高二物理人教版（2019）选择性必修二4.1电磁振荡 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 高二物理人教版（2019）选择性必修二4.1电磁振荡 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-17 21:27:17 | ||
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文档简介
4.1电磁振荡
一、单选题
1．如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是（ ）
①在b和d时刻，电路中电流最大
②在a→b时间内，电场能转变为磁场能
③a和c时刻，磁场能为零
④在O→a和c→d时间内，电容器被充电
A．只有①和③ B．只有②和④
C．只有④ D．只有①②和③
2．“救命神器”——自动体外除颤仪（AED），它是一种便携式的医疗设备，可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用，用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示，低压直流电经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时，开关拨到2，将脉冲电流作用于心脏，使患者心脏恢复正常跳动，其他条件不变时，该除颤器的电容器电容为，如果充电后电容器的电压为9.0kV，电容器在5.0ms时间内完成放电。下列说法正确的是（ ）
A．放电前，电容器存储的电荷量为0.135C
B．放电过程中，电流大小不变
C．放电后，电容器的电容为零
D．自感系数L越小，放电脉冲电流的振荡周期越长
3．如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在减小，则此时（ ）
A．电容器上极板带负电，下极板带正电 B．振荡电路中能量正在从磁场能转化为电场能
C．电容器两极板间的场强正在减小 D．线圈中的磁通量变化率正在变小
4．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放电，下列说法正确的是（ ）
A．电路中的磁场能在增大 B．流过M点的电流方向左
C．电路中电流正在减小 D．电容器两板间的电压在增加
5．关于LC电路，下列说法正确的是（ ）
A．电容器开始充电时，电场能最大
B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强
C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最大
D．一个周期内，电容器充，放电各一次
6．无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在充电，电场能正在增加 B．振荡电流正在增大
C．线圈中的磁场正在增强 D．增大电容器两板距离，振荡频率减小
7．如图所示是振荡电路某一时刻的磁场方向和电流方向，此时磁场正在增大，则该时刻（ ）
A．电容器下极板带正电，处于充电状态
B．线圈中磁场能在增大，感应电动势也在增大
C．线圈中电流在增大，电容器处于放电状态
D．线圈中的磁场能正转变成电容器中的电场能
8．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，则（ ）
A．图甲中电容器在放电，线圈中的磁场在增强
B．图甲中若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变小
C．图乙中时间内，线圈两端电压在减小
D．图乙中时间内，线圈的自感电动势在增大
二、多选题
9．在LC振荡电路中，某时刻线圈中产生如图所示的磁场，且磁场正在逐渐增强，则该时刻（ ）
A．电容器的带电量正在减少
B．电容器的上极板带正电
C．电容器极板间的电场向上
D．振荡电路中磁场能正在向电场能转化
10．在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在增大，则该时刻（ ）
A．电容器上极板带正电，下极板带负电
B．电容器上极板带负电，下极板带正电
C．电场能正在向磁场能转化
D．电容器正在放电
E．磁场能正在向电场能转化
11．LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器的极板带电情况如图所示，则（ ）
A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在增大
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
12．在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场B的方向如图所示，且磁感应强度正在减弱，则（ ）
A．若俯视，此时线圈中的电流方向为顺时针方向
B．电容器正在充电
C．此时电容器的上极板带正电
D．若增大电容器两板距离，LC振荡频率增大
三、解答题
13．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C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的回路振荡电流的频率如何变化？
14．如图所示，一LC电路的电感，电容，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电。（计算结果可保留）求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）若电容器两板电压最大为10V，请画出一个周期内电容器上极板电荷量q随时间t变化的图像并标明关键点的坐标值，并指出该段过程中电路中电流何时有最大值。
15．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？
参考答案：
1．D
【详解】①在b、d两时刻，图线斜率最大，则电流最大，电荷量为零，故电场能为零，磁场能最大，故①正确；
②在a→b时间内，电荷量减小，电场能转变为磁场能，故②正确；
③a、c时刻，电荷量最大，此时电场能最大，磁场能为零，故③正确；
④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，故④错误。
故选D。
2．A
【详解】A．放电前，电容器存储的电荷量为
A正确；
B．电容器放电过程中，开始时电流较大，随着带电量的减小，放电电流逐渐减小，不是恒定的，B错误；
C．电容器的电容反映的是电容器存储电荷的本领，与电容器是否带电、如何放电无关，C错误；
D．振荡电路的振荡周期为
自感系数L越小，放电脉冲电流的振荡周期越短，D错误。
故选A。
3．B
【详解】根据安培定则，线圈中的电流从上看是逆时针，此时电流正在减小，表明电容器正在充电，所以下板带负电，上板带正电。电容器两极板间场强正在增大，电场能在增大，电容放电变快，线圈中感应电动势变大。磁通量变化率正在变大，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．A
【详解】A．电容器放电，电场能减小，电流变大，故磁场能在增大，A正确；
B．电容器极板上极板带正电，放电过程，流过M点的电流方向向右，B错误；
CD ．放电过程，电容器极板上的电荷量正在减小，使电容器极板间电压变小，电路电流逐渐变大，CD错误。
故选A。
5．C
【详解】AC．电容器开始充电时，电场能为零，线圈中的磁场能最大，故A错误，C正确；
B．电容器极板上电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中的电流为零，故B错误；
D．电容器从开始充电到放电完毕只经历半个周期，所以一个周期内，电容器充，放电各两次，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】ABC．由题图，根据安培定则以及线圈产生的磁感应强度的方向可以判定此时电流正流向下极板，电容器正在充电，电场能正在增加，振荡电流正在减小，线圈中的磁场正在减弱，故A正确，BC错误；
D．增大电容器两板距离，根据可知C减小，再根据可知振荡频率增大，故D错误。
故选A。
7．C
【详解】A．由磁场正在增大可知，电流在增大，由图中的电流方向可知，电容器上极板带正电，下极板带负电，处于放电状态，A错误；
B．线圈中磁场能在增大，电容器的电场能正向磁场能转化，线圈内感应电动势在减小，B错误；
C．若磁场正在增大，线圈中磁场能在增大，线圈中电流在增大，电容器处于放电状态，C正确；
D．线圈中磁场能在增大，电容器中的电场能正转变成线圈中的磁场能，D错误。
故选C。
8．B
【详解】A．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，线圈中的磁场正在减弱，故A错误；
B．若在线圈中插入铁芯，则线圈的自感系数增大，根据可知发射电磁波的频率变小，故B正确；
C．时间内，电路中的电流不断减小，线圈中的磁场正在减弱，电容器在不断充电，则电容器两板间电压以及线圈两端的电压都在增大，故C错误；
D．由图可知，在时间内，图像的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，线圈磁通量的变化率在减小，线圈的自感电动势在减小，故D错误。
故选B。
9．AC
【详解】AD．磁场正在逐渐增强，说明电场能正在转化为磁场能，即电容器在放电，电容器的带电量正在减少。故A正确；D错误；
BC．由安培定则可知，电路中电流方向为逆时针，而此时正在放电，所以电容器的上极板带负电，电容器极板间的电场向上。故B错误；C正确。
故选AC。
10．ACD
【详解】CDE．电流正在增大，说明是放电过程，电场能向磁场能转化，C、D正确，E错误；
AB．放电过程根据电流方向可知电容器上极板带正电，下极板带负电，A正确，B错误；
故选ACD。
11．AB
【详解】AC．根据安培定则可知，t1时刻自感线圈中电流自右向左，而电容器左极板带正电，则电容器正在充电，振荡电流是减小的，故A正确，C错误；
BD．根据安培定则可知，t2时刻自感线圈中电流从左向右，而电容器右极板带正电，所以t2时刻电容器正在充电，随着极板上电荷量的增多，电容器两极板间电场增强；又由于充电过程振荡电流减小，自感线圈中磁场减弱，故B正确，D错误。
故选AB。
12．BD
【详解】B．电流减小，磁场才会减弱，说明电容器正在充电，选项B正确；
AC．根据安培定则知，线圈中的电流方向为逆时针方向，电容器上极板带负电，选项AC错误；
D．电容器两极板距离增大，电容减小，根据LC振电路频率
知，LC振荡频率增大，选项D正确。
故选BD。
13．频率增大
【详解】当储罐内的液面高度降低时，电容器两极板之间的电解质减少，则电容器电容减小，因为电感不变，根据
可知周期T变小，则频率增大。
14．（1）；（2）最大电荷量为，在，时有最大电流
【详解】（1）LC振荡电路的周期为
（2）电容器上极板的电荷量q有
当电容器充满电后开始放电，电路中的电流将逐渐增大到最大值，两极板上的电荷量也相应的逐渐减小到零。该过程电场能转化为磁场能。电场能最小时，即极板上的电荷量为零时，磁场能最大，电路电流最大。图像中，时，电路中的电流最大。
15．（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
一、单选题
1．如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是（ ）
①在b和d时刻，电路中电流最大
②在a→b时间内，电场能转变为磁场能
③a和c时刻，磁场能为零
④在O→a和c→d时间内，电容器被充电
A．只有①和③ B．只有②和④
C．只有④ D．只有①②和③
2．“救命神器”——自动体外除颤仪（AED），它是一种便携式的医疗设备，可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用，用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示，低压直流电经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时，开关拨到2，将脉冲电流作用于心脏，使患者心脏恢复正常跳动，其他条件不变时，该除颤器的电容器电容为，如果充电后电容器的电压为9.0kV，电容器在5.0ms时间内完成放电。下列说法正确的是（ ）
A．放电前，电容器存储的电荷量为0.135C
B．放电过程中，电流大小不变
C．放电后，电容器的电容为零
D．自感系数L越小，放电脉冲电流的振荡周期越长
3．如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在减小，则此时（ ）
A．电容器上极板带负电，下极板带正电 B．振荡电路中能量正在从磁场能转化为电场能
C．电容器两极板间的场强正在减小 D．线圈中的磁通量变化率正在变小
4．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放电，下列说法正确的是（ ）
A．电路中的磁场能在增大 B．流过M点的电流方向左
C．电路中电流正在减小 D．电容器两板间的电压在增加
5．关于LC电路，下列说法正确的是（ ）
A．电容器开始充电时，电场能最大
B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强
C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最大
D．一个周期内，电容器充，放电各一次
6．无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在充电，电场能正在增加 B．振荡电流正在增大
C．线圈中的磁场正在增强 D．增大电容器两板距离，振荡频率减小
7．如图所示是振荡电路某一时刻的磁场方向和电流方向，此时磁场正在增大，则该时刻（ ）
A．电容器下极板带正电，处于充电状态
B．线圈中磁场能在增大，感应电动势也在增大
C．线圈中电流在增大，电容器处于放电状态
D．线圈中的磁场能正转变成电容器中的电场能
8．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，则（ ）
A．图甲中电容器在放电，线圈中的磁场在增强
B．图甲中若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变小
C．图乙中时间内，线圈两端电压在减小
D．图乙中时间内，线圈的自感电动势在增大
二、多选题
9．在LC振荡电路中，某时刻线圈中产生如图所示的磁场，且磁场正在逐渐增强，则该时刻（ ）
A．电容器的带电量正在减少
B．电容器的上极板带正电
C．电容器极板间的电场向上
D．振荡电路中磁场能正在向电场能转化
10．在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在增大，则该时刻（ ）
A．电容器上极板带正电，下极板带负电
B．电容器上极板带负电，下极板带正电
C．电场能正在向磁场能转化
D．电容器正在放电
E．磁场能正在向电场能转化
11．LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器的极板带电情况如图所示，则（ ）
A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在增大
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
12．在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场B的方向如图所示，且磁感应强度正在减弱，则（ ）
A．若俯视，此时线圈中的电流方向为顺时针方向
B．电容器正在充电
C．此时电容器的上极板带正电
D．若增大电容器两板距离，LC振荡频率增大
三、解答题
13．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C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的回路振荡电流的频率如何变化？
14．如图所示，一LC电路的电感，电容，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电。（计算结果可保留）求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）若电容器两板电压最大为10V，请画出一个周期内电容器上极板电荷量q随时间t变化的图像并标明关键点的坐标值，并指出该段过程中电路中电流何时有最大值。
15．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？
参考答案：
1．D
【详解】①在b、d两时刻，图线斜率最大，则电流最大，电荷量为零，故电场能为零，磁场能最大，故①正确；
②在a→b时间内，电荷量减小，电场能转变为磁场能，故②正确；
③a、c时刻，电荷量最大，此时电场能最大，磁场能为零，故③正确；
④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，故④错误。
故选D。
2．A
【详解】A．放电前，电容器存储的电荷量为
A正确；
B．电容器放电过程中，开始时电流较大，随着带电量的减小，放电电流逐渐减小，不是恒定的，B错误；
C．电容器的电容反映的是电容器存储电荷的本领，与电容器是否带电、如何放电无关，C错误；
D．振荡电路的振荡周期为
自感系数L越小，放电脉冲电流的振荡周期越短，D错误。
故选A。
3．B
【详解】根据安培定则，线圈中的电流从上看是逆时针，此时电流正在减小，表明电容器正在充电，所以下板带负电，上板带正电。电容器两极板间场强正在增大，电场能在增大，电容放电变快，线圈中感应电动势变大。磁通量变化率正在变大，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．A
【详解】A．电容器放电，电场能减小，电流变大，故磁场能在增大，A正确；
B．电容器极板上极板带正电，放电过程，流过M点的电流方向向右，B错误；
CD ．放电过程，电容器极板上的电荷量正在减小，使电容器极板间电压变小，电路电流逐渐变大，CD错误。
故选A。
5．C
【详解】AC．电容器开始充电时，电场能为零，线圈中的磁场能最大，故A错误，C正确；
B．电容器极板上电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中的电流为零，故B错误；
D．电容器从开始充电到放电完毕只经历半个周期，所以一个周期内，电容器充，放电各两次，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】ABC．由题图，根据安培定则以及线圈产生的磁感应强度的方向可以判定此时电流正流向下极板，电容器正在充电，电场能正在增加，振荡电流正在减小，线圈中的磁场正在减弱，故A正确，BC错误；
D．增大电容器两板距离，根据可知C减小，再根据可知振荡频率增大，故D错误。
故选A。
7．C
【详解】A．由磁场正在增大可知，电流在增大，由图中的电流方向可知，电容器上极板带正电，下极板带负电，处于放电状态，A错误；
B．线圈中磁场能在增大，电容器的电场能正向磁场能转化，线圈内感应电动势在减小，B错误；
C．若磁场正在增大，线圈中磁场能在增大，线圈中电流在增大，电容器处于放电状态，C正确；
D．线圈中磁场能在增大，电容器中的电场能正转变成线圈中的磁场能，D错误。
故选C。
8．B
【详解】A．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，线圈中的磁场正在减弱，故A错误；
B．若在线圈中插入铁芯，则线圈的自感系数增大，根据可知发射电磁波的频率变小，故B正确；
C．时间内，电路中的电流不断减小，线圈中的磁场正在减弱，电容器在不断充电，则电容器两板间电压以及线圈两端的电压都在增大，故C错误；
D．由图可知，在时间内，图像的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，线圈磁通量的变化率在减小，线圈的自感电动势在减小，故D错误。
故选B。
9．AC
【详解】AD．磁场正在逐渐增强，说明电场能正在转化为磁场能，即电容器在放电，电容器的带电量正在减少。故A正确；D错误；
BC．由安培定则可知，电路中电流方向为逆时针，而此时正在放电，所以电容器的上极板带负电，电容器极板间的电场向上。故B错误；C正确。
故选AC。
10．ACD
【详解】CDE．电流正在增大，说明是放电过程，电场能向磁场能转化，C、D正确，E错误；
AB．放电过程根据电流方向可知电容器上极板带正电，下极板带负电，A正确，B错误；
故选ACD。
11．AB
【详解】AC．根据安培定则可知，t1时刻自感线圈中电流自右向左，而电容器左极板带正电，则电容器正在充电，振荡电流是减小的，故A正确，C错误；
BD．根据安培定则可知，t2时刻自感线圈中电流从左向右，而电容器右极板带正电，所以t2时刻电容器正在充电，随着极板上电荷量的增多，电容器两极板间电场增强；又由于充电过程振荡电流减小，自感线圈中磁场减弱，故B正确，D错误。
故选AB。
12．BD
【详解】B．电流减小，磁场才会减弱，说明电容器正在充电，选项B正确；
AC．根据安培定则知，线圈中的电流方向为逆时针方向，电容器上极板带负电，选项AC错误；
D．电容器两极板距离增大，电容减小，根据LC振电路频率
知，LC振荡频率增大，选项D正确。
故选BD。
13．频率增大
【详解】当储罐内的液面高度降低时，电容器两极板之间的电解质减少，则电容器电容减小，因为电感不变，根据
可知周期T变小，则频率增大。
14．（1）；（2）最大电荷量为，在，时有最大电流
【详解】（1）LC振荡电路的周期为
（2）电容器上极板的电荷量q有
当电容器充满电后开始放电，电路中的电流将逐渐增大到最大值，两极板上的电荷量也相应的逐渐减小到零。该过程电场能转化为磁场能。电场能最小时，即极板上的电荷量为零时，磁场能最大，电路电流最大。图像中，时，电路中的电流最大。
15．（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