4.1电磁波的产生 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）选择性必修第二册 4.1 电磁波的产生
一、单选题
1．如图甲为振荡电路情景图，图乙为其中电流随时间变化的图像，则（　　）
A．图甲中电容器在放电，线圈中的磁场在增强
B．图甲中若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
C．图乙中时间内，线圈两端电压在增大
D．图乙中时间内，线圈的自感电动势在增大
2．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）
A．奥斯特实验发现了电磁感应现象
B．惠更斯确定了单摆周期公式
C．法拉第预言了电磁波的存在
D．麦克斯韦率先在实验室中制造出激光
3．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合物理学历史的是（　　）
A．麦克斯韦预言了并实验证明了电磁波的存在
B．卡文迪许通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像
D．安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应
4．收音机的调谐（选台）回路是一个LC振荡电路，一般是由固定的线圈和可变电容器组成的。所以收音机的“选台”往往采用只改变电容的方式选择收听不同播音频率的电台。某收音机在收听频率为f的电台时可变电容器的电容为C0，那么当收听频率为2f的电台时，该可变电容器的电容为（　　）
A． B． C． D．
5．在LC振荡电路中，电容器放电时间取决于（　　）
A．充电电压的大小 B．电容器储电量的多少
C．自感L和电容C的数值 D．回路中电流的大小
6．有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采取的措施为（　　）
A．增加线圈的匝数
B．在线圈中插入铁芯
C．减小电容器极板间的距离
D．减小电容器极板正对面积
7．如图所示，2021年12月9日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．电磁波可以在真空中传播
C．电磁波在各种介质中传播的速度都是
D．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
8．电磁波与我们的日常生活和生产息息相关．下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦在实验室证实了电磁波的存在
B．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐
C．银行的验钞机和家用电器的遥控器及CT透视时发出的都是紫外线
D．射线的杀伤作用和穿透能力及能量都很强，可用于金属探伤及肿瘤治疗
9．振荡电路中，电容器两极板上的带电量q随时间t变化的关系如图所示，则（　　）
A．在时刻，电路中的电流为0 B．在时刻，电路中只有磁场能
C．在时刻，电感线圈两端电压为0 D．时间内，电路中的电流不断增大
10．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
11．如图所示，某振荡电路中，L是电阻不计的电感线图，C是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（　　）
A．该时刻电容器正在充电
B．该时刻电路中电流正在减小
C．该时刻电场能正在向磁场能转化
D．该振荡电路磁场能量变化的周期为
12．如图所示，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S，稳定后，再将其断开，并规定此时t=0。当t1=0.03s时，LC回路中电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则当t2=0.13s时，下列判断正确的是（　　）
A．电容器中的电场能最大
B．线圈中的磁场能最大
C．电流沿顺时针方向，电容器正在充电
D．电流沿逆时针方向，电容器正在放电
13．如图甲为振荡电路情景图，图乙为其中电流随时间变化的图像，则（　　）
A．图甲中电容器在放电，线圈中的磁场在增强
B．图甲中若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
C．图乙中时间内，线圈两端电压在增大
D．图乙中时间内，线圈的自感电动势在增大
14．如图所示，某振荡电路中，L是电阻不计的电感线图，C是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（　　）
A．该时刻电容器正在充电
B．该时刻电路中电流正在减小
C．该时刻电场能正在向磁场能转化
D．该振荡电路磁场能量变化的周期为
15．在LC振荡电路中，电容器放电时间取决于（　　）
A．充电电压的大小 B．电容器储电量的多少
C．自感L和电容C的数值 D．回路中电流的大小
二、填空题
16．英国物理学家________发现了由磁场产生电流的条件和规律；英国物理学家_____深入研究了电场与磁场的内在联系，建立了统一的电磁场理论；德国物理学家________通过实验证实了电磁波的存在。（选填：“牛顿”、“库仑”、“麦克斯韦”、“富兰克林”、“法拉第”、“赫兹”）
17．木棍在水面振动会产生________；说话是声带的振动在空气中形成________；与此相似，导线中电流的速度变化会在空间激起________，它虽然看不见、摸不到。但是它确实可以给我们传递各种信息。
18．一电容为C的电容器两极板间的电压为U，断开电源，让其通过一个自感系数为L的电感线圈放电，在第一次放电完毕的过程中，流过电路的平均电流是____________。
19．图为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图像，由图可知，在OA时间内________能转化为________能，在AB时间内电容器处于________（填“充电”或“放电”）过程，在时刻C，电容器带电荷量________（填“为零”或“最大”）。
三、解答题
20．打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。接着，按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触，你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象？
21．简述通过莱顿瓶实验来观察电谐振。
22．如图所示，一LC回路的电感L=0.25H，电容C=4μF，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电，求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）当t=2.0×10-3s时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？
（3）如电容器两板电压最大为10V，则在前T/4内的平均电流为多大？
23．LC振荡电路电容器的电容为3×10－5μF，线圈的自感系数为3 mH，它与开放电路耦合后，求：
①发射出去的电磁波的频率是多大？
②发射出去的电磁波的波长是多大？
24．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．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．由图中电流的方向流向电容器的正极，说明电容器正在充电，回路中的磁场能向电场能转化，所以电路中的电流正在减小，所以线圈中的磁场正在减弱，A错误；
B．若在线圈中插入铁芯，则线圈的自感系数增大，根据
可知发射电磁波的频率变小，B错误；
C．在时间内，电路中的不断减小，说明电容器在不断充电，则电容器两板间电压在增大，C正确；
D．时间内，电流变化率就是图像的斜率，由图可知，在时间内，图像的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，线圈磁通量的变化量在减小，线圈的自感电动势在减小，D错误。
故选C。
2．B
【解析】
【详解】
A．法拉第发现了电磁感应现象。故A错误；
B．惠更斯确定了单摆周期公式。故B正确；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在。故C错误；
D．梅曼率先在实验室中制造出激光。故D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在，选项A错误；
B．密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，选项B错误；
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，选项C正确；
D．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
由题意，根据LC电路频率公式可得
解得
故选D。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
在LC振荡电路中一个周期内电流周期性变化一次，电容器充放电两次，充一次电的时间为四分之一个周期，而周期
由自感系数Ｌ和电容C决定，所以充电时间也是由自感系数和电容决定。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
LC振荡电路产生的电磁波的频率为
f=
再由
v=λf
解得
λ=2πv
所以减小波长的方法是减小自感系数L或电容C。
增加线圈的匝数和在线圈中插入铁芯都是增加L的措施。对电容又有
C=
可知减小电容器极板间的距离可增大电容C；减小电容器极板正对面积可减小C。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，A错误；
BC．电磁波可以在真空中传播，在真空中传播的速度是m/s，一般在不同的介质中传播的速度不同，C错误，B正确；
D．恒定的电场周围不产生磁场，恒定的磁场周围不产生电场，D错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹在实验室证实了电磁波的存在，故A错误；
B．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，故B错误；
C．银行的验钞机发出的都是紫外线，家用电器的遥控器发出的是红外线， CT透视时发出的是X射线，故C错误；
D．射线的杀伤作用和穿透能力及能量都很强，可用于金属探伤及肿瘤治疗，故D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，根据电磁振荡的特点可知，t1时刻是电容器放电结束的时刻，电路中的电流最大，故A错误；
B．由图可知，在t2时刻，电容器极板上的电荷量最大，电路中只有电场能，故B错误；
C．由图可知在t3时刻，电容器极板上的电荷量为零，是电容器放电结束的时刻，电感线圈两端电压为零，故C正确；
D．由图可知在t3～t4时间内，电容器极板上的电荷逐渐增加，电容器充电，电路中的电流不断减小，故D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【分析】
【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。
11．C
【解析】
【详解】
ABC．根据螺线管中的电流产生磁场方向向上，根据右手定则可知，电路中电流沿逆时针方向；平行板内电场方向可知，上极板带正电，下极板带负电，而电流方向沿逆时针方向，则说明电容器正在放电，电路中电流在正在增大，电场能正在向磁场能转化，故A、B错误，C正确；
D．振荡电路的周期为
电场能与磁场能相互转化的周期为，即，D错误。
故选C。
12．A
【解析】
【详解】
AB．LC回路中，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，线圈及导线电阻均不计，先闭合开关S，稳定后，线圈两端没有电压，电容器不带电，线圈具有磁场能，在t=0时刻，关闭开关S，线圈产生自感电动势，对电容器充电，使右极板带正电，后开始放电，再充电，当t1=0.03s时，电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。此时所经时间应是，则有=0.03s，可得T=0.04s，此时再经，电容器又放电，完成一次全振荡。则当t2=0.13s=3T+时，对电容器第7次充电，使电容器右极板带正电，且电荷量最大，由LC振荡回路的充放电规律可知，电容器带电荷量最大时，电容器中的电场能最大，线圈中的磁场能最小， A正确，B错误；
CD．在3T～3T+时，电流沿LC回路逆时针方向对电容器充电，使电容器右极板带正电，在t2=0.13s时刻，充电完毕，且电荷量最大，CD错误。
故选A。
13．C
【解析】
【详解】
A．由图中电流的方向流向电容器的正极，说明电容器正在充电，回路中的磁场能向电场能转化，所以电路中的电流正在减小，所以线圈中的磁场正在减弱，A错误；
B．若在线圈中插入铁芯，则线圈的自感系数增大，根据
可知发射电磁波的频率变小，B错误；
C．在时间内，电路中的不断减小，说明电容器在不断充电，则电容器两板间电压在增大，C正确；
D．时间内，电流变化率就是图像的斜率，由图可知，在时间内，图像的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，线圈磁通量的变化量在减小，线圈的自感电动势在减小，D错误。
故选C。
14．C
【解析】
【详解】
ABC．根据螺线管中的电流产生磁场方向向上，根据右手定则可知，电路中电流沿逆时针方向；平行板内电场方向可知，上极板带正电，下极板带负电，而电流方向沿逆时针方向，则说明电容器正在放电，电路中电流在正在增大，电场能正在向磁场能转化，故A、B错误，C正确；
D．振荡电路的周期为
电场能与磁场能相互转化的周期为，即，D错误。
故选C。
15．C
【解析】
【分析】
【详解】
在LC振荡电路中一个周期内电流周期性变化一次，电容器充放电两次，充一次电的时间为四分之一个周期，而周期
由自感系数Ｌ和电容C决定，所以充电时间也是由自感系数和电容决定。
故选C。
16． 法拉第 麦克斯韦 赫兹
【解析】
【详解】
[1]英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律；
[2]英国物理学家麦克斯韦深入研究了电场与磁场的内在联系，建立了统一的电磁场理论；
[3]德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在。
17． 水波 声波 电磁波
【解析】
【详解】
[1]木棍在水面振动会引起水上下的波动，从而产生水波；
[2]说话时声带的振动的会引起空气的振动并向外传播而形成使声波；
[3]导线中电流的迅速变化会在空间激起的交替变化电场和磁场，即电磁波，但电磁波是看不见、摸不到，但是我们可以用实验的方法探测到它，如只是在闭合或断开开关的瞬间才有“咔哒”声从收音机中传来；所以它是存在的。
18．
【解析】
【分析】
【详解】
从放电开始到第一次放电完毕所用时间为，放出的电荷量为
则平均电流为
19． 电场 磁场 充电 为零
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，振荡电流随时间做正弦规律变化。在OA时间内电流增大，电容器正在放电，电场能逐渐转化为磁场能。
[3]在AB时间内电流减小，电容器正在充电。
[4]在时刻C电流最大，为电容器放电完毕瞬间，带电荷量为零。
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
电池盒的两根引线反复碰触时，电流迅速变化，产生的电场迅速变化，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场形成电磁波向外传播，当电磁波遇到收音机时被接收到，从而发出咯咯的声响。
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。
22．1）；（2）负电；逆时针．（3）
【解析】
【详解】
（1）根据可得此LC振荡电路的周期为
（2）当t=2.0×10-3s时，即从t=0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带负电荷，电流方向为逆时针方向；
（3）如电容器两板电压最大为10V，则电容器带电量最大值为
Q=CU=4×10-5C
则在前T/4内的平均电流为
23．① 530 kHz　② 566 m
【解析】
【详解】
①根据T＝2π得
f＝
代入数值得，
f≈530 kHz.
②根据λ＝c/f
得
λ＝566 m.
24．（1）正电荷 ；（2） 0.5 A
【解析】
【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
答案第1页，共2页
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