选择性必修二4.1电磁振荡 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 4.1 电磁振荡
一、单选题
1．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
2．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
3．如图所示是LC振荡电路及其中产生的振荡电流随时间变化的图像，电流的正方向规定为顺时针方向，则在t1到t2时间内，电容器C的极板上所带电量及其变化情况是（　　）
A．上极板带正电，且电量逐渐增加，电场能逐渐增加
B．上极板带正电，且电量逐渐减小，电场能逐渐减小
C．下极板带正电，且电量逐渐增加，磁场能逐渐增加
D．下极板带正电，且电量逐渐减小，磁场能逐渐减小
4．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。以逆时针为电流正方向，则（　　）
A．图甲对应乙图中的过程
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，电容器两端电压在增大
D．图乙中时间内，线圈的自感电动势在增大
5．如图甲所示，电路中的电流正在变大，保持不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．回路中的磁场能正在变小
B．电路2的电容为电路1中电容的2倍
C．电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等
D．电路2的电流最大时电路1的电流也一定最大
6．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
7．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
8．如图为振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为，电容器的电容为，下列说法正确的是（　　）
A．时，线圈中的自感电动势在减小
B．时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小
C．时，磁感应强度方向向下，大小逐渐增大
D．时，电场方向向下，电路中电流正在增大
9．图中画出了一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断（　　）
A．时刻电感线圈两端电压最大 B．时刻电容器两极板间电压为零
C．时刻电路中只有电场能 D．时刻电容器带电荷量为零
10．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
11．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
12．在LC振荡电路中，电容器放电时间取决于（　　）
A．充电电压的大小 B．电容器储电量的多少
C．自感L和电容C的数值 D．回路中电流的大小
13．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
14．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
15．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
二、填空题
16．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与线圈L或电源相连，如图所示．当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期的振荡电流．当罐中的液面上升时电容器的电容________．LC回路的振荡频率________．
17．电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在______，电场能和磁场能也随着做周期性的______。
18．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）。
三、解答题
19．如图所示，线圈的自感系数为3 μH，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在150~300 pF之间变化，S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。
20．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．
21．简述通过莱顿瓶实验来观察电谐振。
22．中央人民广播电台是9套无线广播节目综合名称，九套节目对不同地区的频率不同。比如第一套节目“中国之声”，北京地区调频106.1兆赫。已知真空中的光速c=3×108m/s。则（计算结果保留两位有效数字）
（1）求“中国之声”电台发出的电磁波波长；
（2）如果收音机的接收装置是由LC电路组成，该接收装置里的线圈自感系数L=4mH，此时产生电谐振的电容多大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
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。
2．D
【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。
3．B
【详解】
由于电流方向为逆时针并且电流逐渐增大，则电容器处于放电过程，上极板带正电，且电量逐渐减小，电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大，所以B正确；ACD错误；
故选B
4．C
【详解】
A．图甲中电流流入电容器的正极，电容器处于充电过程，电流方向为正，图乙中，电流减小，是充电过程，所以图甲对应图乙中过程，故A错误；
B．在线圈中插入铁芯，自感系数变大，根据震荡电路频率公式
发射电磁波的频率减小，故B错误；
C．图乙中电流减小，是充电过程，电容器两端电压增大，故C选项正确；
D．图乙中时间内，电流增大的越来越慢，根据
可知，自感电动势在减小，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．回路中电流正在增大，电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，故A错误；
B．根据可知，电路2的电容为电路1中电容的4倍，故B错误；
C．根据电容的定义式可得，由于最大电压相同，电路2中的电容为电路1中电容的4倍，可知电路2对应的电容器最大电荷量是电路1最大电荷量的4倍，故C错误；
D．电路2的电流最大时电路1的电流也最大，故D正确。
故选D。
6．D
【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。
7．D
【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。
8．D
【详解】
由
代入数据可得电磁振荡的周期
时刻，电容器放电刚结束，电路中电流和磁感应强度最大；
A．时，电路中电流在减小，磁通量变化量减小，由楞次定律得，线圈的自感电动势增大，故A错误；
B．时，电路中电流为0，此时电容器上极板带负电，下极板带正电，在时,电路中电流增大，电容器反向放电，电场强度减小，电场方向向上，所以当时，电场方向向上，电场强度减小，故B错误；
C．时，电路中电流为负值，回路中电流方向为顺时针，电流大小在减小，根据安培定则判断，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小，故C错误；
D．时，电流正向增大，则上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
ACD．由图像分析可知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器开始放电，根据电流随时间的变化规律，可以画出图像（在图中用虚线表示）
由图像分析可知，时刻，电容器带电荷量为零，电压为零，电场能为零，故D正确，AC错误；
B．时刻电容器带电荷量q最大，两极板间电压最大，故B错误。
故选D。
10．A
【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。
11．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。
12．C
【详解】
在LC振荡电路中一个周期内电流周期性变化一次，电容器充放电两次，充一次电的时间为四分之一个周期，而周期
由自感系数Ｌ和电容C决定，所以充电时间也是由自感系数和电容决定。
故选C。
13．A
【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。
14．A
【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。
15．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。
16． 增大　 减小
【详解】
[1][2]．当罐中液面上升时，电容器极板间的介电常数变大，则电容器的电容C增大，根据T＝2π，可知LC回路的振荡周期T变大，又f＝，所以振荡频率变小．
【点睛】
本题要注意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，液体的高度越高，相当于插入的电介质越多，电容越大．属于简单题．
17． 周期性地变化着 转化
【详解】
略
18．
【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
19．1.884×10-7s，1.06×107Hz
【详解】
根据
可得振荡的最大周期为
s＝1.884×10-7 s
根据
解得
Hz＝1.06×107 Hz
20．（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.
21．见解析
【详解】
取两个相同的莱顿瓶（一种电容器），一个和固定的金属框相连，中间有一个间隙A、B；另一个和有可移动边的金属框相连，可动边上有一个氖管，给第一个莱顿瓶充电，当电压足够高时，在间隙中产生火花放电，辐射出电磁波。移动第二个莱顿瓶金属框上的可动边，观察它在不同位置时接收电磁波的情况，根据氖管发光的亮度找出振荡电流最强的位置。实验结果表明，当两个矩形框大小相等时，振荡电流最强。
22．（1）2.83m；（2）5.6×10-16F
【详解】
（1）依题意，有
f=106.1兆赫=1.061×108Hz，λ=
代入数据可得
λ=2.83m
（2）振动电路的周期为
，
带入数据，可得
C=5.6×10-16F
答案第1页，共2页
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