4.1电磁振荡 同步练习 （含答案解析）

4.1、电磁振荡
一、选择题（共15题）
1．麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（　　）
A．电容器正在放电
B．两平行板间的电场强度E在增大
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
2．如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T，开关S闭合一段时间．S断开时开始计时，当t=3T/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为(　　)
A．向下、向下
B．向上、向下
C．向上、向上
D．向下、向上
3．要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是（　　）
A．增大电容器两极板的间距
B．升高电容器的充电电压
C．增加线圈的匝数
D．在线圈中插入铁芯
4．LC振荡电路中，电容器两极板上的电荷量随时间变化的关系如图所示，则（　　）
A．在时刻，电路中的电流最大 B．在时刻，电路中的电流最大
C．在时刻，电感线圈两端电压最大 D．时间内，电路中的电流不断增大
5．如图甲所示为LC电磁振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从0时刻开始，电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数H，取，下列说法正确的是（　　）
A．s，电路中的电场能转化为磁场能
B．电容器的电容为F
C．s时刻穿过线圈的磁通量最大
D．s时穿过线圈的磁通量变化率最大
6．如图甲所示的LC振荡电路中，把通过P点向右的电流方向规定为电流的正方向，通过P点的电流变化规律如图乙所示，则
A．0.5 s～1.0 s时间内，电容器在充电
B．0.5 s～1.0 s时间内，电容器的上极板带正电
C．1.0 s～1.5 s时间内，Q点比P点电势低
D．1.0 s～1.5 s时间内，磁场能正在转变成电场能
7．一个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
8．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
9．LC振荡电路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，则（　　）
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最小
C．从时刻t2~t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3~t4，电容器的带电荷量不断增大
10．图中画出了一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断（　　）
A．时刻电感线圈两端电压最大 B．时刻电容器两极板间电压为零
C．时刻电路中只有电场能 D．时刻电容器带电荷量为零
11．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
12．在LC振荡电路的电容器两极板距离减小后与某一外来电磁波发生电谐振，那么LC振荡电路原来的周期T1与外来的电磁波的周期T2的关系是(　　)
A．T1＞T2 B．T1＜T2
C．T1＝T2 D．都有可能
13．理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻，电容器的带电量最大
B．t2时刻，电路中的磁场能量最小
C．从t2时刻到t3时刻电路中的电场能不断增大
D．从t3时刻到t4时刻，电容器的带电量不断增大
14．如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图线，由图可知（　　）
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2这段时间电路中电流逐渐减小
C．从t2到t3这段时间电容器处于充电过程
D．在t4时刻，电容器的电场能最小
15．下列说法正确的是
A．LC振荡电路中，当电流增大时，电容器所带电量也增大
B．光的行射现象说明在这一现象中光不沿直线传播了
C．光的干涉是光叠加的结果，但光的衍射不是光叠加的结果
D．发生多普勒效应时，波源的频率保持不变
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．在LC振荡电路中，当电流最大时，电容器两端电势差也最大，充电完成时，电势差最大，但是电流为0( )
18．在如图所示的电路中，电容器的电容为C=4×10-6F，线圈的电阻可以忽略，电感H。闭合电键S，稳定后断开，图中LC回路开始电磁振荡，振荡开始后，电容器C的上极板正在_____电（选填“充”或“放”），带_____电（选填“正”或“负”），线圈中电流的方向向_______（选填“上”或“下”），磁场能正在__________（选填“增大”或“减小”）。
综合题
19．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。
20．如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V、2 W”．开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流．若从S断开开始计时，求：
（1）当t=×10–3 s时，电容器的右极板带何种电荷；
（2）当t=π×10–3 s时，LC回路中的电流．
21．一个LC振荡电路所发射的电磁波频率是106 Hz，求它在真空中的波长，当振荡电路电容器的电容增为原来的4倍时，所发射的电磁波频率为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．电容器内电场方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，正电荷正在流向下极板，因此电容器处于充电过程，选项A错误；
B．电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，选项B正确；
C．该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场逆时针方向（俯视），选项C错误；
D．当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电流最小，因此产生的磁场最小，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
开关闭合时，电容器充电，下极板为正极板；S断开后，电容器与电感L组成振荡电路，电容的变化为周期性变化，如图所示；
则由图可知，电容器正在放电，电场方向向下，电流为逆时针，故由右手螺旋定则可知，磁场向上；故选B．
3．A
【详解】
LC振荡电路中产生的振荡电流的频率为，要想增大频率，减小电容C，减小线圈的自感系数L。
A．根据, 增大电容器两极板的间距，电容减小，故A正确；
B．升高电容器的充电电压，电容不变，故B错误；
CD．增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯，自感系数增大，故CD错误。
故选A。
4．A
【详解】
A．在时刻，极板上的电荷量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，故A正确；
B．在时刻，极板上的电荷量最大，电路中的电流为零，故B错误；
C．在时刻，极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，电流的变化率为零，电感线圈两端电压为零，故C错误；
D．时间内，极板上的电荷量不断增大，电路中的电流不断减小，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】
A．由图乙知，电容器两极间的电压增大，是充电过程，电路中的磁场能转化成电场能，故A错误；
B．由可得，电容
故B正确；
C．时，电容器两极间的电压最大，是充电刚结束的时刻，故电流为零，磁通量为零，故C错误；
D．时，电容器两极间的电压为零，是放电刚结束的时刻，故电流最大，磁通量最大，磁通量的变化率最小，D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A． 在0．5s至1s内，电路电流在正向减小，电容器正在充电，故A正确；
B． 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． 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，即Q点比P点电势高，故C错误；
D． 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A。
7．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。
8．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。
9．C
【详解】
AB．由题图可知，t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零；t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最强，磁场能最大，AB错误；
C．在t2至t3的过程中，电容器两板电压增加，必有电场能增加，故C正确；
D．在t3至t4过程中，电容器两板电压减小，带电荷量同时减少，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
ACD．由图像分析可知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器开始放电，根据电流随时间的变化规律，可以画出图像（在图中用虚线表示）
由图像分析可知，时刻，电容器带电荷量为零，电压为零，电场能为零，故D正确，AC错误；
B．时刻电容器带电荷量q最大，两极板间电压最大，故B错误。
故选D。
11．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。
12．B
【详解】
由和可知，当d减小时，T增大．则T1故选B。
13．BD
【详解】
A．t1时刻，电路中电流最大，电容器的带电量最小，所以A错误；
B．t2时刻，电路中电流最小，电容器带电量最大，磁场能量最小，所以B正确；
C．从t2时刻到t3时，电路中电流变大，电场能不断在减小，所以C错误；
D．从t3时刻到t4时刻，电路中电流逐渐减小，电容器的带电量不断增大，所以D正确。
故选BD。
14．ACD
【详解】
A．由q-t图线可以看出，在t1时刻电容器极板上的电荷量q最大，电容器中的电场最强，此时电路中的电场能最大，电路中的磁场能最小，为零，A正确；
B．从t1到t2，电容器极板上的电荷量q不断减小，可知电容器处于放电过程，电路中电流逐渐增大，B错误；
C．从t2到t3，电容器极板上的电荷量q不断增大，电容器处于充电过程，C正确；
D．t4时刻电容器极板上的电荷量q等于零，此时电容器中的电场能为零，即为最小，D正确。
故选ACD。
15．BD
【详解】
A． LC振荡电路中，当电流增大时，电容器放电，所带电量减小，选项A错误；
B．光的行射现象说明光能够绕开障碍物，即在这一现象中光不沿直线传播了，选项B正确；
C．光的干涉和衍射都是光叠加的结果，选项C错误；
D．发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是当观察者相对波源运动时，观察者接受到的波的频率发生了变化，选项D正确；
故选BD.
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．错误
【详解】
在LC振荡电路中，电流增大的过程是电容器的放电过程，振荡电流最大时，电容器放电结束，电容器两端电压为零，充电完成时，电势差最大，但是电流为0，故此说法错误。
18． 充电 正 下 增大
【详解】
先由题意得周期
经过，此时处于时刻，因此作出图像为以上极板带正电为正的余弦函数图像，如图所示
在时刻，从图可看出，电容器正在充电，因此上极板带正电。
因此图像为以LC回路中由逆时针方向电流为正的余弦函数，在时刻，线圈中电流方向向下，逐渐增加，因此磁场能也逐渐增大。
19．见解析
【解析】
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。
20．（1）正电荷 ；（2） 0.5 A
【详解】
（1）S断开后，LC中产生振荡电流，振动周期为
则t＝×10－3 s=时，电容器充电完毕，右极板带正电荷
（2）开关S闭合后，灯泡正常发光时电路中的电流
当t＝π×10－3 s=时，LC回路中的电流达到反向最大，即I=0.5A
21．5×105 Hz
【详解】
由波长公式可求得：
电磁震荡的频率为：
所以发射电磁波的频率为：
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