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2025年高考物理 電磁振蕩與電磁波 小練
一、單選題（本大題共5小題）
1．某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如下列選項(xiàng)所示，能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是( )
2．如圖所示，振蕩電路中，電容為40 μF，電感為4 mH。開關(guān)S斷開時(shí)，極板間有一帶電灰塵恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。從開關(guān)S閉合開始計(jì)時(shí)，在一個(gè)振蕩周期內(nèi)，灰塵未與極板相碰。下列說法正確的是（　?。?br/>A．時(shí)，灰塵的速度最大
B．時(shí)，灰塵的加速度最大
C．時(shí)，線圈中磁場(chǎng)能最小
D．時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)最大
3．LC振蕩電路既可產(chǎn)生特定頻率的信號(hào)，也可從復(fù)雜的信號(hào)中分離出特定頻率的信號(hào)，是許多電子設(shè)備中的關(guān)鍵部件。如圖甲所示，規(guī)定回路中順時(shí)針方向的電流為正，電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則（ ）
A．時(shí)刻，電容器中電場(chǎng)能最大
B．在時(shí)間內(nèi)，電容器正在充電
C．時(shí)刻，電容器中電場(chǎng)最強(qiáng)且方向向上
D．在時(shí)間內(nèi)，振蕩電路中磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化
4．不同電磁波由于具有不同的波長(zhǎng)（或頻率），因此具有不同的特性。以下關(guān)于電磁波的應(yīng)用中，利用了無線電波特性的是（　?。?br/>A．手機(jī)通信 B．紫外線燈消毒
C．伽馬手術(shù)刀 D．X射線成像
5．2024年3月，支持5G網(wǎng)絡(luò)的華為折疊屏PocketS2手機(jī)正式發(fā)售。5G網(wǎng)絡(luò)采用3300MHz~5000MHz頻段的無線電波，4G網(wǎng)絡(luò)采用1880MHz~2635MHz頻段的無線電波。下列說法正確的是（ ）
A．兩種無線電波的頻率相同
B．兩種無線電波在真空中傳播速度相同
C．兩種無線電波在真空中的波長(zhǎng)相同
D．兩種無線電波的頻率與傳播介質(zhì)有關(guān)
二、多選題（本大題共3小題）
6．按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中正確的是( )
A．恒定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)
B．變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)
C．均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)
D．均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)
7．為測(cè)量?jī)?chǔ)物罐中不導(dǎo)電液體的高度，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測(cè)液面高度變化的傳感器。將與儲(chǔ)物罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲(chǔ)物罐中，電容C可通過開關(guān)S與電感L或電源相連，如圖所示。當(dāng)開關(guān)從a撥到b后，由電感L和電容C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生振蕩電流。通過檢測(cè)振蕩電流的頻率變化，可以推知液面的升降情況。關(guān)于此裝置下面說法正確的是（　　）
A．檢測(cè)到振蕩電流的頻率增加，說明液面高度在降低
B．檢測(cè)到振蕩電流的頻率增加，說明液面高度在升高
C．開關(guān)從a撥到b之后的半個(gè)周期內(nèi)，回路中的磁場(chǎng)能先減小后增大
D．開關(guān)從a撥到b之后的半個(gè)周期內(nèi)，回路中的磁場(chǎng)能先增大后減小
8．在如圖甲所示的電路中，電感線圈的直流電阻可忽略不計(jì)，閉合開關(guān)S后一段時(shí)間電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。t=0時(shí)刻斷開開關(guān)S，LC振蕩電路中產(chǎn)生電磁振蕩，LC振蕩電路隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示（其縱軸表示的物理量未標(biāo)出）。下列說法正確的是 （　?。?br/>A．圖乙可以表示電感線圈中的電流隨時(shí)間變化的圖像
B．圖乙可以表示電容器所帶電荷量隨時(shí)間變化的圖像
C．t=時(shí)刻，磁場(chǎng)能最大
D．將自感系數(shù)L和電容C同時(shí)增大為原來的2倍，電磁振蕩的頻率變?yōu)樵瓉淼?br/>三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題）
9．如圖所示，感應(yīng)圈G上裝兩根帶有球形電極的銅管a、b構(gòu)成發(fā)射天線，兩球的間隙約0.5cm。將一根導(dǎo)線彎成環(huán)狀，導(dǎo)線兩端安裝兩個(gè)小金屬球。其間留有空隙，將導(dǎo)線固定到絕緣支架B上靠近感應(yīng)線圈放置。讓感應(yīng)線圈工作，當(dāng)電火花在銅管a、b上兩個(gè)金屬球間跳動(dòng)時(shí)，支架B上導(dǎo)線環(huán)兩端的兩個(gè)小球間也有電火花跳動(dòng)。據(jù)此回答下列問題。
（1）人類歷史上，首先捕捉到電磁波的科學(xué)家是 。
（2）對(duì)于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋如下，請(qǐng)完成其中的填空。
①感應(yīng)線圈本質(zhì)上是一個(gè)變壓器，它利用 將低壓交流電變成數(shù)千伏的高電壓，由于銅管a、b上兩球間的電壓很高，間隙中電場(chǎng) ，空氣分子被電離，從而形成一個(gè)導(dǎo)電通路。
②當(dāng)電火花在銅管a、b上的兩個(gè)金屬球間跳動(dòng)時(shí)，必定建立了一個(gè)迅速變化的電磁場(chǎng)。這種變化的電磁場(chǎng)以 的形式在空間快速傳播。當(dāng)其經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時(shí)，迅速變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出 ，擊穿導(dǎo)線環(huán)中的空氣，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了電火花。
③在此實(shí)驗(yàn)中，感應(yīng)圈及金屬棒構(gòu)成了電磁波的 ，導(dǎo)線環(huán)成了電磁波的 。
10．為研究無線傳輸電能,某科研小組在實(shí)驗(yàn)室試制了無線電能傳輸裝置，在短距離內(nèi)點(diǎn)亮了燈泡，如圖實(shí)驗(yàn)測(cè)得，接在乙線圈上的用電器獲得的電能為輸入甲線圈電能的35%。
①若用該裝置給充電功率為10 W的電池充電，則損失的功率為 W。
②若把甲線接入電壓為220 V的電源，測(cè)得該線圈中的電流為0.195 A。這時(shí)，接在乙線圈上的燈泡恰能正常發(fā)光，則此燈泡的功率為 W。
四、解答題（本大題共1小題）
11．在某時(shí)刻的LC振蕩電路中，電容器中的電場(chǎng)方向和線圈中的磁場(chǎng)方向如圖所示。此時(shí)電容器在充電還是放電？電路中電流在增大還是減小？為什么？
參考答案
1．【答案】D
【詳解】A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；B和C中電場(chǎng)都隨時(shí)間均勻變化，只能在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)的變化也是不均勻的，又能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一的電磁場(chǎng)，發(fā)射電磁波，故D項(xiàng)正確。
2．【答案】B
【詳解】AB：振蕩電路周期為，開關(guān)S斷開時(shí)，極板間有一帶電灰塵恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)平衡條件可知，電場(chǎng)力方向向上，此時(shí)，電容器極板所帶電荷量最大，電場(chǎng)力方向向上，大小為最大值，在之后的四分之一周期內(nèi)，電荷量減小，電場(chǎng)力減小至0，灰塵向下做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，在隨后的四分之一周期內(nèi)，電場(chǎng)力方向向下，大小增大，灰塵向下做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，在之后的四分之一周期內(nèi)，電場(chǎng)力方向向下，大小減小，灰塵向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，可知經(jīng)過，即經(jīng)過半個(gè)周期，灰塵的加速度達(dá)到最大，速度不是最大，A錯(cuò)誤，B正確；
C：結(jié)合上述可知，等于四分之三周期，此時(shí)極板所帶電荷量為0，即電場(chǎng)能為0，可知，此時(shí)磁場(chǎng)能最大，C錯(cuò)誤；
D：結(jié)合上述可知，時(shí)，磁場(chǎng)能最大，即電流最大，則線圈中自感電動(dòng)勢(shì)最小，D錯(cuò)誤。選B。
3．【答案】B
【詳解】A．時(shí)刻，振蕩電路的電流最大，由可知，此時(shí)磁場(chǎng)能最大，則電容器中電場(chǎng)能最小，A錯(cuò)誤；
B．在時(shí)間內(nèi)，電流逐漸減小，即磁場(chǎng)能逐漸減小，電場(chǎng)能逐漸增大，表示電容器正在充電，B正確；
C．時(shí)刻和時(shí)刻相同，電流為零，即磁場(chǎng)能最小，電場(chǎng)能最大，電容器即將放電且電流沿正向，則上級(jí)板帶正電，電場(chǎng)最強(qiáng)且方向向下，C錯(cuò)誤；
D．在時(shí)間內(nèi)，振蕩電路中電流逐漸增大，則磁場(chǎng)能逐漸增大，即電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，D錯(cuò)誤。選B。
4．【答案】A
【詳解】A．無線電波可以用于廣播、信號(hào)的傳輸?shù)?，手機(jī)通信就是利用了無線電波進(jìn)行通話的，A正確；
B．紫外燈消毒是利用了紫外線，B錯(cuò)誤；
C．伽馬刀手術(shù)是利用了放射線，C錯(cuò)誤；
D．X射線成像是利用了X射線，D錯(cuò)誤。選A。
5．【答案】B
【詳解】A．結(jié)合題意可知，5G信號(hào)比4G信號(hào)頻率更大，A錯(cuò)誤；
B．在真空中，5G信號(hào)與4G信號(hào)傳播速度相同，均等于光速c，B正確；
C．根據(jù)可知在真空中，5G信號(hào)比4G信號(hào)的頻率更大，而波速相同，則5G信號(hào)比4G信號(hào)的波長(zhǎng)更小，C錯(cuò)誤；
D．兩種無線電波的頻率僅由波源決定，與傳播介質(zhì)無關(guān)，D錯(cuò)誤。選B。
6．【答案】BD
【詳解】麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的核心內(nèi)容是：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。對(duì)此理論全面理解為：不變化的電場(chǎng)周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，也可產(chǎn)生不變化的磁場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)，由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的規(guī)律與上相似。由此可知，選項(xiàng)B、D正確，A、C錯(cuò)誤。
7．【答案】AD
【詳解】AB．振蕩電流的頻率，檢測(cè)到振蕩電流的頻率增加，說明電容器的電容減小，根據(jù)，則減小，即液面高度在降低，A正確，B錯(cuò)誤；
CD．開關(guān)從a撥到b之前，電容C左側(cè)為正極，從a撥到b之后電容C作為電源放電，放電完成后，電感產(chǎn)生的反向感應(yīng)電流為電容C充電，充電結(jié)束后，電容C左側(cè)變?yōu)樨?fù)極，此過程恰好為半個(gè)周期，此后電容C再次放電充電，電容左側(cè)又變?yōu)檎龢O，此時(shí)恰好經(jīng)歷一個(gè)周期。當(dāng)開關(guān)從a撥到b之后的半個(gè)周期內(nèi)，電容C先作為電源放電，電容C中的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電感L中的磁場(chǎng)能，磁場(chǎng)能增大，當(dāng)電容C放電完成后，電感L為電容充電，電感L的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電容C中的電場(chǎng)能，開關(guān)從a撥到b之后的半個(gè)周期內(nèi)，回路中的磁場(chǎng)能先增大后減小，C錯(cuò)誤，D正確；選AD。
8．【答案】BD
【詳解】斷開開關(guān)前，線圈中存在電流，但電壓為零，故此時(shí)電容器兩端電壓為零，電荷量為零，t=0時(shí)刻斷開開關(guān)S，電感線圈L與電容器構(gòu)成振蕩電路，此時(shí)L中的電流最大，電容器所帶電荷量等于零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；振蕩電路經(jīng)歷T，振蕩電路中磁場(chǎng)能為零，電場(chǎng)能最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由振蕩電路的周期T=2π知，將自感系數(shù)L和電容C同時(shí)增大為原來的2倍，電磁振蕩的周期變?yōu)?倍，頻率變?yōu)樵瓉淼模x項(xiàng)D正確。
9．【答案】赫茲；電磁感應(yīng)；很強(qiáng)；電磁波；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；發(fā)射器；檢測(cè)器
【詳解】（1）[1]建立完整的電磁場(chǎng)理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是麥克斯韋，而首先證實(shí)電磁波存在，并捕捉到電磁波的科學(xué)家是赫茲；
（2）當(dāng)火花在感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間跳動(dòng)時(shí)，必定建立一個(gè)快速變化的電磁場(chǎng)．這種變化的電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間快速傳播，當(dāng)電磁波經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時(shí)，迅速變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)的兩個(gè)小球間也產(chǎn)生了火花．在赫茲實(shí)驗(yàn)中，感應(yīng)圈成了電磁波發(fā)射器，導(dǎo)線環(huán)成了電磁波的檢測(cè)器．
①[2][3]可知，感應(yīng)線圈本質(zhì)上是一個(gè)變壓器，它利用電磁感應(yīng)將低壓交流電變成數(shù)千伏的高電壓．由于a、b管上兩球間的電壓很高，間隙中電場(chǎng)很強(qiáng)，空氣分子被電離，從而形成一個(gè)導(dǎo)電通路；
②[4][5]當(dāng)電火花在a、b管上兩個(gè)金屬球間跳動(dòng)時(shí)，必定建立一個(gè)迅速變化的電磁場(chǎng)，這種變化的電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間快速傳播，當(dāng)其經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時(shí)，迅速變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，擊穿導(dǎo)線環(huán)中的空氣，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了電火花；
③[6][7]在此實(shí)驗(yàn)中，感應(yīng)圈及金屬棒構(gòu)成了電磁波的發(fā)射器，導(dǎo)線環(huán)成了電磁波的檢測(cè)器。
10．【答案】18.6；15
【詳解】①[1]由題意可知，該裝置的傳輸效率為35%，充電功率為10 W是有用功率P總＝ ＝28.6W，損失的功率P損＝P總×（1－35%）＝28.6W×0.65＝18.6W
②[2]P總＝UI＝220V×0.195A＝42.9W，燈泡的功率P有＝P總×35%＝42.9W×0.35＝15W
11．【答案】放電；增大；見解析
【詳解】
用安培定則可知回路中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，而上極板是正極板，所以這時(shí)電容器正在放電；因?yàn)榉烹娺^程電場(chǎng)能減小，所以磁場(chǎng)能增大，電流在增大。

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