高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡巩固练习

第四章　电磁振荡与电磁波

1　电磁振荡

必备知识基础练

1.(多选)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

2.空间磁感应强度B随时间t的变化图像如图所示,在它周围空间产生的电场中的某一点电场强度E应(　　)

A.逐渐增强 B.逐渐减弱

C.不变 D.无法确定

3.有一LC振荡电路,能产生一定波长的电磁波,若要产生波长比原来短一些的电磁波,可用的措施为(　　)

A.增加线圈匝数

B.在线圈中插入铁芯

C.减小电容器极板正对面积

D.减小电容器极板间距离

4.(多选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量,下列说法正确的是(　　)

A.电荷量最大时,线圈中振荡电流最大

B.电荷量为零时,线圈中振荡电流最大

C.电荷量增大的过程中,电路中的磁场能转化为电场能

D.电荷量减少的过程中,电路中的磁场能转化为电场能

5.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

6.如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s时,电容器正处于　　　　　(选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。此时电容器的上极板　　　　　(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。 

7.如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况。由图可知,电感线圈中的电流正在　　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。如果电流的振荡周期为T=10-4 s,电容C=250 μF,则线圈的电感L=　　　 H。 

关键能力提升练

8.(多选)在如图甲所示的LC振荡电路中,通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示,若把通过P点向右的电流规定为i的正方向,则(　　)

A.0至0.5 ms内,电容器C正在充电

B.0.5 ms至1 ms内,电容器上极板带正电

C.1 ms至1.5 ms内,Q点比P点电势高

D.1.5 ms至2 ms内,磁场能在减少

9.(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的电路中产生周期T=2π的振荡电流。当罐中的液面上升时(　　)

A.电容器的电容减小

B.电容器的电容增大

C.LC电路的振荡频率减小

D.LC电路的振荡频率增大

10.在如图所示的电路中,L是电阻不计的电感器,C是电容器,闭合开关S,待电路达到稳定状态后,再断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡,如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正,断开开关的时刻为t=0,那么下列选项能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是(　　)

11.(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的,现发现电子钟每天慢30 s,造成这一现象的原因可能是(　　)

A.电池用久了

B.振荡电路中电容器的电容变大了

C.振荡电路中线圈的电感变大了

D.振荡电路中电容器的电容变小了

12.一个智能玩具的声响开关与LC电路中电流有关,如图为该玩具内的LC振荡电路部分,已知线圈自感为L=0.25 H,电容器的电容C=4 μF,在电容器开始放电时取t=0,这时上极板带正电,下极板带负电,当t=2×10-3 s 时,求:

(1)电容器的上极板带何种电?

(2)电路中电流的方向如何?

答案：

1.BD　在LC振荡电路中,电容器充电完毕的瞬间,电路中振荡电流为零,电容器两板电势差最大,磁场能向电场能转化刚好完毕,磁场能为零,电场能最大,故选B、D。

2.C　由题图可知,磁场均匀增强,根据麦克斯韦电磁场理论,均匀变化的磁场产生恒定的电场,即电场强度E不变,故选C。

3.C　由于电磁波传播过程中波速v=λf恒定,因此欲使波长λ变短,必须使频率f升高。由于频率f=,所以,增加线圈匝数和在线圈中插入铁芯,将使线圈自感系数L增大而降低频率f;减小电容器极板间距将使电容C增大而降低频率f;减小电容器极板正对面积将使电容C减小而升高频率f。可见,选项C正确。

4.BC　电容器电荷量最大时,振荡电流为零,A错误;电荷量为零时,放电结束,线圈中振荡电流最大,B正确;电荷量增大时,磁场能转化为电场能,C正确;同理可判断D错误。

5.B　由振荡频率公式f=可知,要使频率提高到原来的2倍,则可以减小电容使之变为原来的,或减小电感使之变为原来的,故B正确,A、C、D错误。

6.答案 充电　带正电

解析 根据题意画出此LC电路的振荡电流随时间的变化图像如图所示。

结合图像,t=3.4×10-2 s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流的减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。

7.答案 减小　10-6

解析 根据磁感线方向,应用安培定则可判断出电流方向,从而可知电容器在充电,电流会越来越小。

根据振荡电流的周期公式T=2π

得L==10-6 H。

8.CD　由题图乙知0至0.5 ms内i在增大,电容器正在放电,A错误;0.5 ms至1 ms内,电流在减小,应为充电过程,电流方向不变,电容器上极板带负电,B错误;在1 ms至1.5 ms内,为放电过程,电流方向改变,Q点比P点电势高,C正确;1.5 ms至2 ms内为充电过程,磁场能在减少,D正确。

9.BC　当罐中液面上升时,相当于插入的电介质变多,电容器两极板间的介电常数变大,则电容器的电容C增大,根据T=2π,可知LC电路的振荡周期T增大,又f=,所以振荡频率减小,故选项B、C正确,A、D错误。

10.C　S断开前,ab段短路,电流从b→a,电容器不带电;S断开时,ab中产生自感电动势,阻碍电流减小,给电容器C充电,此时电流负向最大;给电容器充电过程,电容器电荷量最大时,ab中电流减为零;此后,LC回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述,选项C正确。

11.BC　电子钟变慢,说明LC电路的振荡周期变大,根据公式T=2π可知,振荡电路中电容器的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的周期变大。故选B、C。

12.答案 (1)负电　(2)逆时针方向

解析 (1)LC振荡电路的固有周期T=2π=2π s=2π×10-3 s,t=2×10-3s是第一个周期内的之间,在第一个内电容器放电,放电完毕,电容器上电荷为零,电路中电流最大,在第二个内,线圈中的电流方向不变,线圈中的自感电动势对电容器充电,下极板带正电,上极板带负电。

(2)在0~内电容器放电,电流方向为逆时针方向,电流从零逐渐增大到最大值。内由于线圈的自感作用,线圈中的电流沿原来的方向继续流动,只是大小从最大值逐渐减小至零,故t时刻时电路中的电流方向为逆时针方向。