电磁波不同于机械波之处是电磁波能在真空中传播

D． 紫外线是一种比所有可见光波长更长的电磁波

答案：D

解析：解答：A、变化的磁场一定会产生电场；故A正确；

B、只要电场不均匀变化，就一定能产生电磁波；故B正确；

C、电磁波不同于机械波之处是电磁波能在真空中传播；故C正确；

D、紫外线波长要短于可见光；故D错误；

本题选错误的；故选：D．

分析：变化的电（磁）场产生磁（电）场；非均匀变化的电场即可形成非均匀变化的磁场，从而形成电磁波．

13．下列说法中正确的是（　　）

A． 波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移

B． 光的偏振现象说明光是横波

C． 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场

D． 分别用红光和绿光在同一装置上进行双缝干涉实验，绿光的干涉条纹间距较大

答案：B

解析：解答：A、波的图象表示介质中同一时刻不同质点的位移；故A错误；

B、偏振是横波特有的现象，光能发生偏振说明光是横波；故B正确；

C、只有周期性变化的电（磁）场才能产生周期性变化的磁（电）场；均匀变化的磁场只能产生恒定的电场；而均匀变化的电场只能产生恒定的磁场；故C错误；

D、在光的双缝干涉实验中，干涉条纹的间距与波长成正比，红光的波长大于绿光，则红光的干涉条纹间距变宽．故D错误．

故选：B．

分析：波动图象描述的是同一时刻各个质点的位移情况；

偏振现象是横波特有的现象；

均匀变化的电场只能产生恒定的磁场；只有周期性变化的电场才能产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波．

干涉条纹间距公式可知，波长越长的，条纹间距越大；

明确狭义相对论的基本内容；

14．下列说法中正确的是（　　）

A． 两列波发生干涉时，振动加强的质点位移始终最大

B． 无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，这是利用了衍射原理

C． 狭义相对性原理认为，在任何参考系中，物理规律都是相同的

D． 观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率不可能发生变化

答案：B

解析：解答：A、两列波发生干涉时，振动加强的质点仍在振动，位移时刻在变化，不可能始终最大，故A错误．

B、无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，这是利用了波的衍射原理，故B正确．

C、狭义相对性原理认为，在任何惯性参考系中，物理规律都相同．故C错误．

D、观察者相对于频率一定的声源运动时，若两者间的距离发生变化时，观察者接收到声波的频率将发生变化，故D错误．

故选：B

分析：发生干涉时振动加强的质点仍在振动．波能绕过障碍物继续传递的现象叫衍射．狭义相对性原理认为，在任何惯性参考系中，物理规律都相同．当观察者与声源的距离变化时会产生多普勒效应．变化电场的周围空间一定会产生磁场．

15．下列说法错误的是（　　）

A． 若做圆周运动的物体所受合力不足以提供其做圆周运动需要的向心力时则物体做离心运动

B． 通常使用的测速仪具有发射和接收电磁波的能力，它是根据多普勒效应来测速的

C． 一切物体带电的本质都是由于电子的得失或转移

D． 回旋加速器之所以能够使带电粒子加速是因为洛伦兹力对带电粒子做了正功

答案：D

解析：解答：A、当做圆周运动的物体受到的合外力不足以提供向心力时，物体将向外运动，即做离心运动；故A正确；

B、通常使用的测速仪具有发射和接收电磁波的能力，它根据两物体相对运动时，接收到的频率不同这一特点，即是根据多普勒效应来测速的；故B正确；

C、电荷是守恒的，一切物体带电的本质均是电子的转移和得失；故C正确；

D、回旋加速器只有电场对电子做功，洛仑兹力是永不做功的；故D错误；

本题选错误的；故选：D．

分析：明确离心运动产生原因是合外力不足以提供向心力；多普勒效应广泛应用于电子测速中；根据电荷守恒可知物体带电的本质；根据回旋加速器的原理回答D项．

二．填空题

16．现代科技离不开电磁波，历史上首先预言电磁波存在的物理学家是　　　　　　（选填“赫兹”或“麦克斯韦”），他认为变化的磁场会产生电场．如图所示，螺线管的匝数为100匝，在0.1s内穿过螺线管的磁通量变化了0.02Wb，则螺线管两端产生的感应电动势为　　　　　　V．

答案：麦克斯韦|20

解析：解答：麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在．

根据法拉第电磁感应定律得：

故答案为：麦克斯韦；20

分析：麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在．赫兹用实验证实电磁波存在．根据法拉第电磁感应定律即可求得结果．

17．英国物理学家麦克斯韦提出：变化的磁场产生电场，变化的电场产生　　　　　　，从而预言了　　　　　　的存在，德国物理学家　　　　　　用实验证明了电磁波的存在．

答案：磁场|电磁波|赫兹

解析：解答：麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场可以产生电场；变化的电场可以产生磁场，从而预言了电磁波的存在．

德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在．

故答案为：磁场；电磁波；赫兹

分析：麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在．赫兹用实验证实电磁波存在．

18． 19世纪中叶，英国物理学家　　　　　　系统总结了人类对电磁规律的研究成果，提出了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在．电磁波在日常生产、生活中得到了广泛的应用，某卫星传送电视信号的频率为2.0×109HZ，它在真空中的波长为　　　　　　m．

答案：麦克斯韦|0.15

解析：解答：预言电磁波存在的物理学家是麦克斯韦；

由v=λf可知：

波长；

故答案为：麦克斯韦，0.15

分析：电磁波在真空中的传播速度是一定的，和光速相同，即C=3×108m/s，波长与波速间的关系为v=λf．

19．英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场　　　　　　（填“能”或“不能”）产生电场．已知电磁波在空气中的传播速度近似等于3.0×108m/s，某广播电台的“经济、生活”节目的频率是1.03×108HZ，该电磁波在空气中的波长为　　　　　　m．

答案：能|2.9

解析：解答：麦克斯韦电磁场理论认为，变化的磁场能产生电场．由C=λf，代入已知数据，解得：；

故答案为：能，2.9

分析：麦克斯韦电磁场理论认为，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．由C=λf，可求电磁波的波长；

20．如图LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10﹣2s．自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时，当t=3.4×10﹣2s时，电容器正处于　　　　　　状态（填“充电”、“放电”、“充电完毕”或“放电完毕”）．这时电容器的上极板　　　　　　（填“带正电”、“带负电”或“不带电”）．

答案：充电|正电

解析：解答：LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10﹣2s，t=0时刻振荡电流沿逆时针方向达最大值，即分析中的时刻；

t=3.4×10﹣2s=1.7T，与分析中的～T中间某时刻相同，电容器在正向充电，电容器的上极板 带正电．

故答案为：充电、正电．

分析： LC振荡电路中电流变化一个周期过程（设t=0时刻，电流为零，电容器上极板带正电）：

1 0～，电流逆时针逐渐增加，时刻达到最大值，放电完毕；

2 ～，电流逆时针逐渐减小，时刻减为零，反向充电完毕；

3 ～，电流顺时针增加，时刻达到最大值，反向放电完毕；

④～T，电流顺时针减为零，正向充电完毕．

21．预言电磁波存在的物理学家是　　　　　　，第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是　　　　　　．

答案：麦克斯韦|赫兹

解析：解答：1864年，英国青年物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在．

1888年德国青年物理学家赫兹第一次通过实验证实了电磁波的存在．

故答案为：麦克斯韦；赫兹．

分析：根据对物理学史及物理学家主要贡献的掌握分析答题．

三．解答题

22．质量为m、长度为L的通电技术杆ab水平搁置在两压力传感器上（杆与传感器绝缘）．处于磁感应强度为B，垂直纸面向里的匀强磁场中，金属与磁场垂直．如图所示．金属杆中的电流大小和方向均可以改变，但金属杆一直处于静止状态，两压力传感器度数时刻保持一致，重力加速度为g，则：

（1）若电流大小为I、方向由b到a，试求此时压力传感器的读数；

答案：以金属杆为研究对象，受重力、弹力和向下的安培力，由于处于静止，

所以：mg+BIL=2F1

即：

据牛顿第三定律可知，此时压力传感器的读数为：

（2）若压力传感器的度数均为F，求通入的电流的大小和方向．

答案：当电流方向由b到a，安培力方向向下，据平衡态可知：mg+BIL=2F

所以：

当电流方向由a到b，安培力方向向上，据平衡态可知：mg﹣BIL=2F

所以：

解析：解答：（1）以金属杆为研究对象，受重力、弹力和向下的安培力，由于处于静止，

所以：mg+BIL=2F1

即：

据牛顿第三定律可知，此时压力传感器的读数为：

（2）当电流方向由b到a，安培力方向向下，据平衡态可知：mg+BIL=2F

所以：

当电流方向由a到b，安培力方向向上，据平衡态可知：mg﹣BIL=2F

所以：

分析：①以通电技术杆为研究对象，利用平衡态列方程即可求解．注意安培力的方向．

②对电流方向分类，利用平衡态列方程求解，注意传感器对金属板的是两个力的作用．

23．有一LC振荡电路，如图所示，当电容调节为C1=200pF时，能产生频率为f1=500kHz的振荡电流，要获得频率为f2=1.0×103kHz的振荡电流，则可变电容应调为多大？（设电感L保持不变）

答案：LC电路的振荡频率为，

由于电感L保持不变所以

解得：

解析：解答：LC电路的振荡频率为，

由于电感L保持不变所以

解得：；

答：可变电容应调为50PF．

分析：当LC电路的振荡频率与电磁波信号频率相同时，发生电谐振，接受的信号最强，根据公式求解即可．

24．如果中央广播电台向外发射500kHz的电磁波，若距该台6000km处有一台收音机，求：

（1）此电磁波的波长是多大？

答案：根据波长、波速与频率的关系：v=λf

得：

（2）从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机？

答案：电磁波在空气在匀速传播，所以传播的时间：

解析：解答：①根据波长、波速与频率的关系：v=λf

得：

②电磁波在空气在匀速传播，所以传播的时间：

答：（1）此电磁波的波长是600m；（2）从电台发出的信号经过0.02s时间可以到达收音机．

分析：①根据波长、波速与频率的关系即可求得此电磁波的波长；

②根据位移时间的关系即可求得从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机．

25．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律i=0.14sin（1000t）A，已知电路中线圈的自感系数L=50mH，求：

（1）该振荡电流的周期为多少；

答案：根据，得

（2）电容器的电容C．

答案：因，得

解析：解答：（1）根据，得（2）因，得

答：（1）该振荡电流的周期为2π×10﹣3s；（2）电容器的电容C为2.0×10﹣5 F．

分析：根据求解振荡电流的周期，根据求解电容器的电容C．

高中物理第5章电磁波通信技术第一节电磁场电磁波同步训练新人教版选修2 - 120171107419