2024年高考物理專(zhuān)項(xiàng)特訓(xùn)：電磁振蕩與電磁波（含解析）

2024年高考物理小專(zhuān)題精選題特訓(xùn)：電磁振蕩與電磁波

一、單選題

1.下列說(shuō)法正確的是（）

A.紅外溫度計(jì)的工作原理是物體的溫度越高，發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，有時(shí)物體溫度較低，不發(fā)射

紅外線，導(dǎo)致無(wú)法使用

B.紫外線的頻率比可見(jiàn)光低，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長(zhǎng)時(shí)間照射人體可能損害健康

C.為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，要把閉合電路變成開(kāi)放電路

D.當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最弱

2.關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直

B.醫(yī)院里經(jīng)常利用紅外線能摧毀病變細(xì)胞的作用對(duì)患者進(jìn)行治療

C.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)

D.利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，但電磁波不能通過(guò)電纜、光纜傳輸

3.下列敘述中不符合物理學(xué)史實(shí)的有（）

A.法拉第提出用電場(chǎng)線描繪電場(chǎng)的分布，極大促進(jìn)了人們對(duì)電磁現(xiàn)象的研究

B.麥克斯韋建立了完整的電磁場(chǎng)理論，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在

C.安培提出的“分子電流假說(shuō)”，揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

D.庫(kù)侖設(shè)計(jì)了“扭秤”，得到電荷間作用力與距離二次方成反比的規(guī)律

4.正在建設(shè)中的高能同步輻射光源，是我國(guó)第四代同步加速器光源，它是一種提供高性能X射線的

大科學(xué)裝置，發(fā)射的同步光基本覆蓋紅外光、可見(jiàn)光、紫外線、X射線等波段。與可見(jiàn)光相比，下列

關(guān)于X射線的說(shuō)法中正確的是（）

A.同樣能使人的眼睛產(chǎn)生視覺(jué)效應(yīng)

B.在真空中的波長(zhǎng)更長(zhǎng)

C.光子的能量更高

D.在真空中的傳播速度更大

5.如圖甲所示，LC電路中，已充電的平行板電容器兩極板水平放置，圖像（圖乙）表示電流隨

時(shí)間變化的圖像。已知在U0時(shí)刻，極板間有一帶負(fù)電的灰塵恰好靜止。在某段時(shí)間里，回路的磁場(chǎng)

能在減小，同時(shí)灰塵的加速度在增大，則這段時(shí)間對(duì)應(yīng)圖像中哪一段（）

D.c?d

6.如圖甲所示，塑料制成的光滑細(xì)圓環(huán)水平固定放置，環(huán)上套一個(gè)帶正電的電荷量為q的小球（視

為質(zhì)點(diǎn)）處于靜止?fàn)顟B(tài)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，環(huán)面的面積為S；英國(guó)物理

學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，變化的磁場(chǎng)會(huì)在周?chē)目臻g激發(fā)出感生電場(chǎng)，如圖乙所示，空間存在豎直向上均

勻增加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，周?chē)a(chǎn)生的環(huán)形電場(chǎng)線從上向下看沿順時(shí)針，同一個(gè)圓周上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,

下列說(shuō)法正確的是（

電場(chǎng)線

A.對(duì)甲圖，若磁場(chǎng)豎直向上均勻增加,則塑料圓環(huán)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

B.對(duì)甲圖，若磁場(chǎng)豎直向下均勻增加,從上向下看小球會(huì)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)

C.乙圖說(shuō)明，任何磁場(chǎng)周?chē)紩?huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，與閉合電路是否存在無(wú)關(guān)

D.對(duì)甲圖，若磁場(chǎng)方向豎直向上均勻增加的變化率為3則小球運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做的功為L(zhǎng)Sq

、多選題

7.如圖所示，甲、乙、丙、丁四幅圖摘自課本，下列說(shuō)法正確的是（）

甲乙丙T

A.圖甲醬油的色素分子進(jìn)入到蛋清內(nèi)是擴(kuò)散現(xiàn)象

B.圖乙燈焰在肥皂膜上形成條紋是光的干涉現(xiàn)象

C.圖丙電焊作業(yè)時(shí)發(fā)出耀眼的電焊弧光是紫外線

D.圖丁所示雪花形狀規(guī)則，說(shuō)明雪花具有各向同性

8.下圖甲為超聲波懸浮儀，上方圓柱體中，高頻電信號(hào)（由圖乙電路產(chǎn)生）通過(guò)壓電陶瓷轉(zhuǎn)換成同

頻率的高頻聲信號(hào)，發(fā)出超聲波，下方圓柱體將接收到的超聲波信號(hào)反射回去。兩列超聲波信號(hào)疊加

后，會(huì)出現(xiàn)振幅幾乎為零的點(diǎn)——節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)兩側(cè)聲波壓力的作用下，小水珠能在節(jié)點(diǎn)處附近保持

懸浮狀態(tài)，該情境可等效簡(jiǎn)化為圖丙所示情形，圖丙為某時(shí)刻兩列超聲波的波形圖，P、。為波源，

該時(shí)刻尸、。波源產(chǎn)生的波形分別傳到了點(diǎn)M（15cm,0）和點(diǎn)N（0.5cm,0）,已知聲波傳播的速

度為340m/s,LC振蕩回路的振蕩周期為T(mén)=2萬(wàn)辰，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.該超聲波懸浮儀是利用干涉原理，且發(fā)出的超聲波信號(hào)頻率為340Hz

B.兩列波疊加穩(wěn)定后，波源尸、。之間小水珠共有9個(gè)懸浮點(diǎn)

C.小水珠在懸浮狀態(tài)點(diǎn)所受聲波壓力的合力豎直向下

D.要懸浮儀中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，可拔出圖乙線圈中的鐵芯

9.某人設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛是否超載。車(chē)輛底座上裝有電容器，電容器承受的壓

力隨車(chē)輛重力的增大而增大，且電容器兩板之間的距離隨壓力的增大而減小。電容器接在如圖甲所示

的電路上，將開(kāi)關(guān)從。撥到6時(shí)，構(gòu)成LC振蕩電路而向外輻射電磁波，再使用調(diào)諧電路來(lái)接收?qǐng)D甲

振蕩電路中的電磁波，這樣就可通過(guò)測(cè)量乙中接收到的頻率而獲知甲中的發(fā)射頻率，以確定電容器的

電容C的值（L值已知），從而測(cè)量車(chē)輛重力。下列分析判斷正確的是（）

A.當(dāng)裝置中的電源使用很久，電動(dòng)勢(shì)減小時(shí)，頻率的測(cè)量值偏小

B.當(dāng)裝置中的電源使用很久，電動(dòng)勢(shì)減小時(shí)，頻率的測(cè)量值不變

C.車(chē)輛重力增大時(shí)，LC回路中電流的振蕩頻率變小

D.車(chē)輛重力增大時(shí)，LC回路中電流的振蕩頻率變大

10.甲圖ZC振蕩電路中電容器的電容為40*,乙圖為電容器的電荷量q隨時(shí)間/變化的圖像，f=0

時(shí)刻電容器的M板帶正電。下列說(shuō)法中正確的是（）

A.甲圖中線圈的自感系數(shù)L=Q01H

B.0~4時(shí)間內(nèi)，線圈的磁場(chǎng)能不斷增大

C.M、N之間的最大電壓為50V

D.彳~^時(shí)間內(nèi)，電容器N板帶正電

三、實(shí)驗(yàn)題

11.電流傳感器可以在電腦端記錄電流隨時(shí)間變化的圖線，探究實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電

路，探究電容器在不同電路中的充放電現(xiàn)象。

—|傳感落~~I

J----T-bvs

甲

（1）第一次探究中先將開(kāi)關(guān)接1,待電路穩(wěn)定后再接2.探究電容器充電及通過(guò)電阻放電的電流規(guī)律。

①已知電流從右向左流過(guò)電流傳感器時(shí)，電流為正，則與本次實(shí)驗(yàn)相符的7-f圖像是o

②從/-/圖像的面積可以計(jì)算得出電容器電荷量的大小。關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)探究，下列判斷正確的

是o

A.若只增大電阻箱R的阻值，電容器放電的時(shí)間將變短

B.若只增大電阻箱R的阻值，/-r圖像的面積將增大

C.在誤差允許的范圍內(nèi)，放電和充電圖像的面積應(yīng)大致相等

8

9

8-

-9

一-9

9-

-寸

一-9

-

寸-Z

--9

-0

7-

--9

-8

0-g

-

一-9

-g

8-

-工

9-

-K

寸-

-

Z-0

-g

0-

-8

-寸

7-

，-9

寸-t

?-

9-寸

-寸

--

8-與

,-

0-0

一-

-寸

，-

-8

^-G

-

，-9

寸-

一-E

，-

9-

T-公

-

8-

-0

一-E

，-

9—3

10.0

（2）第二次探究中，該同學(xué)先將開(kāi)關(guān)接1給電容器充電，待電路穩(wěn)定后再接3,探究LC振蕩電路的

電流變化規(guī)律。

③探究實(shí)驗(yàn)小組得到的振蕩電路電流波形圖像，選取了開(kāi)關(guān)接3之后的LC振蕩電流的部分圖像，如

圖乙所示，根據(jù)圖像中記錄的坐標(biāo)信息可知，振蕩電路的周期7=s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)

字）。

④如果使用電動(dòng)勢(shì)更大的電源給電容器充電，則LC振蕩電路的頻率將（填“增大”、“減小”

或“不變”）。

四、解答題

12.如圖所示為倫琴射線管示意圖，K為陰極鴇絲，發(fā)射的電子初速度為零，A為對(duì)陰極（陽(yáng)極），

當(dāng)A、K之間加直流電壓U=30kV時(shí)，電子被加速打在對(duì)陰極A上，使之發(fā)出X射線，設(shè)電子的動(dòng)

能全部轉(zhuǎn)化為倫琴射線（X射線的）能量。

（1）電子到達(dá)對(duì)陰極的速度多大？

（2）如果對(duì)陰極每吸收一個(gè)電子放出一個(gè)X射線光子，則當(dāng)A、K之間的電流為10mA時(shí)，每秒鐘

從對(duì)陰極最多輻射出多少個(gè)X射線光子？（電子質(zhì)量根=0.9lxlor。kg,電荷量e=1.6xl（Ti9c）

13.實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器，其電容C=10-6F。在兩極板帶有一定電荷量時(shí)，發(fā)現(xiàn)一

帶負(fù)電的粉塵恰好靜止在兩極板間。還有一個(gè)自感系數(shù)L=10-4H的電感器，現(xiàn)連成如圖所示的電路,

試求：(重力加速度為g)

(1)求振蕩電路周期和S閉合瞬間電流的方向；(只填寫(xiě)“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)

(2)從S閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)27rxi0-5s時(shí)，電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少；(假設(shè)此時(shí)粉塵

未到達(dá)極板)

(3)當(dāng)粉塵的加速度為多大時(shí)，線圈中電流最大。(假設(shè)此時(shí)粉塵未到達(dá)極板)

14.如圖所示，線圈的自感系數(shù)0.2H,電容器的電容20〃/，電阻R的阻值3Q,電源電動(dòng)勢(shì)1.5V,

內(nèi)阻不計(jì)。閉合開(kāi)關(guān)S,待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩。如果規(guī)定線

圈中的電流方向從。到6為正，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的時(shí)刻占0。

(1)試求六。時(shí)，通過(guò)電感z的電流是多少？

(2)請(qǐng)畫(huà)出電感線圈中電流/隨時(shí)間t變化的圖像，并標(biāo)明關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值。

15.如下圖所示為某興趣小組為測(cè)試無(wú)線電發(fā)射器發(fā)出的電磁波頻率而設(shè)計(jì)的裝置示意圖。將無(wú)線電

發(fā)射器與兩個(gè)相距為d的天線相連，兩個(gè)天線同時(shí)向外發(fā)送相同的信號(hào)。信號(hào)接收器裝在小車(chē)上，小

車(chē)沿著與兩天線連線平行、距離為L(zhǎng)的直軌道以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。發(fā)現(xiàn)接收器接收到的信號(hào)有規(guī)律地

變化，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，相鄰兩次接收到最強(qiáng)信號(hào)的時(shí)間間隔為加，已知光在真空中的傳播速度為c,利用

上述信息確定無(wú)線電發(fā)射器發(fā)射的無(wú)線電波的頻率。

參考答案：

1.C

【詳解】A.紅外溫度計(jì)的工作原理是物體的溫度越高，發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，物體溫度較低，仍然向

外發(fā)射紅外線，只是發(fā)射的強(qiáng)度減弱，故A錯(cuò)誤；

B.紫外線的頻率比可見(jiàn)光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長(zhǎng)時(shí)間照射人體可能損害健康，故B錯(cuò)誤;

C.開(kāi)放電路能夠使振蕩電路的能量有效地輻射出去，可知為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，

要把閉合電路變成開(kāi)放電路，故C正確；

D.當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí)，叫做調(diào)諧，此時(shí)接收電路產(chǎn)生的振蕩電流

最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤。

故選C。

2.A

【詳解】A.電磁波是橫波，每一處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度總是相互垂直的，且與波的傳播方向垂直，

A正確；

B.醫(yī)院里經(jīng)常利用/射線能摧毀病變細(xì)胞的作用對(duì)患者進(jìn)行治療，B錯(cuò)誤；

C.磁波在真空中的傳播速度都相同，與電磁波的頻率無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；

D.電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，電磁波也能通過(guò)電纜、光纜傳輸，D錯(cuò)誤。

故選A?

3.B

【詳解】A.法拉第提出可以用電場(chǎng)線描繪電場(chǎng)的分布，極大地促進(jìn)了人們對(duì)電磁現(xiàn)象的研究，A正

確，不符合題意；

B.麥克斯韋依據(jù)電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，B錯(cuò)誤，符

合題意；

C.安培提出的“分子電流假說(shuō)”，揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，C正確，不符合題意；

D.庫(kù)侖設(shè)計(jì)了“扭秤”，得到電荷間作用力與距離二次方成反比的規(guī)律，D正確，不符合題意。

故選Bo

4.C

【詳解】A.X射線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)短，不能使人的眼睛產(chǎn)生視覺(jué)效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；

BC.X射線在真空中的波長(zhǎng)更短，頻率較大，光子的能量更高，故B錯(cuò)誤，C正確；

D.X射線屬于波長(zhǎng)較短的電磁波，在真空中的傳播速度等于光速，故D錯(cuò)誤。

故選C。

5.B

【詳解】由所示圖像可知，仁0時(shí)刻電路電流為0,電容器剛剛充電完畢，此時(shí)上極板帶正電。由圖

可知，。。段電路電流逐漸增加，磁場(chǎng)能增加，電容器放電；湖段電路電流減小，磁場(chǎng)能減少，電容

器充電，上極板帶負(fù)電，粒子受到的電場(chǎng)力方向向下，根據(jù)牛頓第二定律

mg+qE=max

可知灰塵的加速度在增大；歷段電路電流變大，磁場(chǎng)能增大，電容器放電；/段電路電流減小，磁

場(chǎng)能減少，電容器充電，上極板帶正電，粒子受到的電場(chǎng)力方向向上，根據(jù)牛頓第二定律

mg-qE=ma2

可知灰塵的加速度在減小。綜上所述，這段時(shí)間對(duì)應(yīng)圖像中段。

故選Bo

6.D

【詳解】A.對(duì)甲圖，若磁場(chǎng)豎直向上均勻增加，則在金屬圓環(huán)上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而塑料圓環(huán)不會(huì)

產(chǎn)生感應(yīng)電流，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.對(duì)甲圖，若磁場(chǎng)豎直向下均勻增加，對(duì)比乙圖，塑料圓環(huán)上產(chǎn)生的環(huán)形電場(chǎng)線從上向下看沿逆時(shí)

針，則帶正電的小球受到沿逆時(shí)針?lè)较虻碾妶?chǎng)力，小球會(huì)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.乙圖說(shuō)明，變化磁場(chǎng)的周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，與閉合電路是否存在無(wú)關(guān)，若磁場(chǎng)不變化，周?chē)粫?huì)產(chǎn)

生電場(chǎng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.由法拉第電磁感應(yīng)定律可得均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

E=2=kS

At

由電場(chǎng)力做功的定義

W=Uq

可得小球轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感生電場(chǎng)力對(duì)小球做的功為

W=Eq=kSq

D項(xiàng)正確。

故選Do

7.AB

【詳解】A.圖甲醬油的色素分子進(jìn)入到蛋清內(nèi)是擴(kuò)散現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；

B.圖乙燈焰在肥皂膜上形成條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；

C.紫外線為不可見(jiàn)光，所以眼睛看到的電焊弧光是可見(jiàn)光，故C錯(cuò)誤；

D.圖丁所示雪花雖然形狀規(guī)則，但是不能說(shuō)明雪花具有各向同性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選AB。

8.BD

【詳解】A.由丙圖可知超聲波的波長(zhǎng)

A=lcm=0.01m

超聲波懸浮儀所發(fā)出的超聲波信號(hào)頻率為

/=y

A.

代入數(shù)據(jù)得

戶3.4x104Hz

故A錯(cuò)誤；

B.波源尸、。振動(dòng)步調(diào)相反，當(dāng)波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)，設(shè)波源P、。之間

某一點(diǎn)坐標(biāo)為x,懸浮點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，滿足

|(2-x)-[.r-(-2.5)]|=|2x+0.5|=?2(”為自然數(shù))

解得

x=±0.25、±0.75、±1.25、±1.75、-2.25

故兩列波疊加穩(wěn)定后，波源P、。之間小水珠共有9個(gè)懸浮點(diǎn)，故B正確；

C.由平衡可知，小水珠在懸浮狀態(tài)點(diǎn)所受聲波壓力的合力豎直向上，故C錯(cuò)誤；

D.拔出圖乙線圈中的鐵芯，LC振蕩回路的振蕩周期減小，超聲波頻率變大，波長(zhǎng)變短，相同空間

距離內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)變多，故D正確。

故選BD。

9.BC

【詳解】AB.根據(jù)振蕩電路的振蕩頻率公式

L和C與電動(dòng)勢(shì)無(wú)關(guān)，可知電動(dòng)勢(shì)減小時(shí)，對(duì)頻率的測(cè)量值沒(méi)有影響，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.根據(jù)電容的決定式?？芍?chē)輛重力增大時(shí)電容器兩板之間的距離減小，此時(shí)電容增大,

4兀kd

故回路中電流的振蕩頻率變小，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選BC?

10.BD

[詳解：]

A.根據(jù)題意，由乙圖可知

T=4^-xl0-3s

由公式T=2;rJZ^可得，線圈的自感系數(shù)為

T-

L=---=0.1H

故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)題意，由乙圖可知04時(shí)間內(nèi)，電荷量減小，電容器內(nèi)電場(chǎng)能不斷減小，則線圈的磁場(chǎng)能不

斷增大，故B正確；

C.根據(jù)題意，由公式C=?可得，M、N之間的最大電壓為

外咤=5V

故C錯(cuò)誤；

D.7=0時(shí)刻電容器的M板帶正電，f=4時(shí)刻電容器電荷量減小到0,則％L時(shí)間內(nèi)，電容器N板

帶正電，故D正確。

故選BD。

11.AC9.2><10-3不變

【詳解】(1)[1]第一次探究過(guò)程為先給電容器充電，后電容器通過(guò)R放電，給電容器充電過(guò)程中電

流從右向左流過(guò)傳感器，即為正，由于充電后電容器上極板帶正電，電容器通過(guò)R放電時(shí)，電流從左

向右流過(guò)傳感器，即為負(fù)；

故選A?

[2"-f圖像的面積可以計(jì)算得出電容器電荷量的大小，則放電和充電圖像的面積應(yīng)大致相等，若只增

大電阻箱R的阻值，電容器的電荷量不變，bf圖像的面積不變，若只增大電阻箱R的阻值，對(duì)電流

的阻礙作用變大，電容器放電的時(shí)間將變長(zhǎng)；

故選Co

(2)[3]由圖乙可知

r=10.036-9.944^92xl0_3s

10

[4]由振蕩周期

T=2TT4LC

可知，如果使用電動(dòng)勢(shì)更大的電源給電容器充電，則LC振蕩電路的周期不變，則頻率也不變。

12.(1)l.OxlO8m/s；(2)6.25x1016個(gè)

【詳解】(1)由動(dòng)能定理，得

—mv2=eU

則

甌/2xl.6xl0-19x30xl03,?八心/

v=J------=J-----------------------------m/s?1.0xlOm/s

VmY0.91x10-3。

(2)每秒鐘從對(duì)陰極最多輻射出X射線光子數(shù)