4.1电磁波的产生同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 4.1电磁波的产生同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 4.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-20 13:44:25 | ||
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文档简介
4.1 电磁波的产生 同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．LC振荡电路是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向下，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是（ ）
A．电容器上极板带正电 B．电路中的电场能正在增加
C．电路中的电流方向为由b到a D．电容器两极板间的电场强度正在增大
2．在如图所示的电路中，将开关S掷于b给电容器充电，稳定后将S掷于a，线圈与电容器构成的回路产生电磁振荡。若电磁振荡的周期为T，从S掷于a时开始计时，则（ ）
A．时，a点的电势低于d点的电势
B．在到时间段内，线图中的电流在逐渐增加
C．时，电路中的电流方向从a经线圈流向d
D．在到时间段内，电场能正在转化为磁场能
3．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．时刻电感线圈两端的电压最大
B．时刻电容器两极板间电压为零
C．时刻电容器在充电
D．时刻电场能转化为磁场能
4．如图所示的LC振荡电路，电感线圈竖直放置。该时刻电容器a极板带正电荷，b极板带负电荷，电流方向如图中箭头方向所示，则该时刻（ ）
A．电感线圈中磁场的方向竖直向下
B．电感线圈中磁场的磁感应强度在减弱
C．电路中的电流在变大
D．电容器两极板间的电场强度在减弱
5．如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．LC振荡电路的周期为2×10-3s
B．在1×10-3s时，电容器右极板带正电
C．1×10-3s~2×10-3s时间内，电流在减小
D．1×10-3s~2×10-3s时间内，自感电动势在增加
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．电容器正在放电
B．振荡电流正在减小
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LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．在0~时间内，电容器放电，电场能增大
B．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
C．若仅增大电容器极板间距，振荡频率减小
D．在~时间内，电容器C的上极板带正电
8．在 LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示， 则下列说法中正确的是（ ）
A．在t1时刻磁场能转化为电场能
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在减小状态
D．在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相反
二、多选题
9．某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．振荡电路的电压最大值减小，振荡周期不变
B．在时间段，电容器上极板带正电
C．在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D．在时间段，线圈 L 中储存的磁场能在先增大后减小
10．电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻，磁场能正在转化成电场能
B．图示时刻，电路中的电流正在增大
C．若减少两极板间距离，则发射的电磁波频率将会变小
D．若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会减小
11．如图所示，间距均为d的倾斜金属导轨AD、HG与水平金属导轨DE、GF在D、G两点用绝缘材料平滑连接。在ADGH平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在DEFG平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场．在AD、HG间连接一电容为C的电容器和一个自感系数为L的电感线圈，在EF间接一小灯泡。开始时，开关S断开，一质量为m、长为d的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为h的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，电容器的耐压值足够高．则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动
B．金属棒在水平导轨上做匀减速运动
C．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S瞬间，通过L的电流最小
D．在整个过程中，通过小灯泡的总电荷量为
12．图甲为一超声波悬浮仪，其上方圆柱体内通过图乙中的振荡电路产生高频电信号，经转换成同频率的高频声信号后发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波反射回去。两列超声波叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点附近保持悬浮状态。该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，、分别为两波源所在的位置，已知超声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（ ）
A．悬浮仪发出的超声波频率为34000Hz
B．图丙所示时刻M、N两质点的振动方向相同
C．两列波叠加稳定后，波源P、Q之间的小水珠共有3个悬浮点
D．若增大平行板电容器C极板间距离，可以增加悬浮仪中的节点个数
三、实验题
13．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。
（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I t图像是 。
A． B．
C． D．
②从I t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是 。
A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
B．若只增大电阻箱R的阻值，I t图像的面积将增大
C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等
（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T= s（结果保留两位有效数字）。
④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
⑤已知电源电动势E，测得充电过程I t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L= 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）
14．某同学利用电流传感器探究电容器的对电感和电阻的放电情况。电路图如图甲所示，电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。
（1）第一次探究中该同学先将开关投掷1，待电路稳定后再掷向3，得到的电流图像如图乙所示，该同学从图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是( )
A．若已知电源电动势，可知该电容器的电容
B．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
C．电阻R增加，图像的面积将增大
D．电容器在放电过程中，两端电压保持不变
（2）第二次探究中，该同学先将开关掷向1，待电路稳定后再掷向2，探究LC振荡电路的规律。
①若将电源的电动势增大，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）
②若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，为纵坐标的坐标纸上，如图中用“ ”表示作图点。
③根据图中给出的数据点作出与C的关系图线；
④求得L的值是 H。
四、解答题
15．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，粒子在板间运动时间超过一个周期。求：
（1）从S闭合开始计时，经时，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？（文字说明即可）
16．如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中U0为已知量，T未知。求：
（1）振荡电路中电场能变化的周期；
（2）时刻的振荡电流；
（3）到T时间内振荡电流的平均值。
17．实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容。在两极板带有一定电荷时，发现一带电粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数的电感器，现连成如图所示电路，重力加速度大小为g。
（1）求该振荡电路的周期T（结果可以含有π）；
（2）从S闭合瞬间开始计时，在时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
（3）当线圈中电流最大时，粉尘的加速度为多大？
18．如图所示，一LC回路的电感，电容，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带负电，下极板带正电，求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）当时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？
（3）如电容器两板电压最大为，则在前内的平均电流为多大？
19．如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容为，电阻R的阻值为，电源电动势3V，内阻为。规定线圈中的电流方向从a到b为正，当单刀双掷开关S由A端拨到B端时开始计时，除电阻R和电源内阻外，其它电阻均可忽略，一个周期内忽略电磁辐射消耗的能量。
（1）求等于什么时刻时线圈中的电流为正的最大值；
（2）请画出一个周期内，电容器上极板的带电量Q随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
【详解】C．由于线圈中磁场方向向下，根据安培定则可知，此时电流方向应该a到b，故C错误；
BD．由于电路中的电流正在增加，即磁场正在增强，则电路中的电场正在减弱，故B错误，D错误；
A．根据电路中的电场正在减弱，则电容器正在放电，所以电容器上极板带正电，故A正确。
故选A。
2．D
【详解】A． 时，电容器放电完成，电荷量为零，两板电势差为零，a点的电势等于d点的电势，A错误；
B．在到时间段内，此过程磁场能转化为电场能，线圈中的电流逐渐减少，B错误；
C．时，电容器反向充电结束，线圈电流为0，C错误；
D．在到时间段内，电容器反向放电，电场能转化为磁场能，D正确。
故选D。
3．C
【详解】在时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量最小，电压也最小；时刻电容器在充电，磁场能转化为电场能；在时刻，电路中的i最小，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，电场能最大，则电压也最大．电量最大。
故选C。
4．B
【详解】A．由电流方向，根据安培定则，可知线圈中的磁场方向竖直向上，A错误；
BCD．由题图可知，正电荷正在流向a极板，a极板的电荷变多，所以该状态电容器在充电，两极板间的电场强度在增强，电路中电场的能量在增强，磁场的能量在减弱，电路中的电流在减小，电感线圈中磁场的磁感应强度在减弱，B正确，CD错误。
故选B。
5．B
【详解】A．时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，电感线圈中的电流从某一最大值开始减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从零开始增加，当线圈中的电流减为零时，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历时，磁场能为零，电场能最大，电容器中最大的电场能为，随后电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，电场能转化为磁场能，形成振荡电路，故LC电路振荡周期为，故A错误，
B．没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板所带的电荷量为零，此时通过线圈的电流自左向右。当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过个周期（时刻）充电电流减小到最小，此时电容器所带的电荷量最多（左板带负电，右板带正电），线圈L的感应电动势最大，故B正确，
CD．由上分析知1×10-3s~2×10-3s时间内，电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，自感电动势在减小，故CD错误。
故选B。
6．B
【详解】ABC．由图中板间场强方向可知，下极板带正电，上极板带负电；根据图中磁场方向可知此时电流由上极板流向下极板，可知此时电容器正在充电，电场能在增大，则磁场能在减小，线圈中的磁场正在减弱，则振荡电流正在减小，故AC错误，B正确；
D．根据
，
增大电容器两板距离，则电容减小，振荡频率增大，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．在0~内，回路中的电流顺时针方向增大，则电容器正在放电，则电场能减小，故A错误；
BC．由，可知若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小，由可知，若仅增大电容器的电容器极板间距，则电容减小，振荡频率增大，故BC错误；
D．在~内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】AC．由题图t1时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在放电，电流处于增大状态，故在t1时刻电场能转化为磁场能，选项AC错误；
BD．而由t2时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在充电，电流处于减小状态，故在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相同，选项B正确，D错误。
故选B。
9．AB
【详解】A．由于电路向外辐射电磁波和电路本身的发热转化为内能，使得振荡电路的电压最大值减小，但振荡周期不变，故A正确；
BC．在时间段电容器处于正向充电，电容器上极板带正电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故B正确，C错误；
D．在时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大，故D错误。
故选AB。
10．BC
【详解】AB．图示时刻，电流方向沿逆时针，电子定向移动方向沿顺时针，下极板得电子，下极板带正电，可知，下极板电荷量减小，电容器正在放电，电场能减小，磁场能在增大，将电场能转化为磁场能，电路中的电流正在增大，故A错误，B正确；
C．根据
可知，若减少两极板间距离，则电容器的电容将会增大，根据
可知，电容器的电容将会增大，发射的电磁波频率将会变小，故C正确；
D．若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会增大，故D错误。
故选BC。
11．AC
【详解】A．金属棒在倾斜导轨上由静止释放，则金属棒做加速下滑，金属棒切割磁感线产生感应电动势为
由于对电容器充电，则电路中有电流产生，金属棒受到安培力作用，方向与金属棒运动方向相反。电容器所带的电荷量为
电容器充电电流为
设倾斜金属导轨平面与水平面夹角为θ，对金属棒由牛顿第二定律可得
解得
由于m、θ、C、B1、d都是定值，则加速度a是定值，可知金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动，A正确；
B．金属棒在水平导轨上做切割磁感线运动产生感应电动势，产生感应电流，金属棒受到安培力作用，安培力与金属棒运动方向相反，安培力对金属棒产生加速度，使金属棒做减速运动，设小灯泡的电阻为R，则安培力为
一方面小灯泡的电阻R随温度变化，另外，金属棒最哦减速运动，则不是定值，则安培力是变力，因此金属棒做变加速运动，B错误；
C．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S后，电容器与电感线圈组成LC振荡电路，由LC振荡电路中的振荡电流特点，在闭合开关S瞬间，通过L的电流是零最小，C正确；
D．由速度位移关系公式可得，金属棒在进入DEFG区域时的速度大小为
金属棒在水平导轨上做减速运动，最后速度减到零，设通过小灯泡的平均电流为，对金属棒由动量定理可得
又有
解得
D错误。
故选AC。
12．ABD
【详解】
A．由图可知，超声波的波长为
则超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为
故A正确；
B．由同侧法可知，该时刻M、N两质点的振动方向相同，均沿y轴正方向，故B正确；
C．波源P、Q振动步调相反，当波程差为半波长的奇数倍时，该点是振动加强点，当波程差为波长的整数倍时，该点是振动减弱点，设波源P、Q之间某一点坐标为x, 悬浮点为振动减弱点，满足
（n为自然数）
解得
故两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有7个悬浮点，故C错误；
D．若增大平行板电容器C极板间距离，根据
可知平行板电容器的电容减小，根据
可知LC振荡回路的振荡周期减小，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，则可以增加悬浮仪中的节点个数，故D正确。
故选ABD。
13． A C 9.2×10-3 不变
【详解】（1）①[1]第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右流过传感器，即为负。
故选A。
②[2]I t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电阻箱R的阻值，电容器的电荷量不变，I t图像的面积不变，若只增大电阻箱R的阻值，对电流的阻碍作用变大，电容器放电的时间将变长
故选C。
（2）③[3]由图乙可知
④[4]由振荡周期可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变；
⑤[5]充电过程I t图像的面积为S，则
得
由得
14． A 不变
【详解】（1）[1]A．根据图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小，根据已知电源电动势，可知该电容器的电容，A正确；
B．只增大电阻箱R的阻值，放电电流变小，根据可知电容器放电的时间将变长，B错误；
C．电容器所带电荷量不变，电阻R增加，图像的面积不变，C错误；
D．电容器放电，电容器所带电荷量减少，根据可知电容器两端电压变小，D错误。
故选A。
（2）①[2]将电源的电动势增大，电容器的电容不变，根据可知LC振荡电路的频率不变；
③[3]根据描点法可得图像如图所示
④[4]根据可得
则图像斜率
结合图像解得
15．（1）2g；（2）见解析
【详解】（1）开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，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
当t=2π×10－5s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
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。
16．（1）；（2）0；（3）
【详解】（1）振荡电路的周期
振荡电路中电场能变化的周期
（2）根据题图可得
时间时，电场能最大，此时振荡电流
（3）时
时
则
则到T时间内振荡电流的平均值
17．（1）；（2）2g；（3）g，方向竖直向下
【详解】（1）振荡电路的周期
（2）开关断开时带电粉尘静止，根据平衡条件
可知带电粉尘所受电场力竖直向上，闭合开关后，自感线圈和电容器构成LC振荡回路，由于该振荡回路的周期，因此经过时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律有
解得
（3）当线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为0，由牛顿第二定律有
解得
方向竖直向下。
18．（1）s；（2）上板带正电荷，电流方向为顺时针方向；（3）
【详解】（1）根据可得此LC振荡电路的周期为
s
（2）当时，即从t=0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带正电荷，电流方向为顺时针方向；
（3）如电容器两板电压最大为20V，则电容器带电量最大值为
Q=CU=8×10-5C
则在前内的平均电流为
19．（1）；（2）
【详解】
（1）根据题意可知
当电容器放电完毕，即电场能全部转化为磁场能时电路中电流有最大值，所以，线圈中电流正向最大值出现的时刻为
（2）根据题意可知
周期
一个周期内电容器经历放电、反向充电、反向放电、正向充电，其电荷量随之间变化的图像如图所示
答案第1页，共2页
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．LC振荡电路是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向下，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是（ ）
A．电容器上极板带正电 B．电路中的电场能正在增加
C．电路中的电流方向为由b到a D．电容器两极板间的电场强度正在增大
2．在如图所示的电路中，将开关S掷于b给电容器充电，稳定后将S掷于a，线圈与电容器构成的回路产生电磁振荡。若电磁振荡的周期为T，从S掷于a时开始计时，则（ ）
A．时，a点的电势低于d点的电势
B．在到时间段内，线图中的电流在逐渐增加
C．时，电路中的电流方向从a经线圈流向d
D．在到时间段内，电场能正在转化为磁场能
3．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．时刻电感线圈两端的电压最大
B．时刻电容器两极板间电压为零
C．时刻电容器在充电
D．时刻电场能转化为磁场能
4．如图所示的LC振荡电路，电感线圈竖直放置。该时刻电容器a极板带正电荷，b极板带负电荷，电流方向如图中箭头方向所示，则该时刻（ ）
A．电感线圈中磁场的方向竖直向下
B．电感线圈中磁场的磁感应强度在减弱
C．电路中的电流在变大
D．电容器两极板间的电场强度在减弱
5．如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．LC振荡电路的周期为2×10-3s
B．在1×10-3s时，电容器右极板带正电
C．1×10-3s~2×10-3s时间内，电流在减小
D．1×10-3s~2×10-3s时间内，自感电动势在增加
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．电容器正在放电
B．振荡电流正在减小
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LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．在0~时间内，电容器放电，电场能增大
B．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
C．若仅增大电容器极板间距，振荡频率减小
D．在~时间内，电容器C的上极板带正电
8．在 LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示， 则下列说法中正确的是（ ）
A．在t1时刻磁场能转化为电场能
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在减小状态
D．在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相反
二、多选题
9．某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．振荡电路的电压最大值减小，振荡周期不变
B．在时间段，电容器上极板带正电
C．在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D．在时间段，线圈 L 中储存的磁场能在先增大后减小
10．电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻，磁场能正在转化成电场能
B．图示时刻，电路中的电流正在增大
C．若减少两极板间距离，则发射的电磁波频率将会变小
D．若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会减小
11．如图所示，间距均为d的倾斜金属导轨AD、HG与水平金属导轨DE、GF在D、G两点用绝缘材料平滑连接。在ADGH平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在DEFG平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场．在AD、HG间连接一电容为C的电容器和一个自感系数为L的电感线圈，在EF间接一小灯泡。开始时，开关S断开，一质量为m、长为d的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为h的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，电容器的耐压值足够高．则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动
B．金属棒在水平导轨上做匀减速运动
C．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S瞬间，通过L的电流最小
D．在整个过程中，通过小灯泡的总电荷量为
12．图甲为一超声波悬浮仪，其上方圆柱体内通过图乙中的振荡电路产生高频电信号，经转换成同频率的高频声信号后发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波反射回去。两列超声波叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点附近保持悬浮状态。该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，、分别为两波源所在的位置，已知超声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（ ）
A．悬浮仪发出的超声波频率为34000Hz
B．图丙所示时刻M、N两质点的振动方向相同
C．两列波叠加稳定后，波源P、Q之间的小水珠共有3个悬浮点
D．若增大平行板电容器C极板间距离，可以增加悬浮仪中的节点个数
三、实验题
13．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。
（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I t图像是 。
A． B．
C． D．
②从I t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是 。
A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
B．若只增大电阻箱R的阻值，I t图像的面积将增大
C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等
（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T= s（结果保留两位有效数字）。
④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
⑤已知电源电动势E，测得充电过程I t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L= 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）
14．某同学利用电流传感器探究电容器的对电感和电阻的放电情况。电路图如图甲所示，电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。
（1）第一次探究中该同学先将开关投掷1，待电路稳定后再掷向3，得到的电流图像如图乙所示，该同学从图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是( )
A．若已知电源电动势，可知该电容器的电容
B．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
C．电阻R增加，图像的面积将增大
D．电容器在放电过程中，两端电压保持不变
（2）第二次探究中，该同学先将开关掷向1，待电路稳定后再掷向2，探究LC振荡电路的规律。
①若将电源的电动势增大，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）
②若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，为纵坐标的坐标纸上，如图中用“ ”表示作图点。
③根据图中给出的数据点作出与C的关系图线；
④求得L的值是 H。
四、解答题
15．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，粒子在板间运动时间超过一个周期。求：
（1）从S闭合开始计时，经时，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？（文字说明即可）
16．如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。电容器两极板电压与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中U0为已知量，T未知。求：
（1）振荡电路中电场能变化的周期；
（2）时刻的振荡电流；
（3）到T时间内振荡电流的平均值。
17．实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容。在两极板带有一定电荷时，发现一带电粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数的电感器，现连成如图所示电路，重力加速度大小为g。
（1）求该振荡电路的周期T（结果可以含有π）；
（2）从S闭合瞬间开始计时，在时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
（3）当线圈中电流最大时，粉尘的加速度为多大？
18．如图所示，一LC回路的电感，电容，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带负电，下极板带正电，求：
（1）此LC振荡电路的周期为多少？
（2）当时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？
（3）如电容器两板电压最大为，则在前内的平均电流为多大？
19．如图所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容为，电阻R的阻值为，电源电动势3V，内阻为。规定线圈中的电流方向从a到b为正，当单刀双掷开关S由A端拨到B端时开始计时，除电阻R和电源内阻外，其它电阻均可忽略，一个周期内忽略电磁辐射消耗的能量。
（1）求等于什么时刻时线圈中的电流为正的最大值；
（2）请画出一个周期内，电容器上极板的带电量Q随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
【详解】C．由于线圈中磁场方向向下，根据安培定则可知，此时电流方向应该a到b，故C错误；
BD．由于电路中的电流正在增加，即磁场正在增强，则电路中的电场正在减弱，故B错误，D错误；
A．根据电路中的电场正在减弱，则电容器正在放电，所以电容器上极板带正电，故A正确。
故选A。
2．D
【详解】A． 时，电容器放电完成，电荷量为零，两板电势差为零，a点的电势等于d点的电势，A错误；
B．在到时间段内，此过程磁场能转化为电场能，线圈中的电流逐渐减少，B错误；
C．时，电容器反向充电结束，线圈电流为0，C错误；
D．在到时间段内，电容器反向放电，电场能转化为磁场能，D正确。
故选D。
3．C
【详解】在时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，电场能最小，则电荷量最小，电压也最小；时刻电容器在充电，磁场能转化为电场能；在时刻，电路中的i最小，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，电场能最大，则电压也最大．电量最大。
故选C。
4．B
【详解】A．由电流方向，根据安培定则，可知线圈中的磁场方向竖直向上，A错误；
BCD．由题图可知，正电荷正在流向a极板，a极板的电荷变多，所以该状态电容器在充电，两极板间的电场强度在增强，电路中电场的能量在增强，磁场的能量在减弱，电路中的电流在减小，电感线圈中磁场的磁感应强度在减弱，B正确，CD错误。
故选B。
5．B
【详解】A．时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，电感线圈中的电流从某一最大值开始减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从零开始增加，当线圈中的电流减为零时，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历时，磁场能为零，电场能最大，电容器中最大的电场能为，随后电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，电场能转化为磁场能，形成振荡电路，故LC电路振荡周期为，故A错误，
B．没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板所带的电荷量为零，此时通过线圈的电流自左向右。当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过个周期（时刻）充电电流减小到最小，此时电容器所带的电荷量最多（左板带负电，右板带正电），线圈L的感应电动势最大，故B正确，
CD．由上分析知1×10-3s~2×10-3s时间内，电容器放电，所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，自感电动势在减小，故CD错误。
故选B。
6．B
【详解】ABC．由图中板间场强方向可知，下极板带正电，上极板带负电；根据图中磁场方向可知此时电流由上极板流向下极板，可知此时电容器正在充电，电场能在增大，则磁场能在减小，线圈中的磁场正在减弱，则振荡电流正在减小，故AC错误，B正确；
D．根据
，
增大电容器两板距离，则电容减小，振荡频率增大，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．在0~内，回路中的电流顺时针方向增大，则电容器正在放电，则电场能减小，故A错误；
BC．由，可知若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小，由可知，若仅增大电容器的电容器极板间距，则电容减小，振荡频率增大，故BC错误；
D．在~内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】AC．由题图t1时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在放电，电流处于增大状态，故在t1时刻电场能转化为磁场能，选项AC错误；
BD．而由t2时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在充电，电流处于减小状态，故在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相同，选项B正确，D错误。
故选B。
9．AB
【详解】A．由于电路向外辐射电磁波和电路本身的发热转化为内能，使得振荡电路的电压最大值减小，但振荡周期不变，故A正确；
BC．在时间段电容器处于正向充电，电容器上极板带正电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故B正确，C错误；
D．在时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大，故D错误。
故选AB。
10．BC
【详解】AB．图示时刻，电流方向沿逆时针，电子定向移动方向沿顺时针，下极板得电子，下极板带正电，可知，下极板电荷量减小，电容器正在放电，电场能减小，磁场能在增大，将电场能转化为磁场能，电路中的电流正在增大，故A错误，B正确；
C．根据
可知，若减少两极板间距离，则电容器的电容将会增大，根据
可知，电容器的电容将会增大，发射的电磁波频率将会变小，故C正确；
D．若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会增大，故D错误。
故选BC。
11．AC
【详解】A．金属棒在倾斜导轨上由静止释放，则金属棒做加速下滑，金属棒切割磁感线产生感应电动势为
由于对电容器充电，则电路中有电流产生，金属棒受到安培力作用，方向与金属棒运动方向相反。电容器所带的电荷量为
电容器充电电流为
设倾斜金属导轨平面与水平面夹角为θ，对金属棒由牛顿第二定律可得
解得
由于m、θ、C、B1、d都是定值，则加速度a是定值，可知金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动，A正确；
B．金属棒在水平导轨上做切割磁感线运动产生感应电动势，产生感应电流，金属棒受到安培力作用，安培力与金属棒运动方向相反，安培力对金属棒产生加速度，使金属棒做减速运动，设小灯泡的电阻为R，则安培力为
一方面小灯泡的电阻R随温度变化，另外，金属棒最哦减速运动，则不是定值，则安培力是变力，因此金属棒做变加速运动，B错误；
C．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S后，电容器与电感线圈组成LC振荡电路，由LC振荡电路中的振荡电流特点，在闭合开关S瞬间，通过L的电流是零最小，C正确；
D．由速度位移关系公式可得，金属棒在进入DEFG区域时的速度大小为
金属棒在水平导轨上做减速运动，最后速度减到零，设通过小灯泡的平均电流为，对金属棒由动量定理可得
又有
解得
D错误。
故选AC。
12．ABD
【详解】
A．由图可知，超声波的波长为
则超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为
故A正确；
B．由同侧法可知，该时刻M、N两质点的振动方向相同，均沿y轴正方向，故B正确；
C．波源P、Q振动步调相反，当波程差为半波长的奇数倍时，该点是振动加强点，当波程差为波长的整数倍时，该点是振动减弱点，设波源P、Q之间某一点坐标为x, 悬浮点为振动减弱点，满足
（n为自然数）
解得
故两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有7个悬浮点，故C错误；
D．若增大平行板电容器C极板间距离，根据
可知平行板电容器的电容减小，根据
可知LC振荡回路的振荡周期减小，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，则可以增加悬浮仪中的节点个数，故D正确。
故选ABD。
13． A C 9.2×10-3 不变
【详解】（1）①[1]第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右流过传感器，即为负。
故选A。
②[2]I t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电阻箱R的阻值，电容器的电荷量不变，I t图像的面积不变，若只增大电阻箱R的阻值，对电流的阻碍作用变大，电容器放电的时间将变长
故选C。
（2）③[3]由图乙可知
④[4]由振荡周期可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变；
⑤[5]充电过程I t图像的面积为S，则
得
由得
14． A 不变
【详解】（1）[1]A．根据图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小，根据已知电源电动势，可知该电容器的电容，A正确；
B．只增大电阻箱R的阻值，放电电流变小，根据可知电容器放电的时间将变长，B错误；
C．电容器所带电荷量不变，电阻R增加，图像的面积不变，C错误；
D．电容器放电，电容器所带电荷量减少，根据可知电容器两端电压变小，D错误。
故选A。
（2）①[2]将电源的电动势增大，电容器的电容不变，根据可知LC振荡电路的频率不变；
③[3]根据描点法可得图像如图所示
④[4]根据可得
则图像斜率
结合图像解得
15．（1）2g；（2）见解析
【详解】（1）开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，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
当t=2π×10－5s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
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。
16．（1）；（2）0；（3）
【详解】（1）振荡电路的周期
振荡电路中电场能变化的周期
（2）根据题图可得
时间时，电场能最大，此时振荡电流
（3）时
时
则
则到T时间内振荡电流的平均值
17．（1）；（2）2g；（3）g，方向竖直向下
【详解】（1）振荡电路的周期
（2）开关断开时带电粉尘静止，根据平衡条件
可知带电粉尘所受电场力竖直向上，闭合开关后，自感线圈和电容器构成LC振荡回路，由于该振荡回路的周期，因此经过时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律有
解得
（3）当线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为0，由牛顿第二定律有
解得
方向竖直向下。
18．（1）s；（2）上板带正电荷，电流方向为顺时针方向；（3）
【详解】（1）根据可得此LC振荡电路的周期为
s
（2）当时，即从t=0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带正电荷，电流方向为顺时针方向；
（3）如电容器两板电压最大为20V，则电容器带电量最大值为
Q=CU=8×10-5C
则在前内的平均电流为
19．（1）；（2）
【详解】
（1）根据题意可知
当电容器放电完毕，即电场能全部转化为磁场能时电路中电流有最大值，所以，线圈中电流正向最大值出现的时刻为
（2）根据题意可知
周期
一个周期内电容器经历放电、反向充电、反向放电、正向充电，其电荷量随之间变化的图像如图所示
答案第1页，共2页
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