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．以下是几个教材中的物理公式，其中关于特定物理量符号、物理量名称及其在国际单位制（SI）中的用基本单位表示的单位符号表述中全部正确的是（　　）
公式 符号 名称 单位符号
A 加速度
B 密度
C 长度 m
D 磁感应强度
A．A B．B C．C D．D
2．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
3．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
4．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
5．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
6．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
7．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．
8．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
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．如图所示，LC振荡电路在某时刻的振荡电流i的方向如箭头所示，下列判断正确的是（　　）
A．若电流i正在增大，则线圈的自感电动势在减小
B．若电流i正在增大，则电容器里的电场方向向下
C．若电流i正在减小，则线圈的磁场能在增强
D．若电流i正在减小，则电容器上极板带负电
11．在LC振荡电路中，当电容器充电完毕尚未开始放电时，下列说法正确的是（　　）
A．电容器中的电场最强
B．电路里的磁场最强
C．电场能已有一部分转化成磁场能
D．磁场能已有一部分转化成电场能
12．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
13．如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为C的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S与自感系数为L线圈或电源相连．当开关从a拨到b开始计时，L与C构成的回路中产生振荡电流，则时间内（　　）
A．线圈中的电流增大
B．线圈中的自感电动势减小
C．电容器极板间的电场强度增大
D．电容器极板上的电荷量减小
14．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　）
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在增加
C．电感线圈中的电流正在减小
D．该时刻自感电动势正在阻碍电流减小
15．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
二、填空题
16．一电容为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____________。
17．甲、乙两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，自感线圈的直流电阻不计，自感线圈的自感系数都是L=9×10-4H，甲图中开头S先接a端，充电结束后将开关S扳到b端；乙图中开关S先闭合，稳定后断开。甲、两图中LC回路开始电磁振荡后的t=3.14×10-4s时刻，电容器C1正在___________（选填“充电”或“放电”），电容器C1的上极板带___________（选填“正电”或“负电”）；自感线圈L2中的电流方向为___________（选填“向左”或“向右”），自感线圈L2中的磁场能正在___________（选填“增大”或“减小”）。
18．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。
三、解答题
19．简述通过莱顿瓶实验来观察电谐振。
20．在收音机接收中波段时其LC振荡电路的电感L是固定的，当可变电容器电容为时，可接收频率为535kHz的电磁波，当可变电容器的电容为时，可接收频率为1605kHz的电磁波，求电容之比以及两列电磁波的波长之比。
21．在某时刻的LC振荡电路中，电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图所示。此时电容器在充电还是放电？电路中电流在增大还是减小？为什么？
22．如图所示，LC电路中C是带有电荷的平行板电容器，两极板水平放置．开关S断开时，极板间灰尘恰好静止．当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动．若C=0.4 μF，L=1 mH，求：
(1)从S闭合开始计时，经2π×10－5 s时，电容器内灰尘的加速度大小为多少？
(2)当灰尘的加速度多大时，线圈中电流最大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．该表达式是开普勒第三定律的表达式，式中的a是轨道半长轴，单位是m，选项A错误；
B．该表达式为电阻定律的表达式，式子中的ρ是电阻率，单位是Ω m，选项B错误；
C．振动电路中周期的表达式应该是
式子中的L为线圈的自感系数，单位H（亨利），选项C错误；
D．该表达式为感应电动势表达式，其中的B为磁感应强度，单位是
选项D正确。
故选D。
2．B
【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。
3．C
【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。
4．C
【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。
5．C
【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。
6．C
【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。
7．B
【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。
8．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。
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．电流i正在增大，是放电过程，则线圈的自感电动势在减小，则下级板带正电，电场方向是向上，B错误A正确；
CD．电流i正在减小，是充电过程，则线圈的自感电动势在增大，磁场能在减少，则电容器上极板带正电，CD错误。
故选A。
11．A
【详解】
LC振荡电路电容器充电完毕尚未开始放电时，电容器中电场最强，磁场最弱，电场能和磁场能之间还没有发生转化。
故选A。
12．B
【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。
13．C
【详解】
D．L与C构成的回路，振荡的周期
电容器电量随时间变化如图所示
在时间内，即是 时间内，电容器极板上的电荷量增加，D错误；
AB．电容器电量随时间变化如图所示
则线圈中的电流关系如图所示
在时间内，即是 时间内，电流在减小，自感电动势
图像的斜率在增大，故自感电动势在增大，AB错误；
C．根据
解得
电容器极板上的电荷量增加，则场强增大，C正确。
故选C。
14．B
【详解】
由题图线圈内部磁感应强度的方向和安培定则可知，从上向下看，此时线圈中的电流沿逆时针方向流动，电容器正在放电，则电感线圈中的电流正在增大，电感线圈中的磁场能正在增加；由楞次定律可知，该时刻线圈中感应电动势正在阻碍电流增大，ACD错误，B正确。
故选B。
15．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。
16．
【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
17． 充电 正电 向左 增大
【详解】
[1][2]由公式可求得LC回路振荡周期
t=3.14×10-4s时刻是开始振荡后的T。如图所示是题图甲对应的q-t图像（以上极板带正电为正），也是题图乙对应的i-t图像（以LC回路中有逆时针方向电流为正），图像均为余弦函数图像。在T时刻，从题图甲对应的q-t图像看出，电容器C1正在充电且上极板带正电。
[3][4]从题图乙对应的i-t图像看出，自感线圈L2中的电流向左且正在增大，所以自感线圈L2中的自感磁场能正在增大。
18． 减小 10－6
【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
19．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。
20．；
【详解】
当收音机的接收装置的频率等于电磁波的频率时，收音机就能接收此频率的电磁波，而收音机装置的频率，故有，所以
根据可得，两列电磁波波长之比
21．放电；增大；见解析
【详解】
用安培定则可知回路中的电流方向为顺时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在放电；因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电流在增大。
22．(1)2g　(2)加速度为g，且方向竖直向下时
【详解】
(1)开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有
mg=q
式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由
T=2π
得
T=2πs=4π×10－5 s
当t=2π×10－5 s时，即t=，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向
跟t=0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为
F合=mg＋q·=2mg
又因为F合=ma，所以a=2g.
(2)当线圈中电流最大时，电容器所带的电荷量为零，此时灰尘仅受重力，灰尘的加速度为g，方向竖直向下．故当加速度为g，且方向竖直向下时，线圈中电流最大。
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