4.1 电磁振荡 同步练习题(word版含答案)

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名称 4.1 电磁振荡 同步练习题(word版含答案)
格式 docx
文件大小 242.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-21 05:21:04

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文档简介

4.1 电磁振荡
一、单选题
1.收音机的调谐(选台)回路是一个LC振荡电路,一般是由固定的线圈和可变电容器组成的。所以收音机的“选台”往往采用只改变电容的方式选择收听不同播音频率的电台。某收音机在收听频率为f的电台时可变电容器的电容为C0,那么当收听频率为2f的电台时,该可变电容器的电容为(  )
A. B. C. D.
2.如图所示,L为电感线圈,C为电容器,R为定值电阻,线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S,稳定后,再将其断开,并规定此时t=0。当t1=0.03s时,LC回路中电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则当t2=0.13s时,下列判断正确的是(  )
A.电容器中的电场能最大
B.线圈中的磁场能最大
C.电流沿顺时针方向,电容器正在充电
D.电流沿逆时针方向,电容器正在放电
3.当LC振荡电路中的电流达到最大值时,电感L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强E是(  )
A.B和E都达到最大值
B.B和E都为零
C.B达到最大值而E为零
D.B为零而E达到最大值
4.LC振荡电路如图所示,已知C=9 F、L=10mH,开关S断开时电容器极板间有一带电油滴恰好处于静止状态,t=0时将开关S闭合,已知油滴始终没有碰到两板,则(  )
A.t=×10-4s时电路电流减小 B.t=3π×10-4s时磁场能最大
C.t=3π×10-4s时油滴加速度最大 D.油滴将以初始位置为平衡位置做简谐运动
5.LC振荡电路中,某时刻线圈的磁场方向如图所示,则下列说法中错误的是(  )
A.若线圈的磁场正在减弱,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,则线圈中的电流正在增大
D.若电容器正在放电,则线圈的自感电动势正在阻碍电流增大
6.在如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,且正在增大,下列说法正确的是(  )
A.A板带正电
B.A、B两板间的电压在增大
C.电容器C正在放电
D.磁场能正在转化为电场能
7.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
8.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
二、多选题
9.甲、乙、丙、丁四个LC振荡电路,某时刻振荡电流i的方向如图中箭头所示。下列对各回路情况的判断正确的是( )
A.若甲电路中电流i正在增大,则该电路中电容器两端的电压必定在增大
B.若乙电路中电流i正在增大,则该电路中电容器的电场方向必定向下
C.若丙电路中电流i正在减小,则该电路中线圈周围的磁场必定在增强
D.若丁电路中电流i正在减小,则该电路中电容器的电场方向必定向上
10.为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施(  )
A.减小电容器极板的正对面积
B.增大电容器极板的间距
C.增大自感线圈的匝数
D.向外抽出铁芯
11.如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知(  )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.从t1到t2这段时间电路中电流逐渐减小
C.从t2到t3这段时间电容器处于充电过程
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
12.某种电子钟是利用LC振荡电路来制成的,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 B.L不变,C变小
C.L变小,C不变 D.L、C均变小
13.如图所示,线圈L的自感系数为0.1H,电容器C的电容为,电阻R的阻值为3Ω,电源电动势为1.5V,内阻不计。闭合开关S,待电路达到稳定状态后断开开关S,电路中将产生电磁振荡。若断开开关S的时刻为,忽略线圈L直流电阻和振荡过程中的能量损耗,则(  )
A.时,电容器两极间电压为1.5V
B.时,线圈L的自感电动势为0
C.时,通过线圈电流方向
D.电路中产生的振荡电流有效值为0.5A
三、填空题
14.有一LC振荡电路,电感为30 μH,电容可调范围为1.2~270 pF,则:
(1)电路产生电磁波的频率范围为________。(结果可含π)
(2)最大波长与最小波长的比值________。
15.如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为,自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时,当时,电容器正处于______状态(选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”),这时电容器的上极板______(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
16.甲、乙两图中电容器的电容都是C=4×10-6F,自感线圈的直流电阻不计,自感线圈的自感系数都是L=9×10-4H,甲图中开头S先接a端,充电结束后将开关S扳到b端;乙图中开关S先闭合,稳定后断开。甲、两图中LC回路开始电磁振荡后的t=3.14×10-4s时刻,电容器C1正在___________(选填“充电”或“放电”),电容器C1的上极板带___________(选填“正电”或“负电”);自感线圈L2中的电流方向为___________(选填“向左”或“向右”),自感线圈L2中的磁场能正在___________(选填“增大”或“减小”)。
四、解答题
17.在LC振荡电路中,线圈的自感系数L=2.5mH,电容器的电容C=4μF。求:
(1)该回路的周期是多大?(取3.14)
(2)设t=0时,电容器两极板间电压最大,在t=9.0×10-3s时,通过线圈的电流是增大还是减小?这时电容器处在什么过程中?
18.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?
试卷第页,共页
试卷第1页,共6页
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
由题意,根据LC电路频率公式可得
解得
故选D。
2.A
【解析】
【详解】
AB.LC回路中,在一个周期内,电容器充电两次,放电两次,线圈及导线电阻均不计,先闭合开关S,稳定后,线圈两端没有电压,电容器不带电,线圈具有磁场能,在t=0时刻,关闭开关S,线圈产生自感电动势,对电容器充电,使右极板带正电,后开始放电,再充电,当t1=0.03s时,电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。此时所经时间应是,则有=0.03s,可得T=0.04s,此时再经,电容器又放电,完成一次全振荡。则当t2=0.13s=3T+时,对电容器第7次充电,使电容器右极板带正电,且电荷量最大,由LC振荡回路的充放电规律可知,电容器带电荷量最大时,电容器中的电场能最大,线圈中的磁场能最小, A正确,B错误;
CD.在3T~3T+时,电流沿LC回路逆时针方向对电容器充电,使电容器右极板带正电,在t2=0.13s时刻,充电完毕,且电荷量最大,CD错误。
故选A。
3.C
【解析】
【详解】
当LC振荡电路中的电流达到最大值时,由振荡电路的工作规律可知,电容器C放电完毕,则电容器C中电量是零,电场强度E是零,而此时电场能正好向磁场能转化完毕,电感L中磁场能最大,磁感应强度B最大,ABD错误,C正确。
故选C。
4.C
【解析】
【详解】
A.回路的振荡周期
t=0至t=×10-4s时刻,电容器处于放电过程,电路中的电流逐渐增大,所以A错误;
B. t=3π×10-4s时,刚好半个周期,电容器反向充电完毕,两极板电荷量最大,磁场能最小,所以B错误;
C .t=3π×10-4s时,刚好半个周期,电容器反向充电完毕,两极板电荷量最大,电场强度最大,则油滴的电场力最大并且电场力方向向下,有
开始时有
解得
所以其加速度最大,则C正确;
D.根据题意可知,油滴带负电,一个周期内,油滴的合外力方向始终竖直向下,所以油滴始终朝下极板方向做变加速直线运动,则D错误;
故选C。
5.A
【解析】
【详解】
AC.该题图示只给出了某时刻线圈中电流的磁场方向,由安培定则可判断出振荡电流在电路中的方向,但未标明电容器极板的带电情况。讨论判定如下:若该时刻电容器上极板带正电,则可知电容器正处于放电阶段,线圈中的电流正在增大,线圈的磁场正在增强,知C正确,A错误;
B.若该时刻电容器上极板带负电,则可知电容器正在充电,线圈中的电流正在减小,知B正确;
D.由楞次定律知,若电容器正在放电,则线圈中的电流变大,则线圈中的自感电动势正在阻碍电流变大,D正确。
本题选说法错误的,故选A。
6.C
【解析】
【分析】
在LC振荡电路中,当电容器充电时,电流在减小,电容器上的电荷量增大,磁场能转化为电场能;当电容器放电时,电流在增大,电容器上的电荷量减小,电场能转化为磁场能。
【详解】
通过图示电流方向,且电流增大,知电容器在放电,电场能转化为磁场能,则电容器上极板A带负电,下极板B带正电,电容器上的电荷量正在减小,由
知AB两极板间的电压在减小,故C正确,ABD错误。
故选C。
7.A
【解析】
【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。
8.C
【解析】
【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。
9.BD
【解析】
【详解】
AB.如果i正在增大,则其变化率一定在减小,故自感电动势一定在减小,说明电容器放电,电压减小,对于乙图,是从上极板流向下极板,则说明上极板带正电,进而可判断电场方向必向下,故A错误,B正确;
CD.若i在减小,则线圈周围的磁场一定在减弱,则说明是充电过程,在丁图中,电流指向下极板,故下极板必充上正电,上板带负电,电容器中电场强度方向向上,故C错误,D正确。
故选BD。
10.ABD
【解析】
【详解】
要增大无线电台向空间发射电磁波的能力,必须提高其振荡频率,由
知,减小L和C可以提高f。要减小L可采取减少线圈匝数、向外抽出铁芯的办法,要减小C可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法。C错误,ABD正确。
故选ABD。
11.ACD
【解析】
【详解】
A.由q-t图线可以看出,在t1时刻电容器极板上的电荷量q最大,电容器中的电场最强,此时电路中的电场能最大,电路中的磁场能最小,为零,A正确;
B.从t1到t2,电容器极板上的电荷量q不断减小,可知电容器处于放电过程,电路中电流逐渐增大,B错误;
C.从t2到t3,电容器极板上的电荷量q不断增大,电容器处于充电过程,C正确;
D.t4时刻电容器极板上的电荷量q等于零,此时电容器中的电场能为零,即为最小,D正确。
故选ACD。
12.BCD
【解析】
【详解】
电子钟变快说明LC振荡电路的周期变小了,根据
T=2
可知,其可能原因是L不变、C变小,或L变小、C不变,或L、C均变小。
故BCD正确。
13.BC
【解析】
【详解】
A.由于断开开关前电路已处于稳定状态,所以电容器不带电,两端电压为0,则t=0时电容器两端电压为0,故A错误;
B.该LC振荡电路的周期为

所以此时电容器已经完成放电,线圈L的自感电动势为0,故B正确;
C.由于
所以此时通过线圈的电流方向为a→b,故C正确;
D.电路中产生振荡电流的最大值为
有效值为
故D错误。
故选BC。
14. ×108~ ×109 Hz 15
【解析】
【详解】
(1)根据
可得电路产生电磁波的最小、最大频率分别为
电路产生电磁波的频率范围为。
(2)根据
可得最大波长与最小波长的比值为
15. 充电 带正电
【解析】
【分析】
本题考查考生对电磁振荡的规律的理解与掌握情况,体现了高考重视基础的命题理念,要求考生注重对基础知识的理解和掌握。
【详解】
以逆时针方向为电流的正方向,根据题意画出LC回路振荡电流的变化图像如图所示,结合图像
时刻设为图像中的P点,则该时刻电路正处于反向电流减小的过程中,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。
16. 充电 正电 向左 增大
【解析】
【详解】
由公式可求得LC回路振荡周期
t=3.14×10-4s时刻是开始振荡后的T。如图所示是题图甲对应的q-t图像(以上极板带正电为正),也是题图乙对应的i-t图像(以LC回路中有逆时针方向电流为正),图像均为余弦函数图像。在T时刻,从题图甲对应的q-t图像看出,电容器C1正在充电且上极板带正电。
从题图乙对应的i-t图像看出,自感线圈L2中的电流向左且正在增大,所以自感线圈L2中的自感磁场能正在增大。
17.(1)6.28×10-4s;(2)减小;反向充电过程
【解析】
【详解】
(1)由电磁振荡的周期公式可得该回路的周期
T=2=2×3.14×s=6.28×10-4s
(2)因为t=9.0×10-3s相当于14.33个周期,而<0.33T<,由电磁振荡的周期性可知,当t=9.0×10-3s时,LC回路中的电磁振荡正处在~的变化过程中。
t=0时,电容器两极板间电压最大,极板上电荷量最多,电路中电流值为零,则回路中电流随时间的变化规律如图所示,结合图像可知,在t=9.0×10-3s时,通过线圈的电流在减小,这时电容器正处在反向充电过程中。
18.(1)2.83m;(2)5.6×10-16F
【解析】
【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
试卷第页,共页
试卷第1页,共1页