第四章 电磁振荡电磁波（单元自测·提高卷）物理粤教版选择性必修第二册

………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第四章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。如图1所示的LC振荡电路中，电容器上极板的电荷量q随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法正确的是（    ） A．时刻，该电路中的电流为零 B．时刻，该电路中的电场能最大 C．时间段内，电容器在放电 D．其他条件不变，仅增大电容器的电容，则振荡周期减小 2．关于电场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 B．电场不一定能产生磁场，磁场也不一定能产生电场 C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输 3．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场 C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大 4．5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络（通信频率在0.3~3.0GHz的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率（指单位时间传输的数据量大小）可达10Gbps，是4G网络的50~100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 5．下列四幅图说法错误的是（　　） A．图甲，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧上下振动 B．图乙中电容器中电场的能量正在增大 C．图丙是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化 D．图丁，毫安表的表头运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，利用了电磁驱动原理 6．以下电流或磁场，能够激发电磁波的是（　　） A． B． C． D． 7．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁铁的极出发，终止于极 B．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场 C．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 8．下列说法正确的是（　　） A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波 B．电动势相同的电源，其储存的电能相同 C．把加热的铁块放入抽成真空的玻璃容器中，铁块的温度保持不变 D．由于恒星表面的温度不同，会看到有的恒星颜色偏红，有的偏蓝，且偏蓝表面温度更高 9．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．无线电波广泛应用于通信和广播 B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射 C．适量的紫外线照射，对人体健康有益 D．因为γ射线穿透能力弱，不可用来检查金属内部伤痕 10．如图所示，间距均为d的倾斜金属导轨与水平金属导轨在两点用绝缘材料平滑连接，使和和彼此绝缘。在平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场。在间连接一电容为C的电容器和一个自感系数为L的电感线圈，在间接一小灯泡。开始时，开关S断开，一质量为m、长为d的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为h的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，电容器的耐压值足够高。则下列说法正确的是（　　） A．金属棒在倾斜导轨上下滑时做变加速运动，在水平导轨上做匀减速运动 B．金属棒进入区域后，立刻闭合开关S，此时通过L的电流最大 C．金属棒刚到达时，速度大小为 D．在整个过程中，小灯泡产生的内能为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。 该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。 (1)探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期______s（结果保留两位有效数字）。 (2)如果使用电动势较小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 12．（8分）自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定振荡电路的频率来确定水位高度。 某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。 (1)研究集气室内气体压强与体积的关系 ①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小________（填“会”或“不会”）影响集气室内气体压强的大小。 ②测量集气室高度、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H和集气室进水高度，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如下表所示。 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87 实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量________（填“H”或“h”）产生的相对误差较小。 ③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线，如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原点的主要原因是________ (2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的图像，u的频率即为振荡电路的频率。振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是，则图中________（填“甲”或“乙”）对应的水位较高。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。某时刻起，电路中的电流与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中i0已知，T未知。求： (1)图乙中电流变化的周期T； (2)电容器两端的电压为零的时刻。 14．（14分）如图所示，LC电路中，电感线圈的自感系数为L，振荡电流的周期为T。已充电的平行板电容器两极板水平放置，电容器上电压最大值为。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，不计电路产生的内能及电磁辐射，整个过程中灰尘未与极板发生碰撞，已知重力加速度为g。求： (1)LC电路中，电容器的电容大小； (2)从电容器上电压达到最大值开始计时，在的时间内，电路中平均电流的大小； (3)以开关闭合为计时起点，灰尘的加速度最大值，加速度最大的时刻的可能值。 15.（16分）简谐运动是最基本的机械振动。物体做简谐运动时，回复力F与偏离平衡位置的位移x成正比，即：；偏离平衡位置的位移x随时间t的变化关系满足方程，其中A为振幅，是初相位，为圆频率，m为物体质量。 (1)如图1所示，光滑的水平面上放置一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子的质量为m。以弹簧原长时的右端点为坐标原点O，水平向右为正方向建立坐标轴Ox。在弹簧的弹性限度内，将振子沿Ox方向缓慢拉至某处由静止释放。求该弹簧振子的振动周期T； (2)在图2中画出弹簧弹力大小F随弹簧伸长量x的变化关系图线并求弹簧伸长量为A时系统的弹性势能； (3)有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。现在请你结合简谐运动的特征，简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。从能量的角度证明如图3所示的LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律（即电荷量与时间的关系遵从正弦函数规律）。已知电感线圈中磁场能的表达式为，式中L为线圈的自感系数，I为线圈中电流的大小；电容器中电场能的表达式为，式中C为电容器的电容，U为电容器两端的电压。（不计电磁波的辐射） 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第四章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。如图1所示的LC振荡电路中，电容器上极板的电荷量q随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法正确的是（    ） A．时刻，该电路中的电流为零 B．时刻，该电路中的电场能最大 C．时间段内，电容器在放电 D．其他条件不变，仅增大电容器的电容，则振荡周期减小 2．关于电场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 B．电场不一定能产生磁场，磁场也不一定能产生电场 C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输 3．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场 C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大 4．5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络（通信频率在0.3~3.0GHz的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率（指单位时间传输的数据量大小）可达10Gbps，是4G网络的50~100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 5．下列四幅图说法错误的是（　　） A．图甲，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧上下振动 B．图乙中电容器中电场的能量正在增大 C．图丙是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化 D．图丁，毫安表的表头运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，利用了电磁驱动原理 6．以下电流或磁场，能够激发电磁波的是（　　） A． B． C． D． 7．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁铁的极出发，终止于极 B．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场 C．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 8．下列说法正确的是（　　） A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波 B．电动势相同的电源，其储存的电能相同 C．把加热的铁块放入抽成真空的玻璃容器中，铁块的温度保持不变 D．由于恒星表面的温度不同，会看到有的恒星颜色偏红，有的偏蓝，且偏蓝表面温度更高 9．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．无线电波广泛应用于通信和广播 B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射 C．适量的紫外线照射，对人体健康有益 D．因为γ射线穿透能力弱，不可用来检查金属内部伤痕 10．如图所示，间距均为d的倾斜金属导轨与水平金属导轨在两点用绝缘材料平滑连接，使和和彼此绝缘。在平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场。在间连接一电容为C的电容器和一个自感系数为L的电感线圈，在间接一小灯泡。开始时，开关S断开，一质量为m、长为d的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为h的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，电容器的耐压值足够高。则下列说法正确的是（　　） A．金属棒在倾斜导轨上下滑时做变加速运动，在水平导轨上做匀减速运动 B．金属棒进入区域后，立刻闭合开关S，此时通过L的电流最大 C．金属棒刚到达时，速度大小为 D．在整个过程中，小灯泡产生的内能为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。 该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。 (1)探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期______s（结果保留两位有效数字）。 (2)如果使用电动势较小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 12．（8分）自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定振荡电路的频率来确定水位高度。 某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。 (1)研究集气室内气体压强与体积的关系 ①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小________（填“会”或“不会”）影响集气室内气体压强的大小。 ②测量集气室高度、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H和集气室进水高度，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如下表所示。 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87 实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量________（填“H”或“h”）产生的相对误差较小。 ③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线，如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原点的主要原因是________ (2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的图像，u的频率即为振荡电路的频率。振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是，则图中________（填“甲”或“乙”）对应的水位较高。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。某时刻起，电路中的电流与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中i0已知，T未知。求： (1)图乙中电流变化的周期T； (2)电容器两端的电压为零的时刻。 14.（14分）如图所示，LC电路中，电感线圈的自感系数为L，振荡电流的周期为T。已充电的平行板电容器两极板水平放置，电容器上电压最大值为。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，不计电路产生的内能及电磁辐射，整个过程中灰尘未与极板发生碰撞，已知重力加速度为g。求： (1)LC电路中，电容器的电容大小； (2)从电容器上电压达到最大值开始计时，在的时间内，电路中平均电流的大小； (3)以开关闭合为计时起点，灰尘的加速度最大值，加速度最大的时刻的可能值。 15.（16分）简谐运动是最基本的机械振动。物体做简谐运动时，回复力F与偏离平衡位置的位移x成正比，即：；偏离平衡位置的位移x随时间t的变化关系满足方程，其中A为振幅，是初相位，为圆频率，m为物体质量。 (1)如图1所示，光滑的水平面上放置一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子的质量为m。以弹簧原长时的右端点为坐标原点O，水平向右为正方向建立坐标轴Ox。在弹簧的弹性限度内，将振子沿Ox方向缓慢拉至某处由静止释放。求该弹簧振子的振动周期T； (2)在图2中画出弹簧弹力大小F随弹簧伸长量x的变化关系图线并求弹簧伸长量为A时系统的弹性势能； (3)有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。现在请你结合简谐运动的特征，简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。从能量的角度证明如图3所示的LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律（即电荷量与时间的关系遵从正弦函数规律）。已知电感线圈中磁场能的表达式为，式中L为线圈的自感系数，I为线圈中电流的大小；电容器中电场能的表达式为，式中C为电容器的电容，U为电容器两端的电压。（不计电磁波的辐射） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第四章·提高通关 1、 选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C D D A D AD ABC CD 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．(1)（3分） (2)不变（3分） 12．(1) 不会 （2分） （2分） 该延长线不过原点的主要原因是与集气室相连的细管中的气体被忽略不计，导致集气室气体体积相比于实际气体体积偏小。（2分） (2)乙（2分） 三、计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）振荡电路的周期（2分） 振荡电路中电流变化周期（2分） （2）根据题图可得（3分） 当电路中的电流最大时，电容器两端的电压为零，即（n=0，1，2……）（3分） 14．（14分）（1）根据题意，由公式 可得，电路的电容为（2分） （2）电容器放电电荷量（2分） 又 所以 得（2分） （3）开关S断开板间灰尘恰好静止，根据平衡条件可得（2分） 开关S闭合后，在前个周期，电容器放电，放电过程中电量减小，电流增大，当电流最大时，电容器恰好放电完毕，此时电容器电压为0，而在时间内，电容器反向充电，充电电流逐渐减小，当电容器充电完成，充电电流减为0，此时电场能达到最大，灰尘受重力与电场力，且此时灰尘所受电场力与重力方向相同，加速度最大，根据牛顿第二定律有（2分） 解得（2分） 当灰尘受向下的最大电场力时，电容器内灰尘的加速度最大，由LC振荡电路变化规律可知，当电容器反向充电结束时，灰尘的加速度最大，则加速度最大的时刻可能为（2分） 15．（16分）（1）该弹簧振子的振动周期（2分） 根据题意有 联立可得（2分） （2）根据胡克定律可得 则弹簧弹力大小F随弹簧伸长量x的变化关系如图所示 弹簧伸长量为A时，弹簧弹性势能为（2分） （3）LC振荡电路的总能量包括电容器的电场能和电感线圈中的磁场能，其总能量是守恒的，有（2分） 其中为LC振荡电路中的最大电流，I和U分别为某一时刻电路中的电流和电容器极板间的电压。 整理可得（2分） 而电容器的电荷量为（2分） 代入可得（2分） 类比（2分） 可知，电荷量q类比为位移x，电流I类比为速度v，可推得电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律。 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1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修二物理单元自测 第四章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。如图1所示的LC振荡电路中，电容器上极板的电荷量q随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法正确的是（    ） A．时刻，该电路中的电流为零 B．时刻，该电路中的电场能最大 C．时间段内，电容器在放电 D．其他条件不变，仅增大电容器的电容，则振荡周期减小 【答案】A 【详解】A．由q-t图像可知，时刻，该电路中的电流为零，A正确； B．时刻，电容器的电荷量为零，该电路中的电场能为零、磁场能最大，B错误； C．时间段内，电容器在充电，C错误； D．由可知，仅增大电容器的电容，LC振荡电路的周期增大，D错误。 故选A。 2．关于电场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 B．电场不一定能产生磁场，磁场也不一定能产生电场 C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输 【答案】B 【详解】A．稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场也不会产生电场，因为根据麦克斯韦理论，只有变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故A错误； B．电场是否产生磁场取决于其是否变化（如静电场不产生磁场），同理磁场是否产生电场也取决于其是否变化，故B正确； C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故C错误； D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也可通过光缆传输（如光纤通信利用光波全反射传输信号），故D错误。 故选B。 3．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场 C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大 【答案】C 【详解】A．γ射线的频率比X射线更大，根据可知γ射线波长比X射线更短，且X射线用于探测金属内部缺陷，故A错误； B．均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故B错误； C．调谐是使接收电路与电磁波频率谐振的过程，故C正确； D．所有电磁波在真空中速度均为光速，与频率无关，故D错误。 故选C。 4．5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络（通信频率在0.3~3.0GHz的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率（指单位时间传输的数据量大小）可达10Gbps，是4G网络的50~100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 【答案】D 【详解】A．无线电波在真空的传播速度与光速相同，其速度与频率没有关系，故A错误； BC．由公式可得，频率变大，5G网络使用的无线电波的波长更短，故BC错误； D． 5G网络使用的无线电波的频率高，周期短，网络的传输速率大，相同时间内可传递的信息量大，故D正确。 故选D。 5．下列四幅图说法错误的是（　　） A．图甲，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧上下振动 B．图乙中电容器中电场的能量正在增大 C．图丙是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化 D．图丁，毫安表的表头运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，利用了电磁驱动原理 【答案】D 【详解】A．如图甲，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后因弹簧的各匝之间为同向电流，则相互吸引，使得弹簧收缩，下端脱离水银而使电路断开，然后弹簧又恢复原长与水银接触，如此反复，则使弹簧上下振动，选项A正确，不符合题意； B．电容器中电场强度方向竖直向上，因此下极板带正电，上极板带负电，根据线圈的磁场方向结合安培定则可知电流流向正极板，因此电容器正在充电，电场的能量正在增大，故B正确，不符合题意； C．图丙是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入高频交流电时，由于电磁感应原理，则被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化，选项C正确，不符合题意； D．毫安表的表头运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，由于电磁感应现象中的“阻碍”作用，阻碍线圈的偏转，这是电磁阻尼原理，选项D错误，符合题意。 故选D。 6．以下电流或磁场，能够激发电磁波的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．根据麦克斯韦的电磁波理论可知周期性变化的电流周期性变化的磁场周期性变化的电场，故A正确； B．根据麦克斯韦的电磁波理论可知恒定电流恒定磁场，故B错误； C．根据麦克斯韦的电磁波理论可知恒定磁场不产生电场，故C错误； D．根据麦克斯韦的电磁波理论可知均匀变化的磁场恒定电场，故D错误。 故选A。 7．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁铁的极出发，终止于极 B．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场 C．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 【答案】D 【详解】A．磁感线是闭合曲线，在磁铁外部从N极指向S极，但在磁铁内部从S极指向N极，并非总是从N极出发终止于S极，故A错误； B．由公式 定义的磁感应强度要求导线与磁场方向垂直；若导线与磁场方向平行，则 ，此时不受力但磁场存在，故B错误； C．黑体吸收所有入射电磁波，但会向外辐射电磁波（如黑体辐射），故C错误； D．紫外线波长范围（10-400 nm）比可见光紫光波长（约380-450 nm）更短，且具有灭菌消毒作用，故D正确。 故选D。 8．下列说法正确的是（　　） A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波 B．电动势相同的电源，其储存的电能相同 C．把加热的铁块放入抽成真空的玻璃容器中，铁块的温度保持不变 D．由于恒星表面的温度不同，会看到有的恒星颜色偏红，有的偏蓝，且偏蓝表面温度更高 【答案】AD 【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹最早通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的存在，故A正确； B．电源储存的电能，电动势相同的电源，若容量不同，储存的电能不同，例如同电动势的一号干电池比五号干电池储存的电能更多，故B错误； C．抽成真空的容器中虽然没有热传导和热对流，但高温铁块会通过热辐射向外散失能量，内能减小，温度会逐渐降低，故C错误； D．根据热辐射规律，物体温度越高，辐射强度最大的对应波长越短，红光波长大于蓝光波长，因此偏蓝的恒星对应表面温度更高，故D正确。 故选AD。 9．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．无线电波广泛应用于通信和广播 B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射 C．适量的紫外线照射，对人体健康有益 D．因为γ射线穿透能力弱，不可用来检查金属内部伤痕 【答案】ABC 【详解】A．无线电波波长较长，广泛应用于通信和广播，故A正确； B．所有物体都会发射红外线，红外线探测器能探测出物体的红外辐射，故B正确； C．适量的紫外线照射能促使人体合成维生素D促进钙的吸收，故C正确； D．γ射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕，故D错误。 故选ABC。 10．如图所示，间距均为d的倾斜金属导轨与水平金属导轨在两点用绝缘材料平滑连接，使和和彼此绝缘。在平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场。在间连接一电容为C的电容器和一个自感系数为L的电感线圈，在间接一小灯泡。开始时，开关S断开，一质量为m、长为d的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为h的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，电容器的耐压值足够高。则下列说法正确的是（　　） A．金属棒在倾斜导轨上下滑时做变加速运动，在水平导轨上做匀减速运动 B．金属棒进入区域后，立刻闭合开关S，此时通过L的电流最大 C．金属棒刚到达时，速度大小为 D．在整个过程中，小灯泡产生的内能为 【答案】CD 【详解】A．金属棒在倾斜导轨上由静止释放，则金属棒做加速下滑，金属棒切割磁感线产生感应电动势为 由于对电容器充电，则电路中有电流产生，金属棒受到安培力作用，方向与金属棒运动方向相反。电容器所带的电荷量为 电容器充电电流为 设倾斜金属导轨平面与水平面夹角为θ，对金属棒由牛顿第二定律可得 解得 由于m、θ、C、、d都是定值，则加速度a是定值，可知金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动，金属棒在水平导轨上做切割磁感线运动产生感应电动势，产生感应电流，金属棒受到安培力作用，安培力与金属棒运动方向相反，安培力对金属棒产生加速度，使金属棒做减速运动，设小灯泡的电阻为R，则安培力为 一方面小灯泡的电阻R随温度变化，另外，金属棒最后做减速运动，则不是定值，则安培力是变力，因此金属棒做变加速运动，故A错误； B．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S后，电容器与电感线圈组成LC振荡电路，由LC振荡电路中的振荡电流特点，在闭合开关S瞬间，通过L的电流是零最小，故B错误； C．由速度位移关系公式可得，金属棒在进入DEFG区域时的速度大小为 故C正确； D．在整个过程中，小灯泡产生的内能为 故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。 该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。 (1)探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期______s（结果保留两位有效数字）。 (2)如果使用电动势较小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】(1) (2)不变 【详解】（1）[由图乙可知 （2）由振荡周期公式 可知，使用电动势较小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变。 12．（8分）自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定振荡电路的频率来确定水位高度。 某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。 (1)研究集气室内气体压强与体积的关系 ①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小________（填“会”或“不会”）影响集气室内气体压强的大小。 ②测量集气室高度、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H和集气室进水高度，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如下表所示。 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87 实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量________（填“H”或“h”）产生的相对误差较小。 ③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线，如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原点的主要原因是________ (2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的图像，u的频率即为振荡电路的频率。振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是，则图中________（填“甲”或“乙”）对应的水位较高。 【答案】(1) 不会 见解析 (2)乙 【详解】（1）①[1]集气室内气体压强等于桶内水位高度H和集气室进水高度的高度差产生的压强和大气压强之和，根据可知其内径D的大小不会影响影响集气室内气体压强的大小； ②[2]由于实验中使用同一把刻度尺进行测量，分度值相同，根据数据分析，桶内水位高度明显大于集气室内进水高度，所以测量桶内水位高度产生的相对误差较小； ③[3]该延长线不过原点的主要原因是与集气室相连的细管中的气体被忽略不计，导致集气室气体体积相比于实际气体体积偏小。 （2）桶内水位高度越大，集气室内气体压强越大，铁芯进入电感线圈的长度越大，电感线圈的自感系数越大，根据可知震荡电路的周期越大，所以图3中乙对应的水位较高。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。某时刻起，电路中的电流与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中i0已知，T未知。求： (1)图乙中电流变化的周期T； (2)电容器两端的电压为零的时刻。 【答案】(1) (2)（n=0，1，2……） 【详解】（1）振荡电路的周期 振荡电路中电流变化周期 （2）根据题图可得 当电路中的电流最大时，电容器两端的电压为零，即（n=0，1，2……） 14．（14分）如图所示，LC电路中，电感线圈的自感系数为L，振荡电流的周期为T。已充电的平行板电容器两极板水平放置，电容器上电压最大值为。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，不计电路产生的内能及电磁辐射，整个过程中灰尘未与极板发生碰撞，已知重力加速度为g。求： (1)LC电路中，电容器的电容大小； (2)从电容器上电压达到最大值开始计时，在的时间内，电路中平均电流的大小； (3)以开关闭合为计时起点，灰尘的加速度最大值，加速度最大的时刻的可能值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意，由公式 可得，电路的电容为 （2）电容器放电电荷量 又 所以 得 （3）开关S断开板间灰尘恰好静止，根据平衡条件可得 开关S闭合后，在前个周期，电容器放电，放电过程中电量减小，电流增大，当电流最大时，电容器恰好放电完毕，此时电容器电压为0，而在时间内，电容器反向充电，充电电流逐渐减小，当电容器充电完成，充电电流减为0，此时电场能达到最大，灰尘受重力与电场力，且此时灰尘所受电场力与重力方向相同，加速度最大，根据牛顿第二定律有 解得 当灰尘受向下的最大电场力时，电容器内灰尘的加速度最大，由LC振荡电路变化规律可知，当电容器反向充电结束时，灰尘的加速度最大，则加速度最大的时刻可能为 15.（16分）简谐运动是最基本的机械振动。物体做简谐运动时，回复力F与偏离平衡位置的位移x成正比，即：；偏离平衡位置的位移x随时间t的变化关系满足方程，其中A为振幅，是初相位，为圆频率，m为物体质量。 (1)如图1所示，光滑的水平面上放置一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子的质量为m。以弹簧原长时的右端点为坐标原点O，水平向右为正方向建立坐标轴Ox。在弹簧的弹性限度内，将振子沿Ox方向缓慢拉至某处由静止释放。求该弹簧振子的振动周期T； (2)在图2中画出弹簧弹力大小F随弹簧伸长量x的变化关系图线并求弹簧伸长量为A时系统的弹性势能； (3)有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。现在请你结合简谐运动的特征，简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。从能量的角度证明如图3所示的LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律（即电荷量与时间的关系遵从正弦函数规律）。已知电感线圈中磁场能的表达式为，式中L为线圈的自感系数，I为线圈中电流的大小；电容器中电场能的表达式为，式中C为电容器的电容，U为电容器两端的电压。（不计电磁波的辐射） 【答案】(1) (2) (3)见解析 【详解】（1）该弹簧振子的振动周期 根据题意有 联立可得 （2）根据胡克定律可得 则弹簧弹力大小F随弹簧伸长量x的变化关系如图所示 弹簧伸长量为A时，弹簧弹性势能为 （3）LC振荡电路的总能量包括电容器的电场能和电感线圈中的磁场能，其总能量是守恒的，有 其中为LC振荡电路中的最大电流，I和U分别为某一时刻电路中的电流和电容器极板间的电压。 整理可得 而电容器的电荷量为 代入可得 类比 可知，电荷量q类比为位移x，电流I类比为速度v，可推得电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律。 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1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $