高二物理粤教版（2019）选择必修二4.1电磁振荡 课时作业（含解析 ）

4.1电磁振荡
一、单选题
1．LC振荡电路中电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）。
A．时刻电路中的电流最大
B．时刻电容器上的电荷量最大
C．时刻电路中的磁场能最大
D．时间内，电场能转化为磁场能
2．如图所示为一LC振荡电路中电容器极板上的电荷量随时间变化的规律图像，由图可知（　　）
A．到时间内，电容器在充电 B．到时间内，电路中电流在变大
C．时刻，电路中的磁场能最小 D．时刻，电路中的电场能最大
3．如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻不计，在图示状态回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器C的极板A带正电荷，则该状态（　　）
A．电流i正在增大
B．电流变化率正在增大
C．电容器两极板间电压正在减小
D．线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在增大
4．如图所示的电路中，线圈L的电阻不计。开关S先闭合，等电路稳定后再断开开关，从此时开始计时，时电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值。下列说法正确的是（　　）
A．t=0.03s时回路中电流最大
B．t=0.04s时线圈L的感应电动势最大
C．t=0.05s时线圈L的磁场能最大
D．t=0.06s时电容器的上极板带正电
5．下列说法不正确的是（　　）
A．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些
D．振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的
6．在如图所示的电路中，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，闭合开关S，电路稳定后突然断开开关S并开始计时，已知LC振荡电路的振荡周期为T，则在0~时间内（　　）
A．电容器C在充电，A板上所带的正电荷逐渐增多
B．电容器C在充电，B板上所带的正电荷逐渐增多
C．电容器C在放电，A板上所带的正电荷逐渐减少
D．电容器C在放电，B板上所带的正电荷逐渐减少
7．如图所示，LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（　　）
A．时，回路中电流变化最快
B．时，灰尘的速度最大
C．时，灰尘的加速度最大
D．时，线圈中磁场能最大
8．某时刻LC振荡电路中线圈内部的磁场方向和电容器极板的带电情况如图所示。以下说法正确的是（　　）
A．电容器正在充电
B．线圈中的磁场能正在增加
C．线圈中的电流正在增大
D．线圈中的自感电动势正在阻碍电流增大
二、多选题
9．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲中振动加强点的位移不可能为0
B．图乙一列水波经过孔时可以发生衍射，若增大AB，则衍射现象会更明显
C．图丙中让A球在垂直纸面的方向振动起来一段时间后，B、C、D三球中振幅最大的是C球
D．图丁所示的振荡电路中，若磁场正在增强，则电容器上板带正电
10．下图所示的是某收音机的调谐电路。当单刀双掷开关S置于位置1时，电路中线圈的自感为，接收中波段的无线电波；当单刀双掷开关S置于位置2时，电路中线圈的自感为，接收短波段的无线电波。C为可变电容器的电容。已知LC电路的周期为，则（　　）
A．
B．
C．当该调谐电路的单刀双掷开关S置于1，并把可变电容器的电容调到最小时，接收的频率最高
D．当该调谐电路的单刀双掷开关S置于2，并把可变电容器的电容调到最小时，接收的频率最高
11．如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中B点的电流随时间变化规律的图像，假设回路中电流逆时针方向为正。下列说法正确的是（　　）
A．在第1s末到第2s末的过程中电容器正在向外电路放电
B．在第1s末到第2s末的过程中电容器的下极板带正电
C．在第2s末到第3s末的过程中A点的电势比B点的电势低
D．在第2s末到第3s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小
12．下列说法正确是的（　　）
A．机械波和电磁波既有横波又有纵波
B．电子仪器套上金属罩防止外界电场干扰是应用静电屏蔽原理
C．办公区域和家中常用的WiFi信号传输距离不长是因为其波长太长
D．LC振荡电路中自感系数L和电容C都减小一半可使振荡频率增大一倍
三、解答题
13．实际的电磁振荡电路中有哪些能量损失？
14．在LC振荡电路中，如果C＝100 pF，要发出波长为30 m的无线电波，应用多大电感的电感线圈？
15．有一LC振荡电路，如图所示，当电容调节为时，能产生频率为的振荡电流，要获得频率为的振荡电流，则可变电容应调为多大？设电感L保持不变
参考答案：
1．D
【详解】A．时刻，电容器两端的电压U最大，说明电容器是充电完毕时刻，电路中的电流最小，A错误；
B．时刻电容器上的电压是零，是放电完毕时刻，电流最大，电容器上的电荷量最小，B错误；
C．时刻，电容器两端的电压U最大，是充电完毕时刻，电容器所带电荷量最大，电容器的电场能最大，电路中的磁场能最小，C错误；
D．时间内，电压减小，是电容器开始放电到放电完毕时刻，电容器电荷量减小，是电场能转化为磁场能，D正确。
故选D。
2．C
【详解】A．在到时间内，电容器极板上的电荷量不断减小，说明电容器在不断放电，故A错误；
B．在到时间内，电容器极板上的电荷量不断增加，说明电容器在不断充电，此时电路中的电流在减小，故B错误；
C．在时刻，电容器极板上的电荷量最大，说明电容器充电完毕，电路中无电流，则磁场能最小，故C正确；
D．在时刻，电容器极板上的电荷量等于0，说明电容器放电完毕，电路中电流最大，磁场能最大，电场能最小，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】A．由电路知，电容器正在充电，电流i在减小，磁场能转化为电场能。故A错误。
B．由电路知，电流变化率正在增大，故B正确；
C．电容器的带电量在增大，根据，知电容器两极板间的电压正在增大。故C错误。
D．充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小。故D错误。
故选B。
4．D
【详解】LC回路中，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，线圈及导线电阻均不计，先闭合开关S稳定后，线圈两端没有电压，电容器不带电，线圈具有磁场能，在t=0时刻，断开开关S线圈产生自感电动势，对电容器充电，使下极板带正电，当t=0.02s时，电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值，则LC回路的周期为
A．t=0.03s即个周期，电容器正在放电，且未放电结束，回路中电流没有达到最大，故A错误；
B．t=0.04s时电容器放电结束，回路中电流最大，线圈L的感应电动势最小，故B错误；
C．t=0.05s时电容器正在充电，电流沿LC回路顺时针方向，回路中电流没有达到最大，线圈L的磁场能没有达到最大，故C错误；
D．t=0.06s时电容器充电结束，上极板带正电，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】A．摆钟偏快时，周期小，根据
可知，可通过增加摆长进行校准，选项A错误，符合题意；
B．根据多普勒效应可知，火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，选项B正确，不符合题意；
C．在根据相对论尺缩效应可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些。故C正确，不符合题意。
D．振荡电场，就是周期性变化的电场，它产生的磁场也是周期性变化的，即振荡电场周围空间产生的磁场也是振荡的，故D正确，不符合题意；
故选A。
6．A
【详解】电路稳定后，电容器两极被短路，带电荷量为0，断开开关，电感线圈与电容器构成回路，电流方向为逆时针，0~时间内电容器C充电，A板带正电，选项A正确。
故选A。
7．C
【详解】A. 开关S断开时，极板间带电灰尘处于静止状态，则有
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，得
s＝4π×10－5s
开关S闭合时t＝0，则当t=时，即时，电容器放电完毕，回路中电流最大，回路中电流变化最慢，故A错误；
B. 当t=时，即时，电容器放电完毕，此时灰尘仅受重力；之后电容器反方向充电，带电灰尘受电场力方向向下，带电灰尘会继续加速，故B错误；
C. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，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＋＝2mg
又因为F合＝ma，此时灰尘的加速度a＝2g，方向竖直向下；之后电容器再次反向充电，极板间场强方向又跟t＝0时刻方向相同，带电灰尘受电场力方向向上，所以2π×10－5s时，灰尘的加速度最大为2g，故C正确；
D. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，线圈中磁场能最小，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】A．由题图中自感线圈中的磁场方向可以判断电路中的电流方向指向电容器的下极板，故电容器充电，A正确；
B．电容器充电过程中线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，B错误；
C．由于线圈的自感作用，电容器放电时，放电电流由0逐渐增大，到放电完毕时，放电电流最大；电容器充电时，充电电流逐渐减小，充电完毕时电路中电流为0，C错误；
D．线圈中的自感电动势正在阻碍电流减小，D错误。
故选A。
9．CD
【详解】A．图甲中振动加强点也在上下振动，某时刻它的位移可能为0，故A错误；
B．当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，如果增大AB，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故B错误；
C．图乙中让A球在垂直纸面的方向振动起来一段时间后，B、C、D三球做受迫振动，由图可知，C球的摆长于A球的摆长最接近，因此A、C的固有频率最接近，则B、C、D三球中振幅最大的是C球，故C正确；
D．图丙，根据右手螺旋定则可知，电流由线圈上端流入，下端流出，若磁场正在增强，则电容器在放电，则电容器上板带正电，故D正确。
故选CD。
10．AD
【详解】AB．已知LC电路的周期为
又波长与周期的关系为
联立解得
波速v相同，由于中波段电磁波的波长大于短波段的波长，所以，故A正确，B错误；
CD．根据
可知L和C最小时，频率最高，所以需要把该调谐电路开关置于2，并把电容调到最小，故C错误，D正确。
故选AD。
11．BCD
【详解】AB．在第1s末到第2s末的过程中电流为顺时针方向且在减小，磁场能正向电场能转化，电容器正在充电，据电流方向可知，下极板带正电，A错误，B正确；
CD．在第2s末到第3s末的过程中电流为逆时针且在增大，电场能正向磁场能转化，沿电流方向电势降低，故A点的电势比B点的电势低，CD正确。
故选BCD。
12．BD
【详解】A.电磁波是横波，而机械波既有横波又纵波，故A错误；
B.封闭金属罩有屏蔽静电的作用，将电子设备置于接地封闭金属罩中，可避免外界电场对设备的影响，故B正确；
C.WiFi信号限于短程传输，是因为其能量太低，而在传输中存在能量损失；故不能远程传播，故C错误；
D.根据f=，知自感L和电容C都减小一半，则振荡频率增大一倍，故D正确．
13．见解析
【详解】由于实际振荡电路中有电阻，电路中的能量有一部分要转化成内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围空间去了，这样振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡。
14．2.5 μH
【详解】由公式T＝2π 和v＝ ，
得
L＝
式中v＝3.0×108m/s，C＝100×10－12F，
L＝H＝2.5 μH
15．50pF
【详解】当LC电路的振荡频率与电磁波信号频率相同时，发生电谐振，接受的信号最强， 由LC电路的振荡频率公式，由于电感L保持不变，所以
代入数据解得