4.2电磁振荡和电磁波专项测试 （word版含答案）

4.2、电磁振荡和电磁波
一、单选题
1．第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是（ ）
A．赫兹 B．爱因斯坦 C．麦克斯韦 D．法拉第
2．如图所示，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与电源或线圈L相连。当S从a拨到b之后，由L与C构成的电路中产生振荡电流，则（　　）
A．若罐中的液面下降，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，L的自感电动势先变小后变大
D．当S从a拨到b之后的半个周期内，线圈里的磁感应强度先变小后变大
3．在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为i的正方向，则（　　）
A．0~0.5ms内，电容器C正在充电
B．0.5ms~1ms内，电容器上极板带正电荷
C．1ms~1.5ms内，Q点比P点电势高
D．1.5ms~2ms内，线圈的磁场能减少，磁感应强度增大
4．如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻不计，在图示状态回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器C的极板A带正电荷，则该状态（　　）
A．电流i正在增大
B．电流变化率正在增大
C．电容器两极板间电压正在减小
D．线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在增大
5．LC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t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中只有磁场能
C．在t3时刻，电感线圈两端电压最大
D．t3~t4时间内，电路中的电流不断增大
6．下列说法正确的是（　　）
A．电磁波和机械波的传播都需要介质
B．阳光照射表面附着油膜的透明玻璃片看到彩色图样是光的衍射现象
C．以相同入射角从水中射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
7．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，且正在增大，则（ ）
A．A板带正电
B．线圈L两端电压在增大
C．电容器C正在充电
D．电场能正在转化为磁场能
8．下列说法正确的是（　　）
A．在纵波中，质点运动方向与波传播方向一致
B．在电磁振荡电路中，电容器带电量最多时，线圈中电流最大
C．同一辆汽车鸣笛而来，笛声尖锐；鸣笛而去，笛声低沉∶这种现象属于多普勒效应
D．做受迫振动的物体，其频率与驱动力的频率有关，其振幅与驱动力的频率无关
9．如果收音机调谐电路是采用改变电容器电容的方式来改变回路固有频率的，则当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，电容器的最大电容与最小电容之比为（　　）
A．3：1 B．9：1 C． D．
10．如图所示，it图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中(　　)．
A．Oa段 B．ab段 C．bc段 D．cd段
11．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
12．在回路中电容器两端的电压随时刻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，电路中的磁场能最大
C．从时刻至，电路中的电场能不断减小
D．从时刻至，电容器的带电荷量不断增大
13．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
二、多选题
14．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
15．下列对LC振荡电路的理解正确的是（　　）
A．在一个周期内线圈产生的磁场方向只改变一次
B．在一个周期内电容器充电一次
C．在一个周期内平行板间的电场强度方向改变两次
D．在一个周期内磁场能两次转化为电场能
16．电磁波发射电路中的电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法正确的是（　　）
A．线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
B．电容器中的电场方向向上且极板间的电势差正在变大
C．若在线圈中插入铁芯，则发射的电磁波频率变小
D．若减少电容器极板间的正对面积，则发射的电磁波波长变短
三、填空题
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．如图中LC振荡电路的周期为T=2×10-2s。从电流逆时针最大开始计时，当t=2.5×10-2s时，电容器正处于___状态；这时电容器上极板a的带电情况为____。
19．甲、乙两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，自感线圈的直流电阻不计，自感线圈的自感系数都是L=9×10-4H，甲图中开头S先接a端，充电结束后将开关S扳到b端；乙图中开关S先闭合，稳定后断开。甲、两图中LC回路开始电磁振荡后的t=3.14×10-4s时刻，电容器C1正在___________（选填“充电”或“放电”），电容器C1的上极板带___________（选填“正电”或“负电”）；自感线圈L2中的电流方向为___________（选填“向左”或“向右”），自感线圈L2中的磁场能正在___________（选填“增大”或“减小”）。
20．一电容为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____________。
四、解答题
21．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。
22．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，求：（g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触）
（1）至少经过多长时间，油滴的加速度最大？
（2）当油滴的加速度为何值时，LC回路中的磁场能最大？
23．在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5mH，电容器的电容C＝4μF。求：
（1）该回路的周期是多大？（取3.14）
（2）设t＝0时，电容器两极板间电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器处在什么过程中？
五、作图题
24．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．A
【解析】
【详解】
试题分析：第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是赫兹，A对；
考点：考查物理史实问题
点评：难度较小，对各知识点涉及到的物理史实问题要注意搜集和记忆
2．C
【解析】
【详解】
AB．两块平行金属板构成的电容器C的中间的液体就是一种电介质，当液体的液面下降时，相当于插入的电介质越小，电容越小；根据可知，电容C减小，振荡电路的周期T减小，LC回路的振荡频率f增大，同理可得，若罐中的液面上升，振荡电流的周期变大，故AB错误；
C．当S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的电流先增大(增大得越来越慢)后减小(减小得越来越快)，则L的自感电动势先变小后变大，故C正确；
D．当S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的电流先增大后减小，则线圈里的磁感应强度先变大后变小，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，在0至0.5ms内，电路电流在增大，电容器正在放电，故A错误；
B．由图乙可知，在0.5ms至1ms内，电流是正的，即经过点的电流向右，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，电子经过点向左移动，因此电容器上极板带负电，故B错误；
C．由图乙可知，在1ms至1.5ms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，即点比点电势高，故C正确；
D．由图乙可知，在1.5ms至2ms内，电路电流减小，磁场减弱，磁感应强度变小，电路处于充电过程，磁场能转化为电场能，磁场能减小，故D错误；
故选C。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由电路知，电容器正在充电，电流i在减小，磁场能转化为电场能。故A错误。
B．由电路知，电流变化率正在增大，故B正确；
C．电容器的带电量在增大，根据，知电容器两极板间的电压正在增大。故C错误。
D．充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小。故D错误。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
A．在t1时刻，极板带电量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，选项A正确；
B．在t2时刻，极板带电量最大，则回路电流为零，电路中磁场能为零，选项B错误；
C．在t3时刻，极板带电量为零，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，选项C错误；
D．t3~t4时间内，极板带电量增大，电容器充电，则电路中的电流不断减小，选项D错误。
故选A。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械波的传播需要介质，电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播，A错误；
B．阳光照射表面附着油膜的透明玻璃片看到彩色图样是光的薄膜干涉现象，B错误；
C．红光的折射率较小，由
可知，红光的临界角较大，故以相同入射角从水中射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射，C正确；
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以阻止玻璃的反射光进入镜头，D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
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，D正确，ABC错误。
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
A．横波，质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。而纵波，质点振动的方向与波传播的方向在同一直线上，A错误；
B．在电磁振荡电路中，电能和磁场能相互转化，带电量最多时，电能最大，磁场能向电场能转化完毕，故电路中的电流为零，B错误；
C．同一辆汽车鸣笛而来，笛声尖锐；鸣笛而去，笛声低沉∶这种现象属于多普勒效应，C正确；
D．做受迫振动的物体，振动频率与驱动力的频率相等，与物体的固有频率无关，当固有频率和驱动力频率相等时，振幅最大，D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
调谐电路固有频率
当接收电磁波的频率为f时，调谐电路发生电谐振，接收电磁波的波长
可见与成正比，即与C成正比，又因为
即
所以
故选B。
10．D
【解析】
【详解】
某段时间里，回路的磁场能在减小，说明回路中的电流在减小，电容器充电，而此时M带正电，那么一定是给M极板充电，电流方向顺时针．由题意知t＝0时，电容器开始放电，且M极板带正电，结合it图像可知，电流以逆时针方向为正方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图像中的cd段，故选D.
11．C
【解析】
【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．
12．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由题图可知， 时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零； 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，A错误B正确；
C.在 至 的过程中，电容器两板电压增加，必有电场能增加，C错误；
D.而在 至 过程中，电容器两板电压减小，带电荷量同时减少，D错误．故选B
13．B
【解析】
【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。
14．BD
【解析】
【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.
15．CD
【解析】
【分析】
【详解】
AC．在一个振荡周期内，电场、磁场方向改变两次，故A错误，C正确；
B．在一个振荡周期内，电容器充放电个两次，故B错误；
D．在一个振荡周期内，电场能、磁场能转化两次，故D正确。
故选CD。
16．ACD
【解析】
【详解】
A．由图可知，电容器正在放电，电流变大，线圈中的磁场方向向上且电流正在变大，选项A正确；
B．电容器中的电场方向向上，由于电容器正在放电，则带电量减小，即极板间的电势差正在变小，选项B错误；
C．若在线圈中插入铁芯，则L变大，根据
则发射的电磁波频率变小,选项C正确；
D．若减少电容器极板间的正对面积，则电容器电容C减小，根据
则发射的电磁波波长变短，选项D正确。
故选ACD。
17．错误
【解析】
【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． 充电完毕 带负电
【解析】
【详解】
LC振荡电路，是电场能和磁场能之间的转化，电流最大时磁场能最大，电流为零时电场能最大；因为
t=2.5×10-2s=T
从电流逆时针最大开始计时，经T时，电容器正处于充电完毕状态；
从电流逆时针最大开始计时，根据充放电规律可知，电容器处于充电完毕状态时，上极板a带负电。
19． 充电 正电 向左 增大
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]由公式可求得LC回路振荡周期
t=3.14×10-4s时刻是开始振荡后的T。如图所示是题图甲对应的q-t图像（以上极板带正电为正），也是题图乙对应的i-t图像（以LC回路中有逆时针方向电流为正），图像均为余弦函数图像。在T时刻，从题图甲对应的q-t图像看出，电容器C1正在充电且上极板带正电。
[3][4]从题图乙对应的i-t图像看出，自感线圈L2中的电流向左且正在增大，所以自感线圈L2中的自感磁场能正在增大。
20．
【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
21．
【解析】
【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
22．（1）3.14×10－5 s；（2）10 m/s2
【解析】
【分析】
【详解】
（1）当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带负电。
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
T＝2π＝2×3.14×s＝6.28×10－5 s
当电容器恰好反向充电结束时，油滴所受静电力向下且最大，此时油滴受到的合力最大，加速度最大，至少经过的时间为
t＝＝3.14×10－5 s
（2）LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0，油滴只受重力作用，油滴的加速度为
g＝10 m/s2
23．（1）6.28×10－4s；（2）减小；反向充电过程
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由电磁振荡的周期公式可得该回路的周期
T＝2＝2×3.14×s＝6.28×10－4s
（2）因为t＝9.0×10－3s相当于14.33个周期，而<0.33T<，由电磁振荡的周期性可知，当t＝9.0×10－3s时，LC回路中的电磁振荡正处在～的变化过程中。
t＝0时，电容器两极板间电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，则回路中电流随时间的变化规律如图所示，结合图像可知，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流在减小，这时电容器正处在反向充电过程中。
24．如图;
【解析】
【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；
点睛：LC振荡电路放电时，电场能转化为磁场能，电路电流增大；LC振荡电路充电时，磁场能转化为电场能，电路电流减小.
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页