4.1电磁振荡同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）

高中物理人教版（2019）选择性必修第二册4.1电磁振荡
一、单选题
1.LC振荡电路中，电容器两极板上的电荷量随时间变化的关系如图所示，则（??
）
A.?在
时刻，电路中的电流最大????????????????????????????B.?在
时刻，电路中的电流最大
C.?在
时刻，电感线圈两端电压最大?????????????????????D.?时间内，电路中的电流不断增大
2.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
3.在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻（???
）
A.?电容器正在放电??????B.?振荡电流正在减小??????C.?线圈中的磁场最强??????D.?磁场能正在向电场能转化
4.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700Hz变为1400Hz，则可以采用的办法有（??
）
A.?把电容增大到原来的4倍?????????????????????????????????????B.?把电容增大到原来的2倍
C.?把电容减小到原来的
???????????????????????????????????????D.?把电容减小到原来的
5.在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍（??
）
A.?自感L和电容C都增大一倍???????????????????????????????????B.?自感L增大一倍，电容C减小半
C.?自感L减小一半，电容C增大一倍?????????????????????????D.?自感L和电容C都减小一半
6.如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T，开关S闭合一段时间。S断开时开始计时，当t=3T/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为(???????
)
A.?向下、向下???????????????????????B.?向上、向下???????????????????????C.?向上、向上???????????????????????D.?向下、向上
7.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）
8.图甲中通过
点电流（向右为正）的变化规律如图乙所示，则（???
）
A.?间，电容器
正在充电???????????????????????B.?间，电容器
上极板带正电
C.?内，
点的电势比
点的电势高????????D.?内，磁场能转化为电场能
9.如图所示，it图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中(?
?)．
A.?Oa段????????????????????????????????????B.?ab段????????????????????????????????????C.?bc段????????????????????????????????????D.?cd段
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.?
二、多选题
11.如图所示为
振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图像，由图可知（??
）
A.?时刻，电路中的磁场能最小?????????????????????????????B.?从
到
电路中的电流值不断减小
C.?从
到
电容器不断充电?????????????????????????????????D.?在
时刻，电容器的电场能最小
12.LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（??
）
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
13.已知
振荡电路中的电容器的电容为C，线圈的电感为L，则正在振荡的电路中（??
）
A.?电容器放电的时间取决于充电电压的大小???????????B.?电容器放电的时间取决于L和C的数值
C.?电场和磁场相互转化的周期为
???????????????D.?电场能和磁场能相互转化的周期为
14.某时刻
LC
振荡电路的状态如图所示，则此时（??
）
A.?电流
i
在减小??????????????????????????????????????????????????????B.?电容器正在充电
C.?电场能正在向磁场能转化????????????????????????????????????D.?电感线圈所在空间的磁场变化率在变大
15.理想LC振荡电路某时刻电容器极板间的场强方向和线圈中的磁场方向如图所示。下列说法正确的是（??
）
A.?电容器正在放电??????????????????????????????????????????B.?电路中的磁场能在增加
C.?电容器两端的电压在增加????????????????????????????D.?把电容器的两极板间距离拉大，振荡电流的频率增大
三、解答题
16.在LC振荡电路中，线圈的自感系数
，电容
。
（1）该回路的周期多大？
（2）设
时，电容器上电压最大，在
时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
17.如图所示，一LC回路的电感L=0.25H，电容C=4μF，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电，求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）当t=2.0×10-3s时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？
（3）如电容器两板电压最大为10V，则在前T/4内的平均电流为多大？
18.某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535kHz到1605
kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
A
【解析】【解答】A．在
时刻，极板上的电荷量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，A符合题意；
B．在
时刻，极板上的电荷量最大，电路中的电流为零，B不符合题意；
C．在
时刻，极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，电流的变化率为零，电感线圈两端电压为零，C不符合题意；
D．
时间内，极板上的电荷量不断增大，电路中的电流不断减小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在LC振荡电路中，当电容器放电过程中，电场能在减小，磁场能在增加，电容器上的电量的在减少；从能量看，电场能在向磁场能转化；当电容器充电过程中，电场能在增大，磁场能在减少，回路中的电流在减小，电容器上的电量在增加。
2.【答案】
C
【解析】【解答】通过图示电流方向为电流流向正极板，知电容器在充电，振荡电流减小，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化；
故答案为：C。
【分析】对应LC振荡电路，不计能量损耗，电路中的能量是守恒的，电容器存储的电能与电感存储的磁能之和为定值，两者相互转化。
3.【答案】
A
【解析】【解答】A．
分析线圈中的磁场方向，根据安培定则可知，电流从上向下流过线圈，分析电容器场强方向可知，上极板带正电，则电容器在放电，A符合题意；
B．
根据电磁振荡规律可知，电容器放电，振荡电流正在增大，B不符合题意；
CD．
电容器放电，电场能向磁场能转化，磁场逐渐增强，此时刻并非最强，CD不符合题意。
故答案为：A
【分析】根据磁场方向由安培定则判断电流方向，电流的方向规定为正电荷移动的方向，根据电流方向判断电容器充放电情况；根据能量守恒定律分析能量的变化。
4.【答案】
D
【解析】【解答】由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的
，由
及L不变知，当
时符合要求，其中
为原电容，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】通过LC震荡回路的周期公式推导出频率的公式，结合频率的变化即可得知电容的变化情况。
5.【答案】
D
【解析】【解答】根据LC振荡电路频率公式
可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍；
故答案为：D。
【分析】根据LC震荡的频率公式分析判断。
6.【答案】
B
【解析】【解答】开关闭合时，电容器充电，下极板为正极板；S断开后，电容器与电感L组成振荡电路，电容的变化为周期性变化，如图所示；
则由图可知，
电容器正在充电，此时上极板为正，电场方向向下；线圈中电流由下向上，故由右手螺旋定则可知，磁场向上；
故答案为：B。
【分析】开关断开后，利用振荡电路的图像可以判别电容器处于充电过程，利用极板的电极可以判别电场强度的方向，利用右手螺旋定则可以判别磁场的方向。
7.【答案】
D
【解析】【解答】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，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】电容器充电完毕，电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0；放电完毕，电场能为零，磁场能达到最大值，回路中感应电流达到最大。从而进行分析判断。
8.【答案】
C
【解析】【解答】A.由题图乙知，
内，电流逐渐增大，电容器正在放电，A项不合题意.
B.
内，电流沿正方向逐渐减小，是充电过程，电容器上极板带负电、下极板带正电，B项不合题意.
C.
间，电流沿负方向逐渐增大，是放电过程，Q点比P点电势高，C项符合题意.
D.放电过程中电场能转化为磁场能，D项不合题意．
故答案为：C
【分析】LC振荡电路放电时，电场能转化为磁场能，电路中电流最大，LC振荡电路充电时，磁场能转化为电场能，电路电流减小。
9.【答案】
D
【解析】【解答】某段时间里，回路的磁场能在减小，说明回路中的电流在减小，电容器充电，而此时M带正电，那么一定是给M极板充电，电流方向顺时针．由题意知t＝0时，电容器开始放电，且M极板带正电，结合it图像可知，电流以逆时针方向为正方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图像中的cd段。
故答案为：D.
【分析】电感对于交流电来说阻碍交流电的通过，阻碍交流电的变化，当电流变小时，电感正向放电，当电流变大时，电感反向放电。
10.【答案】
B
【解析】【解答】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B所示.
故答案为：B。
【分析】充电时，电荷量增大，放电时，电荷量减小，再结合充放电以及极板的正负进行判断。
二、多选题
11.【答案】
A,C,D
【解析】【解答】A．由图可知，
时刻电容器极板上的电荷量q最大，此时刚刚充电完毕，故电路中的磁场能最小，A符合题意；
B．从
到
，电容器放电，电路中的电流从0增加到最大值，B不符合题意；
C．从
到
，电容器的电荷量不断增加，故电容器在不断充电，C符合题意；
D．
时刻放电刚刚结束，电容器的电场能最小，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】在LC振荡电路中，电容器充放电过程就是电场能和磁场能转化的过程，q体现电场能，i体现磁场能。
12.【答案】
B,C,D
【解析】【解答】AC．若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，磁场增强，C符合题意，A不符合题意；
B．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，B符合题意；
D．据安培定则，线圈中电流俯视为逆时针，若电容器上极板带正电，说明电容器在放电，电场能减小，磁场能增加，故电流增加，则自感电动势正在阻碍电流增大，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】电容器充电后与线圈相连，电容器要放电，线圈对电流有阻碍作用，使得Q减少，而B增加，所以电场能转化为磁场能。
13.【答案】
B,C
【解析】【解答】AB．电容器放电的时间等于
，由
知，放电时间仅与决定周期T的L和C有关，与充电电压大小无关，A不符合题意，B符合题意；
C．电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的转化周期为
C符合题意；
D．电场能和磁场能是标量，只有大小没有方向，所以电场能和磁场能的转化周期
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据LC电路的周期公式以及电磁波产生的原理分析。
14.【答案】
A,B,D
【解析】【解答】通过图示电流方向可知，电容器在充电，振荡电流减小，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，磁通量减小，但磁通量的变化率正在增大，ABD符合题意，C不符合题意。
故答案为：ABD
【分析】利用电流方向可以知道电容器在充电；振动电流减小；磁场能转化为电能；利用电流的变化率可以判别磁通量的变化量在增大。
15.【答案】
C,D
【解析】【解答】A．由线圈中的磁场方向和安培定则可以得到线圈中的电流沿逆时针方向（俯视），故电容器正在充电，A不符合题意；
BC．电容器充电时，电容器两端的电压增加，电场能增加，磁场能减小，B不符合题意，C符合题意；
D．把电容器的两极板间距离拉大时，电容减小，由LC振荡电路的周期公式
可知周期减小，故振荡电流频率增加，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据安培定则可以得到线圈中电流的方向，得到电容器正在充电，进一步结合振荡周期公式判断。
三、解答题
16.【答案】
（1）解：回路的周期
（2）解：因为
相当于
个周期，则
所以当
时，LC回路中的电磁振荡正处在一个周期中的第二个
的变化过程中，
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。
一个周期中的第一个
内，电容器放电，电流由零增至最大；一个周期中的第二个
内，电容器被反向充电，电流由最大减小到零。显然，在
时，即在一个周期中的第二个
内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中。
【解析】【分析】根据振荡电路的周期公式求解公式解出周期；在LC振荡电路中，当电容器放电过程中，电场能在减小，磁场能在增加，电容器上的电量的在减少；从能量看，电场能在向磁场能转化；当电容器充电过程中，电场能在增大，磁场能在减少，回路中的电流在减小，电容器上的电量在增加。
17.【答案】
（1）解：根据
可得此LC振荡电路的周期为
（2）解：当t=2.0×10-3s时，即从t=0时刻开始在第二个
周期阶段，电容器反向充电，此时上板带负电荷，电流方向为逆时针方向
（3）解：如电容器两板电压最大为10V，则电容器带电量最大值为Q=CU=4×10-5C
则在前T/4内的平均电流为
【解析】【分析】（1）利用电容和电感可以求出周期的大小；
（2）利用图像对应时刻可以判别电容器的极板电性及电流的方向；
（3）利用电压大小结合电荷量大小可以求出平均电流的大小。
18.【答案】
解：由LC电路固有频率公式得
解得
所以
【解析】【分析】已知LC振荡电路的固有频率公式，结合频率之比可以求出电容的大小比值。