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．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，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领
2．在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是（　　）
A． B． C． D．
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．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
5．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．电容器正在充电
B．线圈中的自感电动势在减小
C．磁场能正在转化为电场能
D．在线圈中插入铁芯，可以增大电路的振荡频率
6．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻（　　）
A．振荡电流i在增大
B．电流的变化率大小在增加
C．电场能正在向磁场能转化
D．再经过0.75个周期，电流方向与此时相反
7．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，则（　　）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1~t2时间内回路内的电流为顺时针
C．t2~t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
8．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
9．无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是（　　）
A．电容器正在放电 B．振荡电流正在增大
C．线圈中的磁场正在增强 D．磁场能正在向电场能转化
10．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　）
A．5G使用的电磁波是横波
B．4G使用的电磁波是纵波
C．5G使用的电磁波在真空中传播速度比4G的快
D．5G使用的电磁波比4G的更容易绕过障碍物
11．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
12．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
13．如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快。造成这种现象的不可能原因是（　　）
A．不变，变大了 B．不变，变小了
C．变小了，不变 D．、均变小了
14．如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈L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．增大电容器的电容，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领
15．LC振荡电路中电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图线如图甲所示，某时刻线圈中的磁感应强度方向和极板间的电场强度方向如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻线圈中自感电动势最小 B．t2时刻线圈中电流方向不发生变化
C．t1~t2中某时刻与图乙状态相对应 D．t3~t4时间内回路中的电流为逆时针方向
二、填空题
16．如图所示，i—t图象表示LC振荡电流随时间变化的图象，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段。
17．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）。
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，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。
21．回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速的粒子的电荷量为q，质量为m，用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的数值应该满足什么条件？
22．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律i=0.14sin（1000t）A，已知电路中线圈的自感系数L=50mH，求：
（1）该振荡电流的周期为多少；
（2）电容器的电容C．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，这时电容器正在放电，电流减小越来越慢，故线圈中自感电动势在减小，A错误；
B．这时电容器正在放电，故两板间电压在减小，B错误；
C．因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电场能能向磁场能转化，C错误；
D．在电容器内放入绝缘物质，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，D正确；
故选D。
2．D
【详解】
电容器极板间电压
随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小．从题图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，且
即
A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t=0时刻电压为零，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t=0时刻，电流为负向最大，故D正确，ABC错误。
故选D。
3．D
【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．C
【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。
5．B
【详解】
A．由右手螺旋定则可知，线圈中的电流方向从上往下看为逆时针，而电容器上极板带正电，故此时电容器正在放电，A错误；
B．由于电容器正在放电，故电流增大将越来越慢，因此线圈中的自感电动势在逐渐减小，B正确；
C．电容器放电过程中，电场能减小，线圈磁场能增大，故电场能正在转化为磁场能，C错误；
D．在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，则根据可知，电路的振荡频率减小，D错误。
故选B。
6．B
【详解】
通过图示电流方向为电流流向正极板，知电容器在充电，振荡电流减小，且电流变化得越来越快，即电流变化率增加，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，由电容器充、放电规律可知，再经过0.75个周期，电流方向与此时相同。
故选B。
7．C
【详解】
A．在t1时刻，上极板电量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，选项A错误；
B．t1~t2时间内，上极板电量为正，且减小，回路内的电流为逆时针，选项B错误；
C．t2~t3中，上极板电量为负，下极板电量为正，由于上极板负电量不断增大，线圈电流为逆时针，而电量增加的越来越慢，故电流减小，由右手定则可得磁场方向线上，选项C正确；
D．图乙过程可以对应t2~t3过程，此过程电容电量增大，极板间电场能逐渐增大。
故选C。
8．C
【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。
9．D
【详解】
由题图中磁场的方向可知，此时电容器正在充电，电路中电流正在减小，线圈中的磁场正在减弱，磁场能正在向电场能转化，故D正确，ABC错误。
故选D。
10．A
【详解】
AB．电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波，其传播方向与电场方向、磁场方向均是垂直的关系，故电磁波是横波，故A正确，B错误；
C．任何电磁波在真空中的传播速度都是光速。故C错误；
D．5G使用的电磁波频率大，波长短，不容易绕过障碍物。故D错误。
故选A。
11．C
【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。
12．D
【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。
13．A
【详解】
电子钟变快了，说明周期变小了，根据
可知肯定是LC乘积减小了，则不可能是不变，变大了；
故选A。
14．D
【详解】
AB．根据线圈L中的磁场方向，由安培定则可知，电路中的电流是逆时针方向，则电容器处于放电过程，电容器电荷量逐渐减小，所以电容器两端电压正在减小，由于放电过程电路中的电流慢慢增大，则线圈中的自感电动势在减小，则AB错误；
C．根据LC振荡电路中能量关系可知，此时电场能正在转化为磁场能，所以C错误；
D．增大电容器的电容，则电容器的容抗减小，所以可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，则D正确；
故选D。
15．B
【详解】
A．在时刻，上极板的电量达到最大，电流变化率最大，因此线圈中的自感电动势达到最大，故A错误；
B．时刻电量的变化率不变，线路中的电流变化率也不变，所以线圈的电流方向保持不变，故B正确；
C．时间内电量减少，而乙图电路电流为逆时针，电容器下极板带正电，电容器处于充电状态，电荷量变大，故C错误；
D．从，上极板的负电荷转移到下极板，这是电容的放电，所以线圈中的感应电流是顺时针，故D错误。
故选B。
16．cd
【详解】
由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段
17．
【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
18． 电场 磁场 充电 为零
【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
【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．；
【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
21．
【详解】
回旋加速器中粒子运动的周期为
LC振荡电路的周期
用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，则LC振荡电路的周期等于粒子的运动周期即
即
22．（1）（2）
【详解】
(1)根据振荡电路的周期性变化的规律，得
(2)因震荡周期，得
【点睛】
本题关键运用LC振荡电路的电谐振周期公式.
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