4.1电磁振荡 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 4.1 电磁振荡
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．在LC振荡电路中，当电流增大时，电容器总是处于充电状态
B．海市蜃楼现象跟光的全反射有关，可以把海面上的空气看成是由折射率不同的许多水平气层组成的，越靠近海面，空气温度越低，密度越大，折射率越小
C．重核裂变发生需要用“热中子”来引发，而裂变产生的都是“快中子”，这时候需要将镉棒插得深一点来减慢中子的速度
D．阴极射线、射线、光电流中都包含电子
2．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
3．有一个如图所示的LC回路，其中，，，t=0时刻，电容器的带电量最大，则（　　）
A．振荡周期T=2s B．经过时间t=0.5s，电路中电流最小
C．经过时间t=1s，磁场能达到最大 D．放电过程中，电量有所损耗，振荡周期变小
4．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．回路中电流值最大时，回路中电场能最大
B．电容器充电完毕时，回路中磁场能最少
C．回路中电流减小时，电容器上电荷量也减少
D．回路中磁场能减少时，回路中电流值增大
5．在如图所示的LC电磁振荡电路中，若想增大电磁振荡的频率，可采取的措施是（　　）
A．保持电感器的电感不变，只增大电容器的电容 B．保持电容器的电容不变，只增大电感器的电感
C．同时增大电感器的电感和电容器的电容 D．同时减少电感器的电感和电容器的电容
6．回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速粒子的电荷量为，质量为m，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，电感L和电容C的数值应该满足的关系为（　　）
A． B． C． D．
7．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
8．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器C正在放电 B．电容器C正在充电
C．电场能正在向磁场能转化 D．回路中振荡电流正在逐渐增大
9．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
10．如图所示，一平行金属板AB与一线圈组成理想的LC振荡电路，E为电源，当开关S从1掷向2的同时，有一电子恰从极板中央飞入AB间，电子重力可忽略，射入方向与极板平行。则电子（　　）
A．可能从上极板边缘飞出，飞出时动能一定增大
B．可能从下极板边缘飞出，飞出时动能可能不变
C．可能从上极板边缘飞出，飞出时动能可能不变
D．可能从下极板边缘飞出，飞出时动能一定减小
11．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
12．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
13．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
14．如图所示，单刀双掷开关S先置于a端。当t=0时刻开关S置于b端，若LC振荡电路的周期T=0.04s。下列说法正确的是（　　）
A．t=0.01s时回路中的电流顺时针方向达到最大值
B．t=0.02s时电感线圈中的自感电动势值最小
C．t=0.01s~0.02s时间内，电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大
D．t=0.04s~0.05s时间内，线圈中的磁场能逐渐减小
15．LC振荡电路如图所示，已知C=9 F、L=10mH，开关S断开时电容器极板间有一带电油滴恰好处于静止状态，t=0时将开关S闭合，已知油滴始终没有碰到两板，则（　　）
A．t=×10-4s时电路电流减小 B．t=3π×10-4s时磁场能最大
C．t=3π×10-4s时油滴加速度最大 D．油滴将以初始位置为平衡位置做简谐运动
二、填空题
16．LC振荡电路的放电、充电过程
（1）电容器放电：由于线圈的______作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐______。放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到______。该过程电容器的______全部转化为线圈的______。
（2）电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的______作用，电流并不会立刻减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始______，极板上的电荷逐渐______，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多．该过程中线圈的______又全部转化为电容器的______。
17．一电容为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____________。
18．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
19．电感线圈中的电流在时间内的变化为1A，线圈产生的感应电动势为6mV，求由该线圈和电容为14400pF的电容器组成的振荡电路所辐射的电磁波波长是多大？
20．如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，
（1）电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？
（2）在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？
（3）线圈中自感电动势的作用是什么？
21．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？
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？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．在振荡回路中，电流在增大时磁场能增大，电场能减小，电容器 定处于放电状态，故A错误；
B．海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，折射率也比上层大，故B错误；
C．镉棒在裂变中的作用是吸收反应产生的中子来控制核反应速率，调节反应速度的快慢，故C错误；
D．阴极射线、β射线和光电流中都含有电子，故D正确；
故选D。
2．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。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．由
代入数据可解得，振荡周期为
A正确；
B．经过时间t=0.5s，即，刚好完成放电，故电路中电流最大，B错误；
C．经过时间t=1s，即，电容反向充电完成，电场能达到最大，磁场能达到最小，C错误；
D．振荡周期由L、C决定，与电量多少无关，故保持不变，D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【详解】
A．回路中电流值最大时刻，即充电完成的时刻，磁场最强，磁场能最大，电场能最小，A错误；
B．电容器充电完成时，电场能最大，磁场能最小，B正确；
C．回路中电流减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，C错误；
D．回路中D磁场能减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，电流值减小，D错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
根据
可知要使f增大，可以减小电容和电感，故ABC错误，D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
要使得回旋加速器正常工作，则粒子做圆周运动的周期等于LC振荡电路的周期，即
即
故选D。
7．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。
8．B
【解析】
【详解】
由图像可知，在内，极板上电荷量正在增大，说明LC振荡电路正在充电，回路中振荡电流正在减小，磁场能向电场能转化。
故选B。
9．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．
10．C
【解析】
【详解】
当开关S从1掷向2后，两板间将产生交变电场（设周期为T），根据两板间电压的周期性可知，若电子在板间的运动时间为的奇数倍，则电子在板间加速和减速的时间相等，根据对称性可知电子从两板间射出时的竖直分速度为零，此时电子的动能不变，且电子的竖直分位移方向向上。因为电子一定先向上加速，其竖直位移一定向上或等于零，所以电子不可能从两板间中轴线的下方射出。综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
11．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。
12．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。
13．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。
14．C
【解析】
【详解】
A．当开关S置于b端时，电容器开始放电，电容器上极板带正电，当时回路中的电流逆时针方向达到最大值，故A错误；
B．当时为电流逆时针电容器充电结束时，该时刻电流变化最快，自感电动势最大，故B错误；
C．在时间内，为给电容器充电，电容器下极板带正电，在时刻充电结束，电容器带电量最大，所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大，故C正确；
D．根据周期性可知，在时间内与时间内相同，为电容器放电过程，电场能逐渐减小而磁场能量逐渐增大的过程，故D错误。
故选C。
15．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．回路的振荡周期
t=0至t=×10-4s时刻，电容器处于放电过程，电路中的电流逐渐增大，所以A错误；
B． t=3π×10-4s时，刚好半个周期，电容器反向充电完毕，两极板电荷量最大，磁场能最小，所以B错误；
C ．t=3π×10-4s时，刚好半个周期，电容器反向充电完毕，两极板电荷量最大，电场强度最大，则油滴的电场力最大并且电场力方向向下，有
开始时有
解得
所以其加速度最大，则C正确；
D．根据题意可知，油滴带负电，一个周期内，油滴的合外力方向始终竖直向下，所以油滴始终朝下极板方向做变加速直线运动，则D错误；
故选C。
16． 自感 减少 最大值 电场能 磁场能 自感 反向充电 增多 磁场能 电场能
【解析】
【分析】
【详解】
略
17．
【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
18． 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。
19．13534m
【解析】
【详解】
法拉第电磁感应定律公式，有：
解得：
；
据LC振荡电路振荡电流频率：
；
发射电磁波波长为22166Hz，故波长为：
；
【点睛】
本题关键结合法拉第电磁感应定律公式、LC振荡电路振荡电流频率公式、波速与波长关系公式列式求解．
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能．
（2）在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能．
（3）线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化．
21．（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。
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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页