第2节 电磁振荡和电磁波 综合训练（Word版含解析）

4.2电磁振荡和电磁波
一、选择题（共15题）
1．如图所示，L是电阻不计的自感线圈，C是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是（ ）
A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D．由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电
2．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
3．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是(　　)
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的
C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的
4．如图所示是LC振荡电路及其中产生的振荡电流随时间变化的图象，电流的正方向规定为顺时针方向，则在到时间内，电容器C的极板上所带电量及其变化情况是　　
A．上极板带正电，且电量逐渐增加 B．上极板带正电，且电量逐渐减小
C．下极板带正电，且电量逐渐增加 D．下极板带正电，且电量逐渐减小
5．在物理学中很多的物理规律、物理思想都有相似或相近的地方，下列说法正确的是（　　）
A．电磁振荡和机械振动的变化规律不同，本质不同
B．电磁振荡和机械振动的变化规律相同，本质相同
C．电磁振荡和机械振动的变化规律不同，本质相同
D．电磁振荡和机械振动的变化规律相同，本质不同
6．一台收音机的接受频率范围从f1=2.2MHz到f2=22MHz。设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的对应电容量变化范围从C1到C2 ，那么波长之比λ1∶λ2和电容之比C1∶C2应为（　　）
A．λ1∶λ2=∶1 ； C1∶C2=100∶1 B．λ1∶λ2=∶1 ； C1∶C2=10∶1
C．λ1∶λ2=10∶1 ； C1∶C2=100∶1 D．λ1∶λ2=10∶1 ； C1∶C2=10∶1
7．如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在减小，则此时（　　）
A．电容器上极板带负电，下极板带正电 B．振荡电路中能量正在从磁场能转化为电场能
C．电容器两极板间的场强正在减小 D．线圈中的磁通量变化率正在变小
8．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
9．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
10．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．电容器正在充电
B．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
C．电感线圈中的电流正在减小
D．电感线圈中的磁场能正在减小
11．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
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．为了增大LC振荡电路的固有频率，下列方法可采取的是（　　）
A．增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B．减小电容器两极板间的距离并增加线圈的匝数
C．增大电容器两极板间的距离并减少线圈的匝数
D．减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数
14．如图甲所示为LC振荡电路，用电流传感器可以将快速变化的电流显示在计算机屏幕上，如图乙所示。规定图甲中标注的电流方向为正方向，下列说法正确的是（　　）
A．状态a时刻电容器正在充电
B．状态b和d电容器两端的电压相等
C．状态a和c电容器极板的电性相反
D．造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波
15．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．电容器上极板带负电，下极板带正电
B．电容器上极板带正电，下极板带负电
C．电荷量正在减小
D．磁场正在减弱
二、综合题
16．如图所示，i—t图象表示LC振荡电流随时间变化的图象，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段。
17．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”）。
18．如图所示，线圈的自感系数为3 μH，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在150~300 pF之间变化，S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。
19．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，经过3.14×10－5 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
20．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D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像（q为正值表示a极板带正电）。
21．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律i=0.14sin（1000t）A，已知电路中线圈的自感系数L=50mH，求：
（1）该振荡电流的周期为多少；
（2）电容器的电容C．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A、S闭合瞬间，给电容器充电，且A与电源的正极相连，故A板带正电，B板带负电，故A正确；
B、S保持闭合，电容器支路断路，但两端的电压与并联的支路电压相同为零，故电容器不带电，故B错误；
C、S断开瞬间，由于线圈产生感应电流，电流的方向与原电流方向相同，故A带负电，B带正电，故C错误；
D、根据ABC可知，D错误；
故选A
2．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。
3．B
【详解】
由震荡频率公式
可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的 ，或减小自感使之变为原来的，故B正确，ACD错误．
故选B。
4．B
【详解】
t1到t2时间内，电流为负且增大，即逆时针增大，说明该过程是放电的过程，且负电荷正由下极板向上极板移动，由此可知上极板带正电，且其所带正电荷量逐渐减小．所以选项B正确，ACD选项错误．故选B．
5．D
【详解】
电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程，而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程，它们都是按正弦规律变化的。
故选D。
6．C
【详解】
由于电磁波的波速等于光速，由可知，波长与频率成反比，故
λ1∶λ2=10∶1
据电磁振荡公式
收音机中L为定值，故C与f2成反比，可得
C1∶C2=100∶1
C正确。
故选C。
7．B
【详解】
根据安培定则，线圈中的电流从上看是逆时针，此时电流正在减小，表明电容器正在充电，所以下板带负电，上板带正电。电容器两极板间场强正在增大，电场能在增大，电容放电变快，线圈中感应电动势变大。磁通量变化率正在变大，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．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。
9．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。
10．B
【详解】
图示时刻，电容器上极板带正电，通过图示磁感线方向知电容器放电，电流在增大，电容器上电荷量减小，此时可自感电动势正在阻碍电流增大，电场能转化为磁场能，电感线圈中的磁场能正在增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
11．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。
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．CD
【详解】
A．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。增大电容器两极板的正对面积，电容增大，在线圈中放入铁芯，自感系数增大，则电路的周期增大，固有频率减小，A错误；
B．电容器两极板间的距离减小，电容增大，线圈匝数增加，自感系数增大，则电路的周期增大，固有频率减小，B错误；
C．增大电容器两极板间的距离，电容减小，减少线圈的匝数，自感系数减小，则电路的周期减小，固有频率增大，C正确；
D．减小电容器两极板的正对面积，电容减小，减小线圈的匝数，自感系数减小，则电路的周期减小，固有频率增大，D正确。
故选CD。
14．AD
【详解】
A．在LC振荡电路中，电流在减小，说明电容器正在充电，故A正确；
B．由图可知，随着LC振荡电路能量的消耗，电容器充电结束后的电荷量逐渐减小，电容器两端电压也逐渐减小，故状态b电容器两端的电压大于状态d电容器两端的电压，故B错误；
C．经历状态a充电后，状态c为充电结束后的放电状态，电容器极板的电性没有发生变化，故C错误；
D．造成电流i不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波，故D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
由题图和题意可知电流方向和电流在增大，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小，电场强度在减小，电场能正在向磁场能转化，线圈内的电动势正在减小，故BC正确，AD错误。
故选BC。
16．cd
【详解】
由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段
17． 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。
18．1.884×10-7s，1.06×107Hz
【详解】
根据
可得振荡的最大周期为
s＝1.884×10-7 s
根据
解得
Hz＝1.06×107 Hz
19．20 m/s2,10 m/s2
【详解】
当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；
所以
mg=qU/d
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
当t=3.14×10－5s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，
qU/d+mg=ma
以上式子联立，代入数据解得
a=20m/s2
当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用
所以
mg=ma/
a/=g=10m/s2．
20．
【详解】
开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此时间里，电容器下极板b带正电，所以此时间内，a极板带负电，由0增为最大，则电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像
21．（1）（2）
【详解】
(1)根据振荡电路的周期性变化的规律，得
(2)因震荡周期，得
答案第1页，共2页