【广西】2013版高中物理全程复习方略提能演练13.3电磁场电磁波

1/5课时提能演练(三十八)(40分钟100分)一、选择题(本题共8小题，每题9分，至少有一个答案正确，选不全得5分，共72分)1.1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论，他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度.1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在.下列有关电磁波传播过程的叙述中正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速B.电磁波和机械波一样依赖于介质传播C.电磁波中每一处电场强度方向和磁感应强度方向总是相互垂直，并且与波的传播方向也垂直D.只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就一定能产生电磁波2.(2012·朝阳模拟)如图所示，半径为r且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为e，质量为m的电子.此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式B＝B0＋kt(k＞0).根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速.设t＝0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为B1，则此时电子的速度大小为()A.B1remB.v20＋2πr2kemC.B0remD.v20－2πr2kem3.(易错题)一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的()A.动能不变B.动能增大C.动能减小D.以上情况都可能4.下列哪种现象是由于所产生的电磁波引起的()A.用室内天线接收微弱信号时，人走过时电视画面会发生变化B.在夜晚用电高峰时，有部分地区白炽灯变暗发红，日光灯不容易启动C.把半导体收音机放在开着的日光灯附近会听到噪声D.在边远地区用手机或小灵通通话时，会发生信号中断的情况5.(2012·海淀模拟)过强的电磁辐射对人体有很大危害，影响人的心血管系统，使人心悸、失眠、白细胞减少、免疫功能下降等.按照有关规定，工作场所的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5W/m2.一个人距离无线电通讯装置50m，为保证此人的安全，无线电通讯装置的电磁辐射功率至多是()2/5A.4.51kWB.3.14kWC.15.7kWD.0.78kW6.雷达是应用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300MHz至1000MHz的范围内，已知真空中光速c＝3×108m/s，下列说法中正确的是()A.电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生B.电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生C.雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3m至1m之间D.雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定7.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体状况.地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收.如图所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，红外遥感在该波段大致能够接收到的波长范围为()A.2.5～3.5μmB.4～4.5μmC.5～7μmD.8～12μm8.(创新题)2011年我国成功发射“神舟八号”飞船，并实现了与“天宫一号”的两次成功对接，飞船在返回途中总有一段时间和地面失去无线电联系，其原因是()A.飞船为节省能量不再发送信号B.自由降落阶段不必加以控制，地面也不向飞船发信号C.由于高速下降和空气摩擦，在飞船周围形成等离子层，阻碍了电磁波的传送D.虽然不能进行通讯联络，但雷达仍能探测到飞船二、计算题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9.(12分)雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t＝170s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？3/510.(易错题)(16分)如图所示，线圈的自感系数L＝0.5mH，电容器的电容C＝0.2μF，电源电动势E＝4V，电阻的阻值R＝10Ω，不计线圈和电源的内阻，闭合开关S，待电路中电流稳定后断开S，求：(1)LC回路的振荡频率；(2)LC回路振荡电流的有效值；(3)从断开S到电容器上极板带正电荷最多所经历的最短时间.4/5答案解析1.【解析】选A、C.电磁波是电磁场由近及远在空间传播形成的，电磁波可以不依赖介质而独立传播，在真空中的传播速度等于真空中的光速，A正确，B错误；电磁波是横波，传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，C正确；均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波，D错误.2.【解析】选B.电场方向逆时针，电场力对电子做正功.在转动一圈过程中对电子用动能定理：eU＝12mv2－12mv20，又U＝ΔΦΔt＝ΔB·SΔt＝k·πr2，故B正确.3.【解析】选B.当磁场均匀增加时，根据麦克斯韦的电磁场理论，将激发一个稳定的电场，带电粒子将受该电场的电场力作用，可以由右手定则和楞次定律判断，电场力的方向与电荷的运动方向是一致的，即电场力对粒子将做正功，所以带电粒子的动能将增大.【变式备选】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图所示时，可能是()A.向上方向的磁场在增强B.向上方向的磁场在减弱C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱D.向上方向的磁场先减弱，然后反向增强【解析】选A、C.在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的.麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场.判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向.向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则感应电流方向如图中E的方向所示，选项A正确、B错误.同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如图中E的方向，选项C正确、D错误，故选A、C.4.【解析】选C.电视信号由于人走过发生变化是由于人对信号的干扰；电灯变暗是由于电压在输电线上损失过多；日光灯在工作时，其镇流器会发出微弱的电磁波；小灵通通话效果不好是由于信号不稳定.[5.【解析】选C.根据题意，要使此人是安全的，则此处的辐射功率小于或者等于0.5W/m2，则可得：P4πR2＝0.5W/m2，所以P＝4πR2×0.5W/m2＝4×3.14×502×0.5W＝15.7kW，所以C正确.6.【解析】选B、C、D.恒定的电场不能产生磁场，A错误；周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场，这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场，B正确；雷达发射的电磁波频率多在300MHz至1000MHz的范围内，因此它在真空中的波长可由λ＝c/f求得，则其波长范围为0.3m至1m，C正确；雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定，等于ct/2，D正确.7.【解题指南】解答该题时应先根据图象确定出水和二氧化碳能吸收的电磁波的波长.【解析】选D.由题图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～12μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13μm.综上可知，选D.8.【解析】选C.当飞船高速进入大气层时，和空气摩擦，表面温度很高，飞船表面材料的分子和空气分子被分解和电离，形成由正负离子组成的等离子层，包围着飞船，由于这些带电粒子的存在使电磁波不能在飞船和地面控制中心之间相互传送；雷达波也不能从等离子层反射回来，即探测不到飞船.故C选项正确.5/59.【解析】由图示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离为s＝ct2＝3×108×4×10－42m＝6×104m(4分)当飞机到达雷达正上方后，距离为s′＝ct′2＝3×108×2×10－42m＝3×104m(4分)由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以飞机的速度为v＝(6×104)2－(3×104)2170m/s≈306m/s(4分)答案：306m/s【总结提升】雷达问题的分析方法对于雷达问题，通常是确定飞机距雷达的距离或者确定飞机的飞行速度.(1)确定距离时，根据无线电波的发射脉冲和接收到的脉冲，确定时间间隔Δt，根据s＝12cΔt可计算出距离.(2)确定飞机的飞行速度时，先确定出飞机先后两个位置间的距离，再由v＝sΔt计算飞机的速度.10.【解析】(1)LC振荡回路的周期T＝2πLC＝2π×0.5×10－3×0.2×10－6s＝6.28×10－5s(4分)f＝16.28×10－5Hz＝1.6×104Hz(2分)(2)S断开前，电路中电流I1＝ER＝410A＝0.4A(4分)则LC回路中电流有效值I＝I12＝0.283A.(3分)(3)从断开S到电容器上极板带正电荷最多，经历的时间为t＝34T＝34×6.28×10－5s＝4.71×10－5s(3分)答案：(1)1.6×104Hz(2)0.283A(3)4.71×10－5s薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈