人教版(2019)选择性必修二 4.1 电磁振荡 同步练习
一、单选题
1.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,则( )
A.若i正在减小,线圈两端电压在增大
B.若i正在增大,此时A板带正电
C.若仅增大线圈的自感系数,振荡频率增大
D.若仅增大电容器的电容,振荡频率增大
2.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
3.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
4.如图甲所示为小明爷爷的收音机的调谐电路图,图乙为调谐电路中可变电容器对应的工作原理图。当调谐电路中可变电容器的电容为时,接收到波长为的信号,如果要接收到波长为的信号,则可变电容器的电容应调整为( )
A. B. C. D.
5.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。则( )
A.LC回路的周期为0.04s
B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C. 时线圈中电场能最大
D. 时回路中电流沿顺时针方向
6.如图所示为一LC振荡电路中电容器极板上的电荷量随时间变化的规律图像,由图可知( )
A.到时间内,电容器在充电 B.到时间内,电路中电流在变大
C.时刻,电路中的磁场能最小 D.时刻,电路中的电场能最大
7.近场通信(NFC)是一种短距高频的无线电技术,其主要结构就是线圈和电容组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路,其终端有主动、被动和双向三种模式,最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等,刷卡时,电路发生电谐振,给电容器充电,达到一定电压后,在读卡设备发出的射频场中响应,被读或写入信息。下列说法正确的是( )
A.LC电路的电容器在充电时,电流增大
B.LC电路中,电容器充电时,线圈中自感电动势减小
C.如果增大LC电路中电容器两极板间距离,振荡周期将减小
D.电磁波发射时,使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振
8.某时刻LC振荡电路的状态如图所示,下列说法中正确的是( )
A.电容器电容正在增大
B.电容器两板间电压正在增大
C.振荡电流i正在增大
D.电场能正在向磁场能转化
9.在理想LC振荡电路中的某时刻,电容器极板间的场强E的方向如图所示,M是电路中的一点。若该时刻电容器正在充电,据此可判断此时( )
A.电路中的磁场能在增大
B.电路中电流正在增加
C.流过M点的电流方向向左
D.电容器两板间的电压在减小
10.在LC振荡电路中,时刻和时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.在时刻电容器正在充电
B.在时刻电容器正在充电
C.在时刻电路中的电流处在减小状态
D.在时刻电路中的电流处在增大状态
11.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
12.如图所示,LC振荡电路在某时刻的振荡电流i的方向如箭头所示,下列判断正确的是( )
A.若电流i正在增大,则线圈的自感电动势在减小
B.若电流i正在增大,则电容器里的电场方向向下
C.若电流i正在减小,则线圈的磁场能在增强
D.若电流i正在减小,则电容器上极板带负电
13.当LC振荡电路中的电流达到最大值时,电感L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强E是( )
A.B和E都达到最大值
B.B和E都为零
C.B达到最大值而E为零
D.B为零而E达到最大值
14.如图所示的振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,且正在增大,则此时( )
A.B板带正电且在减少
B.线圈L两端电压在增大
C.电容器C正在充电
D.磁场能正在转化为电场能
15.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、填空题
16.某LC振荡回路的电容器的电容是可变的,线圈不可变,当电容器电容为C1时,它激起的电磁波波长为;当电容器电容为C2时,它激起的电磁波波长为;当电容器电容C=C1+C2时,它激起的电磁波波长=______(结果用、表达)。
17.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”)。
18.在LC振荡电路中,电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是________.
19.(1)电磁振荡的周期T:电磁振荡完成一次______需要的时间;
(2)电磁振荡的频率f:周期的倒数,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失,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率分别叫作振荡电路的______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、解答题
20.实验室里有一水平放置的平行板电容器,其电容C=1μF。在两极板带有一定电荷量时,发现一粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L=0.1mH的电感器,现连成如图所示的电路,试分析以下两个问题:(重力加速度为g)
(1)从S闭合时开始计时,经过2π×10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少 (假设此时粉尘未到达极板)
(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大
21.简述通过莱顿瓶实验来观察电谐振。
22.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。
23.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C置于储罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下,平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系,当两极板间充入电介质时,电容增大。问:当储罐内的液面高度降低时,所测得的回路振荡电流的频率如何变化?
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共2页
参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
A.若i正在减小,说明磁场能转化为电场能,则线圈两端电压在增大,故A正确;
B.线圈中的电流从下到上,此时电流正在增大,表明电容器正在放电,所以B板带正电,A板带负电,故B错误;
C.LC振荡电路的周期公式为,若仅增大线圈的自感系数,周期增大,振荡频率减小,故C错误;
D.LC振荡电路的周期公式为,若仅增大电容器的电容,周期增大,振荡频率减小,故D错误。
故选A。
2.D
【解析】
【分析】
【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。
3.C
【解析】
【分析】
【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。
4.A
【解析】
【详解】
由电磁波的波长公式
由和谐电路的频率公式
联立得
所以有
故选A。
5.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.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,此时充放电一次,则周期为0.04s,故A正确。
B.根据LC振荡电路的充放电规律可知,放电完毕时,回路中电流最大,磁场能最大,电场能最小,故B错误。
CD.根据
此时电容器逆时针放电结束,回路中逆时针的电流最大,磁场能最大,电场能最小,故CD错误。
故选A。
6.C
【解析】
【详解】
A.在到时间内,电容器极板上的电荷量不断减小,说明电容器在不断放电,故A错误;
B.在到时间内,电容器极板上的电荷量不断增加,说明电容器在不断充电,此时电路中的电流在减小,故B错误;
C.在时刻,电容器极板上的电荷量最大,说明电容器充电完毕,电路中无电流,则磁场能最小,故C正确;
D.在时刻,电容器极板上的电荷量等于0,说明电容器放电完毕,电路中电流最大,磁场能最大,电场能最小,故D错误。
故选C。
7.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.LC电路的电容器在充电时,电流逐渐减小,选项A错误;
B.LC电路中,电容器充电时,线圈中电流的变化率逐渐变大,则自感电动势变大,选项B错误;
C.如果增大LC电路中电容器两极板间距离,则根据
可知,电容C变小,根据
可知,振荡周期将减小,选项C正确;
D.电磁波发射时,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调谐,选项D错误。
故选C。
8.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据
可知电容的大小与带电量无关,因此电容大小不变,A错误;
B.电容器上极板带正电,而且正电荷正在流向上极板,因此电容器正在充电,两极板间的电压正在增大,B正确;
C.电容器充电的过程中,电流逐渐减小。C错误;
D.电容器充电的过程中,磁场能正在电场能向转化,D错误。
故选B。
9.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.电容器充电,电场能增加,故磁场能减小,A错误;
B.充电过程,电容器极板上的电荷量正在增加,使电容器极板和线圈间电势差变小,电路电流逐渐减小,B错误;
C.电容器极板上极板带正电,充电过程,流过M点的电流方向向左,C正确;
D.电容器充电,电容器极板上的电荷量正在增加,根据
电容器两板间的电压在增加,D错误。
故选C。
10.B
【解析】
【详解】
AC.由题图t1时刻电感线圈中的磁感线方向,根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针,故此时电容器正在放电,电流处于增大状态,选项AC错误;
BD.而由t2时刻电感线圈中的磁感线方向,根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针,故此时电容器正在充电,电流处于减小状态,选项B正确,D错误。
故选B。
11.B
【解析】
【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。
12.A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.电流i正在增大,是放电过程,则线圈的自感电动势在减小,则下级板带正电,电场方向是向上,B错误A正确;
CD.电流i正在减小,是充电过程,则线圈的自感电动势在增大,磁场能在减少,则电容器上极板带正电,CD错误。
故选A。
13.C
【解析】
【详解】
当LC振荡电路中的电流达到最大值时,由振荡电路的工作规律可知,电容器C放电完毕,则电容器C中电量是零,电场强度E是零,而此时电场能正好向磁场能转化完毕,电感L中磁场能最大,磁感应强度B最大,ABD错误,C正确。
故选C。
14.A
【解析】
【分析】
【详解】
ACD.通过图示电流方向,知电容器在放电,则电容器上极板A带负电,下极B板带正电,振荡电流增大,电容器上的电荷量正在减小,由
知AB两板间的电压在减小,电场能正在向磁场能转化,故A正确,CD错误;
B.电容器两极板间场强正在减小,即电压在减小,故B错误;
故选A。
15.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。
16.
【解析】
【分析】
【详解】
利用波动公式,有
代入数据,有
,
当电容为前面两电容之和时,有
联立,可得
17. 充电 带正电
【解析】
【分析】
本题考查考生对电磁振荡的规律的理解与掌握情况,体现了高考重视基础的命题理念,要求考生注重对基础知识的理解和掌握。
【详解】
[1][2]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。
18.
【解析】
【详解】
[1].LC振荡电路的周期T=2π,其电容器上的带电量从最大值变化到零的最短时间
t=,所以
.
19. 周期性变化 周期性变化 固有 固有
【解析】
【分析】
【详解】
略
20.(1)0;(2)g
【解析】
【详解】
(1)LC振荡电路的周期为
因此t=2π×10-5 s时,LC振荡电路恰好经历一个周期,此时电容器两极板间场强的大小、方向均与初始时刻相同,所以此时粉尘所受合外力为0,加速度大小为0。
(2)电容器放电过程中,两极板的电荷量减小,电路中的电流增大,当电流最大时,两极板的电荷量为零,极板间电场强度为零,此时粉尘只受重力,其加速度大小为g。
21.见解析
【解析】
【详解】
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.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。
23.频率增大
【解析】
【详解】
当储罐内的液面高度降低时,电容器两极板之间的电解质减少,则电容器电容减小,因为电感不变,根据
可知周期T变小,则频率增大。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页