4.1电磁振动 同步练习（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
4.1电磁振动
同步练习（解析版）
1．振荡电路中，电容器两极板上的带电量q随时间t变化的关系如图所示，则（　　）
A．在时刻，电路中的电流为0
B．在时刻，电路中只有磁场能
C．在时刻，电感线圈两端电压为0
D．时间内，电路中的电流不断增大
2．LC振荡电路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，则（　　）
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最小
C．从时刻t2~t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3~t4，电容器的带电荷量不断增大
3．在LC振荡电路中，当电容器充电完毕尚未开始放电时，下列说法正确的是（　　）
A．电容器中的电场最强
B．电路里的磁场最强
C．电场能已有一部分转化成磁场能
D．磁场能已有一部分转化成电场能
4．如图甲所示电路中，把开关K扳到1，电源对电容器充电，待充电完毕，把开关K扳到2，电容器与带铁芯的线圈L组成的振荡电路中产生振荡电流，电流传感器能实时显示流过电容器的电流，电流向下流过传感器的方向为正方向。如图乙所示的1、2、3、4是某同学绘制的四种电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　）
A．K扳到1时电流如图线1所示，K扳到2时电流如图线4所示
B．K扳到1时电流如图线2所示，K扳到2时电流如图线3所示
C．换用电动势更大的电源，振荡电流的周期将变大
D．拔出线圈的铁芯，振荡电流的频率将降低
5．如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为C的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S与自感系数为L线圈或电源相连．当开关从a拨到b开始计时，L与C构成的回路中产生振荡电流，则时间内（　　）
A．线圈中的电流增大
B．线圈中的自感电动势减小
C．电容器极板间的电场强度增大
D．电容器极板上的电荷量减小
6．在LC电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是（　　）
A．电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期
B．当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零
C．提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大
D．要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积
7．LC振荡电路中，电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示，由图线可知（　　）
A．在时刻，电路中的电流最大
B．在时刻，电路中磁场能最小
C．在~时间内，电容器的电场能不断增大
D．在~时间内，电容器的电量不断增大
8．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些的电磁波，可采取的措施为（　　）
A．增加线圈的匝数
B．在线圈中插入铁芯
C．减小电容器极板间的距离
D．减小电容器极板正对面积
9．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是（　　）
A．各种频率的电磁振荡都能发射电磁波，只是发射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易发射电磁波
B．为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率
C．为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高
10．在如图所示电路中，L是电阻不计的线圈，C为电容器，R为电阻，开关S先是闭合的，现将开关S断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A极板带正电时电荷量为正，则电容器A极板上的电荷量q随时间t变化的图像是下列选项中的（　　）
A．
B．
C．
D．
11．振荡电路的振荡周期为T，时刻电流方向如图所示，此时电容器不带电.下列图像正确的是（　　）
A．
电流的周期性变化图像（以顺时针方向电流为正）
B．
电容器极板a的带电荷量周期性变化图像
C．
线圈中磁场能周期性变化图像
D．
极板间电场强度周期性变化图像（以由a指向b为正）
12．麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即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值
13．一平行板电容器与一电感线圈组成振荡电路，要使此振荡电路的周期变大，以下措施中可行的是（　　）
A．减小电容器两极板间的距离
B．减少线圈的匝数
C．增大电容器两极板的正对面积
D．减小电容器两极板间的距离的同时减少线圈的匝数
14．如把一根软铁棒插入LC振荡电路的线圈中，其他条件保持不变，则电路的（　　）
A．固有频率变大
B．固有周期变大
C．最大磁场能不变
D．最大电压增大
15．减小LC振荡电路的荡周期，可行的办法有（　　）
A．固定电感L，增大电容C
B．固定电感L，减小电容C
C．电感L和电容C都增大
D．电感L和电容C都减小
16．一个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π，磁场能达到最大
B．至少经过，磁场能达到最大
C．在时间内，电路中的平均电流是
D．在时间内，电容器放电量为CU
17．要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是（　　）
A．增大电容器极板间距
B．使振荡电容器的正对面积足够大
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
18．如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时的，电子钟是利用LC振荡电路来计时的，有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min。造成这种现象的可能原因是（　　）
A．L不变，C变大了
B．L不变，C变小了
C．L变小了，C不变
D．L、C均减小了
19．如图甲所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器（原来不带电），闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为，那么断开开关后（　　）
A．图乙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律
B．图丙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律
C．图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律
D．图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律
20．要增大如图所示振荡电路的频率，下列说法正确的是（　　）
A．减少电容器所带电荷量
B．将开关S从“1”位置拨到“2”位置
C．在线圈中插入铁芯
D．将电容器的动片旋出些
参考答案
1．C
【详解】
A．由图可知在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，根据电磁振荡的特点可知，t1时刻是电容器放电结束的时刻，电路中的电流最大，故A错误；
B．由图可知，在t2时刻，电容器极板上的电荷量最大，电路中只有电场能，故B错误；
C．由图可知在t3时刻，电容器极板上的电荷量为零，是电容器放电结束的时刻，电感线圈两端电压为零，故C正确；
D．由图可知在t3～t4时间内，电容器极板上的电荷逐渐增加，电容器充电，电路中的电流不断减小，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
AB．由题图可知，t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零；t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最强，磁场能最大，AB错误；
C．在t2至t3的过程中，电容器两板电压增加，必有电场能增加，故C正确；
D．在t3至t4过程中，电容器两板电压减小，带电荷量同时减少，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
LC振荡电路电容器充电完毕尚未开始放电时，电容器中电场最强，磁场最弱，电场能和磁场能之间还没有发生转化。
故选A。
4．A
【详解】
AB．K扳到1时对电容器充电，电流沿正向逐渐减小，图线1符合，K扳到2时产生振荡电流，0时刻电流为零，前半个周期电流方向为负，图线4符合，故A正确，B错误；
C．振荡电流的周期
可知周期与电动势无关，故C错误；
D．振荡电流的频率
拔出线圈的铁芯，线圈自感系数减小，频率将升高，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
D．L与C构成的回路，振荡的周期
电容器电量随时间变化如图所示
在时间内，即是
时间内，电容器极板上的电荷量增加，D错误；
AB．电容器电量随时间变化如图所示
则线圈中的电流关系如图所示
在时间内，即是
时间内，电流在减小，自感电动势
图像的斜率在增大，故自感电动势在增大，AB错误；
C．根据
解得
电容器极板上的电荷量增加，则场强增大，C正确。
故选C。
6．D
【详解】
A．电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；
B．电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；
C．振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；
D．提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确．
故选D。
7．C
【详解】
A．在时刻，回路中电容器两极板间的电压最大，电场能大，磁场能为零，对应电流为零，A错误;
B．在时刻，电压为零，电场能小，磁场能最大，B错误;
C．在~时间内，容器两极板间电压增大，电场能不断增大，C正确;
D．在~时间内，电压变小，电容器的电荷量不断减小，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
LC振荡电路产生的电磁波的频率为
f=
再由
v=λf
解得
λ=2πv
所以减小波长的方法是减小自感系数L或电容C。
增加线圈的匝数和在线圈中插入铁芯都是增加L的措施。对电容又有
C=
可知减小电容器极板间的距离可增大电容C；减小电容器极板正对面积可减小C。
故选D。
9．B
【详解】
A．根据振荡频率知，振荡周期越大，振荡频率越小，越不容易辐射电磁波，故A错误。
BC．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率。故B正确，C错误。
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，振荡频率不变，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
开关S闭合时，线圈中有自左向右的电流通过，由于线圈电阻不计，所以线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器极板上不带电，本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电场能为零。断开开关S时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，B板带正电，A板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达到最大，这时LC回路中电流为零，从时间内，电容器放电，A板上负电荷量逐渐减少到零，此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器反向充电，A板带正电，B板带负电，并且带电荷量逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以A极板上电荷量随时间变化的情况如选项B所示
故选B。
11．D
【详解】
根据题意，时刻，极板上电荷量为零，电场强度为零，电场能为零，磁场能最强，振荡电流最大，电容器即将进行反向充电，电场强度增大且由b指向a，由于能量是标量，所以线圈中磁场能的图像应该始终在横轴上方，故D正确，ABC错误。
12．B
【详解】
A．电容器内电场方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，正电荷正在流向下极板，因此电容器处于充电过程，选项A错误；
B．电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，选项B正确；
C．该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场逆时针方向（俯视），选项C错误；
D．当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电流最小，因此产生的磁场最小，选项D错误。
故选B。
13．AC
【详解】
A．由于LC振荡电路的周期，所以要想增大周期，可以增大电容和自感系数。减小电容器两极板间的距离会增大电容，周期变大，选项A措施可行；
B．减少线圈的匝数会使线圈的自感系数减小，周期变小，选项B措施不可行；
C．增大电容器两极板的正对面积会增大电容，则周期变大，选项C措施可行；
D．减小电容器两极板间的距离的同时减少线圈的匝数，C增大，L减小，则周期不一定增大，选项D措施不可行。
故选AC。
14．BC
【详解】
AB．LC振荡电路中的线圈内插入软铁棒时，线圈的自感系数L增大，由和知固有周期变大，固有频率变小，选项B正确，A错误；
CD．电容器电容不变，最大电荷量不变，故最大电压不变，最大电场能不变，最大磁场能不变，选项C正确，D错误。
故选BC。
15．BD
【详解】
LC振荡电路的周期公式为
所以要使LC振荡电路的周期变小，可采用的办法是或L减小，或C减小，或LC都减小。
故选BD。
16．BCD
【详解】
LC振荡电路周期
T=2π
电容器电压最大时，开始放电，至少经时间，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。因为
Q=CU
所以电容器放电量
Q=CU
由
I=
所以
I=
故选BCD。
17．AC
【详解】
ABD．由f=可知，当增大电容器极板间的距离时，C变小，f增大，使电容器正对面积变大，C变大，f变小，增大回路中的L、C则f变小，故A正确，BD错误。
C．要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电磁场尽可能地分散开，故C正确。
故选AC。
18．BCD
【详解】
钟走得偏快了是因为钟的LC振荡电路频率变大，周期变短，根据
可知B、C、D正确，A错误。
故选BCD。
19．AD
【详解】
S接通电路达到稳定状态时，线圈内有电流而电容器两端没有电压，线圈中的电流从a流向b，断开开关瞬间，线圈内的电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减少，则电流方向不变，大小在慢慢减小，同时对电容器充电，电容器的右极板先带正电；
当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大。接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大。电容器放电完毕时，电流达到反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充放电过程，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现余弦式电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、D正确，B、C错误。
故选AD。
20．BD
【详解】
根据公式可知要增大f，必须减小L和C二者之积，C跟电容器所带电荷量无关，减小两极板的正对面积，增大两极板间的距离、从两极板间抽出电介质都可减小电容C，线圈匝数越少或抽出铁芯，L越小
故选BD。