4.2电磁振荡和电磁波 课后练习（word 含答案）

4.2电磁振荡和电磁波
一、选择题（共15题）
1．在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于(　　)
A．充电电压的大小
B．电容器带电荷量的多少
C．放电电流的大小
D．电容C和电感L的数值
2．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
3．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
4．已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷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两时刻电路中电流最大，方向相反
C．b、d两时刻电路中电流最大，方向相同
D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反
5．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
6．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
7．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
8．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
9．如图为LC回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为正。在t=T时，对应的电路是下图中的（　　）
A． B． C． D．
10．不计电阻的线圈L和电容为C的电容器如图连接，开关S先闭合，等电路稳定后，于时开关断开，时LC回路中电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值。则（　　）
A．时线圈的感应电动势最大
B．LC回路的周期为
C．电容器所带电荷量最大时LC回路电流最大
D．时回路中电流沿逆时针方向
11．图中的LC振荡电路，先把开关S掷到1处给电容器C充电，充好电后再将开关S掷到2处（组成LC振荡电路），这时电容器开始放电，但电流不能立刻达到最大值，而是直到电容器C放电完毕时电流才达到最大值，造成此现象的原因是（　　）
A．线圈的自感作用 B．电容器的本身特点
C．电子做定向移动需要一定的时间 D．以上答案都错误
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．若电容器正在放电，则电容器上极板带正电
C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大
D．若在电容器板间插入电介质，则振荡频率会增大
13．要提高振荡电路发射电磁波的本领，应采取的措施是（　　）
A．增大电容器极板间距
B．使振荡电容器的正对面积足够大
C．增加回路中的电容和电感
D．使振荡电路形成开放电路
14．在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在增大，则该时刻 （　　）
A．电容器上极板带正电，下极板带负电
B．电容器上极板带负电，下极板带正电
C．电场能正在向磁场能转化
D．电容器正在放电
15．在图所示电路中，流过二极管D的电流iD如图所示，该电流可以看作是一个恒定电流和一个交变电流的叠加，流过电感和电容的电流分别为iL、iC。下列关于iL、iC随时间t变化的图象中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
16．（1）振荡电流：大小和方向都做______迅速变化的电流；
（2）振荡电路：能产生______的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。
17．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”）．
18．一电容为C的电容器两极板间的电压为U，断开电源，让其通过一个自感系数为L的电感线圈放电，在第一次放电完毕的过程中，流过电路的平均电流是____________。
三、综合题
19．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？
20．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。
21．简述通过莱顿瓶实验来观察电谐振。
22．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期
T是由振荡电路的电容C和电感L决定的，与电荷量、充电电压、放电电流等无关。故ABC错误，D正确。
故选D。
2．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。
3．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。
4．D
【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，故AB错误；
CD．当电容器电荷量为零时，回路中电流最大，并且b、d两时刻充放电过程相反，电流方向就相反，故C错误，D正确。
故选D。
5．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。
6．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。
7．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。
8．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。
9．D
【详解】
由图像可知，在时电流最大，则回路中磁场能最大，电场能最小，说明电容器放电；由图可得，在的时间内，回路中的电流为顺时针方向，即顺时针方向的电流放电，电流从上级板流出，故ACD错误，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
B．t=0时，线圈中电流向下，断开开关S后，电容器下极板充电。在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时充电一次，则周期为0.08s，故B错误；
A．当t=0.18s时电容器逆时针充电结束，该时刻电流变化最快，线圈的感应电动势最大，故A正确；
C．LC回路中，电容器所带电荷量增大时，由于线圈的自感作用，电路中电流逐渐减小，电荷量最大时，LC回路电流最小，故C错误；
D．当t=0.05s时线圈中电流向上为电容器充电，回路中电流沿顺时针方向，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】
电容器放电的过程中电路中的电流增大，而线圈的电感会阻碍电流的变化，所以电路中的电流只能逐渐增大。所以这时电容器开始放电，但电流不能立刻达到最大值，而是直到电容器C放电完毕时电流才达到最大值，造成此现象的原因是线圈的自感作用。
故选A。
12．A
【详解】
A．若磁场正在减弱是充电，由楞次定律可得线圈上端为正极，则电容器上极带正电，故A正确；
B．若电容器正在放电。由安培定则可得电容器上极带负电；故B错误；
C．若电容器上极板带正电，说明电容器在充电，磁场能转化为电场能，则线圈中电流应该减小，故C错误；
D．在电容器板间插入电介质电容器的电容增大，由振荡频率
可知，若在电容器板间插入电介质，则振荡频率会减小，故D错误。
故选A。
13．AD
【详解】
A．要提高振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑：一是提高振荡频率；二是振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，由
可知，当增大电容器极板间的距离时，C变小，f增大，故A正确；
B．使电容器正对面积变大，C变大，f变小，故B错误；
C．增大回路中的L、C，f变小，故C错误；
D．使振荡电路形成开放电路有利于电磁波的发射，故D正确。
故选AD。
14．ACD
【详解】
通过图示电流方向，知电容器在放电，则电容器上极板带正电，下极板带负电，振荡电流增大，电容器上的电荷量正在减少，电场能正在向磁场能转化，故ACD正确，B错误。
故选ACD。
15．BC
【详解】
电容通高频，阻低频，电感通低频，阻高频，根据题意可知通过电容的是交流电，通过电感的为恒定电流。
故选BC。
16． 周期性 振荡电流
17． 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．
18．
【详解】
从放电开始到第一次放电完毕所用时间为，放出的电荷量为
则平均电流为
19．（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
20．
【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；
21．取两个相同的莱顿瓶（一种电容器），一个和固定的金属框相连，中间有一个间隙A、B；另一个和有可移动边的金属框相连，可动边上有一个氖管，给第一个莱顿瓶充电，当电压足够高时，在间隙中产生火花放电，辐射出电磁波。移动第二个莱顿瓶金属框上的可动边，观察它在不同位置时接收电磁波的情况，根据氖管发光的亮度找出振荡电流最强的位置。实验结果表明，当两个矩形框大小相等时，振荡电流最强。
22．（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