粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁震荡与电磁波第一节 电磁振动测试题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

4.1电磁振动 课时练（解析版）

1．如图为振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为，电容器的电容为，下列说法正确的是（　　）

A．时，线圈中的自感电动势在减小

B．时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小

C．时，磁感应强度方向向下，大小逐渐增大

D．时，电场方向向下，电路中电流正在增大

2．近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息。下列说法正确的是（　　）

A．LC电路的电容器在充电时，电流增大

B．LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势减小

C．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将减小

D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振

3．如图所示，为某LC振荡电路图，电路中电容器极板上的电量随时间变化的曲线如图所示。则以下说法正确的是（　　）

A．该电路可以有效的把电磁波发射出去

B．过程中，线圈的磁场能逐渐变小

C．b、d两时刻电路中电流最大

D．a、c两时刻电路中电流最大

4．常用的公交一卡通IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容器C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　）

A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B．当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡就能有效工作

C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流

D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息

5．回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速粒子的电荷量为，质量为m，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，电感L和电容C的数值应该满足的关系为（　　）

A． B． C． D．

6．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．回路中电流值最大时，回路中电场能最大

B．电容器充电完毕时，回路中磁场能最少

C．回路中电流减小时，电容器上电荷量也减少

D．回路中磁场能减少时，回路中电流值增大

7．LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间变化的图像如图所示，由图像可知（　　）

A．t1时刻，电路中的磁场能最大

B．t1~t2时间内，电容器不断放电

C．t2~t3时间内，电路中的电流不断变大

D．t3时刻，电路中的电场能最大

8．某中、短波双波段收音机的接收电路（部分）如图甲所示，乙图是该电路的原理图，通过切换开关S可使可变电容C分别与L1（线圈）和L2（线圈）组成LC回路，下列判断正确的是（　　）

A．要接收短波电台应将S拨到

B．S接后将可变电容动片旋入一些可接收更高频率信号

C．要接收短波电台应将S拨到

D．S接后将可变电容动片旋入一些可接收波长更长的信号

9．关于LC振荡电路，某一时刻的电场线、磁感线方向如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．电容器正在放电，电场能正在减小

B．电容器正在充电，磁场能正在减小

C．电流正在增大，电场强度正在增大

D．电流正在减小，电场强度正在增大

10．如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中B点的电流随时间变化规律的图像，假设回路中电流逆时针方向为正。下列说法正确的是（　　）

A．在第1s末到第2s末的过程中电容器正在向外电路放电

B．在第1s末到第2s末的过程中电容器的下极板带正电

C．在第2s末到第3s末的过程中A点的电势比B点的电势低

D．在第2s末到第3s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小

11．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，其振荡周期为，则（　　）

A．该时刻振荡电流i在减小

B．该时刻极板间的电场强度在减小

C．振荡过程中线圈内磁感应强度的变化周期为

D．振荡过程中电场能与磁场能的转化周期为

12．在某一LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，从电容器上电压达到最大值开始计时，即t=0，则有（　　）

A．至少经过，磁场能达到最大

B．至少经过，磁场能达到最大

C．在0到时间内，电路中的平均电流为

D．在0到时间内，电容器放出的电荷量为

13．如图甲所示为LC振荡电路，用电流传感器可以将快速变化的电流显示在计算机屏幕上，如图乙所示。规定图甲中标注的电流方向为正方向，下列说法正确的是（　　）

A．状态a时刻电容器正在充电

B．状态b和d电容器两端的电压相等

C．状态a和c电容器极板的电性相反

D．造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波

14．如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的（　　）

A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻

B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正

C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻

D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷

15．如图所示，线圈L的自感系数为0.1H，电容器C的电容为，电阻R的阻值为3Ω，电源电动势为1.5V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，电路中将产生电磁振荡。若断开开关S的时刻为，忽略线圈L直流电阻和振荡过程中的能量损耗，则（　　）

A．时，电容器两极间电压为1.5V

B．时，线圈L的自感电动势为0

C．时，通过线圈电流方向

D．电路中产生的振荡电流有效值为0.5A

16．实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C=1 μF。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：

(1)从S闭合时开始计时，经过π×10-5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？

(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？

17．如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容40，电阻R的阻值3Ω，电源电动势1.5V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻，请画出电感线圈中电流I随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。

18．某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535kHz到1605 kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？

19．在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.2~270pF。求振荡电路的频率范围。

20．一个电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的图像和图像。

参考答案

1．D

【详解】

由

代入数据可得电磁振荡的周期

时刻，电容器放电刚结束，电路中电流和磁感应强度最大；

A．时，电路中电流在减小，磁通量变化量减小，由楞次定律得，线圈的自感电动势增大，故A错误；

B．时，电路中电流为0，此时电容器上极板带负电，下极板带正电，在时,电路中电流增大，电容器反向放电，电场强度减小，电场方向向上，所以当时，电场方向向上，电场强度减小，故B错误；

C．时，电路中电流为负值，回路中电流方向为顺时针，电流大小在减小，根据安培定则判断，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小，故C错误；

D．时，电流正向增大，则上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，故D正确。

故选D。

2．C

【详解】

A．LC电路的电容器在充电时，电流逐渐减小，选项A错误；

B．LC电路中，电容器充电时，线圈中电流的变化率逐渐变大，则自感电动势变大，选项B错误；

C．如果增大LC电路中电容器两极板间距离，则根据

可知，电容C变小，根据

可知，振荡周期将减小，选项C正确；

D．电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调谐，选项D错误。

故选C。

3．D

【详解】

A．有效的发射电磁波应该需要开放电路，故A错误；

B．过程，电容器的电荷量减少，电场能减小，则磁场能增大，故B错误；

C．b、d两时刻，电量最大，则电场能最大，磁场能为零，电路中的电流为零，故C错误；

D．a、c两时刻电路中电量变化最快，故电流最大。故D正确。

故选D。

4．B

【详解】

A．由题意可知，该能量来自于电磁感应，卡内是一个LC振荡电路，没有电池，选项A错误；

B．由题意知只要发射特定频率的电磁波时，达到一定的电压后，IC卡才能有效工作，选项B正确；

C．若电磁波的频率偏离该特定频率，电感线圈L中仍可出现感应电流，但不会达到需要的电压，选项C错误；

D．IC卡接收到读卡机发射的电磁波，同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理，选项D错误。

故选B。

5．D

【详解】

要使得回旋加速器正常工作，则粒子做圆周运动的周期等于LC振荡电路的周期，即

即

故选D。

6．B

【详解】

A．回路中电流值最大时刻，即充电完成的时刻，磁场最强，磁场能最大，电场能最小，A错误；

B．电容器充电完成时，电场能最大，磁场能最小，B正确；

C．回路中电流减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，C错误；

D．回路中D磁场能减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，电流值减小，D错误。

故选B。

7．BD

【详解】

A．在t1时刻，电路中的q最大，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，A错误；

B．在t1到t2时刻电路中的q不断减小，说明电容器在不断放电，由于线圈作用，电路中的电流在不断增加，B正确；

C．在t2到t3时刻电路中的q不断增加，说明电容器在不断充电，电路中的电流不断减小，C错误；

D．t3时刻，电路中的q最大，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，D正确。

故选BD。

8．AD

【详解】

AC．振荡电路的周期公式为

电台应将S拨到，L变小，T变小，适合接收短波，A正确，C错误；

B．S接后将可变电容动片旋入一些，使电容正对面积S变大，由

可知，C变大，振荡周期T变大，频率f变小，故可接收更低频率的信号，B错误；

D．S接后L较大，将可变电容动片旋入一些，C变大，振荡周期T变大，故可接收波长更长的信号，D正确。

故选AD。

9．BD

【详解】

由题图知，若磁场正在减弱，则磁场能向电场能转化，电容器正在充电，电场能正在增大，电场强度正在增大。因为磁场减弱，则穿过线圈的磁通量减小，那么线圈中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁场的磁通量的减小，即感应电流的磁场的方向竖直向上，根据安培定则可以知道感应电流的方向为逆时针方向，即电流由b向a，如图所示

故电容器下极板带正电、上极板带负电。根据闭合电路欧姆定律

由法拉第电磁感应定律

可知，电流正在减小。反之若磁场正在增强，则电场能在向磁场能转化，电容器正在放电，电场能正在减少，由磁场的方向可以判断出放电电流的方向从b向a，则电容器上极板带正电、下极板带负电，则电场方向应该竖直向下，与题图所表示场强相反，故电容器不可能在放电，所以AC选项错误，BD选项是正确。

故选BD。

10．BCD

【详解】

AB．在第1s末到第2s末的过程中电流为顺时针方向且在减小，磁场能正向电场能转化，电容器正在充电，据电流方向可知，下极板带正电，A错误，B正确；

CD．在第2s末到第3s末的过程中电流为逆时针且在增大，电场能正向磁场能转化，沿电流方向电势降低，故A点的电势比B点的电势低，CD正确。

故选BCD。

11．AD

【详解】

AB．由图示电流方向可知，电容器正在充电，振荡电流减小，电容器两极板电荷量增加，电压增大，由

可知场强增大，A正确，B错误；

C．由于磁感应强度是矢量，振荡过程中线圈内磁感应强度的变化周期与振荡周期一致，C错误；

D．在一个振荡周期内，电场能与磁场能完成两次转化，故振荡过程中电场能与磁场能的转化周期为

D正确。

故选AD。

12．AC

【详解】

AB．LC振荡电路周期

电容器电压最大时，开始放电，经时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，选项A正确，B错误；

CD．因为Q＝CU，所以电容器放电荷量

Q＝CUm

由得

选项C正确，D错误。

故选AC。

13．AD

【详解】

A．在LC振荡电路中，电流在减小，说明电容器正在充电，故A正确；

B．由图可知，随着LC振荡电路能量的消耗，电容器充电结束后的电荷量逐渐减小，电容器两端电压也逐渐减小，故状态b电容器两端的电压大于状态d电容器两端的电压，故B错误；

C．经历状态a充电后，状态c为充电结束后的放电状态，电容器极板的电性没有发生变化，故C错误；

D．造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波，故D正确。

故选AD。

14．BC

【详解】

A．图乙中的a是电场能最大的时刻，由上极板带正电，即充电时电流沿顺时针方向，对应图甲中的时刻，A错误；

B．图乙中的b是电场能最大的时刻，由下极板带正电，此后的内放电，电流沿顺时针方向，B正确；

C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为逆时针方向，图甲中的时刻电流为逆时针方向，C正确；

D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为顺时针方向，此后电容C的下极板将充上负电荷，D错误。

故选BC。

15．BC

【详解】

A.由于断开开关前电路已处于稳定状态，所以电容器不带电，两端电压为0，则t=0时电容器两端电压为0，故A错误；

B.该LC振荡电路的周期为

则

所以此时电容器已经完成放电，线圈L的自感电动势为0，故B正确；

C.由于

所以此时通过线圈的电流方向为a→b，故C正确；

D.电路中产生振荡电流的最大值为

有效值为

故D错误。

故选BC。

16．(1)2g；(2)g，方向竖直向下

【详解】

(1)S断开时，电容器内带电粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，且

F电=mg

闭合S后，L、C构成LC振荡电路，

T=2π=2π×10-5 s

经过π×10-5 s时，电容器间的电场强度反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得

a==2g

(2)线圈中电流最大时，电容器两极间的电场强度为零，由牛顿第二定律可得

a==g

方向竖直向下。

17．

【详解】

在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为

当断开开关

后电流在LC电路中振荡，周期为

则振动图像如图；

18．

【详解】

由LC电路固有频率公式得

解得

所以

19．

【详解】

根据LC振荡电路的频率公式

故此振荡电路的频率范围是

20．

【详解】

电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的图像和图像如下图

t=0时刻，电容器刚要放电的瞬间，电容器两极板间电压最大，电路中电流为0，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大。t=时刻，放电完毕，电路中电流达到最大，电容器两极板上没有电荷，其电压为0.电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而是保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷并且电荷逐渐增多。t=时刻，充电完毕，电流减小为0，电容器两极板上的电荷最多，其电压也达到最大。此后，电容器再放电，电路中电流逐渐增大，电容器两极板间电压逐渐减小。t=时刻，放电完毕，电路中电流达到最大，电容器两极板上电压为0。接着，电流继续给电容器充电，电流逐渐减小，电容器两极板间电压逐渐增大。t=T时刻，充电完毕，电流减小为0，电容器两极板上的电荷最多，其电压也达到最大。由图可知，两条图线的相位不相同，电压的相位超前电流的相位。