4.1电磁振荡
一、选择题(共15题)
1.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是
A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数
C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯
D.减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数
2.要增大振荡电路的频率,可采取的办法是( )
A.增大电容器两极板正对面积
B.减少极板所带的电荷量
C.在线圈中放入软铁棒
D.减少线圈匝数
3.如图甲中通过P点电流的(向右为正)变化规律如图乙所示,则( )
A.在0.5s~1s时间内,电容器C正在放电
B.在0.5s~1s时间内,电容器C上板带正电
C.在1s~1.5s时间内,Q点电势比P点电势高
D.在1s~1.5s时间内,磁场能转化为电场能
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.下列说法正确的是( )
A.医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏,是利用超声波的多普勒效应
B.图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断,会引起原线圈电流突然增大
C.图(b)中磁铁上下振动时,磁铁下端放一金属线圈,让磁铁振动时穿过它,它将对磁铁产生明显的阻尼
D.图(c)中LC振荡电路中,如果磁场在增大,那么电容器在放电且电容器上极板带正电
6.如图为 LC 振荡电路中电流随时间变化的图象,则( )
A.0﹣t1时间内,磁场能在增加
B.t1﹣t2时间内,电容器处于放电状态
C.t2﹣t3时间内,电容器两板间电压在减小
D.t3﹣t4时间内,线圈中电流变化率在增大
7.如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S处于闭合状态,灯泡D正常发光,现突然断开S,并开始计时,能正确反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图象是下图中的(图中q为正值表示a极板带正电)( )
A.B.C. D.
8.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
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.如图所示,单刀双掷开关S先置于a端。当t=0时刻开关S置于b端,若LC振荡电路的周期T=0.04s。下列说法正确的是( )
A.t=0.01s时回路中的电流顺时针方向达到最大值
B.t=0.02s时电感线圈中的自感电动势值最小
C.t=0.01s~0.02s时间内,电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大
D.t=0.04s~0.05s时间内,线圈中的磁场能逐渐减小
11.LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则下列说法中错误的是( )
A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由b向a
B.若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上极板带负电
C.若磁场正在增强,则电场能正在减小,电容器上极板带正电
D.若磁场正在增强,则电容器正在放电,电流方向由a向b
12.如图所示为LC电路产生电磁振荡的一个循环过程。从图中状态(a)开始,经过一个周期又回到初始态(e),则对于方框中三个状态在该周期中出现的先后顺序正确的是( )
A.①②③ B.③②① C.③①② D.②①③
13.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
14.振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则下列有关结论正确的是( )
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
E.若电容器正在放电,则线圈中电流正在减小
15.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.电路中的磁场最强
C.电场能已有一部分转化成磁场能 D.此时电路中电流为零
二、填空题
16.如图LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10﹣2s.自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10﹣2s时,电容器正处于________状态(填“充电”、“放电”、“充电完毕”或“放电完毕”).这时电容器的上极板________(填“带正电”、“带负电”或“不带电”).
17.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________。
18.如图中LC振荡电路的周期为T=2×10-2s。从电流逆时针最大开始计时,当t=2.5×10-2s时,电容器正处于___状态;这时电容器上极板a的带电情况为____。
19.LC振荡电路的放电、充电过程
(1)电容器放电:由于线圈的______作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷逐渐______。放电完毕时,极板上的电荷量为零,放电电流达到______。该过程电容器的______全部转化为线圈的______。
(2)电容器充电:电容器放电完毕时,由于线圈的______作用,电流并不会立刻减小为零,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小,电容器开始______,极板上的电荷逐渐______,电流减小到零时,充电结束,极板上的电荷最多.该过程中线圈的______又全部转化为电容器的______。
三、综合题
20.若某种电磁波在真空中的频率为,试回答下列问题:
(1)该电磁波的波长为多少?(电磁波在真空中的传播速度为)
(2)该电磁波属于哪个波段?(红外线波长范围为,紫外线的波长范围为5~370nm)
(3)现代科技可以使电磁波在特定介质中的传播速度大大减小。当频率为的电磁波以900m/s的速度传播时,电磁波的波长变为多少?
21.如图所示的振荡电路中,自感系数L=300 μH,电容C的范围为25~270 pF,求:
(1)振荡电流的频率范围;
(2)若自感系数L=10 mH,要产生周期T=0.02 s的振荡电流,应配置多大的电容?
22.电感线圈中的电流在时间内的变化为1A,线圈产生的感应电动势为6mV,求由该线圈和电容为14400pF的电容器组成的振荡电路所辐射的电磁波波长是多大?
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】
由LC振荡电路的周期为,为了增大LC振荡电路的固有频率可减小周期大小,增大电容器的正对面积电容增加,在线圈中放入铁芯电感增加,因此电路的周期增大,A错误;
电容器极板的面积减小电容增加,线圈匝数增加电感增加,B错误;
减小电容器的距离电容增加,放入贴心电感增加,C错误
减小电容器的正对面积则电容减小,减小线圈的匝数电感减小,因此周期减小频率增加,D正确
2.D
【详解】
根据振荡电路的频率公式
和平行板电容器电容公式
知,当增大电容器两极板正对面积时,C增大,f减小。减少极板所带的电荷量,不影响C,即f不变。在线圈中放入软铁棒,L增大,f减小。减少线圈匝数,L减小,f增大。
故选D。
3.C
【详解】
A.由图(乙)可知,在0.5s至1s内,电路电流在减小,电容器C正在充电,故A错误;
B.由图(乙)可知,在0.5s至1s内,电流是正的,即经过P点的电流向右,由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子,因此在该时间段内,电子经过P点向左移动,因此电容器上极板带负电,故B错误;
C.由图(乙)可知,在1s至1.5s内,通过电感线圈的电流向上,且增大,电感线圈产生自感电动势,由楞次定律可知,电感线圈下端电势高,上端电势低,故Q点电势比P点电势高,故C正确;
D.由图(乙)可知,在1s至1.5s内,电路电流增大,磁场增加,磁感应强度变大,电路处于放电过程,电场能转化为磁场能,故D错误。
故选C。
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】
A.“B超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波脉冲,超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来,又被探头接收,这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像,没有使用多普勒效应,选项A错误;
B.图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断,副线圈中的电流减小,会引起原线圈电流突然减小,选项B错误;
C.图(b)中磁铁上下振动时,磁铁下端放一金属线圈,让磁铁振动时穿过它,线圈内产生感应电流,它产生它将对磁铁产生明显的阻尼,选项C正确;
D.图(c)中LC振荡电路中,如果磁场在增大,说明电流正在增大,那么电容器在放电,由电流的关系可知电容器上极板带负电,选项D错误。
故选C。
6.B
【详解】
A. 0 t1时间内电路中的电流不断减小,说明电容器在不断充电,则磁场能向电场能转化,磁场能在减小,故A错误;
B. 在t1到t2时间内电路中的电流不断增大,说明电容器在不断放电,故B正确;
C. 在t2到t3时间内,电路中的电流不断减小,说明电容器在不断充电,则电容器两板间电压在增大,故C错误;
D. 电流变化率就是i t图象的斜率,由图可知,在t3 t4时间内,图象的斜率在变小,因此线圈中电流变化率在减小,故D错误;
故选B.
7.B
【详解】
当S断开时,L产生感应电流,与电容形成振荡电路,对电容进行充电, b带正电,故B正确。
故选B。
8.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。
9.D
【详解】
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,故选D.
10.C
【详解】
A.当开关S置于b端时,电容器开始放电,电容器上极板带正电,当时回路中的电流逆时针方向达到最大值,故A错误;
B.当时为电流逆时针电容器充电结束时,该时刻电流变化最快,自感电动势最大,故B错误;
C.在时间内,为给电容器充电,电容器下极板带正电,在时刻充电结束,电容器带电量最大,所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大,故C正确;
D.根据周期性可知,在时间内与时间内相同,为电容器放电过程,电场能逐渐减小而磁场能量逐渐增大的过程,故D错误。
故选C。
11.D
【详解】
AB.若磁场正在减弱,则电流正在减小,是充电过程,根据安培定则可确定电流由b向a电场能增大,上极板带负电,故AB正确,但不符合题意
CD.若磁场正在增大,则电流在增大,是放电过程,电场能正在减小,根据安培定责,可判断电流是由b向a,上极板带正电,故C正确,不符合题意,D错误。
故选D。
12.C
【详解】
在电磁振荡中,磁场能与电场能周期性地相互转化,电磁振荡过程如下图所示
故选C。
13.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。
14.BCD
【详解】
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,则C正确,A错误;
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,故B正确;
DE.若电容器正在放电,则线圈中电流增大,由楞次定律可判定自感电动势正在阻碍电流增大,故D正确,E错误。
故选BCD。
15.AD
【详解】
在LC振荡电路中,当电容器在放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少,从能量看:电场能在向磁场能转化;当电容器在充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加;从能量看:磁场能在向电场能转化。当电容器充电完毕尚未开始放电时,电容器的电量最多,磁场能完全转化为电场能,磁场最弱,磁场能最小,电场能最强;电流为零,故AD正确、BC错误。
故选AD。
16. 充电 正电
【详解】
LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10-2s,t=0时刻振荡电流沿逆时针方向达最大值,即分析中的时刻;t=3.4×10-2s=1.7T,与分析中的中间某时刻相同,电容器在正向充电,电容器的上极板 带正电.
17. ×108~ ×109 Hz 15
【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
18. 充电完毕 带负电
【解析】
【详解】
LC振荡电路,是电场能和磁场能之间的转化,电流最大时磁场能最大,电流为零时电场能最大;因为
t=2.5×10-2s=T
从电流逆时针最大开始计时,经T时,电容器正处于充电完毕状态;
从电流逆时针最大开始计时,根据充放电规律可知,电容器处于充电完毕状态时,上极板a带负电。
19. 自感 减少 最大值 电场能 磁场能 自感 反向充电 增多 磁场能 电场能
20.(1);(2)紫外线波段;(3)
【详解】
(1)由波速公式得
(2)该电磁波属于紫外线波段。
(3)由得
21.(1)0.56×106~1.8×106 Hz ;(2)10-3 F
【详解】
(1)由f=得:
fmax= Hz=1.8×106 Hz
fmin=Hz=0.56×106 Hz
所以频率范围为0.56×106~1.8×106 Hz.
(2)由T=2π得:
C=F=10-3 F.
22.13534m
【详解】
法拉第电磁感应定律公式,有:
解得:
;
据LC振荡电路振荡电流频率:
;
发射电磁波波长为22166Hz,故波长为:
;