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专题二十 《电磁振荡与电磁波》信息优化卷（能力B）
----备战2024 年高考物理一轮复习单元信息优化AB 卷
(解析版)
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 选择性必修第二册 第四章《电磁振荡与电磁波》
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中，第1~8 题只有一项符
合题目要求，第9~12 题有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错或不
答的得0 分。
1．电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所
示。下列说法正确的是（ ）
A．移动电话使用可见光进行Wi—Fi 联网
B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强
C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质
D．X 射线的频率比γ 射线的频率高
【答案】C
【详解】A．移动电话经常使用Wi-Fi 联网，也会用蓝牙传输数据，两种方式均是利用电磁波来传输信息
的，均利用了电磁波中的微波，故A 错误；
B．根据辐射的特点可知，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，故B 错
误；
C．紫外线频率较高，所以具有较高的能量，可破坏细胞中的物质，通常用于杀菌，故C 正确；
D．在电磁波谱中，常见电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线，它们的波长是
依次变短，频率依次变长，故D 错误；
故选C。
2．某人设计了如图所示的LC 振荡电路来测量微小物体所受的重力，电容器的上极板是一片弹性金属薄
膜，微小物体放置在金属膜中央会使其下凹，测量时先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b。通过电
流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足以下关系式
，则下列说法正确的是（ ）
1
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A．物体质量越大，开关拨向a 时，电容器存储的电量越小
B．开关由a 拨向b 瞬间，流经电流传感器的电流最大
C．开关由a 拨向b 后，该LC 电路发生阻尼振荡，但周期不变
D．测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体质量越大
【答案】C
【详解】A．物体质量越大，金属膜被压弯的程度越大，平行板间的距离减小，由
，知，电容器
的电容增大，由
，开关拨向a 时，电势差不变，物体质量越大，电容器存储的电量越大，A 错误；
B．开关由a 拨向b 瞬间，产生振荡电流，流经电流传感器的电流为零，B 错误；
C．振荡电流的周期为
，开关由a 拨向b 后，电容不变，振荡电流周期不变，C 正确；
D．测量时，传感器检测到的电流频率越大，由
，知电容越小，由
，得平行板间的
距离增大，表示物体质量越小，D 错误。故选C。
3．不同用电器正常工作时使用不同类型的电流，手机充电时需要使用直流电，因此充电器中有将交变电
流转化为直流电的整流器，图甲为一种将正弦交流电转直流电的电路设计；而金属探测器内部装有直流电
源，但使用时需要用到交流电所激发的电磁波，图乙为某金属探测器内的LC 振荡电路部分，此时电容器
下极板带正电。则（ ）
A．甲图中，若输入端的电压有效值为U0，则输出端电压有效值为0.5U0
B．图乙中，若此时回路中的电流方向为顺时针，则线圈的自感电动势在增加
C．图乙中，若此时回路中电场能正在转化为磁场能，则电容器上所带电荷正在增加
D．只有当LC 振荡电路中的线圈与外界金属有相对运动时，外界金属才会产生涡流
【答案】B
【详解】A．设输入端电压最大值为U，则
，交流电经二极管整流后变为半个周期内有正弦电
2
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流，另半个周期没有电流的直流电，设此时的电压有效值为U1，则
，解得
，则
，
故A 错误；
B．若此时电流为顺时针，根据电容器上下极板的电性可知此时正在充电，电容器上的电荷量逐渐增加，
充电电流逐渐减小，但电流的变化率在增加，因此线圈自感电动势增加，故B 正确；
C．若电场能正在转化为磁场能，说明电容器所带电荷量在减少，C 错误；
D．振荡电路中的交变电流产生变化的磁场和电场，能在金属内部激发涡流，与电路和金属之间是否有相
对运动无关，即使相对静止也能产生涡流，故D 错误。
故选B。
4．某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压
电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施
电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为
的电容器充电至
，电容器在时间
内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈的自感系数L 越大，放电脉冲电流的峰值越小
B．线圈的自感系数L 越小，放电脉冲电流的放电时间越长
C．电容器的电容C 越小，电容器的放电时间越长
D．在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为
【答案】A
【详解】A．线圈的自感系数L 越大，阻碍电流的感抗
越大，则放电电流越小，放电脉冲电流
的峰值也越小，故A 正确；
BC．振荡电路的振荡的振荡周期为
，电容器在时间
内放电至两极板间的电压为0，即
，则线圈的自感系数L 越大，放电脉冲电流的放电时间越长；电容器的电容C 越大，放电
脉冲电流的放电时间越长，故BC 错误；
D．电容为
的电容器充电至
，则电容器储存的电量为
，故在
3
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该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为
，故D 错误；
故选A。
5．如图是
振荡电路此刻的情况，当电容器电压第一次达到最大时，迅速将电容器两板正对距离调节为
原来4 倍并开始计时。电容器为可变电容，下列说法中正确的是（ ）
A．图中此刻电容器正在放电
B．图中此刻M 点电势低于N 点电势
C．调小可变电容正对面积，可促进该振荡电路与外界超高频电信号发生电谐振
D．从计时开始经过
，自感电动势达到最小
【答案】C
【详解】A．由图磁场方向根据安培定则可知，电流由电容器负极板流出经过线圈流入电容器正极板，故
此时电容器正在充电，故A 错误；
B．电容器正在充电时，左边线圈相当于电源，根据电流方向可知，图中此刻M 点电势高于N 点电势，故
B 错误；
C．根据
，
，调小可变电容正对面积，则电容减小，则电路固定频率增大，则可
促进该振荡电路与外界超高频电信号发生电谐振，故C 正确；
D．将电容器两板正对距离调节为原来4 倍，根据
，则电容变为原来的
，根据
，
则周期变为原来的
，则现在的周期为
，当电容器电压第一次达到最大时（充电刚结
束），开始经过
，即经过半个周期，电容器仍是刚充电结束，此时电路电流最小，电流变化率最
大，则自感电动势最大，故D 错误。
故选C。
6．在海洋中是不能应用电磁波进行水下通讯的，在大海中航行的潜艇都装有声呐，声呐利用声波来进行
水下通讯，帮助船只导航、测距、定位等，在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是（
）
4
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A．电磁波不能在海水中传播
B．在海水中电磁波的频率不稳定，会随海水起伏而变化
C．电磁波在海水中传播速度比在空气中传播速度小
D．海水是导体，电磁波在海水中的衰减导致传播距离较短
【答案】D
【详解】在海洋中不能应用电磁波进行水下通讯的主要原因是，海水是导体，海水对电磁波能量吸收得很
厉害，电磁波信号在海水中衰减太快，导致传播距离较短。
故选D。
7．5G 技术是“第五代移动通信技术”的简称，采用了3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波，某发
射5G 无线电波的LC 电磁振荡电路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．无线电波的频率越大，在真空中传播的速度越大
B．5G 通信技术采用的无线电波属于毫米波
C．图示时刻，电感线圈储存的磁场能正在增加
D．图示时刻，电容器两极板带的电荷量正在增加
【答案】D
【详解】A．无线电波在真空中传播的速度都等于光速，故A 错误；
B．5G 通信技术采用了3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波，由
可知5G 通信技术采用的无
线电波属于厘米波，故B 错误；
CD．图示时刻，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，所以电感线圈储存的磁场能正在减小，电容器两
极板带的电荷量正在增加，故C 错误，D 正确。
故选D。
8．一品牌双波段（中、短波段）收音机的接收电路原理简化结构如图所示，通过切换开关
和旋转可变电
容器动片来改变
回路中的电感
和电容
，从而实现接收不同波段的信号。则（ ）
5
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A．调制过程是指通过调节
、
，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等
B．接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，接收电路将无法接收该电磁波
C．使S 接
且动片完全旋入，可接收到波长最短的电磁波
D．使S 从
打到
，同时动片旋出，接收到的电磁波频率可能不变
【答案】D
【详解】A．调谐过程是通过调节
、
，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等，故A 错
误；
B．接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，该电磁波在接收电路中引起的振荡电流不
强，但仍可接收到该电磁波，故B 错误；
CD．频率越大接收到的波长越短，
接
时
小，动片完全旋入时
大，由公式
知，接收电路
的固有频率可能不变，可接收到波长可能保持不变且不是最短的；同理，
接
时
大，动片完全旋出时
小，接收电路的固有频率可能不变，接收到的电磁波频率可能不变，故C 错误；故D 正确。
故选D。
9．一个LC 振荡电路，某时刻其电流方向以及AB 两极板电荷分布情况如图1 所示，规定顺时针为电流的
正方向，对该时刻电流、电场能、磁场能作出的判断正确的是（ ）
A．电流可能处于图2 中0—t1内的某一位置
B．电流可能处于图2 中t1— t2内的某一位置
C．磁场能正在增加
D．电场能正在增加
【答案】BD
【详解】该状态处于电容器充电状态，电路中电流减小，此时磁场能向电场能转化，故磁场能减小，电场
能增加。
6
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故选BD。
10．图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的
高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现
振幅几乎为零的点——节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，图丙为某时刻两列超声波的波形图，
点
、点
分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为
。则下列说法正确的是（
）
A．该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为
B．两列波充分叠加后，小水珠能悬浮在点
附近
C．小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上
D．拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数
【答案】ACD
【详解】A．由图可知，超声波波长1cm，由题可知，声波传播的速度为340m/s，所以超声波信号频率为
，故A 正确；
C．把PQ 看成两个波源，可知波源震动步调相反，M 点与两个波源的波程差为2.5cm，即2.5 个波长，为
振动加强点，不是节点，小水珠不能悬浮在此处，故B 错误；
D．小水珠悬浮时，受到的声波压力与重力平衡，所以声波压力竖直向上，故C 正确；
D．拔出铁芯，自感线圈的自感系数L 减小，LC 振荡电路的周期减小，频率变大，超声波频率变大，波长
变短，相同空间距离内节点个数变多，故D 正确。
故选ACD。
11．在如图所示的电路中，将开关S 与b 端连接，稳定后改为与a 端连接，这样在线圈和电容构成的回路
中将产生电磁振荡，若振荡周期为T，以开关与a 端接触的瞬间为
时刻，则（ ）
A．
时，电路中磁场的能量最大
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B．
时，振荡回路中电流最大，且从a 经线圈流向d
C．
时，电容器的电荷量最大
D．在
到
时间段内，电容器充电
【答案】BC
【详解】开关
先与
连接，电容器
充电，上级板带正电，下级板带负电，开关
再与
连接开始计时，
此时振荡回路中电荷量最大，电流为，如图所示
A．
时刻，线圈中的电流为，无法激发磁场，磁场的能量为，A 错误；
B．
时刻，振荡回路中电流最大，电容器从初始时刻放电结束，电流方向为
到
，B 正确；
C．
时刻，电容器反向充电结束，电荷量达到最大，C 正确；
D．
到
时间段内，电容器反向放电，D 错误。
故选BC。
12．2021 年6 月中国电子信息产业发展研究院科研人员接受采访时表示我国“
”和“
”芯片的
发展攻克了许多技术难题，有望在2022 年实现量产，届时中国将打破海外的芯片垄断．其中“
”、
“
”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确
的是（ ）
A．在形状相同的芯片内，“
”工艺要比“
”工艺集成的晶体管数量更少
B．一宽度大于
的平行紫光照射宽度为
的缝隙后，紫光的宽度变为
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C．用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d 不变，L 减小，导体的电阻不变
D．波长为
的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输
【答案】AC
【详解】A．由题意可知，由于“
”、“
”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，所以在形状相
同的芯片内，“
”工艺要比“
”工艺集成的晶体管数量更少，A 正确；
B．一宽度大于
的平行紫光照射宽度为
的缝隙后，由于发生衍射现象，故紫光的宽度大于
，B 错误；
C．根据电阻定律可知
，故保持d 不变，L 减小，导体的电阻不变，C 正确；
D．根据电视、广播等信号传播，可知波长为
的电磁波，不可以用于城市电视、广播等信号的无线远
距离传输，D 错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题
13．（10 分）电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实
验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。
（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I‒t 图像是 。
A．
B．
C．
D．
②从I‒t 图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是 。
A．若只增大电阻箱R 的阻值，电容器放电的时间将变短
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B．若只增大电阻箱R 的阻值，I‒t 图像的面积将增大
C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等
（2）第二次探究中，该同学先将开关接1 给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC 振荡电路的电流
变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3 之后的LC 振荡电流的部分图像，如图乙
所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T= s（结果保留两位有效数字）。
④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC 振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或
“不变”）。
⑤已知电源电动势E，测得充电过程I‒t 图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电
感表达式L= 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）
【答案】 A C 9.2×10-3 不变
【详解】（1）①第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R 放电，给电容器充电过程中电流从
右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R 放电时，电流从左向右流过
传感器，即为负。
故选A。
②I‒t 图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电阻
箱R 的阻值，电容器的电荷量不变，I‒t 图像的面积不变，若只增大电阻箱R 的阻值，对电流的阻碍作用变
大，电容器放电的时间将变长，故选C。
（2）③由图乙可知
，
④由振荡周期
可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC 振荡电路的周期不变，
则频率也不变；
⑤充电过程I‒t 图像的面积为S，则
，得
，由
得
。
四、解答题
10
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14．（8 分）中央人民广播电台是9 套无线广播节目综合名称，九套节目对不同地区的频率不同。比如第
一套节目“中国之声”，北京地区调频106.1 兆赫。已知真空中的光速c=3×108m/s。则（计算结果保留两
位有效数字）
（1）求“中国之声”电台发出的电磁波波长；
（2）如果收音机的接收装置是由LC 电路组成，该接收装置里的线圈自感系数L=4mH，此时产生电谐振的
电容多大？
【答案】（1）2.83m；（2）5.6×10-16F
【详解】（1）依题意，有f=106.1 兆赫=1.061×108Hz，λ=
代入数据可得λ=2.83m
（2）振动电路的周期为
，
带入数据，可得C=5.6×10-16F
15.（10 分）如图所示，线圈的自感系数L＝0.5 mH ， 电容器的电容C＝0.2 μF．电源电动势E＝4 V ，
电阻的阻值R＝10 Ω ， 不计线圈和电源的内阻，闭合开关S ， 待电路中电流稳定后 断开S ， 求
（1）LC 回路的振荡频率．
（2）LC 回路振荡电流的有效值．
（3）从断开S 到电容器上极板带正电荷最多所经历的最短时间．
【答案】（1）1.6×104Hz （2）0.28 A （3）4.7×10－5S
【详解】(1)根据
,可求得频率为f=1.6×10
4Hz．
(2) LC 回路的最大电流为
振荡电流产生正弦式交变电流，
(3)由
，得T=6.25×10
-5s．当S 断开时，电容器上的带电量为零，然后电容器开始充电，且下极板带正
电，故当电容器上极板带正电荷量最大，经历的最短时间为
.
11
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16．（12 分）如图甲，振荡电路电容器的电容为
，线圈自感系数为
。电容器两极板电压与时间
的关系为余弦函数如图乙。求：
（1）电磁振荡的周期T；
（2）
到
时间内平均振荡电流（保留3 位有效数字）；
（3）
时刻的振荡电流。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）振荡电路的周期
代入数值解得
（2）电容器两极板电压
时，电容器带电量
时，电容器带电量
平均电流
代入数值解得
（3）振荡电流
当
时
17．（12 分）有一种示波器可以同时显示两列波形．对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相
同。利用此示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图1 所示：管内盛满液体，音频信号发生
器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接受器所接受。图2 为示波器的显示屏。屏上所显示
12
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的上、下两列波形分别为发射信号与接受信号。若已知发射的脉冲信号频率为
，发射器与接收
器的距离为
，求管内液体中的声速。（已知所测声速应在1300~1600m/s 之间，结果保留两位有
效数字。）
【答案】
【分析】考查波的传播。
【详解】设脉冲信号的周期为T，从显示的波形可以看出，题图中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所
表示的时间间隔为：
其中
信号在液体中从发射器传播到接收器所用的时间为：
其中n＝0，1，2
液体中的声速为：
联立①②③④式，代入已知条件并考虑到所测声速应在1 300～1 600 m/s 之间，得：v＝1.4×103m/s。
13
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14
