4.5 章末测试-2024-2025学年高二物理同步培优学案（人教版2019选择性必修第二册）

第4.5节 章末测试 (时间：60分钟　满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。) 1.(2024·安徽蚌埠高二期末)关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A.电磁波不能在真空中传播 B.电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场 C.电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 【答案】B 【详解】电磁波的传播不需要介质，则电磁波能在真空中传播，故A错误；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期变化的磁场产生周期性变化的电场，由近及远地传播形成电磁场，故B正确；均匀变化的电场(磁场)产生稳定的磁场(电场)，则不能形成电磁波，故C错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。 2.(2024·河北邢台高二期中)电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A.波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大 B.只有高温物体才辐射红外线 C.X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体诊断病情 D.微波炉加热食物时红外线起关键作用 【答案】C 【详解】不同波长的电磁波在真空中的传播速度是相同的，都是3×108 m/s，故A错误；所有的物体都辐射红外线，故B错误；X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体，故C正确；微波炉加热食物过程中，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高，故D错误。 3.振荡电路如图所示，时刻，线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱。M、N分别为电容器的上、下极板，、为回路中的两个点。已知振荡电路的周期为，下列说法正确的是（　　） A．此时回路中的电流由流向 B．时刻，N板带负电，电容器储存的电场能正在增加 C．此时两板间的电场强度正在减小 D．若将N板下移，则该振荡电路激发的电磁波波长变长 【答案】B 【详解】A．时刻磁场正在减弱，由右手螺旋定则可知，电流由流向，故A错误； B．时刻磁场正在减弱，故电容器正在充电，则时刻，电容器也正在反向充电，故M板带正电，N板带负电，电荷量正在增大，电场能正在增加，故B正确； C．时刻电容器正在充电，电荷量正在增大，则M、N板间的电压正在增大，两板间的电场强度正在增大，故C错误； D．若将N板下移，电容器极板间距增大，根据 可知电容器的电容减小，由 可知振荡电路的频率增大，电磁波频率增大，由 可知，振荡电路激发的电磁波波长变短，故D错误。 故选B。 4.(2024·浙江台州高二期中)电磁波是一种由电场和磁场共同构成的特殊波动现象，是空间中传播的有序能量转移。因为它们的存在，我们才能建立电子通信技术和现代高科技的一切。下列情景中关于电磁波特性和应用的描述正确的是(　　) 【答案】C 【详解】手机通话过程是声波转换成电磁波传播出去，电磁波再转换成声波进入人耳，声波在真空中无法传播，所以无法转换成电磁波，所以手机通话在真空中无法实现，A错误；“CT”是利用X射线的穿透本领来进行身体扫描检查的，B错误；天体能不断向外辐射电磁波，所以天文学家能够利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究，C正确；遥控器发出的红外线波长较长，穿透本领较弱，D错误。 5.我国江苏省李德仁院士，在测绘、遥感等领域取得了卓越成就。遥感技术中有红外线遥感、可见光遥感和微波遥感。他们都在电磁波谱的大家庭内。以下说法不正确的是（　　） A．微波在真空或空气中传播速度是3×108m/s B．预言电磁波的物理学家是麦克斯韦 C．证实并捕捉到电磁波的物理学家是赫兹 D．可见光不具备量子性 【答案】D 【详解】A．微波在真空或空气中传播速度是3×108m/s，故A正确，不符合题意； B．麦克斯韦预言电磁波的存在，故B正确，不符合题意； C．赫兹证实并捕捉到电磁波，故C正确，不符合题意； D．可见光属于电磁波，具备量子性，故D错误，符合题意。 故选D。 6．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（     ） A．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场 B．赫兹预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调频 D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波容易发生明显衍射现象 【答案】D 【详解】A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，故变化的电场不一定产生变化的磁场，A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B错误； C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调谐，C错误； D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波波长较长，容易发生明显衍射现象，D正确。 故选D。 7.(2024·陕西榆林高二期末)如图甲所示的LC振荡电路中，规定沿顺时针方向的电流为正，通过电路中电流变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A.a至b时间内，电容器的上极板带正电 B.a至b时间内，电容器充电 C.b至c时间内，电容器下极板的电势低 D.b至c时间内，磁场能正在转化为电场能 【答案】B 【详解】a至b时间内，电路电流在减小，电容器C正在充电，电容器下极板带的是正电，故B正确，A错误；b至c时间内，电路电流逆向增大，电容器放电，电容器下极板带正电，下极板电势高，电场能正在转化为磁场能，故C、D错误。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。) 8.为了发现人群中的发热病人，通常利用红外测温仪测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最短 B．红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒 C．无线电波主要用于通信、广播及其他信号的传播 D．X射线可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞 【答案】BCD 【详解】A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最长，故A错误； B．利用红外线的热效应可以用来加热理疗，利用紫外线的荧光效应可以消毒、杀菌，故B正确； C．无线电波主要用于通信、广播及其他信号传输，故C正确； D．X射线穿透能力较强，可以诊断病情，电磁波中频率最大的为射线，有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，故D正确。 故选BCD。 9．学习了自感、互感后，某同学设计了如图所示的“呼吸灯”电路。电路中电源为两节干电池，A、B是规格相同、额定电压均为2.5V的灯泡，L是自感系数较大、电阻可以忽略不计的线圈，C是电容较大的电容器。闭合开关，待电路稳定后突然断开开关，两灯开始“呼吸”，下列说法正确的是（　　） A．合上S的瞬间，A灯先亮 B．电流稳定后，A灯亮，B灯熄灭 C．电流稳定后断开S的瞬间，电容器开始充电 D．自感系数L越大，电容C越大，“呼吸灯”的频率越低 【答案】BD 【详解】AB．合上开关S的瞬间，灯立刻变亮，灯慢慢变亮，电流稳定后，灯熄灭，故A错误，B正确； C．电流稳定后断开S的瞬间，自感电动势大于电容器两端的电压，电容器的放电电流和线圈的自感电流相同，因此电容器先放电，故C错误； D．根据振荡电路周期 自感系数L越大，电容C越大，周期越大，又 则“呼吸灯”的频率越低，故D正确。 故选BD。 10．无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、图乙、图丙所示，振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发无线电波的能力最好。曾经有人将手机外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列有关说法正确的是（    ） A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流 B．与相比，使用的电磁波传播速度更大 C．手机信号的频率与的数量级相同 D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化 【答案】CD 【详解】A．任何频率的无线电波均可以在天线上产生振荡电流，只不过特定频率的无线电波产生的振荡电流较大，其他频率的无线电波产生的振荡电流较小，故A错误； B．电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，故B错误； C．手机外壳的金属边框长度几十厘米，因此无线电波的波长应为几米，根据，可知手机信号的频率与的数量级相同，故C正确； D．手机天线在发射信号时，天线上会形成振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，故D正确。 故选CD。 三、非选择题(本题共4小题，共54分) 11.(10分)如图所示的LC电路中，电容C为，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带负电灰尘恰好静止。当时闭合开关S，灰尘在电容器内运动，重力加速度g取10m/s2。求： （1）LC电路中电磁振荡的周期； （2）当时，带电灰尘的加速度大小； （3）如电容器两板电压最大为，则在内的平均电流大小和方向。 【答案】（1）；（2）；（3），逆时针方向 【详解】（1）由电磁振荡的周期公式可得 （2）开关断开时，灰尘恰好静止，则有 当时，电流 电荷量最大但电场的方向与开始时相反，则有 解得 （3）如电容器两板电压最大为，则电容器带电量最大值为 由于 则在内的平均电流大小 开关S断开时，极板间带负电灰尘恰好静止，则电容器的上极板带正电，则在内的电流的方向是逆时针方向。 12.(14分)通过同步卫星通话时，对方总是停一小段时间才回话，问说话后至少经过多长时间才能听到对方回话？（设对方听到说话后立即回话，已知M地=6×1024kg，R地=6.4×106m，G=6.67×1011N·m2/kg，结果保留到小数点后三位） 【答案】0.479s 【详解】要求出说话后听到对方讲话经历的时间，需要知道同步卫星分别和两人之间的距离，当两人都站在同步卫星的正下方时，电磁波经同步卫星传播的距离最短，需时最少。 设卫星的质量为m，距地高度为h，同步卫星的角速度和地球自转的角速度相同。 由牛顿第二定律得 无线电传播的最短距离为 传播的最短时间为 13.(14分)LC振荡电路中，电容，电感。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。当开关闭合时，灰尘在电容器内运动，g取10m/s2，假设灰尘始终未到达极板，求： （1）从S闭合时开始计时，时粉尘加速度多大？ （2）如电容器两板电压最大为20V，则在前内的平均电流为多大？ 【答案】（1）20m/s2；（2）A 【详解】（1）初始时，粉尘静止，则 振荡电路周期为 当时，LC振荡电路恰好经历半个周期，此时电容器两极板间场强的大小与初始时刻相同，方向相反，根据牛顿第二定律 解得 方向向下； （2）电容器两板电压最大为20V，则电容器带电量最大值为 则在前内的平均电流为 14.(16分)(2024·江苏盐城高二期中)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝10－6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝10－4 H的电感器，现连成如图所示的电路(重力加速度为g)，试求： (1)求振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只填写“顺时针”或“逆时针”)； (2)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少(假设此时粉尘未到达极板)； (3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大(假设此时粉尘未到达极板)； (4)当t＝π×10－5 s时，粉尘的加速度大小和方向如何？ 【答案】(1)2π×10－5 s　逆时针　(2)0　(3)g (4)2g　方向向下 【详解】(1) 振荡电路周期 T＝2π＝2π s＝2π×10－5 s 因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知上板带正电，则S闭合瞬间电流的方向为逆时针。 (2)t＝2π×10－5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。 (3)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。 (4)当t＝π×10－5 s＝时，两极板电荷量最大，电场强度最大，故粉尘受到的静电力最大，方向向下，有qE＋mg＝ma 粉尘静止时，有qE＝mg 解得a＝2g，方向向下。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4.5节 章末测试 (时间：60分钟　满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。) 1.(2024·安徽蚌埠高二期末)关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A.电磁波不能在真空中传播 B.电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场 C.电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 2.(2024·河北邢台高二期中)电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A.波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大 B.只有高温物体才辐射红外线 C.X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体诊断病情 D.微波炉加热食物时红外线起关键作用 3.振荡电路如图所示，时刻，线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱。M、N分别为电容器的上、下极板，、为回路中的两个点。已知振荡电路的周期为，下列说法正确的是（　　） A．此时回路中的电流由流向 B．时刻，N板带负电，电容器储存的电场能正在增加 C．此时两板间的电场强度正在减小 D．若将N板下移，则该振荡电路激发的电磁波波长变长 4.(2024·浙江台州高二期中)电磁波是一种由电场和磁场共同构成的特殊波动现象，是空间中传播的有序能量转移。因为它们的存在，我们才能建立电子通信技术和现代高科技的一切。下列情景中关于电磁波特性和应用的描述正确的是(　　) 5.我国江苏省李德仁院士，在测绘、遥感等领域取得了卓越成就。遥感技术中有红外线遥感、可见光遥感和微波遥感。他们都在电磁波谱的大家庭内。以下说法不正确的是（　　） A．微波在真空或空气中传播速度是3×108m/s B．预言电磁波的物理学家是麦克斯韦 C．证实并捕捉到电磁波的物理学家是赫兹 D．可见光不具备量子性 6．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（     ） A．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场 B．赫兹预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调频 D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波容易发生明显衍射现象 7.(2024·陕西榆林高二期末)如图甲所示的LC振荡电路中，规定沿顺时针方向的电流为正，通过电路中电流变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A.a至b时间内，电容器的上极板带正电 B.a至b时间内，电容器充电 C.b至c时间内，电容器下极板的电势低 D.b至c时间内，磁场能正在转化为电场能 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。) 8.为了发现人群中的发热病人，通常利用红外测温仪测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最短 B．红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒 C．无线电波主要用于通信、广播及其他信号的传播 D．X射线可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞 9．学习了自感、互感后，某同学设计了如图所示的“呼吸灯”电路。电路中电源为两节干电池，A、B是规格相同、额定电压均为2.5V的灯泡，L是自感系数较大、电阻可以忽略不计的线圈，C是电容较大的电容器。闭合开关，待电路稳定后突然断开开关，两灯开始“呼吸”，下列说法正确的是（　　） A．合上S的瞬间，A灯先亮 B．电流稳定后，A灯亮，B灯熄灭 C．电流稳定后断开S的瞬间，电容器开始充电 D．自感系数L越大，电容C越大，“呼吸灯”的频率越低 10．无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、图乙、图丙所示，振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发无线电波的能力最好。曾经有人将手机外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列有关说法正确的是（    ） A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流 B．与相比，使用的电磁波传播速度更大 C．手机信号的频率与的数量级相同 D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化 三、非选择题(本题共4小题，共54分) 11.(10分)如图所示的LC电路中，电容C为，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带负电灰尘恰好静止。当时闭合开关S，灰尘在电容器内运动，重力加速度g取10m/s2。求： （1）LC电路中电磁振荡的周期； （2）当时，带电灰尘的加速度大小； （3）如电容器两板电压最大为，则在内的平均电流大小和方向。 12. (14分)通过同步卫星通话时，对方总是停一小段时间才回话，问说话后至少经过多长时间才能听到对方回话？（设对方听到说话后立即回话，已知M地=6×1024kg，R地=6.4×106m，G=6.67×1011N·m2/kg，结果保留到小数点后三位） 13.(14分)LC振荡电路中，电容，电感。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。当开关闭合时，灰尘在电容器内运动，g取10m/s2，假设灰尘始终未到达极板，求： （1）从S闭合时开始计时，时粉尘加速度多大？ （2）如电容器两板电压最大为20V，则在前内的平均电流为多大？ 14.(16分)(2024·江苏盐城高二期中)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝10－6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝10－4 H的电感器，现连成如图所示的电路(重力加速度为g)，试求： (1)求振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只填写“顺时针”或“逆时针”)； (2)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少(假设此时粉尘未到达极板)； (3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大(假设此时粉尘未到达极板)； (4)当t＝π×10－5 s时，粉尘的加速度大小和方向如何？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$