高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡达标测试

第四章分层作业23　电磁振荡

A级 必备知识基础练

1.(2023河南高二期末)如图甲所示的无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置,其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时,某时刻话筒中LC振荡电路中磁场方向如图乙所示,且电流正在减小,下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.电容器正在放电

B.电容器下极板带正电

C.俯视看,线圈中电流沿顺时针方向

D.电场能正在向磁场能转化

2.如图所示,LC振荡电路正在发生电磁振荡现象,某时刻线圈产生的磁场方向和电容器极板间的电场方向已经标明,则能表示电场能正在转化为磁场能并且振荡电流沿回路顺时针方向的是(　　)

3.(2023云南师大附中高二开学考试)金属探测仪被广为使用,某兴趣小组同学设计了一款金属探测仪,探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路,如图所示。已知某时刻,探测仪中电路里的电流的方向由b流向a,且电流正在增大,则(　　)

A.该时刻线圈的自感电动势正在减小

B.该时刻电容器下极板带正电荷

C.探测仪靠近金属时,金属被磁化

D.若探测仪与金属保持相对静止,则金属中不会产生感应电流

4.(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

5.(2023山东青岛期末)如图所示,线圈自感系数L=0.1 H,电容器的电容C=40 μF,电阻R=3 Ω,电源电动势E=1.5 V,电源内阻和电感线圈电阻均不计。闭合开关S,待电路达到稳定状态后断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡。规定线圈中的电流方向从a到b为正,t=0时刻断开开关,下面关于电感线圈L中的电流随时间变化的i-t图像,正确的是(　　)

6.(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(　　)

甲

乙

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

7.(多选)如图所示,先把开关S置于电源一侧,为电容器充电,稍后再把开关S置于线圈一侧,于是产生电磁振荡。要使振荡电路的频率增大,可以采取的调节方式是(　　)

A.其他条件不变,仅增大电容器的电容

B.其他条件不变,仅减小电容器的电容

C.其他条件不变,仅增大线圈的自感系数

D.其他条件不变,仅减小线圈的自感系数

8.LC振荡电路的电容C=556 pF,自感系数L=1 mH,则其周期是多少?(结果保留三位有效数字)

B级 关键能力提升练

9.自动体外除颤仪(AED)是一种便携式的医疗设备,可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用,用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示,低压直流电经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时,开关拨到2,将脉冲电流作用于心脏,使患者心脏恢复正常跳动,其他条件不变时,该除颤器的电容器电容为15 μF,如果充电后电容器的电压为9.0 kV,电容器在5.0 ms时间内完成放电。下列说法正确的是(　　)

A.放电前,电容器存储的电荷量为0.135 C

B.放电过程中,电流大小不变

C.放电后,电容器的电容为零

D.自感系数L越小,放电脉冲电流的振荡周期越长

10.一个LC振荡电路中,线圈的自感系数为L,电容器电容为C,一个振荡周期内电容器上电压能达到的最大值为Um,则从电容器上电压达到最大值Um开始计时(　　)

A.至少经过π,磁场能达到最大

B.在时间内,电路中的平均电流是

C.经过π时间,线圈的自感电动势达到最大

D.在时间内,电容器放电电荷量为C

11.在LC振荡电路中,线圈的自感系数L=2.5 mH,电容C=4 μF,π取3.14。

(1)该回路的周期是多少?

(2)设t=0时,电容器上电压最大,在t=9.0×10-3 s时,通过线圈的电流是增大还是减小?这时电容器处在充电过程还是放电过程?

参考答案

分层作业23　电磁振荡

1.B　解析 电流正在减小,则电容器正在充电,电容器极板电荷量正在增大,电容器中电场变强,磁场能正在向电场能转化,A、D错误;根据楞次定律,俯视看,线圈中电流沿逆时针方向,电容器正在充电,则电容器下极板带正电,B正确,C错误。

2.B　解析 由A所示磁场,根据安培定则可知,电路电流沿逆时针方向,由电容器极板间电场方向可知,电容器此时正处于充电过程,磁场能正在转化为电场能,故A错误;由B所示磁场,根据安培定则可知,电路电流沿顺时针方向,由电容器极板间电场方向可知,电容器此时正处于放电过程,电场能正在转化为磁场能,故B正确;由C所示磁场,根据安培定则可知,电路电流沿顺时针方向,由电容器极板间电场方向可知,电容器此时正处于充电过程,磁场能正在转化为电场能,故C错误;由D所示磁场,根据安培定则可知,电路电流沿逆时针方向,由电容器极板间电场方向可知,电容器此时正处于放电过程,电场能正在转化为磁场能,故D错误。

3.A　解析 某时刻,电流的方向由b流向a,且电流正在增大,电场能减小,磁场能增加,故自感电动势阻碍电流的减小,则该时刻线圈的自感电动势正在减小,故A正确;电流的方向由b流向a,且电流正在增大,电容器放电,由右手螺旋定则判断,电容器下极板带负电,故B错误;若探测仪靠近金属时,磁性金属会发生磁化,其他金属不会被磁化,故C错误;电流增大过程中,虽然探测仪与金属保持相对静止,金属也会产生感应电流,故D错误。

4.BC　解析 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B、C正确,A、D错误。

5.B　解析 在开关闭合时,电流从a流向b,通过L的电流为I=A=0.5A,断开开关后,电流在LC电路中振荡,周期为T=2π=2πs=4π×10-3s,则振动图像如图所示,故B正确。

6.CD　解析 由题图乙知0至0.5ms内i在增大,电容器正在放电,A错误;0.5ms至1ms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;1ms至1.5ms内为放电过程,电流方向改变,Q点比P点电势高,C正确;1.5ms至2ms内为充电过程,磁场能在减少,D正确。

7.BD　解析 LC振荡电路的周期为T=2π,当增大LC振荡电路的固有频率,可减小周期的大小。其他条件不变,仅增大电容器的电容,由以上分析可知,增大了LC振荡电路的周期,则LC振荡电路的频率减小,A错误;其他条件不变,仅减小电容器的电容,由以上分析可知,减小了LC振荡电路的周期,则LC振荡电路的频率增大,B正确;其他条件不变,仅增大线圈的自感系数,由以上分析可知,增大了LC振荡电路的周期,则LC振荡电路的频率减小,C错误;其他条件不变,仅减小线圈的自感系数,由以上分析可知,减小了LC振荡电路的周期,则LC振荡电路的频率增大,D正确。

8.答案 4.68×10-6 s

解析 LC振荡电路周期T=2π=2×3.14×s=4.68×10-6s。

9.A　解析 放电前,电容器存储的电荷量为Q=CU=0.135C,A正确;电容器放电过程中,开始时电流较大,随着电荷量的减小,放电电流逐渐减小,不是恒定的,B错误;电容器的电容反映的是电容器存储电荷的本领,与电容器是否带电、如何放电无关,C错误;振荡电路的振荡周期为T=2π,自感系数L越小,放电脉冲电流的振荡周期越短,D错误。

10.C　解析 振荡电路的振荡周期T=2π,电容器上电压达到最大值Um时,充电完毕,电场能最大,磁场能最小,至少要经过t=,磁场能达到最大,故A错误;电压最大时,电容器上的电荷量为Q=CUm,在时间内,电容器放电量为CUm,所以平均电流,故选项B、D错误;当电流为零时,自感电动势最大,根据振荡规律可知t==π时,线圈的自感电动势达到最大,故C正确。

11.答案 (1)6.28×10-4 s　(2)减小　充电过程

解析 (1)由电磁振荡的周期公式可得T=2π=2×3.14×s=6.28×10-4s。

(2)因为t=9.0×10-3s大约相当于14.33个周期,而<0.33T<,由电磁振荡的周期性知,当t=9.0×10-3s时,LC回路中的电磁振荡处于第二个的变化过程中

t=0时,电容器上电压最大,极板上电荷量最多,电路中电流值为零,回路中电流随时间的变化规律如图所示

第一个内,电容器放电,电流由零增至最大;第二个内,电容器充电,电流由最大减小到零

显然,在t=9.0×10-3s时,即在第二个内,线圈中的电流在减小,电容器正处在充电过程中。