第十四章　电磁波C模拟高考一遍过（2020一遍过·物理选修3-4RJ）

第十四章电磁波,物理选修3-4RJ,1.2019天津一中模拟考试与早期的电缆传输信息相比,光纤通信具有各方面压倒性的优势。根据传输效率的考量,目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光:850nm、1310nm、1550nm,均大于红光波长(630760nm)。下列关于光纤的说法正确的有()A.光纤通信利用的是光的全反射原理B.光纤中的激光能使荧光物质发光C.激光的频率大于红光频率D.若换用可见光传输信号,其在光纤中的传播速度比现有的三种激光更快,答案,1.A【解题思路】光纤通信是利用光从光密介质射入光疏介质发生全反射的原理来实现的,故A正确;光纤中的激光不能使荧光物质发光,一般而言,紫外线以及短波的可见光,X射线,射线能使荧光物质发光,故B错误;由激光波长和红光波长比较可知,红光的频率大于激光的频率,故C错误;可见光和激光在光纤中的传播速度相同,等于光速,故D错误。,2.(多选)2018浙江金华一中模拟考试如图所示,电路中线圈的自感系数为L,电容器的电容为C,电源的电动势为E,现在把开关S从1拨到2,从这时起()A.至少历时,回路中的磁场能才能达到最大B.至少历时2,回路中的电场能才能达到最大C.在14个周期内,电容器放出的电荷量是CED.在14个周期内,回路中的平均电流是2,答案,2.CD【解题思路】起始时电容器所带电荷量最多,所具有的电场能最大,根据电磁振荡的变化规律,每经过14个周期,电场能与磁场能之间完成一次转化,由于一个周期T=2,则4=2,所以AB错误;从起始时刻起,经过4的时间电容器把所有电荷量放完,其释放的总电荷量为Q=CU=CE,C正确;根据=,可得=2=2,D正确。,3.(多选)2019辽宁鞍山一中模拟考试物理学的发展推动了医学影像诊断技术的进步。一般来说,医生会根据病人的病情,先做B超检查,如果发现某处有问题,再做CT。B超成像的基本原理是探头向人体发射超声波,CT在工作时发出X射线束对人体的某一部分进行扫描。关于超声波和X射线,下列说法正确的是()A.超声波和X射线都能发生干涉和衍射现象B.超声波和X射线都是电磁波C.可见光和X射线在真空中传播速度相同D.超声波和X射线都可以在真空中传播E.超声波和X射线都可以传递信息,答案,3.ACE【解题思路】干涉和衍射是一切波特有的现象,超声波和X射线都能发生干涉和衍射现象,选项A正确;X射线是电磁波,超声波是机械波,选项B错误;可见光和X射线在真空中传播速度相同,选项C正确;X射线可以在真空中传播,但是超声波传播需要介质,选项D错误;超声波和X射线都可以传递信息,选项E正确。,4.2018上海市延安中学模拟考试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。图甲和图乙分别为水汽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,在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为()A.2.53.5mB.44.5mC.57mD.813m,答案,4.D【解题思路】由题图可知,水汽对红外辐射吸收率最低的波长范围是813m,二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是513m,综上可知,选D。,5.2018上海交大附中模拟考试雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备,它可以向一定方向发射电磁波脉冲,当电磁波脉冲遇到障碍物时会发生反射。雷达在发射和接收到反射回来的电磁波脉冲时,在监视屏上将对应呈现出一个尖形波。某防空雷达发射的电磁波频率f=3104MHz,如果雷达监视屏上显示某次发射和接收的尖形波如图所示(相邻刻线间表示的时间间隔为1.010-5s),则被监视的目标到雷达的距离以及该雷达发出的电磁波的波长分别为()A.30km,0.10mB.15km,1.0cmC.30km,1.0mD.15km,10m,答案,5.B【解题思路】电磁波从发射到接收,通过的距离是雷达到目标距离的双倍,从题图中可以看出,两个尖形波间隔为10个小格,即全程的时间为110-4s,单程的时间为0.510-4s,由v=得s=vt=3.0108m/s0.510-4s=15km;该雷达发出的电磁波的波长=0.01m=1.0cm,B正确。,6.2018江苏南京一中模拟考试如图所示,L是不计电阻的电感器,C是电容器,闭合开关K,待电路达到稳定状态后,再断开开关K,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正,t=0时刻断开开关K,那么下列四个图中能够正确表示电感中的电流随时间变化规律的是()ABCD,答案,6.B【解题思路】在没有断开开关时,电流是从a流向b,断开开关瞬间,电流要减小,而线圈的感应电动势阻碍电流的减小,则电流方向不变,大小在慢慢减小,当电容器充电完毕时,电流为零,接着电容器放电,电流方向与之前相反,大小不断增大,可知B正确。,7.2019北京四中模拟考试5G网络是“第五代移动通信网络”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(如图所示),比目前4G及以下网络(通信频率在0.3GHz3.0GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10Gbps(bps为bitspersecond的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50100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.衍射的本领更强D.频率更高,相同时间传递的信息量更大,答案,7.D【解题思路】无线电波(电磁波)在真空中的传播速度与光速相同,保持不变,其速度与频率没有关系,故A错误;由公式c=f可知=,频率变大,波长变短,衍射本领变弱,故BC错误;无线电波(电磁波)频率越高,周期越小,相同时间内可承载的信息量越大,故D正确。,8.2019广东深圳中学模拟考试中国成功发射和回收了“神舟”号系列飞船,标志着中国运载火箭的技术水平已跻身于世界前列。(1)图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,该火箭起飞时质量为2.20105kg,起飞推力为2.75106N,火箭发射塔高100m,则该火箭起飞时的加速度大小为m/s2;在火箭推力不变的情况下,若不考虑空气阻力及火箭质量的变化,火箭起飞后,经s飞离火箭发射塔,g=10m/s2。(2)为了传播火箭发射的实况,在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号,已知传播无线电广播所用的电磁波的波长为550m,而传输电视信号所用的电磁波的波长为0.566m,为了不让山区挡住信号传播,使城市居民能收听和收看火箭发射实况,必须通过建在山顶上的转发站来转发(填“无线电广播信号”或“电视信号”),这是因为:。,答案,8.【参考答案】(1)2.545(2)电视信号见解析【解题思路】(1)设火箭起飞的加速度大小为a,则由牛顿第二定律有F-mg=ma得a=2.5m/s2,设火箭起飞后经t时间飞离发射塔,由匀变速直线运动规律有s=22,解得t=45s。(2)电视信号波长短,沿直线传播,易受山区阻挡,不易传播。,【技巧点拨】注意应用牛顿第二定律求解加速度,再应用位移公式求时间。抓住电视信号波长短的特点分析解决问题。,9.2018福建厦门双十中学模拟考试如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为210-2s,自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时,当t=3.410-2s时,电容器正处于(选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态,这时电容器的上极板(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。,答案,9.【参考答案】充电带正电【解题思路】根据题意,画出该LC振荡电路的振荡电流随时间的变化图象如图所示,t=3.4102s时电路正处于反向电流减小的过程,所以电容器处于反向充电的状态,上极板带正电。,10.2019湖北仙桃中学模拟考试某雷达工作时,发射电磁波的波长=20cm,每秒脉冲数n=5000;每个脉冲持续的时间t=0.0002s,电磁波的振荡频率为多少?最大的侦察距离是多少?,答案,10.答案:1.5109Hz30km解:雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半。由c=f可得电磁波的振荡频率f=1.5109Hz电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为s=ct=6104m所以雷达的最大侦察距离s=2=3104m=30km,【技巧点拨】通过题意分析出“雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半”,再应用c=f和s=ct解题。,11.2019上海南洋模范中学模拟考试宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波,人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测,如图所示。假设A、B两个天体辐射功率相同,且都在均匀持续地辐射。天体A距地球1万光年,天体B距地球5万光年。(忽略电磁波传播过程中的损耗)(1)用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1,则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大?(2)为收集足够强的信号,增大望远镜口径是一种常用方法。为使接收到天体B的信号功率和天体A一样强,在接收来自天体B的电磁波时可将望远镜口径增大为原来的多少倍?,答案,11.答案:(1)125P1(2)5解:(1)设望远镜能接收到射电信号的有效面积(即垂直射电信号方向的投影面积)为S,A、B两个天体辐射功率均为P。天体A距地球1万光年,则望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1=412S,同理望远镜接收到B发出的电磁波功率为P2=422S,联立可得P2=125P1。(2)直径为d的望远镜能接收到射电信号有效面积(即垂直射电信号的方向的投影面积)S=14d2,则有P1=4121412,P2=4221422,根据题意,由P1=P2可得d2=5d1。,1.(多选)2018江苏物理12B(1),4分梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()A.是横波B.不能在真空中传播C.只能沿着梳子摇动的方向传播D.在空气中的传播速度约为3108m/s,答案,1.AD【解题思路】电磁波传播方向与电磁场方向垂直,是横波,A正确;电磁波传播不需要介质,可以在真空中传播,B错误;电磁波可以朝任意方向传播,C错误;电磁波在空气中的传播速度接近光速,D正确。,2.2017北京理综20,6分物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是()A.天线发出的两