4.1 电磁振荡 同步练习（Word版含答案）

4.1、电磁振荡
一、选择题（共15题）
1．随着时代的发展，振荡电路在量测、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有着广泛的应用，如图所示，某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，此时（　　）
A．B板带负电 B．两板间的电压在增大
C．电容器C正在充电 D．电场能正在转化为磁场能
2．转换电视频道时，选择自己喜欢的电视节目，称为（　　）
A．调制 B．调谐 C．解调 D．调幅
3．如图甲所示，电路中的电流正在变大，保持不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．回路中的磁场能正在变小
B．电路2的电容为电路1中电容的2倍
C．电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等
D．电路2的电流最大时电路1的电流也一定最大
4．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是（　　）
A．各种频率的电磁振荡都能发射电磁波，只是发射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易发射电磁波
B．为了有效向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率
C．为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高
5．要使LC振荡电路的周期增大一倍，可采用的办法是
A．自感L和电容C都增大一倍
B．自感L和电容C都减小一半
C．自感L增大一倍且电容C减小一半
D．自感L减小一半且电容C增大一倍
6．某个智能玩具的声响开关与电路中的电流有关，如图所示为玩具内的振荡电路部分电路图。已知线圈自感系数，电容器电容，在电容器开始放电时（取），上极板带正电，下极板带负电，则（　　）
A．振荡电路的周期
B．当时，电容器上极板带正电
C．当时，电路中电流方向为顺时针
D．当时，电场能正转化为磁场能
7．如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时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。则（ ）
A．回路的周期为0.02s
B．回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．时线圈中磁场能最大
D．时回路中电流沿顺时针方向
8．某时刻振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
9．如图所示为振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，则下列判断中错误的是（ ）
A．在b和d时刻，电路中电流最大 B．在时间内，电场能转变为磁场能
C．a和c时刻，磁场能为零 D．在和时间内，电容器被充电
10．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期为的振荡电流。那么（ ）
A．若罐中的液面上升，振荡电流的频率变小
B．若罐中的液面上升，振荡电流的周期变小
C．当S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场先变弱后变强
D．当S从a拨到b之后的四分之一周期内，回路中的电流增大，L的自感电动势变大
11．如图所示的LC振荡电路，在某时刻的磁场方向如图所示，则下列正确的是（）
A．若磁场正在增强，则电容器处于充电状态，电流由a→b
B．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电
C．若磁场正在减弱，则电场能正在增强，电容器上极板带正电
D．若磁场正在减弱，则电场能正在增强，电流由b→a
12．如图所示，LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（　　）
A．时，回路中电流变化最快
B．时，灰尘的速度最大
C．时，灰尘的加速度最大
D．时，线圈中磁场能最大
13．如把一根软铁棒插入LC振荡电路的线圈中，其他条件保持不变，则电路的（　　）
A．固有频率变大 B．固有周期变大
C．最大磁场能不变 D．最大电压增大
14．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
15．在LC电磁振荡回路中，电容两端的电压u随时间t变化的规律如图所示，则　　
A．在时刻，电路中的磁场能最小
B．在时刻，电路中的磁场能最小
C．从时刻至，在电路中磁场能转化为电场能
D．从时刻至，在电路中电场能转化为磁场能
二、填空题
16．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”）。
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．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
19．电磁振荡的周期和频率
（1）电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
（2）电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的________的次数。
如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的___________周期和___________频率。
（3）LC电路的周期和频率公式：，。其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒（s）、赫兹（Hz）、亨利（H）、法拉（F）。
三、综合题
20．在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.2~270pF。求振荡电路的频率范围。
21．如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，
（1）电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？
（2）在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？
（3）线圈中自感电动势的作用是什么？
22．如图所示的振荡电路中，线圈自感系数L=0.5H， 电容器电容C=2μF， 现使电容器上极板带正电，从接通电键K时刻算起．
（1）当t=3.0×10﹣2s时，电路中电流方向如何？
（2）经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？
23．图中正弦曲线表示LC振荡电路中电流随时间表化的图像，若以回路中顺时针方向为电流正方向，以电容器上方极板带正电时极板上电压为正，请在图中坐标中画出电容器极板上电压变化曲线的示意图．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，知电容器正在放电，所以B板带正电，电容器上的电荷量正在减小，由
可知，两板间的电压在减小，电场能正在转化为磁场能。故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
我们在选择电视节目时是调谐。改变电路的固有频率，使它跟要接收的电磁波的频率相同，这个电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，于是就选出了相应的电视节目。故B正确ACD错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．回路中电流正在增大，电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，故A错误；
B．根据可知，电路2的电容为电路1中电容的4倍，故B错误；
C．根据电容的定义式可得，由于最大电压相同，电路2中的电容为电路1中电容的4倍，可知电路2对应的电容器最大电荷量是电路1最大电荷量的4倍，故C错误；
D．电路2的电流最大时电路1的电流也最大，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．根据振荡频率知，振荡周期越大，振荡频率越小，越不容易辐射电磁波，故A错误。
BC．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率。故B正确，C错误。
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，振荡频率不变，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
根据：，周期要增大一倍，则LC乘积变为原来的4倍，所以A正确，BCD错误．
故答案选A．
6．C
【详解】
A．由公式
故A错误；
B．电容器先放电再反向充电，当
时，电容器上极板带负电，故B错误；
CD．当时
电容器处于反向充电过程，所以电流方向为顺时针，磁场能正在转化为电场能，故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下：
时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为，故A错误；
B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；
CD．时，经过，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。
故选C．
8．A
【详解】
A．根据磁感应强度的方向可知，回路中的电流为逆时针方向，则若电容器上极板带正电，则电容器正在放电，选项A正确；
B．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电，则线圈中的电流正在减小，选项B错误；
C．若磁场正在增强，则回路中电流正在变大，电容器在放电，即电容器两极板间的电场强度正在减小，选项C错误；
D．若磁场正在减弱，则回路中电流正在变小，电容器在充电，电流减小的越来越快，则线圈的自感电动势正在增加，选项D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．在b、d两时刻，电量为零，故电场能为零，故电流最大，A正确；
B．在a→b时间内，电荷量减小，电场能转变为磁场能，B正确；
C．a、c时刻，电荷量最大，此时电场能最大，磁场能为零，C正确；
D．在O→a时间内，电荷量在增加，故电容器被充电；而c→d时刻，电荷量在减小，电容器在放电，D错误。
故选D。
10．A
【详解】
AB．两块平行金属板构成的电容器中间的不导电液体是一种电介质，液体的高度升高，相当于插入的电介质增多，电容增大，根据可知，电容增大时，振荡电流的周期增大，则频率减小，故A正确，B错误；
C．在S从a拨到b之后的半个周期内，刚开始电容器作为电源放电，线圈中产生逐渐增大的电流，此时磁场增强，放电完毕后，电路中电流最大，此后电路中电流逐渐减小，电容器充电，磁场变弱，故C错误；
D．在S从a拨到b之后的四分之一个周期内，回路中的电流先逐渐增大，但电流变化越来越慢，故L的自感电动势变小，故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
AB．若磁场正在增强，根据能量守恒定律可知，电场能正在减少，电容器正在放电，由安培定则判断出电路中电流方向为逆时针，说明电容器下极板带正电,故AB错误；
CD．若磁场正在减弱，根据能量守恒定律可知，电场能正在增强，电容器正在充电，电路中电流方向为顺时针，则电容器上极板带正电，C正确，D错误
故选C。
12．C
【详解】
A. 开关S断开时，极板间带电灰尘处于静止状态，则有
式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由，得
s＝4π×10－5s
开关S闭合时t＝0，则当t=时，即时，电容器放电完毕，回路中电流最大，回路中电流变化最慢，故A错误；
B. 当t=时，即时，电容器放电完毕，此时灰尘仅受重力；之后电容器反方向充电，带电灰尘受电场力方向向下，带电灰尘会继续加速，故B错误；
C. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为
F合＝mg＋＝2mg
又因为F合＝ma，此时灰尘的加速度a＝2g，方向竖直向下；之后电容器再次反向充电，极板间场强方向又跟t＝0时刻方向相同，带电灰尘受电场力方向向上，所以2π×10－5s时，灰尘的加速度最大为2g，故C正确；
D. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，线圈中磁场能最小，故D错误。
故选C。
13．BC
【详解】
AB．LC振荡电路中的线圈内插入软铁棒时，线圈的自感系数L增大，由和知固有周期变大，固有频率变小，选项B正确，A错误；
CD．电容器电容不变，最大电荷量不变，故最大电压不变，最大电场能不变，最大磁场能不变，选项C正确，D错误。
故选BC。
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，磁场增强，故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；
D．据安培定则，线圈中电流俯视为逆时针，若电容器上极板带正电，说明电容器在放电，电场能减小，磁场能增加，故电流增加，则自感电动势正在阻碍电流增大，故D正确。
故选BCD。
15．AC
【详解】
在时时电路中电容器两端的电压最大，故两极板之间的电场最强，电场能最大，根据能量守恒可知此时磁场能量最小，A正确；在时电路中电容器两端的电压为0，两极板之间的电场强度为0，故电场能为0，根据能量守恒可知此时磁场能量最大，B错误；从至电容器两端的电压逐渐增大，故两极板之间的电场逐渐增强，则电路的电场能不断增大，即磁场能正在转化为电场能，C正确D错误．
16． 充电 带正电
【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。
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．见解析
【解析】
横向对应空号：0～电容器放电：
电荷量q减小。
t＝时刻：
因电荷量q是0，电场强度E是0。
因电场强度E是0，电场能是0。
电流i最大。
磁感应强度B最大。
～反向充电：
因电荷量q增加，电场强度E增大。
因电势差U增大，电场能增加。
电流i减小。
磁感应强度B减小。
t＝时刻：
因电荷量q最大，电场强度E最大。
因电场强度E最大，电势差U最大。
因电势差U最大，电场能最大。
～反向放电：
电荷量q减小。
因电荷量q减小，电场强度E减小。
因电场强度E减小，电势差U减小。
t＝时刻：
电荷量q是0。
因电荷量q是0，电场强度E是0。
因电场强度E是0，电势差U是0。
电流i反向最大。
磁感应强度B最大。
因磁感应强度B最大，磁场能最大。
～T电容器充电：
因电场强度E增大，电势差U增大。
19． 全振动 固有 固有
【详解】
（2）电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的全振动的次数。
如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率。
20．
【详解】
根据LC振荡电路的频率公式
故此振荡电路的频率范围是
21．见解析
【解析】
（1）电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能．
（2）在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能．
（3）线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化．
22．（1）顺时针方向电流 （2）
【详解】
(1)LC回路振荡的周期：
当t＝3.0×10－2 s时，t＝4.78T，即，
此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流方向为顺时针．
(2)当接通开关S时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时
23．如图;
【详解】
振荡电流的变化周期与电容器极板上电压变化周期相同，且当振荡电流最大时，电容器两板电压为零；振荡电流最小时，电压最大；则电容器极板上电压变化图线如图；
答案第1页，共2页