选择性必修 第二册1 电磁振荡精品当堂检测题

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【核心素养目标】
知识点一 电磁振荡的产生及能量变化
【情境导入】
如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2.
(1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？
(2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？
(3)线圈中自感电动势的作用是什么？
【知识梳理】
1．振荡电流：大小和方向都做 迅速变化的电流．
2．振荡电路：能产生 的电路．最简单的振荡电路为LC振荡电路．
3．LC振荡电路电容器的放电、充电过程
(1)电容器放电：由于线圈的 作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐 ．放电完毕时，极板上没有电荷，放电电流达到 ．该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能．
(2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的 作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始 ，极板上的电荷逐渐 ，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多．该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能．
4．电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在 ，电场能和磁场能也随着发生周期性的 ．
【重难诠释】
1．各物理量随时间的变化图像：振荡过程中电流i、极板上的电荷量q之间的对应关系．(如图)
2．相关量与电路状态的对应情况
3.(1)在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中，与电容器有关的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．
与线圈有关的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．
(2)在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE增大时，线圈中的三个物理量i、B、EB减小，即q、E、EE↑eq \(―――→,\s\up7(异向变化))i、B、EB↓.
【典例精析】
例1． (多选)如图是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在增加
C．电感线圈中的电流正在增大
D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
【规律方法】
1．判断电容器是充电还是放电，一般依据电流的方向，电流由正极板流出为放电，向正极板流入为充电．
2．判断电场能和磁场能的转化要依据电流的增减或极板上电荷量的增减．
3．自感电动势的作用是阻碍电流的增大还是阻碍电流的减小，可依据放电电流不断增大，充电电流不断减小来判断．
知识点二 电磁振荡的周期和频率
【情境导入】
如图所示的电路．
(1)如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？
(2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？
【知识梳理】
1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次 需要的时间．
2．电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的 的次数．
如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的 周期和 频率．
3．LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq \r(LC)，f＝eq \f(1,2π\r(LC)).
其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．
【重难诠释】
1．LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq \r(LC)，f＝eq \f(1,2π\r(LC)).
2．说明：(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC电路的固有周期和固有频率．
(2)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC电路的振荡周期T＝2πeq \r(LC)，在一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期T＝2πeq \r(LC)；而电场能、磁场能变化周期是振荡周期的一半，即T′＝eq \f(T,2)＝πeq \r(LC).
【典例精析】
例2．某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分．已知线圈自感系数L＝2.5×10－3 H，电容器电容C＝4 μF，在电容器开始放电时(取t＝0)，上极板带正电，下极板带负电，则( )
A．LC振荡电路的周期T＝π×10－4 s
B．当t＝π×10－4 s时，电容器上极板带正电α
C．当t＝eq \f(π,3)×10－4 s时，电路中电流方向为顺时针
D．当t＝eq \f(2π,3)×10－4 s时，电场能正转化为磁场能
针对训练
一、单选题
1．在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E的方向如图所示，M是电路中的一点。若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（ ）
A．电路中的磁场能在增大B．流过M点的电流方向向左
C．电路中电流正在增加D．电容器两板间的电压在减小
2．无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电B．振荡电流正在减小
C．电流流向沿a到bD．电场能正在向磁场能转化
3．在LC振荡电路中，以下办法可以使振荡频率增大到原来的两倍的是（ ）
A．自感系数L和电容C都增大到原来的两倍
B．自感系数L增大到原来的两倍，电容C减小一半
C．自感系数L减小一半，电容C增大到原来的两倍
D．自感系数L和电容C都减小一半
4．麦克斯韦电磁场理论提出：变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（ ）
A．电容器正在放电
B．两平行板间的电场强度E在增大
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大
5．要有效地发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，下列选项正确的是（ ）
A．若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数
B．无线电波比红外线更容易发生衍射
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用
D．在真空中电磁波的传播速度小于光速
6．题图为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在放电
B．电流正在减小
C．线圈中的磁场能正在增大
D．电容器中的电场能正在减小
7．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能使其提高到1 040 kHz，以下说法正确的是（ ）
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的
C．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的
8．如图所示为LC回路中电流随时间变化的图像，规定回路中顺时针电流方向为正。在时，对应的电路是下图中的（ ）
A．B．
C．D．
二、多选题
9．在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E的方向如图所示，M是电路中的一点，若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（ ）
A．电路中的磁场能在减小
B．电路中电流正在增加
C．流过M点的电流方向向左
D．电容器两板间的电压在减小
10．如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向，那么（ ）
A．在内，电容器C在充电B．在内，电容器C的上极板带正电
C．在内，磁场能正在转化为电场能D．在内，Q点的电势比点P高
11．在LC回路中产生电磁振荡的过程中（ ）
A．从电容器放电开始计时，当t=kπ 时，振荡电流最大，其中k=0，1，2，3…
B．当电容器中电场强度增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相同
C．向电容器充电是磁场能转化成电场能的过程
D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同
12．在LC振荡电路中，电容器充电完毕的瞬间，下列判断正确的是（ ）
A．电场能向磁场能的转化刚好完毕B．磁场能向电场能的转化刚好完毕
C．电路中的电流达到最大值D．电路中电流为零
物理观念
知道什么是振荡电流和振荡电路.
科学思维
知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中的能量转化情况.
科学探究
知道LC电路的周期和频率公式，并会进行相关的计算．
科学态度与责任
通过电磁振荡知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
电路状态
a
b
c
d
e
时刻t
0
eq \f(T,4)
eq \f(T,2)
eq \f(3T,4)
T
电荷量q
最多
0
最多
0
最多
电场能EE
最大
0
最大
0
最大
电流i
0
正向最大
0
反向最大
0
磁场能EB
0
最大
0
最大
0