单元检测卷（四）电磁振荡与电磁波 传感器-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

单元检测卷（四）　电磁振荡与电磁波　传感器 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 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，只有一个选项符合题目要求) 1．(2024·顺义高二期末)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　　) A．赫兹预言了电磁波的存在 B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场 C．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒 D．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波 答案：D 解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故A错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误；紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒，故C错误；在电磁波谱中，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，故D正确。 2．世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是(　　) A．收听到的电台离收音机最近 B．收听到的电台频率最高 C．接收到的电台电磁波能量最强 D．接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振 答案：D 解析：选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强，D正确。 3．(2024·山东枣庄高二期末)广播电台发射的中波无线电信号、家用微波炉中的微波、可见光、人体透视用的X光都是电磁波，设它们的频率分别是f1、f2、f3、f4，则(　　) A．f1>f2>f3>f4　　B．f1<f2<f3<f4 C．f1<f3<f2<f4 D．f1<f2<f4<f3 答案：B 解析：按频率从小到大的顺序为中波、微波、可见光、X射线，则f1<f2<f3<f4，故选B。 4．(2024·广东广州执信五校高二期末)“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜(FAST)。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 C．紫外线的波长比红外线短 D．普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 答案：C 解析：真空中，电磁波的速度为3×108 m/s，而在其他介质中电磁波的速度不是3×108 m/s，故A错误；均匀变化的电场激发恒定的磁场，恒定的磁场无法形成电场，即无法在空间中产生电磁波，故B错误；因电磁波在真空中速度相同，均为光速，则由c＝λf可得，频率越大的电磁波，波长越短，紫外线的频率比红外线频率大，故紫外线的波长比红外线的波长短，故C正确；赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，故D错误。 5．光敏电阻是一种阻值对光照极其敏感的电路元件。在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，而缺失电子的位置便称为空穴。如图所示，自由电子与空穴总是成对出现，称为电子—空穴对，空穴可视为正电荷，空穴周围的束缚电子受到空穴吸引会填补该空穴。光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值。根据上述材料，下列说法正确的是(　　) A．光敏电阻受到的光照越强，其阻值越大 B．光敏电阻受到光照射后，其导电性能变强 C．光照消失后，电子—空穴对迅速消失 D．光敏电阻适合用于需要快速响应的电路场合 答案：B 解析：由于在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，所以光敏电阻受到的光照越强，自由电子越多，导电性能越强，其阻值越小，故A错误，B正确；光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值，即光照消失后，电子—空穴对并不会迅速消失，故C错误；光敏电阻具有延时性，因此光敏电阻不适合用于需要快速响应的电路场合，故D错误。 6．(2024·江苏南京一中月考)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中的一氧化碳浓度的检测，它的电阻阻值随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同阻值，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针位置就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出了电导(即电阻的倒数)—一氧化碳浓度曲线，如图乙所示。下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图像正确的是(　　) 答案：D 解析：设传感器的电阻为R1，电源的电动势为E，内阻为r，由氧化锡传感器电导(即电阻的倒数)—一氧化碳浓度曲线，得到＝kc，k是图像斜率。根据欧姆定律得，电压表示数U0＝E＝E，则当c增大时，U0增大，c与U0是非线性关系，图像是曲线，故D正确。 7．近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息。下列说法正确的是(　　) A．LC振荡电路的电容器在充电时，电流增大 B．如果增大LC振荡电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大 C．LC振荡电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大 D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫作电谐振 答案：C 解析：LC振荡电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；增大LC振荡电路中电容器两极板间距离，电容器的电容C会变小，根据T＝2π可知，LC振荡电路的振荡周期将减小，故B错误；LC振荡电路中，电容器充电时，电流减小得越来越快，线圈中的自感电动势增大，故C正确；电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，故D错误。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 8．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大，电压越大，压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的车轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时(　　) A．汽车前轮停在感应线上不动时，不会被电子眼拍照 B．汽车的前、后轮先后经过感应线，不会被电子眼拍照 C．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 D．汽车前轮经过感应线，但后轮没有经过感应线就立即停下，不会被电子眼拍照 答案：AD 解析：A、D两种情况只压感应线一次，只能形成一个脉冲电流，不符合拍照的条件，所以不会被拍照，故A、D正确；B、C两种情况压感应线两次，形成两个脉冲电流，符合拍照的条件，所以会被拍照，故B、C错误。 9．(2024·广州高二期末)传感器是采集信息的一种重要元件，如图是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若电流从灵敏电流计“＋”接线柱流进时指针向右偏，从“－”接线柱流进时向左偏。当待测压力突然增大时，下列说法中不正确的是(　　) A．电容器的电容将减小 B．M点的电势比N点的低 C．灵敏电流计指针向左偏转 D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力F不再变化 答案：ACD 解析：由题可知，电容器的电压不变，F向上压可动电极，由C＝可知，当待测压力突然增大时，d减小，电容增大，电荷量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏，电流从N流向M，故M点的电势比N点的低，A、C错误，B正确；若电流计示数稳定且不为零，说明电容器正在充放电，电容器的电容变化，说明压力F变化，D错误。 10．一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开始计时，则有(　　) A．至少经过π，磁场能达到最大 B．至少经过π，磁场能达到最大 C．在0～π时间内，电路中的平均电流是 D．在0～π时间内，电容器放出的电荷量为CUm 答案：BCD 解析：LC振荡电路的周期T＝2π，电容器上电压最大时开始放电，经π放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场能最大，A错误，B正确；在0～π时间内，电容器放出的电荷量Q＝CUm，则平均电流I＝＝ ，C、D正确。 三、非选择题(本题共6小题，共54分。按题目要求作答。计算题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) 11．(8分)(2024·河北邯郸高二期末)如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5 cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球，其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应圈放置。让感应圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。 (1)人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是________。 (2)对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。 ①感应圈本质上是一个变压器，它利用________将低压交流电变成数千伏的高电压。由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场________，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。 ②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以________的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出________，击穿导线环两端小球间的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。 ③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的______，导线环成了电磁波的________________________________________________________________________。 答案：(1)赫兹　(2)①电磁感应　很强　②电磁波　感应电动势　③发射器　检测器 解析：(1)建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在并捕捉到电磁波的科学家是赫兹。 (2)①感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压，由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；②当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；③在此实验中，感应线圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。 12．(8分)(2024·四川遂宁统考)高速路入口都安装有称量车重量的地磅。如图甲是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其中R是压敏电阻，质量m0＝500 kg的秤台平放在压敏电阻上，被称车停放在秤台上。已知电路中电源电动势为26 V、内阻r＝10 Ω，电流表量程为0.3 A、内阻RA＝10 Ω，滑动变阻器R′的总电阻为500 Ω。如图乙是压敏电阻的阻值R随压力F变化曲线。某设计人员对电流表上刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上车的质量，他先后进行了以下操作。g＝10 m/s2。 (1)断开开关S，撤去秤台上的车，把多用电表的旋钮旋到电阻“×10挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，多用电表的表针指到如图丙所示刻度，则压敏电阻R此时的电阻值为________Ω。 (2)闭合开关S，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为0.10 A，并在此处标注为0，则此时滑动变阻器R′接入电路的电阻值为________Ω；2 500 kg处应标注在________A处。 答案：(1)160　(2)80　0.13 解析： (1)电阻挡选择“×10挡”，则阻值为16×10 Ω＝160 Ω。 (2)当仅有台秤时，压敏电阻的阻值为160 Ω，根据闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋R′＋RA＋r) 由题图乙可知2 500 kg的物体在台秤上时，压敏电阻的阻值为100 Ω，根据闭合电路欧姆定律得 E＝I1(R1＋R′＋RA＋r) 解得R′＝80 Ω，I1＝0.13 A。 13．(8分)按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5 W/m2。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1 W，那么在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？(已知球面面积为S＝4πR2，计算结果保留1位小数) 答案：0.4 m 解析：设临界区为一半径为R的球面，则 ＝0.5 W/m2 解得R＝()≈0.4 m。 14．(8分)中央广播电视总台“中国之声”节目在北京地区为调频106.1 MHz。已知真空中的光速c＝3×108 m/s。(计算结果保留2位有效数字) (1)求在北京地区“中国之声”电台发出的电磁波的波长； (2)如果收音机的接收装置是由LC振荡电路组成的，该接收装置里的线圈的自感系数L＝4 mH，此时产生电磁振荡的电容多大？ 答案：(1)2.8 m　(2)5.6×10-16 F 解析：(1)依题意，有f＝106.1 MHz＝1.061×108 Hz，又λ＝，代入数据可得λ＝2.8 m。 (2)振荡电路的周期为T＝2π 又f＝，代入数据可得C＝5.6×10-16 F。 15．(10分)可以用电学方法来测水流的速度。如图所示，将小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ(水流速度越大，θ越大)。为了测定水流的速度v，在水平方向固定一根电阻丝BC，使C端位于O点的正下方，它与金属丝接触良好，不计摩擦，还有一个电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表，重力加速度为g。 (1)请你设计一个电路，使水流速度增大时，电压表的示数也增大，在题图上画出原理图。 (2)已知水流对小球的作用力F与水流速度v的关系为F＝kDv(k为比例系数，D为小铅球的直径)，OC＝h，BC长为L，小铅球质量为m，当小铅球平衡时电压表示数为U，请推导出v与U的关系式。(水对小铅球的浮力忽略不计) 答案：(1)见解析图　(2)v＝U 解析：(1)原理图如图所示。 (2)设CE＝x，小铅球P平衡时，由平衡条件可得 tan θ＝＝ 根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得 I＝＝ 根据电阻定律可得 RL＝ρ Rx＝ρ 又F＝kDv 联立解得v＝U。 16．(12分)为了比赛的公平公正，学校短跑比赛设计安装了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图。起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30 mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30 mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知两电路电源电压均为6 V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。 (1)起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人(压力F＝0)时，左端电路消耗的电功率为多少？ (2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900 N时，左端电路电流表读数为多少？ (3)比赛枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1 500 N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？ 答案：(1)0.12 W　(2)0.06 A　(3)150 Ω 解析：(1)当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由题图知，压力传感器的电阻为R＝300 Ω， 所以左端电路消耗的电功率为 P＝＝ W＝0.12 W。 (2)当有人抢跑，对传感器的压力为900 N时，由题图知，此时压力传感器的电阻为R′＝100 Ω， 所以左端电路电流表读数为 I′＝＝ V＝0.06 A。 (3)由题意知，红灯不亮时的电路最大电流为 I最大＝30 mA＝0.03 A 此时的电路电阻为R总＝＝ Ω＝200 Ω 由题图知，当传感器受到的压力是1 500 N时，此时的电阻为Rmin＝50 Ω 所以保护电阻的阻值最小为 R0＝R总－Rmin＝200 Ω－50 Ω＝150 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $