4.2电磁振荡和电磁波 学科素养提升练（word解析版）

4.2电磁振荡和电磁波 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．已知振荡电路中电容器极板1上的电量随时间变化的曲线如图所示。则（　　）
A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B．a、c两时刻电容器里的电场能最大
C．b、d两时刻电路中电流最小，方向相反
D．b、d两时刻磁场能最小
2．如图表示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．电感线圈中的磁场能正在增加
C．电感线圈中的电流正在减小
D．该时刻自感电动势正在阻碍电流减小
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．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
5．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．回路中电流值最大时，回路中电场能最大
B．电容器充电完毕时，回路中磁场能最少
C．回路中电流减小时，电容器上电荷量也减少
D．回路中磁场能减少时，回路中电流值增大
6．如图所示，一平行金属板AB与一线圈组成理想的LC振荡电路，E为电源，当开关S从1掷向2的同时，有一电子恰从极板中央飞入AB间，电子重力可忽略，射入方向与极板平行。则电子（　　）
A．可能从上极板边缘飞出，飞出时动能一定增大
B．可能从下极板边缘飞出，飞出时动能可能不变
C．可能从上极板边缘飞出，飞出时动能可能不变
D．可能从下极板边缘飞出，飞出时动能一定减小
7．如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在减小，则此时（　　）
A．电容器上极板带负电，下极板带正电 B．振荡电路中能量正在从磁场能转化为电场能
C．电容器两极板间的场强正在减小 D．线圈中的磁通量变化率正在变小
8．如图所示，图为振荡电路，通过点的电流如图，规定通过点向左的电流方向为正方向，下列说法正确的是（　　）
A．在时刻，线圈中的磁场能最大
B．在时刻，电容器的电场能最大
C．0到电容器正在充电，上极板带正电
D．到电容器正在放电，上极板带负电
9．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
10．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
11．在LC振荡电路中，电容器极板上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是（　　）
A． B． C． D．
12．一个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
13．下列说法中正确的是（　　）
A．任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场
B．机械波的传播需要介质，而电磁波可以在真空中传播
C．红外体温计通过发射红外线照射人体来测体温
D．振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场
E.在如图所示的振荡电路中，当M、N间电势差随电流的变化达到最大值时磁场能刚好全部转化为电场能
14．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（　　）
A．电容器极板上的电荷量正在增大 B．电路中的电流正在增大
C．线圈中感应电动势正在增大 D．振荡电路中电场能正在向磁场能转化
15．根据图中四幅图片提供的物理信息，下列说法正确的是（　　）
A．甲图：根据多普勒效应，可以测定鱼群的方位
B．乙图：根据光的干涉可以检测下面玻璃板的平整度
C．丙图：清晨，看到花草上的露水晶莹剔透，这是光的偏振引起的
D．丁图：根据LC振荡电路周期变化，可以判断绝缘储罐中不导电液体高度的变化
二、解答题
16．如图所示的电路中，电容器的电容C＝1 μF，线圈的自感系数L＝0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，求：（g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触）
（1）至少经过多长时间，油滴的加速度最大？
（2）当油滴的加速度为何值时，LC回路中的磁场能最大？
17．如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容40，电阻R的阻值3Ω，电源电动势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。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻，请画出电感线圈中电流I随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。
参考答案
1．B
【详解】
AB．LC振荡电路中，电容器充放电时，由于线圈自感作用，使回路中电容器电荷量最大时，回路中电流为零，电容器里的电场能最大，故A错误，B正确；
CD．b、d两时刻，电容器电荷量为零，此时回路中电流最大，磁场能最大，并且b、d两时刻充放电过程相反，电流方向就相反，故CD错误。
故选B。
2．B
【详解】
由题图线圈内部磁感应强度的方向和安培定则可知，从上向下看，此时线圈中的电流沿逆时针方向流动，电容器正在放电，则电感线圈中的电流正在增大，电感线圈中的磁场能正在增加；由楞次定律可知，该时刻线圈中感应电动势正在阻碍电流增大，ACD错误，B正确。
故选B。
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】
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。
5．B
【详解】
A．回路中电流值最大时刻，即充电完成的时刻，磁场最强，磁场能最大，电场能最小，A错误；
B．电容器充电完成时，电场能最大，磁场能最小，B正确；
C．回路中电流减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，C错误；
D．回路中D磁场能减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，电流值减小，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
当开关S从1掷向2后，两板间将产生交变电场（设周期为T），根据两板间电压的周期性可知，若电子在板间的运动时间为的奇数倍，则电子在板间加速和减速的时间相等，根据对称性可知电子从两板间射出时的竖直分速度为零，此时电子的动能不变，且电子的竖直分位移方向向上。因为电子一定先向上加速，其竖直位移一定向上或等于零，所以电子不可能从两板间中轴线的下方射出。综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
7．B
【详解】
根据安培定则，线圈中的电流从上看是逆时针，此时电流正在减小，表明电容器正在充电，所以下板带负电，上板带正电。电容器两极板间场强正在增大，电场能在增大，电容放电变快，线圈中感应电动势变大。磁通量变化率正在变大，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．D
【详解】
AC．0到，电流为正，且正在减小，即电流为逆时针方向减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电。在时刻，电流最小，而线圈中的磁场能与电流同步变化，则在时刻，线圈中的磁场能最小，故AC错误；
BD．到，电流为负，且正在增加，即电流为顺时针方向增加，说明电容器正在放电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电。在时刻，电流最大，电流的变化率为零，电容器的带电荷量为零，电容器电场能最小，故B错误，D正确。
故选D。
9．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。
10．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。
11．B
【详解】
LC振荡电路的周期T＝2π，其电容器极板上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间
t＝
所以
t＝
故选B。
12．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。
13．BDE
【详解】
A．均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，故A错误；
B．机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故B正确；
C．红外体温计通过感知人体发出的红外线来测体温，故C错误；
D．只有振荡磁场才能在周围空间产生同频率的振荡电场，故D正确；
E．当M、N间电势差随电流的变化达到最大值时，即电容器带电荷量最多时，磁场能刚好全部转化为电场能，故E正确。
故选BDE。
14．AC
【详解】
根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，根据电容器中电场线判断上极板为正，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化。
故选AC。
15．ABD
【详解】
A．甲图：根据多普勒效应，可以测定鱼群的方位，选项A正确；
B．乙图：根据光的干涉可以检测下面玻璃板的平整度，选项B正确；
C．丙图：清晨，看到花草上的露水晶莹剔透，这是光的全反射引起的，选项C错误；
D．丁图：两块平行金属板构成的电容器的中间的液体就是一种电介质，当液体的高度升高，相当于插入的电介质越多，电容越大，则根据LC振荡电路周期变化，可以判断绝缘储罐中不导电液体高度的变化，选项D正确。
故选ABD。
16．（1）3.14×10－5 s；（2）10 m/s2
【详解】
（1）当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带负电。
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
T＝2π＝2×3.14×s＝6.28×10－5 s
当电容器恰好反向充电结束时，油滴所受静电力向下且最大，此时油滴受到的合力最大，加速度最大，至少经过的时间为
t＝＝3.14×10－5 s
（2）LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0，油滴只受重力作用，油滴的加速度为
g＝10 m/s2
17．
【详解】
在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为
当断开开关
后电流在LC电路中振荡，周期为
则振动图像如图；