4.1电磁振荡（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．LC振荡电路是包含一个电感（用字母L表示）和一个电容（用字母C表示）连接在一起的电路。该电路可以储存电磁振荡过程中的能量。某时刻振荡电路的瞬时状态如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时刻电容器C正在放电
B．此时刻电感L中自感电动势减小
C．要想用LC振荡电路有效地发射电磁波，要有足够高的振荡频率
D．增大C两极板的距离，电磁振荡过程中，电场能和磁场能转化的周期变长
2．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
3．如图所示，一平行金属板AB与一线圈组成理想的LC振荡电路，E为电源，当开关S从1掷向2的同时，有一电子恰从极板中央飞入AB间，电子重力可忽略，射入方向与极板平行。则电子（　　）
A．可能从上极板边缘飞出，飞出时动能一定增大
B．可能从下极板边缘飞出，飞出时动能可能不变
C．可能从上极板边缘飞出，飞出时动能可能不变
D．可能从下极板边缘飞出，飞出时动能一定减小
4．麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（　　）
A．电容器正在放电
B．两平行板间的电场强度E在增大
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
5．如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　）
A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B．IC卡是通过X射线工作的
C．读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内不会产生感应电流
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能
6．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
7．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
8．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
9．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，则此时（　　）
A．B板带负电 B．A、B两板间的电压在增大
C．电容器C正在充电 D．电场能正在转化为磁场能
10．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
11．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
12．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．
13．振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．电容器正在充电 B．电路中电流沿顺时针方向
C．电场能正在向磁场能转化 D．电路中电流正在减小
14．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
15．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
二、填空题
16．如图中LC振荡电路的周期为T=2×10-2s。从电流逆时针最大开始计时，当t=2.5×10-2s时，电容器正处于___状态；这时电容器上极板a的带电情况为____。
17．在LC振荡电路中，电容器C带的电荷量q随时间t变化的图像如图所示.1×10－6 s到2×10－6 s内，电容器处于________（填“充电”或“放电”）过程，由此产生的电磁波在真空中的波长为________ m。
18．有一LC振荡电路，电感为30 μH，电容可调范围为1.2～270 pF，则：
（1）电路产生电磁波的频率范围为________。（结果可含π）
（2）最大波长与最小波长的比值________。
三、解答题
19．收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收波长为λ的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)多少？
20．如图所示，S先接通a触点，让电容器充电后再接通b触点，设这时可变电容设这时可变电容器电容为 ，线圈自感系数为，
（1）经过多长时间电容C上的电荷第一次释放完？
（2）这段时间内电流如何变化？线圈两端电压如何变化？
21．振荡电路中电容器电容为C， 振荡电流．
（1）求此电路中线圈的自感系数L；
（2）设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ， 求此电磁波在此介质中传播速度v．
22．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C=1 μF。在两极板上带有一定电荷时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。手头上还有一个电感L=0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，分析以下问题：（重力加速度为g）
（1）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间电容器电场方向向上？此时粉尘的加速度大小是多少？
（2）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间线圈中电流最大？此时粉尘的加速度大小是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．如图，C下极板带负电，电流逆时针，表示正在给C充电，故A错误；
B．此时电路处于充电状态，电流减小的越来越快，即电流变化率越来越大，所以自感电动势增大，故B错误；
C．要有效发射电磁波，需要足够高的振荡频率，可以携带更多能量，故C正确；
D．由
d增大，C减小，根据LC振荡电路的周期公式
T变小，电场和磁场转化的时间变短，故D错误。
故选C。
2．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。
3．C
【详解】
当开关S从1掷向2后，两板间将产生交变电场（设周期为T），根据两板间电压的周期性可知，若电子在板间的运动时间为的奇数倍，则电子在板间加速和减速的时间相等，根据对称性可知电子从两板间射出时的竖直分速度为零，此时电子的动能不变，且电子的竖直分位移方向向上。因为电子一定先向上加速，其竖直位移一定向上或等于零，所以电子不可能从两板间中轴线的下方射出。综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
4．B
【详解】
A．电容器内电场方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，正电荷正在流向下极板，因此电容器处于充电过程，选项A错误；
B．电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，选项B正确；
C．该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场逆时针方向（俯视），选项C错误；
D．当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电流最小，因此产生的磁场最小，选项D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．读卡机发射的电磁波能在真空中传播，选项A错误；
B．IC卡工作肯定不是依靠X射线，X射线的辐射能量比较大，长时间接触对人体有害，选项B错误；
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内仍会产生感应电流，只不过不能产生电谐振，从而不能产生较大的感应电流，选项C错误；
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，选项D正确。
故选D。
6．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。
7．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。
8．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。
9．D
【详解】
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，D正确，ABC错误。
故选D。
10．D
【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。
11．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。
12．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。
13．C
【详解】
电容器上极板带正电，因为磁场方向向上，所以电容器正在放电，电路中电流方向为逆时针，电流在增大，电场能正在向磁场能转化。
故选C。
14．C
【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。
15．B
【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。
16． 充电完毕 带负电
【详解】
LC振荡电路，是电场能和磁场能之间的转化，电流最大时磁场能最大，电流为零时电场能最大；因为
t=2.5×10-2s=T
从电流逆时针最大开始计时，经T时，电容器正处于充电完毕状态；
从电流逆时针最大开始计时，根据充放电规律可知，电容器处于充电完毕状态时，上极板a带负电。
17． 充电 1200
【详解】
略
18． ×108～ ×109 Hz 15
【详解】
（1）[1]根据
可得电路产生电磁波的最小、最大频率分别为
电路产生电磁波的频率范围为。
（2）[2]根据
可得最大波长与最小波长的比值为
19．
【详解】
接收电磁波必须进行调谐，使接收回路产生电谐振，由产生电谐振的条件f固＝f电磁波得
解得
C＝
【点睛】
解决本题的关键知道当接收电路的固有频率和收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，发生电谐振．以及掌握电磁振荡的频率f＝.
20．（1）1.17×10－6 s；（2）电流逐渐增大，线圈两端的电压逐渐减小
【详解】
（1）根据，该电路的振荡周期为
电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的时间为
（2）电容器放电，这四分之一周期时间内电流逐渐增大，线圈两端的电压逐渐减小。
21．（1） （2）
【详解】
（1）根据瞬时电流的表达式：i=Imsinωt，又ω=2πf，可得：，代入公式．
（2）此电路发射的电磁波在介质中的波长为λ，此电磁波在此介质中传播速度：v＝λf＝
【点睛】
该题考查振荡电路的频率的公式 ，与电磁波在介质中传播速度v=λf．代入表达式结合即可．属于基础题目．
22．（1） π×10-5 s，2g；（2）×10-5 s ，g
【详解】
（1）开关断开时，电容器内带负电的粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，电场方向向下，且F电=mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，其周期
T=2π=2π×10-5 s
因此至少经过=π×10-5 s时，电容器间的场强方向变为向上，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得
a==2g
（2）从S闭合时开始计时，至少经过×10-5 s，线圈中电流最大，电容器两极板间的场强为零，粉尘只受重力，由牛顿第二定律可得
a′==g
答案第1页，共2页
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