绝密★启用前
高二物理选择性必修第二册 第四章测试卷（A卷）（原卷版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
考试时间 ：2023年X月X日 命题人： 审题人：
满分100分，考试时间75分钟。
考生注意：
1. 答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。
2. 答题时，请按照答题纸上 “注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。
3. 非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。
4. 可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。
第I卷（选择题部分）
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向如图所示，且正在减小，则此时（ ）
电容器C正在放电
B．A板带负电
C．电感线圈L两端电压在增加
D．电场能正在转化为磁场能
2．已知LC振荡电路(如图甲所示)中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图乙所示，则( )
A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B．a、c两时刻电容器的电场能最大
C．b、d两时刻电路中电流最小，方向相反
D．b、d两时刻线圈的磁场能最小
下列说法正确的是（ ）
A．图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动
B．图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，圆环中有感应电流产生
C．图丙中线圈ABCD垂直通电直导线移动时，线圈中有感应电流
D．图丁中工人在电焊时，眼睛看到的电焊弧光是紫外线
4．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（ ）
A．5G使用的电磁波是横波
B．4G使用的电磁波是纵波
C．5G使用的电磁波在真空中传播速度比4G的快
D．5G使用的电磁波比4G的更容易绕过障碍物
5．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（ ）
A．电磁波是横波，声波是纵波
B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
6.如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01 s，不考虑振荡过程中的能量损失，下列说法正确的是( )
A．电容器两端电压与其所带电荷量成反比
B．电容器两端电压最大时所储存的电场能最小
C．t＝1.005 s时，M点与N点的电势相等
D．t＝1.00 s至t＝1.01 s内，电容器一直放电
7.如图甲所示为小明爷爷的收音机的调谐电路图，图乙为调谐电路中可变电容器对应的工作原理图。当调谐电路中可变电容器的电容为时，接收到波长为的信号，如果要接收到波长为的信号，则可变电容器的电容应调整为( )
A.
B.
C.
D.
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或以上选项正确．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
8．（多选）电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用。如图所示，关于电磁波的应用，以下说法正确的是（ ）
A．图甲中经过调制后的电磁波的波长不变
B．图乙中天文学家利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究
C．图丙中红外线夜视仪是利用了红外线热效应强的特点
D．图丁中CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
9．如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为电流的正方向，则（ ）
A．0.5--1ms内，电容器C正在充电
B．0.5--1ms内，电容器的上极板带正电荷
C．1--1.5ms内，Q点比P点电势低
D．1--1.5ms内，电场能正在减小
10．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
第II卷（非选择题）
三、实验题（本题共2小题，共16分）
11．(4分)如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s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”)。
12．(12分)如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是___________。
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。
①感应线圈本质上是一个变压器，它利用___________将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场___________，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以___________的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出___________，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的___________，导线环成了电磁波的___________。
四、计算题（本大题共3小题，共38分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）
13.(12分)某居住地位于某山脉的一边A处,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s。
(1)该中波和微波的波长各是多少
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的
(3)哪种波接收效果好
14.(12分)如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V 2 W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时,求:
(1)当t=×10-3 s时,电容器的右极板带的电荷种类;
(2)当t=π×10-3 s时,LC电路中的电流。
15．(14分)雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶
（1）雷达是如何接收电磁波的？
（2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？绝密★启用前
高二物理选择性必修第二册 第四章测试卷（A卷）（解析版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
考试时间 ：2023年X月X日 命题人： 审题人：
满分100分，考试时间75分钟。
考生注意：
1. 答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。
2. 答题时，请按照答题纸上 “注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。
3. 非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。
4. 可能用到的相关参数：重力加速度g均取10m/s2。
第I卷（选择题部分）
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向如图所示，且正在减小，则此时（ ）
电容器C正在放电
B．A板带负电
C．电感线圈L两端电压在增加
D．电场能正在转化为磁场能
【答案】
【解析】已知某时刻电流i的方向如图所示，且正在减小，可知线圈磁场能减小，电容器电场能增加，磁场能正在转化为电场能；电容器正在被充电，A板带正电；根据可知电容器电压增加，电感线圈L两端电压在增加。故选C。
2．已知LC振荡电路(如图甲所示)中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图乙所示，则( )
A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B．a、c两时刻电容器的电场能最大
C．b、d两时刻电路中电流最小，方向相反
D．b、d两时刻线圈的磁场能最小
【答案】B
【解析】由LC振荡电路中电磁振荡规律可知，电容器充、放电过程中，当电容器极板上的电荷量最大时，电路中电流为零，电容器的电场能最大，故A错误，B正确；b、d两时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，线圈的磁场能最大，故C、D错误．
下列说法正确的是（ ）
A．图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动
B．图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，圆环中有感应电流产生
C．图丙中线圈ABCD垂直通电直导线移动时，线圈中有感应电流
D．图丁中工人在电焊时，眼睛看到的电焊弧光是紫外线
【答案】C
【解析】A．当导线中通过图示方向的电流时，根据安培定则判断可知，小磁针所在处磁场方向垂直纸面向里，小磁针N受力向里，S极受力向外，则小磁针N极转向里，S极转向读者，故A错误；B．图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，磁通量变小，但圆环有开口，不是闭合回路，不能产生感应电流，故B错误；C．图丙中线圈ABCD垂直通电直导线移动时，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，故C正确；D．眼睛不能看到紫外线，故D错误。故选C。
4．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（ ）
A．5G使用的电磁波是横波
B．4G使用的电磁波是纵波
C．5G使用的电磁波在真空中传播速度比4G的快
D．5G使用的电磁波比4G的更容易绕过障碍物
【答案】A
【解析】AB．电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波，其传播方向与电场方向、磁场方向均是垂直的关系，故电磁波是横波，故A正确，B错误；C．任何电磁波在真空中的传播速度都是光速。故C错误；D．5G使用的电磁波频率大，波长短，不容易绕过障碍物。故D错误。故选A。
5．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（ ）
A．电磁波是横波，声波是纵波
B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】A
【解析】A．电磁波的传播和振动垂直是横波，声波的振动和传播平行则是纵波，故A正确；B．电磁波的传播不依赖介质，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误；
D．航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波的传播速度为340m/s，两者差距很大，故D错误；故选A。
6.如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01 s，不考虑振荡过程中的能量损失，下列说法正确的是( )
A．电容器两端电压与其所带电荷量成反比
B．电容器两端电压最大时所储存的电场能最小
C．t＝1.005 s时，M点与N点的电势相等
D．t＝1.00 s至t＝1.01 s内，电容器一直放电
【答案】C
【解析】由Q＝CU可得，电容器两端电压与其所带电荷量成正比，所以A错误；电容器两端电压最大时所储存的电场能最大，所以B错误；已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01 s，则周期T＝0.02 s，t＝1.005 s＝50T时，电流达到最大值，电容器放电完毕，电荷量为0，则M点与N点的电势相等，所以C正确；t＝1.00 s至t＝1.01 s内，Δt＝T，电容器先放电后反向充电，所以D错误．
7.如图甲所示为小明爷爷的收音机的调谐电路图，图乙为调谐电路中可变电容器对应的工作原理图。当调谐电路中可变电容器的电容为时，接收到波长为的信号，如果要接收到波长为的信号，则可变电容器的电容应调整为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】本题考查调谐电路接收信号时的谐振问题。要正确理解调谐的作用：当调谐电路的固有频率等于某一电磁波频率时，在调谐电路中激起的这个频率的感应电流较强，这与放大作用是不相同的，电谐振不存在放大作用。
由电磁波的波长公式，电路的频率公式，联立得，所以有
。故选A。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或以上选项正确．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
8．（多选）电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用。如图所示，关于电磁波的应用，以下说法正确的是（ ）
A．图甲中经过调制后的电磁波的波长不变
B．图乙中天文学家利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究
C．图丙中红外线夜视仪是利用了红外线热效应强的特点
D．图丁中CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
【答案】AB
【解析】A．图甲中为调幅波，不影响频率，故波长不变，A正确；B．图乙中天文学家利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究，B正确；C．红外线夜视仪利用红外遥感技术，C错误；D．机通过X射线拍摄人体组织，D错误。故选AB。
9．如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为电流的正方向，则（ ）
A．0.5--1ms内，电容器C正在充电
B．0.5--1ms内，电容器的上极板带正电荷
C．1--1.5ms内，Q点比P点电势低
D．1--1.5ms内，电场能正在减小
【答案】AD
【解析】A．由图乙可知，在0.5~1ms内，电流为正方向且减小，故此时电容器正在充电，故A正确；
B．在0.5~1ms内，经过P点的电流向右，由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子，电子经过P点向左移动，因此电容器上极板带负电，故B错误；
C．由图乙可知，在1~1.5ms内，通过自感线圈的电流向上，且增大，Q点比P点电势高，故C错误；
D．由图乙可知，在1~1.5ms内电流在增大，故磁场能在增大，电容器处在放电过程，故电场能在减小，故D正确。
故选AD。
10．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
【答案】BD
【解析】A．由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；
B．由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；
C．因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；
D．在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
故选：BD。
第II卷（非选择题）
三、实验题（本题共2小题，共16分）
11．(4分)如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s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】答案:充电 带正电
【解析】根据题意画出此LC电路的振荡电流随时间的变化图像如图所示。
结合图像,t=3.4×10-2 s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流的减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。
12．(12分)如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。
（1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是___________。
（2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。
①感应线圈本质上是一个变压器，它利用___________将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场___________，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。
②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以___________的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出___________，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。
③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的___________，导线环成了电磁波的___________。
【答案】赫兹 电磁感应 很强 电磁波 感应电动势 发射器 检测器
【解析】（1）[1]建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹；
（2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器．
①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路；②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花；③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。
四、计算题（本大题共3小题，共38分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）
13.(12分)某居住地位于某山脉的一边A处,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3.0×108 m/s。
(1)该中波和微波的波长各是多少
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的
(3)哪种波接收效果好
【答案】(1)750 m 0.75 m (2)衍射 (3)中波
【解析】(1)由λ=知,λ1=750 m,λ2=0.75 m。
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)频率为400 kHz的中波接收效果更好,因为它的波长较长,衍射现象更明显。
14.(12分)如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V 2 W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时,求:
(1)当t=×10-3 s时,电容器的右极板带的电荷种类;
(2)当t=π×10-3 s时,LC电路中的电流。
【答案】(1)正电 (2)0.5 A
【解析】S断开后,由T=2π知
T=2π s=2π×10-3 s。
(1)t=×10-3 s=T。断开开关S时,电流最大,经,电流最小,电容器两极板间电压最大。在此过程中对电容器充电,右极板带正电。
(2)t=π×10-3 s=,此时电流亦为最大,与没有断开开关时的电流大小相等,则I==0.5 A。
15．(14分)雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶
（1）雷达是如何接收电磁波的？
（2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？
【答案】（1）见解析；（2）远离雷达方向，
【解析】（1）电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理。
（2）由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动；
从雷达发出第一个电磁波起开始计时，经被飞机接收，故飞机第一次接收电磁波时与雷达距离
第二个电磁波从发出至返回，经T+ΔT时间，飞机第二次接收电磁波时与雷达距离
飞机从接收第一个电磁波到接收第二个电磁波内前进了，接收第一个电磁波时刻为，接收第二个电磁波时刻为所以接收第一个和第二个电磁波的时间间隔为
故飞机速度为解得。
