2020高中物理 第十四章 电磁波学业质量标准检测 新人教版选修3-4

2020高中物理 第十四章 电磁波学业质量标准检测 新人教版选修3-4

第十四章　学业质量标准检测 本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。‎ 第Ⅰ卷(选择题　共40分)‎ 一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信装置，会对人体健康产生影响的是(　C　)‎ 解析：手机有电磁波的发射和接收装置，会产生电磁污染，有线电话机不会辐射电磁波。‎ ‎2．(山东省菏泽市2018届高三上学期期末)关于机械波与电磁波，下列说法错误的是(　A　)‎ A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 D．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向 解析：电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波也是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；光在介质中传播，频率越高，传播速度越小。紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故C正确；机械波可以沿其传播方向既能传递能量，又能传递信息，故D正确。本题选错误的，故选A。‎ ‎3．电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)。这种调制方式称为(　A　)‎ - 7 -‎ A．调幅　　　 B．调谐 C．调频　 D．解调 解析：使高频振荡电流的振幅随信号变化的调制方式叫调幅。‎ ‎4．下列关于电磁波谱的说法中，正确的是(　C　)‎ A．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的 B．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应 C．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线 解析： 热效应最强的是红外线，A不对。验钞机是利用了紫外线的荧光效应，B错误。电磁波测距就是利用发射脉冲和接收脉冲的时间间隔来确定的，C正确。电磁波谱中比X射线波长短的还有γ射线，D不对。‎ ‎5．如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环直径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上，磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么(　C　)‎ A．小球对玻璃环的压力不断增大 B．小球受到的磁场力不断增大 C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 D．磁场力对小球一直做功 解析：因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，可判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛仑兹力F＝qBv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛仑兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。‎ ‎6．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。下图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为(　D　)‎ - 7 -‎ A．2.5～3.5μm　 B．4～4.5μm C．5～7μm　 D．8～13μm 解析：由图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13μm。综上可知，选D。‎ ‎7．(山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市2018届高三上学期期末)下列说法正确的是(　AC　)‎ A．日光灯是紫外线的荧光效应的应用 B．单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期 C．机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 解析：日光灯是紫外线的荧光效应的应用，故A正确；单摆在做受迫振动时，它的周期等于驱动力的周期，故B错误；机械波的频率由波源决定，和介质无关，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。‎ ‎8．如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图象是图2的哪一个(图中q为正值表示a极板带正电)(　BC　)‎ 解析：S闭合时，D正常发光，此时电容器两端的电势差为零，根据Q＝CU知，所带的电荷量为零；断开S，由于线圈阻碍电流的变化，电容器反向充电，电量逐渐增大，磁场能转化为电场能，充电完毕后，又开始放电，将电场能转化为磁场能，形成LC振荡电路，电量随时间周期性变化，故B正确，A错误；当突然断开S，线圈中电流减小，则出现感应电动势，从而对电容器进行充电，导致磁场能减小，电场能增大，则电流减小，方向是顺时针，故C正确D错误。‎ - 7 -‎ ‎9．(山东青州一中2017年高二下学期期末)应用麦克斯韦的电磁理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　BC　)‎ 解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的。B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确。C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的。D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故不正确，所以只有B、C两图正确。‎ ‎10．在LC振荡电路中，t1和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若t2－t1＝，则下列说法中正确的是(　BC　)‎ A．在t1时刻电容器正在充电 B．在t2时刻电容器正在充电 C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态 D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态 解析：由题图可判断：t1时刻正在放电，电流应处在增大状态；t2时刻正在充电，电流应处在减小状态，故选项B、C正确，选项A、D错误。‎ 第Ⅱ卷(非选择题　共60分)‎ 二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)‎ ‎11．(1)红外线望远镜能在晚上看到物体，是因为__一切物体都在不停地辐射红外线___，红外线制导导弹是利用__探测敌方目标辐射的红外线___来射向目标的。‎ ‎(2)利用红外线摄影和紫外线摄影各有其特点：红外线高空摄影由于__红外线波长长，衍射显著，容易穿过云雾烟尘___，而不受天气影响；而紫外线由于__紫外线波长短，方向性好，成像精细___，可以分辨出细微的差别。‎ - 7 -‎ ‎(3)大额钞票上有荧光物质印刷的文字，在可见光下肉眼看不见，但用__紫外线___照射则会产生可见光，这也是一种防伪措施。‎ ‎12．在电视信号发送和接收的过程中，要用到许多电学部件，将元件名称和它们在电路中的作用连接起来。‎ 摄像机　　　　 将声信号还原后放出 话筒　　　　 空中发射电磁波 发射天线　　　　 接收空中的电磁波 显像管　　　　 将光信号转变为电信号 扬声器　　　　 将声信号转变为电信号 接收天线　　　　 将电信号转变为光信号 答案：相应的连线如下：‎ 解析：只要根据课本上有关电视方面知识的介绍即可作出正确解答。‎ ‎13．图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了传播火箭发射的实况，在发射站建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为‎550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为‎0.566m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发__电视信号___(填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为__电视信号频率高，波长短，沿直线传播，不易衍射___。‎ 解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为‎550m，根据发生明显衍射现象的条件，可知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为‎0.566m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发。‎ 三、论述·计算题(共4小题，共42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)‎ ‎14．(9分)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4s。雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？‎ - 7 -‎ 答案：西方　‎‎300km 解析：当天线朝东方时，没有反射波，而天线朝西方时，有反射波，所以目标在西方。‎ s＝cΔt＝×3×108×20×10－‎4m＝‎‎300km ‎15．(10分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0mH，此时产生电谐振的电容多大？‎ 答案：‎8000m　4.5×10－‎‎9F 解析：由公式：v＝λf得：λ＝＝m＝‎8000m，再由公式f＝得：‎ C＝＝F＝4.5×10－‎‎9F ‎16．(11分)微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×109Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数，问：‎ ‎(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？‎ ‎(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少？‎ ‎(3)如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30min，则做这道菜需消耗的电能为多少焦？‎ 答案：(1)‎0.12m　(2)‎5A　(3)1.98×106J 解析：(1)波长λ＝＝m≈‎0.12m；‎ ‎(2)额定电流I＝＝A＝‎5A；‎ ‎(3)消耗的电能ΔE＝W＝Pt＝1100×30×60J＝1.98×106J。‎ ‎17．(12分)某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝‎20cm，每秒钟发射的脉冲数为n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02μs，求电磁波的振荡频率为多少？最大侦察距离是多少？‎ 答案：1.5×109Hz　‎‎30km - 7 -‎ 解析：由c＝λf，可得电磁波的振荡频率 f＝＝Hz＝1.5×109Hz 电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播的距离 s＝cΔt＝c(－t)＝3×108×(－0.02×10－6)m＝6×‎‎104m 所以雷达的最大侦察距离sm＝＝3×‎104m＝‎‎30km - 7 -‎