4.1电磁振荡 学科素养提升练（word版含答案）

4.1电磁振荡 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．LC振荡电路中，电容器极板上的电量q随时间t变化的关系如图所示，则（　　）
A．在t1时刻，电路的磁场能最大
B．从t1到t2，电路中电场能不断减小
C．从t2到t3，电容器不断充电
D．在t4时刻，电路中的电流最大
2．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，则（　　）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1~t2时间内回路内的电流为顺时针
C．t2~t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
3．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．电流的变化率大小在增加
C．电场能正在向磁场能转化
D．再经过0.75个周期，电流方向与此时相反
4．LC振荡电路是包含一个电感（用字母L表示）和一个电容（用字母C表示）连接在一起的电路。该电路可以储存电磁振荡过程中的能量。某时刻振荡电路的瞬时状态如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时刻电容器C正在放电
B．此时刻电感L中自感电动势减小
C．要想用LC振荡电路有效地发射电磁波，要有足够高的振荡频率
D．增大C两极板的距离，电磁振荡过程中，电场能和磁场能转化的周期变长
5．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，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快。造成这种现象的不可能原因是（　　）
A．不变，变大了 B．不变，变小了
C．变小了，不变 D．、均变小了
6．一个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
7．如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是（振荡电流以电路中逆时针方向为正）（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，为某LC振荡电路图，电路中电容器极板上的电量随时间变化的曲线如图所示。则以下说法正确的是（　　）
A．该电路可以有效的把电磁波发射出去
B．过程中，线圈的磁场能逐渐变小
C．b、d两时刻电路中电流最大
D．a、c两时刻电路中电流最大
9．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
10．如图所示，是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　）
A．电容器正在充电
B．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
C．电感线圈中的电流正在减小
D．电感线圈中的磁场能正在减小
11．如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　）
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电容器两极板间的电场能正在减小
12．关于电磁波及电磁振荡，下列说法中不正确的是（　　）
A．无线电波中，微波比长波更容易发生衍射
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．LC振荡电路放电过程中，电场能转化为磁场能
13．如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中B点的电流随时间变化规律的图像，假设回路中电流逆时针方向为正。下列说法正确的是（　　）
A．在第1s末到第2s末的过程中电容器正在向外电路放电
B．在第1s末到第2s末的过程中电容器的下极板带正电
C．在第2s末到第3s末的过程中A点的电势比B点的电势低
D．在第2s末到第3s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小
14．如图所示的电路中，L是自感系数很大的、用铜导线绕成的线圈，其电阻可以忽略不计，开关S原来是闭合的。当开关S断开瞬间，则（　　）
A．L中的电流方向不变
B．灯泡D要过一会儿才熄灭
C．LC振荡电路将产生电磁振荡，刚断开瞬间，磁场能最大
D．电容器将放电，电场能将转化为磁场能
15．如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的（　　）
A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻
B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正
C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻
D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷
二、解答题
16．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。在两极板上带有一定电荷时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。手头上还有一个电感L=0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，分析以下问题：（重力加速度为g）
（1）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间电容器电场方向向上？此时粉尘的加速度大小是多少？
（2）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间线圈中电流最大？此时粉尘的加速度大小是多少？
17．中央人民广播电台是9套无线广播节目综合名称，九套节目对不同地区的频率不同。比如第一套节目“中国之声”，北京地区调频106.1兆赫。已知真空中的光速c=3×108m/s。则（计算结果保留两位有效数字）
（1）求“中国之声”电台发出的电磁波波长；
（2）如果收音机的接收装置是由LC电路组成，该接收装置里的线圈自感系数L=4mH，此时产生电谐振的电容多大？
参考答案
1．A
【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，磁场能最大，故A正确；
B．由图可知，从t1到t2，电容器极板上的电荷量增加，电路中电场能不断增大，故B错误；
C．从t2到t3，电容器极板上的电荷量不断减少，电容器不断放电，故C错误；
D．在t4时刻，电容器极板带电荷量最大，此时电路刚充电结束，电路中的电流最小为零，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
A．在t1时刻，上极板电量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，选项A错误；
B．t1~t2时间内，上极板电量为正，且减小，回路内的电流为逆时针，选项B错误；
C．t2~t3中，上极板电量为负，下极板电量为正，由于上极板负电量不断增大，线圈电流为逆时针，而电量增加的越来越慢，故电流减小，由右手定则可得磁场方向线上，选项C正确；
D．图乙过程可以对应t2~t3过程，此过程电容电量增大，极板间电场能逐渐增大。
故选C。
3．B
【详解】
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，且电流变化得越来越快，即电流变化率增加，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，由电容器充、放电规律可知，再经过0.75个周期，电流方向与此时相同。
故选B。
4．C
【详解】
A．如图，C下极板带负电，电流逆时针，表示正在给C充电，故A错误；
B．此时电路处于充电状态，电流减小的越来越快，即电流变化率越来越大，所以自感电动势增大，故B错误；
C．要有效发射电磁波，需要足够高的振荡频率，可以携带更多能量，故C正确；
D．由
d增大，C减小，根据LC振荡电路的周期公式
T变小，电场和磁场转化的时间变短，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
电子钟变快了，说明周期变小了，根据
可知肯定是LC乘积减小了，则不可能是不变，变大了；
故选A。
6．C
【详解】
A．振荡电路的振荡周期
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
磁场能达到最大，故A错误；
BD．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BD错误；
C．当电流为零时，自感电动势最大，根据振荡规律可知
时，线圈的自感电动势达到最大，故C正确。
故选C。
7．D
【详解】
电容器极板间的电压，随电容器带电荷量的增加而增大，随电容器带电荷量的减少而减少。从图乙可以看出，在这段时间内电容器充电，且，即
A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到时刻电压为零，电容器带电荷量为零，电流最大，可知时刻，电流为负向最大
故选D。
8．D
【详解】
A．有效的发射电磁波应该需要开放电路，故A错误；
B．过程，电容器的电荷量减少，电场能减小，则磁场能增大，故B错误；
C．b、d两时刻，电量最大，则电场能最大，磁场能为零，电路中的电流为零，故C错误；
D．a、c两时刻电路中电量变化最快，故电流最大。故D正确。
故选D。
9．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。
10．B
【详解】
图示时刻，电容器上极板带正电，通过图示磁感线方向知电容器放电，电流在增大，电容器上电荷量减小，此时可自感电动势正在阻碍电流增大，电场能转化为磁场能，电感线圈中的磁场能正在增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
11．B
【详解】
AB．由题图螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在沿逆时针方向充电，B正确，A错误；
CD．充电时电流在减小，电感线圈中的磁场能正在减弱，电容器两极板间的电场能正在增大，CD错误。
故选B。
12．A
【详解】
A． 波长越长衍射现象越明显，无线电波中，长波比微波更容易发生衍射，故A错误，符合题意；
B． 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确，不符合题意；
C． 电磁波是横波，电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，故C正确，不符合题意；
D． LC振荡电路放电过程中，电容带电量减小，回路电流增强，电场能转化为磁场能，故D正确，不符合题意。
故选A。
13．BCD
【详解】
AB．在第1s末到第2s末的过程中电流为顺时针方向且在减小，磁场能正向电场能转化，电容器正在充电，据电流方向可知，下极板带正电，A错误，B正确；
CD．在第2s末到第3s末的过程中电流为逆时针且在增大，电场能正向磁场能转化，沿电流方向电势降低，故A点的电势比B点的电势低，CD正确。
故选BCD。
14．AC
【详解】
CD．开关S断开后，LC振荡电路开始振荡。由于起振时线圈中有电流，故属于电感起振，电容器开始充电，此时磁场能最大，电场能最小，磁场能将转化为电场能，故C正确，D错误；
A．线圈中的自感电动势阻碍电流的变化，所以L中的电流方向不变，故A正确；
B．断开S后，没有电流流过灯泡，灯泡立即熄灭，故B错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
A．图乙中的a是电场能最大的时刻，由上极板带正电，即充电时电流沿顺时针方向，对应图甲中的时刻，A错误；
B．图乙中的b是电场能最大的时刻，由下极板带正电，此后的内放电，电流沿顺时针方向，B正确；
C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为逆时针方向，图甲中的时刻电流为逆时针方向，C正确；
D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为顺时针方向，此后电容C的下极板将充上负电荷，D错误。
故选BC。
16．（1） π×10-5 s，2g；（2）×10-5 s ，g
【详解】
（1）开关断开时，电容器内带负电的粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，电场方向向下，且F电=mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，其周期
T=2π=2π×10-5 s
因此至少经过=π×10-5 s时，电容器间的场强方向变为向上，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得
a==2g
（2）从S闭合时开始计时，至少经过×10-5 s，线圈中电流最大，电容器两极板间的场强为零，粉尘只受重力，由牛顿第二定律可得
a′==g
17．（1）2.83m；（2）5.6×10-16F
【详解】
（1）依题意，有
f=106.1兆赫=1.061×108Hz，λ=
代入数据可得
λ=2.83m
（2）振动电路的周期为
，
带入数据，可得
C=5.6×10-16F