第十四章《电磁波》单元测试题

1 电磁波单元测试电磁波单元测试 A A 一 选择题 每小题至少有一个选项是正确的 每小题 4 分 共 40 分 1 在 LC 振荡电路中 当电容器放电完毕瞬间 以下说法正确的是 A 电容器极板间的电压等于零 磁场能开始向电场能转化 B 电流达到最大值 线圈产生的磁场达到最大值 C 如果没有能量辐射损耗 这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场 能 D 线圈中产生的自感电动势最大 2 要想提高电磁振荡的频率 下列办法中可行的是 A 线圈中插入铁心 B 提高充电电压 C 增加电容器两板间距离 D 减小电容器两板间的正对面积 3 关于电磁理论 下面几种说法正确的是 A 在电场的周围空间一定产生磁场 B 任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场 C 均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场 D 振荡电场在周围空间产生变化的振荡磁场 4 如图所示 闭合电键 S 待电容器充电结束后 再打开电键 S 在将平行板电容器 C 的两个极板用绝缘工具稍微平移拉开一些距离 的过程中 在电容器周围空间 A 会产生变化的磁场 B 会产生稳定的磁场 C 不会产生磁场 D 会产生按正弦规律变化的磁场 5 如图所示 a 为 LC 振荡电路 通过 P 点的电流如图 b 规定向左的方向为正 方向 下列说法正确的是 S C 2 A 0 到 t1 电容器正在充电 上极板带正电 B t1 到 t2电容器正在放电 上极板带负电 C 在 t3时刻 线圈中的自感电动势最大 且 P 为正极 D 在 t4 时刻 线圈中的自感电动势最大 且 P 为正极 6 LC 回路中电容器两端的电压 U 随时刻变化的关系如图所示 则 A 在时刻 t1 电路中的电流最大 B 在时刻 t2 电路中的磁场能最大 C 从时刻 t2至 t3 电路中的电场能不断增大 D 从时刻 t3至 t4 电容的带电量不断增大 7 为了增大 LC 振荡电路的固有频率 下列办法中可采取的是 A 增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁心 B 减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C 减小电容器两极板的距离并在线圈中放人铁心 D 减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 8 在 LC 振荡电路中 下列说法中正确的是 A 电容器充放电一次 所用的时间是一个周期 B 自感线圈的自感系数 L 增大时 电容器的充放电过程变慢 C 电场能与磁场能的转化周期为 T 2 D 从电容器放电开始计时 当 t k k 1 2 3 时电流为零 3 9 根据麦克斯韦电磁场理论 下列叙述中正确的是 A 在电场周围一定产生磁场 磁场周围一定产生电场 B 在变化的电场周围一定产生变化的磁场 变化的磁场周围一定产生变化的电场 C 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D 周期性 非线性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 10 10 如图所示 是处于某一时刻的 LC 振荡电路的情况 下列说法正确的是 A 电容器正在放电 电场能正转变成磁场能 B 电容器正在充电 电场能正转变成磁场能 C 电容器正在放电 磁场能正转变成电场能 D 电容器正在充电 磁场能正转变成电场能 二 填空题 每空 2 分 共 2 13 26 分 1 如图所示的 LC 振荡回路中 振荡电流的周期为 2 10 2s 自振荡电流延逆时针 方向达最大值时开始计时 当 t 3 4 10 2s 时 电容器正处于 状态 填 充电 放电 充电完毕 或 放电完毕 这时 电容器上极板 填 带正电 带负电 或 不带电 2 1 电视接收机 1s 内在荧光屏上显现出 张画面 由于画面更换迅速 眼睛 又有 所以我们感觉到的是连续的活动景像 4 2 电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的阻碍物就要发生 雷达就是利用电磁波的 这个特征工作的 3 一个 LC 振荡电路的电容为 100pF 时 能产生波长 300m 的电磁波 如要产 生波长为 240m 的电磁波 电容器的电容应调整到 pF 这个回路中的线圈的自感系 数为 H 4 在某 LC 振荡回路中 电流随时间变化的规律为 i 0 28sin1000t A 若该电路 中线圈的自感系数为 L 50m H 则其电容器的电容为 振荡电流的有效值为 多大 5 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 5W m2 若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是 1W 那么 在距离该通信装置 m 以外是符合规定的安全区域 已知球面面积为 S 4 R2 6 振荡电路中的能量会逐渐损耗 其原因是一部分能量 另一部分能量 7 预言电磁波存在的物理学家是 第一个用实验证实电磁波存在的物理学家 是 三 计算题 1 12 分 某雷达工作时发射的电磁波的波长 20m 每秒脉冲数 n 5000 个 每 个脉冲持续时间 t 0 02 s 问电磁波的振荡频率为多少 每个光脉冲的长度 L 是多少 最 大的侦察距离是多少 2 12 分 振荡电路中电容器电容为 C 振荡电流 i Imsin t 求此电路中线圈 的自感系数 L 设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为 求此电磁波在此介质 中传播速度 v 5 3 10 分 一个波长范围为 150 600m 的无线电波段内 为避免邻台干扰 两个 相邻电台频率至少应相差 10kHz 求在此波段内 最多能容纳 Q 多少个电台 参考答案参考答案 一 选择题 一 选择题 1 ABC 2 CD 3 D 4 C 5 C 6 BC 7 D 8 BD 9 D 10 D 1 分析和解答分析和解答 正确答案是 A B C 电容器放电完毕的瞬间 还有以下几种说法 电场能向磁场能转化完毕 磁场能开始 向电场能转化 电容器开始反方向充电 电容器放电完毕的瞬间有如下特点 电容器电量 Q 0 板间电压 U 0 板间场强 E 0 线圈电流 I 最大 磁感应强度 B 最大 电路磁场能最大 电场能为零 线圈自感电动势 E自 L I t 电容器放电完毕瞬间 虽然 I 最大 但 t 为零 所以后 E自等于零 由于没有考虑能量的幅射 故能量守恒 在这一瞬间电场能 E电 0 磁场能 E磁最大 而电容器开始放电时 电场能 E电最大 磁场能 E磁 0 则 E磁 E电 所以答案 A B C 正确 2 分析和解答分析和解答 正确答案是 C D 由公式 f 1 2 得知 f 和 Q U I 无关 与成反比 因此要增大 f 就LCLC 要减小 L C 的乘积 即减小 L 或 C 其中 C S 4 kd 减小 L 的方法有 在线圈中拉出铁心 减小线圈长度 减小线圈横截面积 减少单位 长度匝数 减小 C 的方法有 增加电容器两板间的距离 减小电容器两板间的正对面积 在电容器两板间换上介电常数较小的电介质 故 C D 答案正确 可见在处理这类问题时 要熟记增大和减小 L C 的方法 3 分析和解答分析和解答 正确的答案是 D 根据麦克斯韦电磁场理论得知 不变的电场周围不 产生磁场 均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 振荡电场周围产生振荡磁场 故只有 D 答案正确 4 4 分析与解答分析与解答 设电容器电容为 C 带电量为 Q 板间距离为 d 场强为 E 两板间电压为 6 U 由 U Ed C Q U 可得 E Q Cd 对于平行板电容器 有 C1 d 即 Cd 不变 S 断开后 Q 不变 从而 E 不变 不会产生磁场 答案 C 5 BC 解析 解析 0 到 t1电流为正 且在减小 即电流为逆时针减小 说明电容器正在 充电 电流方向为正电荷的运动方向 所以上极板为负电荷 t1 到 t2电流为负且在增大 即电流为顺时针方向增大 说明电容器在放电 上极板为负电荷 在 t3时刻 电流的变化 率 i t 最大 所以自感电动势 E L i t 最大 而 t3之前的为负减小 即顺时针减 小 线圈中的感应电动势阻碍电流的减小 如能产生电流 则与原电流同向 即 P 点为正 极 在 t4 时刻 电流最大 电流的变化率为零 自感电动势为零 6 6 解 解 由图 2 知 t1时刻电容器上电压最大时 电路中的电流为零 t2时刻电容的电压 为零时 电流最大 磁场最强 磁场能最大 B 选项正确 从 t2时刻到 t3时刻之间 电容 器上的电压逐渐增大 是充电过程 C 选项正确 t3时刻至 t4时刻电容器上的电压逐渐减 小 是放电过程 7 7 解 解 由 LC 振荡电路的频率公式可知 增大固有频率的办法是减小 L 或减小 C 或同时减小 L 和 C 由 L 和 C 的影响因素可知只有选项 D 是正确的 8 8 解 解 一个振荡周期有两个充放电过程 A 错 由周期公式 T 2知 L 大 T 长 B 对 电场能和磁场能只有大小 没有方向 因此在电磁振荡的一个周期内各出现两 次最大值 即电场能和磁场能的转化周期为振荡周期的一半 C 错 放电开始至放电结束 为半个周期的整数倍 故 D 对 所以正确答案为 B D 9 9 解 解 变化的磁场产生感应电场 若磁场的变化率恒定 产生的感应电场就是恒定的 只有磁场的变化率不恒定 产生的电场才是变化的 同理 变化的电场产生磁场 电场的 变化率恒定 产生的磁场才恒定 电场的变化率改变 产生的磁场才是变化的 A B C 选项错误 答案 答案 D 1010 解析 解析 此题只要确定了电容器是处于充电状态还是处于放电状态 就可根据电磁振荡中能量 转化规律判断能量转化的情况 那么 又怎样确定电容器是处于充电 放电状态呢 7 如果电流方向是从电容器带正电极板流向负电极板 说明电容器正在放电 若电流方 向是流向电容器带正电极板 说明电容器正在充电 从题中图示可知 电容器处于充电状 态 这时电流不断减小 磁场能正向电场能转化 故选项 D 正确 对于 LC 振荡电路 振荡系统的能量最初可来源于被充电了的电容器里的电场能 也可 来源于通了电的电感线圈周围的磁场能 对于一个理想的 LC 回路 振荡系统无能量损失 发生变化的物理量 电流 电容器极板间电压 场强 甚至极板上的带电量 线圈中的自 感电动势等 一般均是随时间按正弦 或余弦 规律变化的 二 填空题 1 充电 带正电 2 1 25 视觉暂留 2 反射 3 64 2 5 10 4 4 分析与解答分析与解答 根据电流的表达式可知 振荡电流的频率为 f 2 1000 2 500 又因为 f 所以 C 20 LC 1 2 1 Lf 22 4 1 2252 100 5 105 24 1 F 振荡电流的有效值 E有效 Emax 0 28 1 4 0 2 A 2 5 5 解 解 设以半径为 R 的圆球外是安全区 则 所以 R 0 4m 6 转化为内能 以电磁波的形式辐射到周围空间 7 麦克斯韦 赫兹 8 三 计算题 1 f 1 5 107 HZ c 8 3 10 20 T s s 7 11 1 5 10f 6 2