4.2电磁振荡和电磁波同步训练（Word版含答案）

4.2电磁振荡和电磁波
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．振荡电路的振荡周期为时刻电流方向如图所示,此时电容器不带电．下列图象正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．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
4．如图所示是一个LC振荡电路中电流的变化图线，下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t1时刻电路中只有电场能
C．t1时刻电容器所带电荷量为零
D．t2时刻电容器两极板间电压为零
5．周期为T频率为f的电磁波在某介质中的传播速度为v，该电磁波的波长为（　　）
A． B． C． D．
6．在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为i的正方向，则（　　）
A．0~0.5ms内，电容器C正在充电
B．0.5ms~1ms内，电容器上极板带正电荷
C．1ms~1.5ms内，Q点比P点电势高
D．1.5ms~2ms内，线圈的磁场能减少，磁感应强度增大
7．如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。先把电容器充满电。t=0时如图（a）所示，电容器两板间的电势差最大，电容器开始放电。T=0.005s时如图（b）所示，LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值，则（　　）
A．此LC振荡电路的周期T=0.01s
B．t=0.025s时，回路电流方向与图（b）中所示电流方向相反
C．t=0.035s时，线圈中的磁场能最大
D．t=0.040s至t=0.045s时，线圈中的电流逐渐减小
8．在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示的振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈中的磁场方向如图所示，则此时（　　）
A．线圈中的自感电动势在增大
B．电容器两端电压正在增大
C．磁场能正在转化为电场能
D．在电容器内放入绝缘物质，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领
10．如图所示是两个LC振荡电路1和2的电容器电压u随时间t变化的图像，两电路的自感系数，则（　　）
A．电路1的频率为电路2的一半
B．电路2的电容为电路1的两倍
C．电路2电容器的最大电荷量为电路1的四倍
D．电路1电流最大时电路2的电流也一定最大
11．如图所示的振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈中的磁场方向如图所示，则此时（　　）
A．电容器正在充电
B．线圈中的自感电动势在减小
C．磁场能正在转化为电场能
D．在线圈中插入铁芯，可以增大电路的振荡频率
12．如图所示的振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈中的磁场方向如图所示，则此时（　　）
A．线圈中的自感电动势在增大
B．电容器两端电压正在增大
C．磁场能正在转化为电场能
D．在电容器内放入绝缘物质，可以减小电路的振荡频率
二、多选题
13．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减小
C．电感线圈中的电流正在增大
D．线圈中自感电动势正在减小
14．理想LC振荡电路某时刻电容器极板间的场强方向和线圈中的磁场方向如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电容器正在放电
B．电路中的磁场能在增加
C．电容器两端的电压在增加
D．把电容器的两极板间距离拉大，振荡电流的频率增大
15．已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的变化规律同步，若在电容器开始放电时计时（此时摆球位于最大位移处），则（　　）
A．单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为零
B．单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大
C．单摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为零，电路中电流为零
D．单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐增大
三、填空题
16．电磁振荡的产生及能量变化
（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。
（3）LC振荡电路电容器的放电、充电过程
a.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，极板上没有电荷，放电电流达到___________。该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能。
b.电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的___________作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，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。该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能。
（4）电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在___________，电场能和磁场能也随着做周期性的___________。
17．根据电磁振荡过程各物理量的变化规律完成下列填空。
项目 过程　 电荷量q 电场强度E 电势差U 电场能 电流i 磁感应强度B 磁场能
0～电容器放电 减小 减小 减少 增大 增大 增加
t＝时刻 0 0 最大
～反向充电 增加 增大 减少
t＝时刻 最大 0 0 0
～反向放电 减少 增大 增大 增加
t＝时刻 0
～T电容器充电 增加 增大 增加 减小 减小 减少
18．如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，电感线圈中的电流正在______（填“增大”“减小”或“不变”），如果电流的振荡周期为T=10－4s，电容C=250μF，则线圈的电感L=______H。
19．如图为振荡电路在某时刻的电容器的带电情况和电感线圈中磁感线方向情况，由图可知电容器在___________（选填“放”或“充”）电，电感线圈中的电流在___________（选填“增大”“减小”或“不变”），如果振荡电流的周期为π×10-4 s，电容为C=250 μF，则自感系数L=___________。
四、解答题
20．机械波可以发生共振，电磁波同样也可以，当电磁波的频率和振荡电路自已的固有频率相同时，振荡电流的振幅最大。这个现象叫做电谐振。通过莱顿瓶做实验可以观察到电谐振现象，简述其原理。
21．某收音机的LC振荡电路由自感系数为L的线圈和可变电容器构成．若L保持不变，要求LC振荡电路的频率范围是，则可变电容的最大值与最小值之比是多少？
22．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？
23．在LC振荡电路中，如果C＝100 pF，要发出波长为30 m的无线电波，应用多大电感的电感线圈？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【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
【解析】
【详解】
根据题意，t=0时刻，极板上电荷量为零，电场强度为零，电场能为零；磁场能最强，振荡电流最大，电容器即将进行反向充电．由于能量是标量，所以线圈中磁场能的图象应该在横轴上方．
故本题选D
3．D
【解析】
【分析】
【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。
4．C
【解析】
【详解】
A．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，A错误；
B．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，B错误；
C．在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量为零，电压也为零，C正确；
D．在t2时刻，电路中的i最小，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，电场能最大，则电压也最大，D错误；
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
频率为f的电磁波在某介质中的传播速度为v，由
该电磁波的波长为
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，在0至0.5ms内，电路电流在增大，电容器正在放电，故A错误；
B．由图乙可知，在0.5ms至1ms内，电流是正的，即经过点的电流向右，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1ms至1.5ms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，即点比点电势高，故C正确；
D．由图乙可知，在1.5ms至2ms内，电路电流减小，磁场减弱，磁感应强度变小，电路处于充电过程，磁场能转化为电场能，磁场能减小，故D错误；
故选C。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．依题意，可知此LC振荡电路的周期为
故A错误；
B．因为
所以，回路电流方向与图（b）中所示电流方向相同，故B错误；
C．因为
此时，线圈中电流最大，磁场能也最大，故C正确；
D．t=0.040s至t=0.045s时，电容器放电，线圈中的电流逐渐增大，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
电容器极板间电压
随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小．从题图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，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t=0时刻电压为零，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t=0时刻，电流为负向最大，故D正确，ABC错误。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，这时电容器正在放电，电流减小越来越慢，故线圈中自感电动势在减小，A错误；
B．这时电容器正在放电，故两板间电压在减小，B错误；
C．因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电场能能向磁场能转化，C错误；
D．在电容器内放入绝缘物质，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，D正确；
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．由图中可知，由可知电路1的频率是电路2频率的2倍，故A错误；
B．LC震荡电路周期为
由题意可知，，故
故B错误；
C．由，可得，
即电路2电容器的最大电荷量为电路1的4倍，故C正确；
D．电流最大时，电压为0，故电路1电流最大时电路2的电流不一定最大，故D错误；
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．由右手螺旋定则可知，线圈中的电流方向从上往下看为逆时针，而电容器上极板带正电，故此时电容器正在放电，A错误；
B．由于电容器正在放电，故电流增大将越来越慢，因此线圈中的自感电动势在逐渐减小，B正确；
C．电容器放电过程中，电场能减小，线圈磁场能增大，故电场能正在转化为磁场能，C错误；
D．在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，则根据可知，电路的振荡频率减小，D错误。
故选B。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由电路可知，电容器正在放电，则电流的变化率正在减小，感应电动势在减小，电容器带电量减小，则两端的电压在减小，电场能正在转化为磁场能；选项ABC错误；
D．在电容器内放入绝缘物质，则电容器的电容变大，根据
可知，可以减小电路的振荡频率，选项D正确。
故选D。
13．CD
【解析】
【详解】
根据电容器极板电性以及线圈产生磁场方向可推知此时电容器正在放电，电感线圈中的电流正在增大，磁场能正在增大，线圈中电流的变化率正在减小，所以线圈中自感电动势正在减小，综上所述可知AB错误，CD正确。
故选CD。
14．CD
【解析】
【详解】
A．由线圈中的磁场方向和安培定则可以得到线圈中的电流沿逆时针方向（俯视），故电容器正在充电，故A错误；
BC．电容器充电时，电容器两端的电压增加，电场能增加，磁场能减小，故B错误，C正确；
D．把电容器的两极板间距离拉大时，电容减小，由LC振荡电路的周期公式
可知周期减小，故振荡电流频率增加，故D正确。
故选CD。
15．AB
【解析】
【详解】
依题意得：
单摆的重力势能、LC振荡电路中的电场能、电容器的电荷量三个物理量同步变化；
单摆的动能、单摆的速度、LC振荡电路中的磁场能、回路的电流强度四个物理量同步变化；
A．单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能、电容器的电荷量也最大，单摆的动能、单摆的速度、LC振荡电路中的磁场能、回路的电流强度都等于零，A正确；
B．单摆速度逐渐增大时，单摆的动能、LC振荡电路中的磁场能、回路的电流强度都增大，单摆的重力势能、LC振荡电路中的电场能、电容器的电荷量都减小，B正确；
C．单摆动能最大时，回路的电流强度最大，C错误；
D．单摆速度逐渐减小时，回路的电流强度也减小，D错误；
故选AB。
16． 周期性 振动电流 自感电动势 减小 最大 自感电动势 增加 做周期性变化 变化
【解析】
【详解】
（1）[1]振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流；
（2）[2]振荡电路：能产生振动电流的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。
（3）LC振荡电路电容器的放电、充电过程
a.[3][4][5]电容器放电：由于线圈的自感电动势作用，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减小。放电完毕时，极板上没有电荷，放电电流达到最大。该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能。
b.[6][7]电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的自感电动势作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐增加，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多。该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能。
（4）电磁振荡的实质
[8][9]在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在做周期性变化，电场能和磁场能也随着做周期性的变化。
17．见解析
【解析】
【详解】
横向对应空号：0～电容器放电：
[1]电荷量q减小。
t＝时刻：
[2] 因电荷量q是0，电场强度E是0。
[3] 因电场强度E是0，电场能是0。
[4]电流i最大。
[5]磁感应强度B最大。
～反向充电：
[6]因电荷量q增加，电场强度E增大。
[7] 因电势差U增大，电场能增加。
[8]电流i减小。
[9]磁感应强度B减小。
t＝时刻：
[10]因电荷量q最大，电场强度E最大。
[11]因电场强度E最大，电势差U最大。
[12]因电势差U最大，电场能最大。
～反向放电：
[13]电荷量q减小。
[14]因电荷量q减小，电场强度E减小。
[15]因电场强度E减小，电势差U减小。
t＝时刻：
[16]电荷量q是0。
[17]因电荷量q是0，电场强度E是0。
[18]因电场强度E是0，电势差U是0。
[19]电流i反向最大。
[20]磁感应强度B最大。
[21]因磁感应强度B最大，磁场能最大。
～T电容器充电：
[22]因电场强度E增大，电势差U增大。
18． 减小 10－6
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小,根据振荡电流的周期公式
得
19． 充 减小 10-5H
【解析】
【详解】
[1][2][3]根据题图中的磁感线方向，由安培定则可判断出回路中的电流方向为顺时针方向，故正在对电容器充电，磁场能正在转化为电场能，电流正在减小。又由
可得
L=
解得
L=10-5H
20．见解析
【解析】
【详解】
电磁系统中，储能元件内电能与磁能不断相互转换，形成电谐振。 若系统受到外界周期性的电磁激励,且激励的频率等于系统的自由振荡频率,则系统与激励源间形成电谐振。 产生电磁振荡的最简单的实例:是由电阻 R、电感线圈L和电容器C 所组成的振荡回路,使其电容器C中储存的电能与电感线圈 L中储存的磁能不断地相互转换。
21．
【解析】
【详解】
由
知：振荡电路频率最大时
振荡电路频率最小时
联立解得电容最大值与最小值之比为
22．（1）6.28×10－4s；（2）减小；反向充电过程
【解析】
【分析】
【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。
23．2.5 μH
【解析】
【详解】
由公式T＝2π 和v＝ ，
得
L＝
式中v＝3.0×108m/s，C＝100×10－12F，
L＝H＝2.5 μH
答案第1页，共2页
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