高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波4 无线电波的发射、传播与接收习题

4.4无线电波的发射、传播和接收同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于电磁波，下列说法正确的是

A．只要有周期性变化的电场，就可以形成电磁波

B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关

C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输

2．关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是（ ）

A．变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场

B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线都是电磁波

C．只有光在真空中的速度是3×108m/s

D．利用无线电波传递声音或图象信号时，都需要调制

3．下列用电器工作原理涉及到涡流现象应用的是(        )

A．电吹风 B．电磁灶 C．电冰箱 D．电视机

4．1895年，利用电磁波首次成功实现无线电通信的是(　　)

A．赫兹 B．马可尼 C．贝尔 D．法拉第

5．下列关于电磁波的说法，正确的是

A．电磁波不能发生反射

B．光速不变原理表明电磁波在不同介质中都以光速c传播

C．一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线

D．电磁波是一种特殊的物质，不携带能量

6．雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300MHz至1000MHz的范围内，已知真空中光速c=3×108m/s ． 下列说法不正确的是（　　）

A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生

B．电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生

C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3m至1m之间

D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定

7．下面说法正确的是　　

A．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场

B．发射无线电广播信号须先进行调制

C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光

D．在LC振荡电路里，当电容器放电完毕时，线圈中电流为零

8．关于电视接收的原理，下列说法中正确的是（　　）

A．电视接收天线接收到的电磁波中包括有图像信号和伴音信号

B．电视接收天线收到电磁波，天线上并不产生感应电流

C．电视接收机收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的伴音信号

D．电视接收机收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号

9．声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的特征．下列说法正确的是 (       )

A．电磁波的传播速度大于声波的传播速度

B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动

C．电磁波都不能被人看见，声波都能被人听见

D．二胡、电子琴发出的都是电磁波

10．关于电磁波，下列说法正确的是

A．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场

B．电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输

C．雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备

D．不同频率的电磁波在同一介质中传播速度相同

11．火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号，发回的信号属于(　　)

A．电磁波 B．声波

C．超声波 D．次声波

12．下列关于信息的传递的说法中，正确的是（　　）

A．声、光和电磁波中，只有电磁波能够传递信息

B．固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的

C．收音机的天线和手机天线一样，既可以接收电磁波传来的信息，又可以同时发射电磁波

D．微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息

13．下列说法中正确的是（ ）

A．光的偏振现象证明了光波是纵波

B．在发射无线电波时，需要进行调谐和解调

C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象

D．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长

14．关于无线电波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　）

A．为了将信号发射出去，先要进行调谐

B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制

C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频

D．为了将信号发射出去，必须使用开放电路

15．下列关于信息传递的说法中,正确的是(　　)

A．声、光和电磁波中,只有电磁波能够传递信息

B．固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的

C．摄像机拍得的物体图像,直接通过发射天线发射传播信息

D．微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息

二、填空题（共4题）

16．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，起飞推力为，火箭发射塔高100m，则该火箭起飞时的加速度大小为____________；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，。

(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，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：_______________________。

17．如图所示为某收音机接收电路，其电感L=10-3mH，为了接收波长为500m的电磁波，其电容C应调到___________。

18．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生______，变化的电场产生______，从而预言了电磁波的存在。已知某点电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/s，若该电磁波的波长为3m，则电磁波的频率为______Hz。

19．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___________。

三、综合题（共4题）

20．利用共振解释下列情况：

（1）在修建桥梁时需将桥柱插入江底，如何利用共振使桥柱更容易沉入桥底？

（2）收音机选台时利用的电谐振原理是什么？

21．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述．

a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；

b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S₁、S₂到点电荷的距离分别为r₁、r₂．我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算S₁、S₂上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2．

（2）观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难．为了收集足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径．2016年9月25日，世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用，被誉为“中国天眼”．FAST直径为500 m，有效提高了人类观测宇宙的精度和范围．

a．设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P₁，计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P₂；

b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象，设直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0，计算FAST能够观测到的此类天体数目N．

22．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述，电场线的疏密反映了电场强度的大小。

(a)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；

(b)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比。

（2）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)

(a)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?

(b)为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一一种常用方法，为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍?

23．LC振荡电路的电容C=556 pF，电感L=1 mH，若能向外发射电磁波，则其周期是多少？电容器极板所带电荷量从最大变为零，经过的最短时间是多少？

参考答案：

1．C

2．C

3．B

4．B

5．C

6．A

7．B

8．A

9．A

10．B

11．A

12．D

13．C

14．D

15．D

16．               电视信号     电视信号波长短，沿直线传播，易受山区阻挡，不易传播

17．7.04×10-2μF

18．     电场     磁场     1.0×108

19．     赫兹     电磁感应     很强     电磁波     感应电动势     发射器     检测器

20．（1）在修建桥梁时需将桥柱插入江底，让打桩机的打击频率等于桥柱的固有频率，使桥柱发生共振，桥柱更容易沉入桥底。

（2）收音机选台时，调解LC振荡电路的频率等于要接收的电台的频率，LC振荡电路发生电谐振，LC振荡电路的电流最大，就能接收到该电台的信号。

21．（1）a． b．（2）a． b．

22．（1）(a) ； (b) ；（2）(a) ；   (b)

23．4.68×10-6 s，1.17×10-6 s