第4章 2. 电磁场与电磁波-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练习（人教版2019）

第四章 电磁振荡与电磁波 练 知识点 1 麦克斯韦电磁理论的两个基 本假设 1. 关于电磁场理论 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 在电场周围一定产生磁场， 变化的磁 场周围一定产生电场 B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁 场， 变化的磁场周围一定产生变化的 电场 C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变 化的磁场 D. 周期性变化的电场周围一定产生周期 性变化的磁场 2. （多选） 关于麦克斯韦的电磁场理论及其 成就， 下列说法正确的是 （ ） A. 变化的电场可以产生磁场 B. 变化的磁场可以产生电场 C. 证实了电磁波的存在 D. 预见了真空中电磁波的传播速度大于 光速 知识点 ２ 电磁场和电磁波 3. （多选 ） 关于电磁波下列说法正确的是 （ ） A. 可以是横波也可以是纵波 B. 能传输能量 C. 不能在真空中传播 D. 能传递信息 4. （多选） 电磁波与机械波相比较 （ ） A. 电磁波传播不需介质， 机械波需要介质 B. 电磁波在任何介质中传播速率都相同， 机械波在同一介质中传播速度相同 C. 电磁波和机械波都不能产生干涉 D. 电磁波和机械波都能产生衍射 5. 某电路中电场随时间变化的图像如图所 示， 能发射电磁波的电场是 （ ） 6. （多选） 以下关于机械波与电磁波的说法 中， 正确的是 （ ） A. 机械波与电磁波本质上是一致的 B. 机械波的波速只与介质有关， 而电磁 波在介质中的波速， 不仅与介质有关， 而且与电磁波的频率有关 C. 机械波可能是纵波， 而电磁波必定是 横波 D. 它们都能发生反射、 折射、 干涉和衍 射现象 7. 如图所示是某一固定面积的 磁通量的变化图线， 它在周 围空间某一点激发的电场的 场强 E 应是 （ ） 2.电磁场与电磁波 E t O E t O E t O E t O A B C D 第 7 题图 椎 t O 基 础 练 习 95 练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） A. 逐渐增强 B. 逐渐减弱 C. 不变 D. 无法确定 8. 最先提出经典电磁场理论的科学家和最早 捕捉到电磁波的科学家分别是 （ ） A. 法拉第 安培 B. 麦克斯韦 法拉第 C. 奥斯特 赫兹 D. 麦克斯韦 赫兹 9. 关于电磁波在真空中的传播速度， 以下说 法正确的是 （ ） A. 频率越高， 传播速度越大 B. 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. 频率、 波长、 强弱都不影响电磁波的 传播速度 10. 关于电磁波 ， 下列说法中 正 确 的 是 （ ） A. 电磁波是电磁场由发生区域向远处的 传播 B. 电磁波在任何介质中的传播速度均 为 3×10 8 m/s C. 电磁波由真空进入某种介质传播时， 波长将变长 D. 电磁波只能在真空中传播 11. （多选） 以下电场能产生变化的磁场的 是 （ ） A. E＝10 V/m B. E＝5sin （ 4t＋1 ） V/m C. E＝ （ 3t＋2 ） V/m D. E＝ （ 4t 2 －2t ） V/m 12. 如图所示是一水平放置的 绝缘环形管， 管内壁光滑， 内有一直径略小于管内径 的带正电的小球， 开始时 小球静止。 有一变化的磁 场竖直向下穿过管所在的平面， 磁感应 强度 B 随时间成正比例增大， 设小球的 带电量不变， 则 （ ） A. 顺着磁场方向看， 小球受顺时针方向 的力， 沿顺时针方向运动 B. 顺着磁场方向看， 小球受逆时针方向 的力， 沿逆时针方向运动 C. 顺着磁场方向看， 小球受顺时针方向 的力， 沿逆时针方向运动 D. 小球不受力， 不运动 13. 如图所示 ， 闭合开关 S ， 待电容器充电完毕后， 再 断开开关 S ， 用绝缘工具 使电容器两极板之间稍稍 拉开一定的距离， 则在电容器周围空间 （ ） A. 会产生变化的磁场 B. 会产生稳定的磁场 C. 不会产生磁场 D. 会产生振荡的磁场 B 第 12 题图 E C S 第 13 题图 提 升 练 习 96 第二册 （人教版）高中物理选择性必修 1.电 磁 振 荡 基础练习 1. BC 【解析】 电荷量增加， 电容器充电， 电场能 增加， 磁场能减少， 电流减小。 2. AD 【解析 】 电磁振荡中的物理量可分为两组 ： ① 电容器带电荷量 q 、 极板间电压 U 、 电场强度 E 及电 场能为一组； ② 自感线圈中的电流 i 、 磁感应强度 B 及 磁场能为一组。 同组物理量的大小变化规律一致， 同 增、 同减、 同为最大或同为 0 ； 异组物理量的大小变化 规律相反， 若 q 、 E 、 U 等物理量按正弦规律变化， 则 i 、 B 等物理量必按余弦规律变化。 根据上述分析由题图可 以看出， A 、 D 正确。 3. D 【解析】 电路中的电流正在增大， 说明电容器 正在放电， C 错误； 电容器放电时， 电流从带正电的极 板流向带负电的极板， 则 A 板带负电， A 错误； 电容器 放电， 电容器两板间的电压减小， 线圈两端的电压减 小， B 错误； 电容器放电， 电场能减少， 电流增大， 磁 场能增大， 电场能正在转化为磁场能， D 正确。 4. ABC 【解析】 若磁场正在减弱， 则电流在减小， 是充电过程， 根据安培定则可确定电流由 b 向 a ， 电场 能增大， 上极板带负电， 故 A 、 B 正确； 若磁场正在增 强， 则电流在增大， 是放电过程， 电场能正在减小， 根 据安培定则， 可判断电流由 b 向 a ， 上极板带正电， 故 C 正确， D 错误。 5. CD 【解析 】 由题图乙知 0~0.5 ms 内 i 在增大 ， 电容器正在放电， A 错误； 0.5~1 ms 内， 电流在减小， 应为充电过程， 电流方向不变， 电容器上极板带负电， B 错误； 在 1~1.5 ms 内为放电过程， 电流方向改变， Q 点比 P 点电势高， C 正确； 1.5~2 ms 内为充电过程， 磁 场能在减少， D 正确。 6. D 【解析】 电容器放电一次经历四分之一个周期， 而周期 T＝2π LC 姨 ， T 是由振荡电路的电容 C 和电感 L 决定的， 与充电电压、 放电电流、 电容器所带电荷量无关。 7. B 【解析】 由振荡频率公式 f＝ 1 2π LC 姨 可知， 要 使频率提高到原来的 2 倍， 则可以减小电容使之变为原 来的 1 4 ， 或减小电感使之变为原来的 1 4 ， 故 B 正确， A 、 C 、 D 错误。 提升练习 8. BCD 【解析】 由题图中磁感应强度的方向和安培 定则可知， 此时电流向着电容器带负电的极板流动， 也 就是电容器处于放电过程， 故 A 错误； 这时两极板带电 荷量和电压、 电场能处于减少过程， 而电流和线圈中的 磁场能处于增加过程， 由楞次定律可知， 线圈中自感电 动势阻碍电流的增加， 故 B 、 C 、 D 正确。 9. BC 【解析】 电子钟变慢， 说明 LC 回路的振荡周 期变大， 根据公式 T＝2π LC 姨 可知， 振荡电路中电容器 的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的周期 变大。 10. BC 【解析】 当罐中液面上升时， 相当于插入的 电介质越多， 电容器两极板间的介电常数变大， 则电容 器的电容 C 增大， 根据 T＝2π LC 姨 ， 可知 LC 电路的振 荡周期 T 增大， 又因为 f＝ 1 T ， 所以振荡频率减小， 故 B 、 C 正确， A 、 D 错误。 11. （ 1 ） 正电荷 （ 2 ） 0.5 A 【解析】 （ 1 ） S 断开后， LC 中产生振荡电流， 振荡 周期为 T＝2π LC 姨 ＝2π×10 -3 s ， 则 t＝ π 2 ×10 -3 s＝ T 4 时， 电容器充电完毕， 右极板带 正电荷。 （ 2 ） 开关 S 闭合后， 灯泡正常发光时电路中的电流 I＝ P U ＝0.5 A ， 当 t＝π×10 -3 s＝ T 2 时， LC 回路中的电流达 到反向最大， 即 I＝0.5 A 。 2.电磁场与电磁波 基础练习 1. D 【解析】 根据麦克斯韦电磁场理论， 只有变化 的电场能产生磁场， 均匀变化的电场产生稳定的磁场， 非均匀变化的电场才产生变化的磁场。 2. AB 【解析】 A 和 B 是电磁场理论的两大支柱 ， 所以 A 和 B 正确； 麦克斯韦预言了电磁波的存在， 赫 第四章 电磁振荡与电磁波 42 参考答案与解析 兹最早证实了电磁波的存在， C 错误； 麦克斯韦预见了 真空中电磁波的传播速度等于光速， D 错误。 3. BD 【解析 】 电磁波是横波 ， 能在真空中传播 ， 能传递能量和信息， 故 B 、 D 正确。 4. AD 【解析】 电磁波的传播不需要介质， 而机械 波的传播需要介质， 所有电磁波的传播速度只有在真空 中才相同， 但在其他某种介质如玻璃中则不同， 而不同 的机械波即使在同种介质中传播， 速度一般也不一样。 电磁波和机械波有波的特性， 故能发生干涉和衍射现 象， 故 A 、 D 正确。 5. D 【解析】 图 A 中电场不随时间变化， 不会产生 磁场。 图 B 和 C 中电场都随时间均匀变化， 只能在周围 产生稳定的磁场， 也不会产生和发射电磁波。 图 D 中电 场随时间做不均匀的变化， 能在周围空间产生变化的磁 场。 而磁场的变化也是不均匀的， 又能产生变化的电 场， 从而交织成一个不可分割的统一体， 即形成电磁 场， 才能发射电磁波。 6. BCD 【解析】 机械波由振动产生， 电磁波由周期 性变化的电场 （或磁场） 产生， 机械波是能量波， 传播 需要介质， 速度由介质决定； 电磁波是物质波， 传播不 需要介质， 波速由介质和本身频率共同决定， 机械波有 横波， 也有纵波， 而电磁波一定是横波， 故 B 、 C 、 D 正确。 7. C 【解析】 由题图知， 磁通量均匀变化， 而面积 一定， 故磁感应强度 B 均匀变化， 故在其周围产生稳定 的电场， 故 C 正确。 8. D 【解析】 最先提出经典电磁场理论的科学家是 麦克斯韦， 最早捕捉到电磁波的科学家是赫兹， 故 D 正确。 9. D 【解析】 所有电磁波， 无论波长、 频率如何， 在真空中传播速度都等于光速。 10. A 【解析】 电磁波是交替变化的电磁场由发生区 域向远处的传播， 在真空中的传播速度是 3×10 8 m/s 。 在 其他介质中的传播速度小于 3×10 8 m/s 。 电磁波在传播的 过程中， 频率 f 不变， 由 v＝λf 可知传播速度变小时， 波 长变短， 故 B 、 C 、 D 错误。 提升练习 11. BD 【解析】 12. B 【解析 】 因为绝缘环形管面内有均匀增大 的磁场 ， 在其周围会产生稳定的涡旋电场 ， 对带电 小球做功 。 由楞次定律判断电场方向为逆时针方向 。 在电场力作用下 ， 带正电小球沿逆时针方向运动 ， 故 B 正确 。 13. C 【解析】 平行板电容器接入直流电源后， 两 极板间的电压等于电源的电动势， 断开电源后， 电容 器带电荷量将保持不变， 由电容的定义式和平行板电 容器的公式可得， 两极板间的电场 E＝ U d = Q Cd = 4仔kQ 着S ， 当用绝缘工具将两极板间距离稍稍拉开一些时， 电容 器两板间的电场不发生变化， 所以不会产生磁场， 故 C 正确。 3.无线电波的发射和接收 基础练习 1. C 【解析】 声音、 图像信号的频率很低， 不能直 接发射出去， 只有高频电磁波才能向外发射， 所以要用 高频电磁波携带着低频信号才能向外发射出去， 而把低 频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制。 2. ACD 【解析】 电磁波的发射过程中， 一定要对低 频输入信号进行调制， 把传输信号加到高频电流上， 为 了有效地向外发射电磁波， 必须使用开放电路， A 、 C 、 D 正确。 而产生电谐振是在接收过程， B 错误。 3. A 【解析】 调谐是从众多的电磁波中选出所需频 率的高频信号， 然后进行高频放大， 再从放大后的高频 信号中 “检” 出高频信号所承载的低频声音信号， 最后 将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来， 综上 所述， A 正确。 4. A 【解析】 根据匝数多密绕的线圈电感大、 匝数 少疏绕的线圈电感小， 可排除 B 、 D ； 根据 T＝2仔 ， 电感 E=10 V/m 的电场是稳定的， 不能产生磁场 E=5sin （ 4t+1 ） V/m 的电场按正弦规律变化， ΔE Δt 不是定值， 产生变化的磁场 E= （ 3t+2 ） V/m 的 ΔE Δt 是定值， 说明电场是均 匀变化的， 产生稳定的磁场 E= （ 4t 2 -2t ） V/m 的 ΔE Δt 不是定值， 电场随时间 非均匀变化， 产生变化的磁场 A 错误 B 正确 C 错误 D 正确 电 场 43