第四章 电磁振荡与电磁波 单元测试 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 聚焦电磁振荡与电磁波单元核心，通过类比推导（如弹簧振子与LC电路周期类比）、科技情境（特雷门琴原理）设计，适配高二单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|7/28|电磁波应用、电磁振荡规律|结合生活实例（如机场安检X射线），考查物理观念| |多选|3/18|LC电路能量转化、麦克斯韦理论|通过图像分析（如电流变化图），体现科学推理| |非选择|5/54|类比推导（弹簧振子与LC电路）、实际应用（特雷门琴）|综合考查模型建构（如周期公式推导）、科学探究（情境问题解决）|

2025-2026学年第二学期高二物理人教版（2019）· 选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波 1、 单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．电磁波的频率范围很广。不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。下列说法正确的是（　　） A．广播电视信号利用无线电波的穿透能力实现远距离传输 B．红外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收 C．紫外线照射许多物质会发出荧光，这是夜视仪工作的基础 D．X射线具有很强的穿透本领，机场安检时能探测到箱内的物品 2．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波无法在真空中传播 B．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦的电磁理论 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波可以携带信息，但是不具有能量 3．在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示。下列关于该电路的说法正确的是（　　） A．在内，电容器一直处于充电过程 B．在内，电场能正在转化为磁场能 C．若仅将电容器的电容调大，则电路中的振荡周期不变 D．在内，电路中的振荡电流的方向不变 4．在如图甲所示的LC电路中，平行板电容器已充电且下极板带正电。时刻，将开关S闭合，回路中电流随时间的变化如图乙所示，则（　　） A．时，回路中电流为逆时针方向 B．时，电容器上极板带正电 C．时，电容器所带电量最大 D．时，回路中的磁场能最大 5．关于电磁振荡、电磁波、电磁感应现象的四幅图像，以下说法正确的是（　　） A．关于图1，分析发现振荡电路正在充电 B．关于图2，振荡电路变成开放电路，电磁波发射变得困难 C．关于图3，变化的磁场周围产生电场，跟闭合电路是否存在无关 D．关于图4，开关闭合时线圈有自感现象，开关断开时线圈没有自感现象 6．下列有关电与磁的四幅情景图像，其中说法正确的是（　　） A．对甲：当线圈匀速转动时，不会产生感应电流，当线圈非匀速转动时，会产生感应电流 B．对乙：采用劲度系数更大的螺旋弹簧有利于提高磁式电流表的量程 C．对丙：恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生，就能形成电磁波 D．对丁：在电磁波谱中，红外线就是红光，紫外线就是紫光，均属于可见光 7．如图所示为一周期为T的理想振荡电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时，极板间有一带负电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响，不考虑灰尘碰到极板后的运动，重力加速度为。当电路中的开关闭合以后，则（　　） A．在最初的时间内，电流方向为顺时针 B．灰尘将在两极板间做往复运动 C．灰尘加速度方向不可能向上 D．电场能最大时灰尘的加速度一定为零 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻线圈中自感电动势最大 B．由图乙可判断汽车正进入智能停车位 C．时间内，电容器C的电荷量在减小 D．图甲中LC振荡电路正处于磁场能向电场能转化的状态 9．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场。当变化的磁场产生的电场的电场线如图所示时，磁场的变化情况可能是（　　） A．竖直向上的磁场在增强 B．竖直向上的磁场在减弱 C．竖直向下的磁场先减弱，后反向增强 D．竖直向下的磁场先增强，后反向减弱 10．电磁波广泛应用于通信、能源、医学、军事、科研、工业、生活等领域，关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．振荡电路中，减小电容器极板间的正对面积，可提升辐射电磁波的本领 B．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．X射线可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 D．红外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用红外线灭菌消毒 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11． 实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题： （1）从S闭合时开始计时，经过时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？ （2）当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？ 12． 类比是研究和解决物理问题的常用方法。如图1，对于劲度系数为k的轻质弹簧和质量为m小球组成一维振动系统，我们可以写出任意时刻振子的能量方程为，其中x为任意时刻小球偏离平衡位置的位移，v为瞬时速度，v和x满足关系。振子简谐运动的周期与振子质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即。 （1）如图2，摆长为L、摆球质量为m的单摆在A、B间做小角度的自由摆动。请你类比弹簧振动系统从能量守恒的角度类推出单摆的周期公式（已知重力加速度g；取最低点为零势能面；θ很小时，有，弧长）。 （2）如图3电路，电容器充满电后，将开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路称为LC振荡电路，是最简单的振荡电路。理论分析表明，LC振荡电路的周期与电感L、电容C存在一定关系。已知电感线圈的磁场能可表示为，电容器储存的能量可表示为QU。请类比简谐运动，根据上述信息，通过对比状态描述参量，分析推导LC振荡电路（不计能量损失）的周期表达式，并定性画出振荡电路电流i随时间t的变化图像（时，电容器开始放电，以顺时针为电流的正方向）。 13．类比是研究问题的常用方法。 （1）情境1：图甲是弹簧振子的模型。将振子从平衡位置向左压缩一段距离后释放，振子就开始来回振动，不计空气和摩擦阻力，其位移、速度等物理量呈现出周期性变化。已知振子的质量为，弹簧劲度系数为。 a.在图乙中画出小球所受弹力随位移的变化图像，并利用图像求位移为时弹簧振子的弹性势能； b.若该弹簧振子的振幅为，根据能量守恒定律，试推导小球的速度与位移的关系式。 （2）情境2：图丙是产生电磁振荡的原理图。先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。此后电容器极板上的电荷量、线圈中的电流等物理量呈现出周期性变化。已知电容器的电容为，线圈的自感系数为。 a.类比情境1，利用图像求电容器极板上的电荷量为时电容器储存的电场能； b.比较情境1和情境2中各物理量的变化关系，通过类比猜想完成下表。 情境1 情境2 对于依据类比猜想出的简谐运动周期的表达式，请你从其他角度提供一条其合理性的依据。 14．特雷门琴是世界第一件电子乐器。特雷门琴生产於1919年，由前苏联物理学家利夫·特尔门（Lev Termen）教授发明，艺名雷奥·特雷门（Leon Theremin）。同年已经由一位女演奏家作出公开演奏，尤甚者连爱因斯坦都曾参观，依然是世上唯一不需要身体接触的电子乐器。 （1）人手与竖直天线构成可视为如下图所示的等效电容器，与自感线圈L构成振荡电路。 （1）当人手靠近天线时，电容变大　 　（选填“变大”、“不变”、“变小”）。 （2）（多选）在电容器电荷量为零的瞬间，　 　达到最大值。 A．电场能 B．电流 C．磁场能 D．电压 （2）特雷门琴的扬声器结构如图所示，图a为正面切面图，磁铁外圈为S极，中心横柱为N极，横柱上套着线圈，其侧面图如图b所示。 （1）此时线圈的受力方向为　 　 A．左 B．右 C．径向向外 D．径向向内 （2）若单匝线圈周长为，磁场强度，，，，则I的有效值为　 　A；单匝线圈收到的安培力的最大值为　 　？ （3）已知当温度为25℃时，声速，求琴的的波长为　 　？ （3）有一平行板电容器，按如下图接入电路中。 （1）减小两平行板间距d时，电容会变大　 　（选填“变大”、“变小”、“不变”）。 （2）已知电源电压为U，电容器电容为C，闭合开关，稳定时，电容器的电荷量为　 　 （4）有一质量为m，电荷量为q的正电荷从电容器左侧中央以速度水平射入，恰好从下极板最右边射出，板间距为d，两极板电压为U，求两极板的长度L（电荷的重力不计）。 （5）已知人手靠近竖直天线时，音调变高，靠近水平天线时，声音变小；那么若想声波由图像①变成图像②，则人手（　　） A．靠近竖直天线，远离水平天线 B．靠近竖直天线，靠近水平天线 C．远离竖直天线，远离水平天线 D．远离竖直天线，靠近水平天线 参考答案 1．【答案】D 2．【答案】B 3．【答案】D 4．【答案】B 5．【答案】C 6．【答案】B 7．【答案】C 8．【答案】B,D 9．【答案】A,C 10．【答案】A,C 11．【答案】（1）解：原来粉尘恰好静止，可知其受到的电场力等于重力，闭合开关后，LC振荡电路的周期为 因此t=π×10-5 s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等、方向与初始时刻相反，所以此时粉尘所受合外力为2mg，加速度大小为2g。 （2）解：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。 12．【答案】（1）单摆的能量方程 在很小的时 又 将代入能量方程可得单摆简谐运动方程 由此可得单摆的振动系数 所以单摆的周期为 （2）类比简谐运动中一些状态描述参量的变化规律可得 简谐运动（弹簧振子） 电磁振荡（LC电路） 振子质量m 电感L 任意时刻振子偏离平衡位置的位移x 电容电量q 瞬时速度 电路电流 振子动能 线圈磁场能 振子弹性势能 电容器电场能 类比简谐运动的能量变化规律 可得电容电量q随时间t变化的方程为 可知 则LC谐振电路周期公式 振荡电路电流i随时间t的变化图像如图所示（时，电容器开始放电，以顺时针为电流的正方向） 13．【答案】（1）解：a.图像如图所示 在图像中，图线与轴围成的面积对应弹力做的功。 小球从平衡位置到位移为处的过程中，弹簧弹力做功： 设小球的位移为时，弹簧的弹性势能为，根据功能关系有 所以 b.由能量守恒定律有 整理得 （2）解：a.电容器电压随电荷量变化的关系图线如答图所示 类比情境1，由图像及功能关系可知，图线下的面积表示电荷量为时电容器储存的电场能，可得： b.比较情境1和情境2中各物理量的变化关系可得 图表中的第一个空格为：； 图表中的第二个空格为： 依据一：从决定因素上看其合理性。弹簧振子小球质量越大，越小，相同位移下加速度大小就越小，运动时间就越长，因而周期就越大。 依据二：从量纲的角度看其合理性。 由类比可猜想简谐振动的周期与、均有关 设，由式中各物理量的量纲得， 可得 解得， 即 14．【答案】（1）变大；BC （2）B；；； （3）变大； （4） （5）B 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $