第四章　电磁振荡与电磁波 第一节　电磁振荡 课时训练（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

第四章　电磁振荡与电磁波 第一节　电磁振荡
基础对点练
1．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，规定回路中振荡电流的方向为逆时针时为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　)
A　　 　　B　　 　　C　 　　　D
2．已知穿过某一平面的磁通量随时间变化的规律，如图所示．则关于在该磁场周围的某位置产生的电场的电场强度(　　)
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
3．如图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙所示，规定P点电流方向向右为正方向，下列说法正确的是(　　)
A．0～t1时间内，电容器正在充电，上极板带正电
B．t1～t2时间内，电容器正在放电，上极板带负电
C．t2～t3时间内，电路中的电场能转化为磁场能
D．t3～t4时间内，电路中的磁场能转化为电场能
4．将线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路．把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．图乙是电脑显示器显示的电压波形，下列说法正确的是(　　)
A．电压最大时，磁场能也最大
B．图乙中振幅逐渐减小的主要原因是电路产生热量
C．在t1～t2时间段电路中的电流逐渐增大
D．在t2～t3时间段电流方向为图甲中的逆时针方向
5．如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则(　　)
A．开关打到b端时，自感线圈两端的电压最大
B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．t＝1.01 s时线圈中电场能最大
D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
6．某LC振荡电路在正常工作，某一时刻回路中的电流沿顺时针方向，且此时上极板带正电，如图所示．假设此时电流的大小为i，两板间的电势差用U表示，电容器所带的电荷量用q表示，线圈中的磁场能用EB表示，线圈周围的磁感应强度用B表示．则此时(　　)
A．i和EB都在逐渐增大 B．U正在增大
C．q正在减小 D．B正在增强
7．某LC电路的振荡频率为520 kHz，为使频率提高到1 040 kHz，以下说法正确的是(　　)
A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B．调节可变电容，使电容减小为原来的
C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的
8．(多选)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器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示．当开关从a拨到b时，由L与C构成的电路中产生周期T＝2π 的振荡电流．当罐中的液面上升时(　　)
A．电容器的电容减小 B．电容器的电容增大
C．LC电路的振荡频率减小 D．LC电路的振荡频率增大
9．(多选)在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为i的正方向，则(　　)
A．0至0.5 ms内，电容器C正在充电
B．0.5 ms至1 ms内，电容器上极板带正电
C．1 ms至1.5 ms内，Q点比P点电势高
D．1.5 ms至2 ms内，磁场能在减少
综合提升练
10．如图所示，电源的电动势为E，电容器的电容为C，线圈的自感系数为L.将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕．求电容器的放电时间，以及放电电流的平均值是多少？
11．有一LC振荡电路，自感系数为30 μH.电容可调范围为1.2～270 pF.求：
(1)回路产生电磁波的频率范围；
(2)最大波长与最小波长的比值．
答案解析
1、D　【解析】电容器极板间电压U＝，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．从图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，且UAB＞0，即φA＞φB，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，D正确．
2、【答案】C　【解析】由磁通量随时间变化的规律的图像可知，穿过平面的磁场在均匀变化，则在磁场周围产生的电场是稳定不变的，C正确．
3、【答案】A　【解析】0～t1时间内，电流为正，且正在减小，即电流为顺时针方向减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带正电，A正确；t1～t2时间内，回路中电流逆时针方向增加，可知电容器C处于放电过程中，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带正电，B错误；t2～t3时间内，回路中电流逆时针方向减小，可知电容器C处于充电过程中，则电场能增加，磁场能减小，电路中的磁场能转化为电场能，C错误；t3～t4时间内，回路中电流顺时针方向增大，可知电容器C处于放电过程中，则电场能减小，磁场能增加，电路中的电场能转化为磁场能，D错误．
4、【答案】D　【解析】电压最大时，电场能最大，磁场能最小，A错误；图乙中振幅逐渐减小的主要原因是电路向外辐射电磁波，B错误；在t1～t2时间段电容器正向充电，电路中的电流逐渐减小，C错误；在t2～t3时间段，电容器正向放电，电流方向为图甲中的逆时针方向，D正确．
5、【答案】A　【解析】开关打到b端时，此时电容器两端电压最大，自感线圈两端的电压等于电容器两端电压，A正确；根据LC振荡电路的充放电规律可知，电容放电完毕时，回路中的电流最大，磁场能最大，电场能最小，B错误；在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时经历了充放电各一次，故LC回路的周期为T＝0.04 s．根据t＝1.01 s＝25T，可知此时电容器逆时针放电结束，回路中逆时针的电流最大，磁场能最大，电场能最小，C、D错误．
6、【答案】B　【解析】题图中标明电流方向为顺时针方向，且电容器上极板带正电，说明电容器正处于充电状态．电容器充电过程中，回路中电流减小，磁场能减小，A错误；电压正在增大，B正确；电场能增大，电容器带电量正在增大，C错误；线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱，D错误．
7、【答案】B　【解析】由振荡频率公式f＝可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的，或减小电感使之变为原来的，故B正确，A、C、D错误．
8、【答案】BC　【解析】当罐中液面上升时，相当于插入的电介质变多，电容器两极板间的介电常数变大，则电容器的电容C增大，根据T＝2π，可知LC电路的振荡周期T增大，又f＝，所以振荡频率减小，故B、C正确，A、D错误．
9、【答案】CD　【解析】由题图乙知0至0.5 ms内i在增大，电容器正在放电，A错误.0.5 ms至1 ms内，电流在减小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，B错误．在1 ms至1.5 ms内，为放电过程，电流方向改变，Q点比P点电势高，C正确．1.5 ms至2 ms内为充电过程，磁场能在减少，D正确．
10、解：电容器放电时间为T，与电源电动势无关，
即t＝×2π＝π.
在T内电流平均值为＝＝＝ .
11、解：(1)因为f＝，所以
fmax＝＝× Hz＝×109 Hz.
fmin＝＝× Hz＝×108 Hz.其电磁波的频率范围是×108～×109 Hz.
(2)因为λ＝＝c·2π，所以＝＝＝15.