4.1电磁振荡同步练习 （word版含答案）

人教版（2019）选择性必修二 4.1 电磁振荡 同步练习
一、单选题
1．一个振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电路的振荡周期为T。从电容器上电压达到最大值开始计时，则有（　　）
A．至少经过，磁场能达到最大
B．经过，磁场能达到最大
C．在时间内，电路中的平均电流是
D．在时间内，电容器放电量为
2．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
3．如图所示为振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，则下列判断中错误的是（ ）
A．在b和d时刻，电路中电流最大 B．在时间内，电场能转变为磁场能
C．a和c时刻，磁场能为零 D．在和时间内，电容器被充电
4．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
5．某时刻振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
6．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
7．如图所示为一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断（　　）
A．t1时刻电感线圈两端的电压最大
B．t2时刻电容器两极板间电压为零
C．在t2~t3时间内，电路中的电场能不断增大
D．在t3~t4时间内，电容器所带电荷量不断增大
8．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
9．在LC电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是（　　）
A．电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期
B．当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零
C．提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大
D．要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积
10．在LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带负电
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，则线圈中的电流正在增大
D．若在电容器极板间插入电介质，则电路的振荡频率会减小
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．如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s，不考虑振荡过程中的能量损失，下列说法正确的是（　　）
A．电容器两端电压与其所带电荷量成反比
B．电容器两端电压最大时所储存的电场能最小
C．t=1.005s时，M点与N点的电势相等
D．t=1.00s至t=1.01s内，电容器一直放电
13．在如图所示电路中，L是电阻不计的线圈，C为电容器，R为电阻，开关S先是闭合的，现将开关S断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A极板带正电时电荷量为正，则电容器A极板上的电荷量q随时间t变化的图像是下列选项中的（　　）
A． B．
C． D．
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．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
二、填空题
16．根据电磁振荡过程各物理量的变化规律完成下列填空。
项目 过程　 电荷量q 电场强度E 电势差U 电场能 电流i 磁感应强度B 磁场能
0～电容器放电 减小 减小 减少 增大 增大 增加
t＝时刻 0 0 最大
～反向充电 增加 增大 减少
t＝时刻 最大 0 0 0
～反向放电 减少 增大 增大 增加
t＝时刻 0
～T电容器充电 增加 增大 增加 减小 减小 减少
17．如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，电感线圈中的电流正在______（填“增大”“减小”或“不变”），如果电流的振荡周期为T=10－4s，电容C=250μF，则线圈的电感L=______H。
18．如图为振荡电路在某时刻的电容器的带电情况和电感线圈中磁感线方向情况，由图可知电容器在___________（选填“放”或“充”）电，电感线圈中的电流在___________（选填“增大”“减小”或“不变”），如果振荡电流的周期为π×10-4 s，电容为C=250 μF，则自感系数L=___________。
19．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______。
三、解答题
20．如图所示的振荡电路中，线圈自感系数L=0.5H， 电容器电容C=2μF， 现使电容器上极板带正电，从接通电键K时刻算起．
（1）当t=3.0×10﹣2s时，电路中电流方向如何？
（2）经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？
21．在LC振荡电路中，如果C＝100 pF，要发出波长为30 m的无线电波，应用多大电感的电感线圈？
22．一台收音机的接收频率范围从到。设这台收音机能接收的相应波长范围从到，调谐电容器的相应电容变化范围从到。那么波长、之比为多少？电容、之比为多少？
23．如图所示，电源电动势为E，电容器的电容为C，线圈的电感为L将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间和放电电流的平均值。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
AB．振荡电路周期
电容器电压最大时开始放电，经时间放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，故AB错误；
CD．因为
所以在时间内电容器放电量
电路中平均电流
故C错误，D正确。
故选D。
2．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。
3．D
【解析】
【详解】
A．在b、d两时刻，电量为零，故电场能为零，故电流最大，A正确；
B．在a→b时间内，电荷量减小，电场能转变为磁场能，B正确；
C．a、c时刻，电荷量最大，此时电场能最大，磁场能为零，C正确；
D．在O→a时间内，电荷量在增加，故电容器被充电；而c→d时刻，电荷量在减小，电容器在放电，D错误。
故选D。
4．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。
5．A
【解析】
【详解】
A．根据磁感应强度的方向可知，回路中的电流为逆时针方向，则若电容器上极板带正电，则电容器正在放电，选项A正确；
B．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电，则线圈中的电流正在减小，选项B错误；
C．若磁场正在增强，则回路中电流正在变大，电容器在放电，即电容器两极板间的电场强度正在减小，选项C错误；
D．若磁场正在减弱，则回路中电流正在变小，电容器在充电，电流减小的越来越快，则线圈的自感电动势正在增加，选项D错误。
故选A。
6．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。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．t1时刻电流最大，电流的变化率是零，自感电动势为零，线圈两端电压最小，A错误；
B．t2时刻电流最小，电场能最大，电容器两极板间的电压最大，B错误；
C．在t2~t3时间内，电容器处于放电过程，电场能减小，磁场能增大，C错误；
D．在t3~t4时间内，电容器处于充电过程，两极板带电荷量不断增大，D正确。
故选D。
8．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。
9．D
【解析】
【详解】
A．电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；
B．电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；
C．振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；
D．提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确．
故选D。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．若磁场正在减弱，由楞次定律可得线圈上端为正极，则电容器上极带正电，处于充电状态。故A错误；
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．若在电容器板间插入电介质，电容器的电容C增大，振荡频率可知，荡频率会减小，故D正确。
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．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由电容定义式可得，电容器两端电压与其所带电荷量成正比，所以A错误；
B．电容器两端电压最大时所储存的电场能最大，所以B错误；
C．已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s，则周期，，电流达到最大值，电容器放电完毕，电荷量为0，则M点与N点的电势相等，所以C正确；
D． t=1.00s至t=1.01s内，,电容器先放电后反向充电，所以D错误。
故选C。
13．B
【解析】
【详解】
开关S闭合时，线圈中有自左向右的电流通过，由于线圈电阻不计，所以线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器极板上不带电，本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电场能为零。断开开关S时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，B板带正电，A板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达到最大，这时LC回路中电流为零，从时间内，电容器放电，A板上负电荷量逐渐减少到零，此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器反向充电，A板带正电，B板带负电，并且带电荷量逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以A极板上电荷量随时间变化的情况如选项B所示
故选B。
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】
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。
16．见解析
【解析】
【详解】
横向对应空号：0～电容器放电：
[1]电荷量q减小。
t＝时刻：
[2] 因电荷量q是0，电场强度E是0。
[3] 因电场强度E是0，电场能是0。
[4]电流i最大。
[5]磁感应强度B最大。
～反向充电：
[6]因电荷量q增加，电场强度E增大。
[7] 因电势差U增大，电场能增加。
[8]电流i减小。
[9]磁感应强度B减小。
t＝时刻：
[10]因电荷量q最大，电场强度E最大。
[11]因电场强度E最大，电势差U最大。
[12]因电势差U最大，电场能最大。
～反向放电：
[13]电荷量q减小。
[14]因电荷量q减小，电场强度E减小。
[15]因电场强度E减小，电势差U减小。
t＝时刻：
[16]电荷量q是0。
[17]因电荷量q是0，电场强度E是0。
[18]因电场强度E是0，电势差U是0。
[19]电流i反向最大。
[20]磁感应强度B最大。
[21]因磁感应强度B最大，磁场能最大。
～T电容器充电：
[22]因电场强度E增大，电势差U增大。
17． 减小 10－6
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小,根据振荡电流的周期公式
得
18． 充 减小 10-5H
【解析】
【详解】
[1][2][3]根据题图中的磁感线方向，由安培定则可判断出回路中的电流方向为顺时针方向，故正在对电容器充电，磁场能正在转化为电场能，电流正在减小。又由
可得
L=
解得
L=10-5H
19． 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
20．（1）顺时针方向电流 （2）
【解析】
【详解】
(1)LC回路振荡的周期：
当t＝3.0×10－2 s时，t＝4.78T，即，
此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流方向为顺时针．
(2)当接通开关S时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时
【点睛】该题考查振荡电路产生的振荡电流周期公式，及Q=CU，公式的理解与应用．
21．2.5 μH
【解析】
【详解】
由公式T＝2π 和v＝ ，
得
L＝
式中v＝3.0×108m/s，C＝100×10－12F，
L＝H＝2.5 μH
22．10:1；100:1
【解析】
【分析】
【详解】
根据
可知
根据
解得
23．；
【解析】
【详解】
电容器放电时间为，与电源电动势无关，即
在内电流平均值为
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