高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 电磁波的产生同步达标检测题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1节 电磁波的产生同步达标检测题，共6页。试卷主要包含了关于电磁场理论的叙述正确的是，下列关于电磁波的说法，正确的是，关于LC回路，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

◎题组一 麦克斯韦电磁理论
1．(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围不一定存在磁场，磁场周围不一定存在电场
ABD [变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流。若无闭合回路电场仍然存在，A正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B正确，C错误；电场(或磁场)周围不一定存在磁场(或电场)，D正确。]
2．下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
C [虽然电磁波在传播过程中不需要介质，但并不是只能在真空中传播，故A选项错误；产生电磁波需要一定的条件，当电场随时间做周期性变化时才可能产生电磁波，故B选项错误；做变速运动的电荷周围会产生变化的磁场，其周围空间可能会产生电磁波，故C选项正确；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D选项错误。]
3．如图所示是某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
C [由图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。]
◎题组二 电磁振荡分析
4．关于LC回路，下列说法正确的是( )
A．一个周期内，电容器充、放电各一次
B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强
C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最强
D．电容器开始充电时，电场能最大
C [电容器从开始充电到放电完毕才经历半个周期，一个周期内，电容器应充、放电各两次，A错误；电容器上的电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中电流为零，B错误；电容器开始充电时，电场能为零，线圈中磁场能最大，C正确，D错误。]
5．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻( )
A．振荡电流i在增大
B．电容器正在放电
C．磁场能正在向电场能转化
D．电场能正在向磁场能转化
C [从图中电容器两极板的带电情况和电流方向可知电容器正在充电，故磁场能正在向电场能转化，C正确。]
6．(多选)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电
C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大
D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大
BCD [由电流产生的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，故可分两种情况讨论。若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电状态，电流增大，则C正确，A错误；若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B正确；由楞次定律可判定D正确。]
◎题组三 电磁振荡周期和频率公式应用
7．振荡电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，则电容器两极板间的电压从最大值变为零，所用的最少时间为( )
A．2πeq \r(LC) B．πeq \r(LC)
C．eq \f(1,2π\r(LC)) D．eq \f(π,2)eq \r(LC)
D [电容器两极板间的电压从最大值到零所用的最少时间为eq \f(1,4)T，而T＝2πeq \r(LC)，故D正确。]
8．(多选)一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值U开始计时，则有( )
A．至少经过πeq \r(LC)，磁场能达到最大
B．至少经过eq \f(1,2)πeq \r(LC)，磁场能达到最大
C．在eq \f(1,2)πeq \r(LC)时间内，电路中的平均电流是eq \f(2U,π) eq \r(\f(C,L))
D．在eq \f(1,2)πeq \r(LC)时间内，电容器放电电荷量为CU
BCD [LC振荡电路周期T＝2πeq \r(LC)，电容器电压最大时，开始放电，经eq \f(1,2)πeq \r(LC)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。因为q＝CU，i＝eq \f(q,t)，所以i＝eq \f(CU,\f(1,2)π\r(LC))，得i＝eq \f(2U,π)eq \r(\f(C,L))。]
9．如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像(q为正值表示a极板带正电)。
[解析] 开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的eq \f(T,4)时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此eq \f(T,4)时间里，电容器下极板b带正电，所以此eq \f(T,4)时间内，a极板带负电，由0增为最大。
[答案] 电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像，如图所示：
1．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
A B C D
BC [A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的。B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，所以B图正确。C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差eq \f(π,2)，C图是正确的。D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故D图不正确，所以只有B、C两图正确。]
2．(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
AC [根据电磁感应，闭合回路中的磁通量发生变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断。根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知，选项A、C正确。]
3．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律为i＝0.14sin (1 000t)A，已知电路中线圈的自感系数L＝50 mH，则电容器的电容C＝________，该振荡电流的有效值为________。
[解析] 由ω＝eq \f(2π,T)，得T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,1 000) s＝2π×10－3 s
又因T＝2πeq \r(LC)，
得C＝eq \f(T2,4π2L)＝eq \f(2π×10－32,4π2×50×10－3) F＝2.0×10－5 F
因振荡电流最大值Im＝0.14 A
所以有效值为I＝eq \f(Im,\r(2))＝eq \f(0.14,1.4) A≈0.10 A。
[答案] 2.0×10－5 F 0.10 A
4．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容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。手头上还有一个自感系数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？
[解析] (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＝2πeq \r(LC)＝2π×10－5 s，经eq \f(T,2)＝π×10－5 s时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得：a＝eq \f(F电＋mg,m)＝2g。
(2)线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为零，由牛顿第二定律可得：a＝eq \f(mg,m)＝g，方向竖直向下。
[答案] (1)2g (2)g