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.如图所示,某振荡电路此时电容器上极板带正电荷,接下来极短时间内( )
A.振荡电流增大
B.电路中的一部分能量会以电磁波的形式辐射出去
C.线圈内磁通量变化率减少
D.电场能向磁场能转化
2.如图甲所示的LC振荡电路中,电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示,t=0.3s时的电流方向如图甲中标示,则( )
A.0至0.5s时间内,电容器在放电
B.在t=1.3s时,P点比Q点电势低
C.0.5s至1.0s时间内,磁场能正在转变成电场能
D.1.5s至2.0s时间内,电容器的上极板的正电荷在减少
3.如图所示,一回路的线圈电感,电容器电容,电容器两板最大电压为。在电容器开始放电时设为零时刻,上极板带正电,下极板带负电,则( )
A.此振荡电路的周期为
B.前内的平均电流约为
C.当时,电路中磁场能最大
D.当时,电容器上板带正电荷
4.现代科学研究中常用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时会产生变化的磁场,穿过真空室所包围的区域内的磁通量也随时间变化,这时真空室空间内就产生感生电场,电子将在感生电场作用下得到加速。如图所示(上方为侧视图,下方为真空室的俯视图),当电磁铁绕组通以图中所示的电流时,电子被“约束”在半径为R的圆周上沿顺时针方向运动,下列说法正确的是( )
A.电磁铁绕组中的电流必须持续增大
B.电子感应加速器是利用磁场对电子的洛伦兹力作用使电子加速的
C.电磁铁绕组中通以恒定的电流时,真空室中的电子仍能得到加速
D.根据楞次定律可知,电子在感生电场中的受力方向与电场方向相同
5.某种除颤器的简化电路,由低压直流电源经过电压变换器变成高压电,然后整流成几千伏的直流高压电,对电容器充电,如图甲所示。除颤时,经过电感等元件将脉冲电流(如图乙所示)作用于心脏,实施电击治疗,使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为的电容器充电至,电容器在时间内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时,下列说法正确的是( )
A.线圈的自感系数L越大,放电脉冲电流的峰值越小
B.线圈的自感系数L越小,放电脉冲电流的放电时间越长
C.电容器的电容C越小,电容器的放电时间越长
D.在该次除颤过程中,流经人体的电荷量约为
6.在如图所示的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,下列说法正确的是( )
A.A板带正电
B.A、B两板间的电压在增大
C.电容器C正在放电
D.磁场能正在转化为电场能
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,则( )
A.若i正在减小,线圈两端电压在增大
B.若i正在增大,此时A板带正电
C.若仅增大线圈的自感系数,振荡频率增大
D.若仅增大电容器的电容,振荡频率增大
8.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
9.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
10.如图所示的电路,电阻,电容,电感,电感线圈的电阻可以忽略。单刀双掷开关S置于“1”,电路稳定后,再将开关S从“1”拨到“2”,图中回路开始电磁振荡,振荡开始后时,下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器的上极板带负电
C.电场能正在转化为磁场能
D.穿过线圈L的磁感应强度方向向上,且正在逐渐增强
11.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
12.如图中LC振荡电路,线圈的自感系数L=2.5,电容C=4。从电流逆时针最大开始计时,当t=2.5π×10 4s时,下列说法正确的是( )
A.电容器正在充电 B.电容器正在放电
C.电容器上极板a带负电 D.电容器上极板a带正电
13.在理想LC振荡电路中的某时刻,电容器极板间的场强E的方向如图所示,M是电路中的一点。若该时刻电容器正在充电,据此可判断此时( )
A.电路中的磁场能在增大
B.电路中电流正在增加
C.流过M点的电流方向向左
D.电容器两板间的电压在减小
14.当LC振荡电路中的电流达到最大值时,电感L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强E是( )
A.B和E都达到最大值
B.B和E都为零
C.B达到最大值而E为零
D.B为零而E达到最大值
15.用一自感系数为L的线圈和一电容器构成一半导体的调谐电路,要使该调谐电路能接收到波长为λ的无线电波,则电容器的电容应为(已知无线电波在空气中的速度为c)( )
A. B. C. D.
二、填空题
16.某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示,则这时电容器正在________(充电还是放电),电流大小正在________(增大还是减小)。
17.在如图所示的振荡电流的图像中,表示电容器充电过程的有_____;线圈中有最大电流的点是_____;电场能转化为磁场能的过程有_____。
18.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。
19.发射波长为10m的无线电波时,振荡电路的电容器为C在不改变线圈电感的情况下,若要发射波长为20m的无线电波,应将电容器电容变________倍.
三、解答题
20.某收音机中的LC电路,由固定线圈和可调电容器组成,能够产生535kHz到1605 kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少?
21.如图所示的电路
(1)如果仅更换电感L更大的线圈,将开关S掷向1,先给电容器充电,再将开关掷向2,电容器通过线圈放电,线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大?“阻碍”作用是否也更大?由于延缓了振荡电流的变化,振荡周期T会怎样变化?
(2)如果仅更换电容C更大的电容器,将开关S掷向1,先给电容器充电,电容器的带电荷量是否增大?再将开关掷向2,电容器通过线圈放电,放电时间是否相应地变长?振荡周期T是否变长?
22.飞机失事后,为了分析事故的原因,必须寻找黑匣子,而黑匣子在30天内能以的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置.那么黑匣子发出的电磁波波长是多少?若接收电路是由电路组成的,其中该接收装置里的电感线圈,此时产生电谐振的电容多大?
23.振荡电路中的电容为30~390 pF,电感为88.6×10–3 H,振荡电路中产生的振荡电流的周期在什么范围内?如果电容器的电容为C1时,电路中的最大电流为I1,保持电容器的最大带电荷量不变,突然将C1减小到C2,电路中的最大电流为I2,试比较I1与I2.
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
ACD.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,线圈内磁通量变化率减少,AD错误C正确;
B.振荡电路中,电场能和磁场能之间主要在不同元件之间的相互转化,辐射出去的能量很少很少,B错误。
故选C。
2.B
【解析】
【详解】
A.0至0.5s时间内,电容器电荷量增加,所以电容器在充电,故A错误;
B.因为1.0s到1.5s时间内,电容器反向充电,下极板带正电,电流方向与图示方向相反,即此时P点比Q点电势低,故B正确;
C.0.5s至1.0s时间内,电容器放电,则电场能正在转变成磁场能,故C错误;
D.1.5s至2.0s时间内,电容器方向放电,则电容器的下极板的正电荷在减少,故D错误。
故选B。
3.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据
解得
A错误;
B.电容器两板电压最大为1V,电容C=4μF,根据
则
B正确;
CD.当时,也就是半个周期,反向充电结束,电路中电场场能最大,电容器下板带正电荷,CD错误。
故选B。
4.A
【解析】
【详解】
A.当电磁铁绕组通以图示电流时,线圈中的电流增大,磁场增强,根据楞次定律,感生电场产生的磁场要阻碍其增大,所以感生电场为逆时针方向,电子沿顺时针方向运动,加速器应对电子加速,A正确;
B.洛伦兹力恒不做功,B错误;
C.电磁铁绕组中通以恒定的电流时,不会发生电磁感应现象,也就不会产生感生电场,电子得不到加速,C错误;
D.电子在感生电场中的受力方向与电场方向相反,这与楞次定律无关,D错误。
故选A。
5.A
【解析】
【详解】
A.线圈的自感系数L越大,阻碍电流的感抗越大,则放电电流越小,放电脉冲电流的峰值也越小,故A正确;
BC.振荡电路的振荡的振荡周期为
电容器在时间内放电至两极板间的电压为0,即
则线圈的自感系数L越大,放电脉冲电流的放电时间越长;电容器的电容C越大,放电脉冲电流的放电时间越长,故BC错误;
D.电容为的电容器充电至,则电容器储存的电量为
故在该次除颤过程中,流经人体的电荷量约为,故D错误;
故选A。
6.C
【解析】
【分析】
在LC振荡电路中,当电容器充电时,电流在减小,电容器上的电荷量增大,磁场能转化为电场能;当电容器放电时,电流在增大,电容器上的电荷量减小,电场能转化为磁场能。
【详解】
通过图示电流方向,且电流增大,知电容器在放电,电场能转化为磁场能,则电容器上极板A带负电,下极板B带正电,电容器上的电荷量正在减小,由
知AB两极板间的电压在减小,故C正确,ABD错误。
故选C。
7.A
【解析】
【详解】
A.若i正在减小,说明磁场能转化为电场能,则线圈两端电压在增大,故A正确;
B.线圈中的电流从下到上,此时电流正在增大,表明电容器正在放电,所以B板带正电,A板带负电,故B错误;
C.LC振荡电路的周期公式为,若仅增大线圈的自感系数,周期增大,振荡频率减小,故C错误;
D.LC振荡电路的周期公式为,若仅增大电容器的电容,周期增大,振荡频率减小,故D错误。
故选A。
8.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。
9.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。
10.B
【解析】
【分析】
【详解】
对LC振荡电路的周期为
则在时刻从初始状态振荡半个周期,则此时电容器正在反向充电,电容器下极板带正电,上极板带负电,磁场能正在转化为电场能,因通过线圈的电流正在向下减弱,则穿过线圈L的磁感应强度方向向下,且正在逐渐减弱。
故选B。
11.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。
12.C
【解析】
【分析】
【详解】
已知L=2.5mH=2.5×10-3H,C=4μF=4×10-6C,则振荡电路的周期为
则
即
t=(1+)T
因从电流逆时针最大开始计时,则当t=2.5π×10-4s时,电路中电流为0,磁场能为零,电场能最大,电容器充电完毕,且电容器下极板b带正电,上极板a带负电,故ABD错误,C正确。
故选C。
13.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.电容器充电,电场能增加,故磁场能减小,A错误;
B.充电过程,电容器极板上的电荷量正在增加,使电容器极板和线圈间电势差变小,电路电流逐渐减小,B错误;
C.电容器极板上极板带正电,充电过程,流过M点的电流方向向左,C正确;
D.电容器充电,电容器极板上的电荷量正在增加,根据
电容器两板间的电压在增加,D错误。
故选C。
14.C
【解析】
【详解】
当LC振荡电路中的电流达到最大值时,由振荡电路的工作规律可知,电容器C放电完毕,则电容器C中电量是零,电场强度E是零,而此时电场能正好向磁场能转化完毕,电感L中磁场能最大,磁感应强度B最大,ABD错误,C正确。
故选C。
15.D
【解析】
【详解】
由λ= 可得波长为λ的无线电波的频率f= ,故调谐电路的频率也为f,又f=,所以
得
C=
故D正确ABC错误。
故选D。
16. 充电 减小
【解析】
【详解】
[1][2]由图示磁场由安培定则可知,电路电流沿逆时针方向,由电容器极板间电场方向可知,电容器下极板带负电,则此时正处于充电过程,线圈磁场强度正在减小,电路电流逐渐减小。
17. 、、 a、c、e 、
【解析】
【详解】
[1]根据图像,充电过程电流在减小,故有、、。
[2]线圈中有最大电流的点是a、c、e。
[3]电场能转化为磁场能的过程电流在增加,故有、。
18.cd
【解析】
【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
19.4
【解析】
【详解】
根据电磁波的波速公式c=,则波长λ=cT,又因为LC振荡电路发射出的电磁波的周期T=2π,所以λ=2cπ,要使波长增大为原来的2倍,则C应变为原来的4倍;
【点睛】本题要掌握两个公式,LC振荡电路振荡电流的周期,也是发射出的电磁波的周期T=2π,还要掌握波速的公式c=.
20.
【解析】
【详解】
由LC电路固有频率公式得
解得
所以
21.(1)自感电动势更大;“阻碍”作用更大;周期变长;(2)带电荷量增大;放电时间变长;周期变长
【解析】
【分析】
【详解】
(1)仅更换电感L更大的线圈,电容器通过线圈放电
线圈因自感现象产生的自感电动势更大,则“阻碍”作用也更大,
周期变长。
(2)如果仅更换电容C更大的电容器,将开关S掷向1,先给电容器充电
带电荷量增大,放电时间变长
周期变长。
22.8000m
【解析】
【详解】
由得:
由公式得:
答案:8000m
23.1.0×10–6~3.69×10–6 s I2>I1
【解析】
【详解】
T=2π
T1=2π=2×3.14×=1.0×10–6 s
T2=2π=2×3.14×=3.69×10–6 s
则其周期的范围为:1.0×10–6~3.69×10–6 s.
当电容器的电容突然减小时,放电速度加快,则周期变小,而一个周期通过电路的电荷量总量不变,所以电流会增大,则I2>I1.
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页