4.1 电磁振荡 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册

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名称 4.1 电磁振荡 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
格式 docx
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-05-06 10:10:25

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4.1 电磁振荡 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1.要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率,可采用的方法是(  )
A.增大电容器两极板的间距
B.升高电容器的充电电压
C.增加线圈的匝数
D.在线圈中插入铁芯
2.如图所示,L为电感线圈,C为电容器,R为定值电阻,线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S,稳定后,再将其断开,并规定此时。当时,LC回路中电感线圈L通过的电流第一次达到0,则(  )

A.LC电路的振荡周期为
B.时电容器中电场最强
C.至回路中电场能减小磁场能增大
D.时回路中电流沿顺时针方向
3.要有效地发射电磁波,振荡电路首先要有足够高的振荡频率,下列选项正确的是(  )
A.若要提高振荡频率,可增大自感线圈的自感系数
B.无线电波比红外线更容易发生衍射
C.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波不适用
D.在真空中电磁波的传播速度小于光速
4.收音机中的调谐电路线圈的电感为L,要想接收波长为λ的电台信号,应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)(  )
A. B. C. D.
5.如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示,则电路中振荡电流随时间的变化图像是(振荡电流以电路中逆时针方向为正)(  )
A. B.
C. D.
6.在如图所示的LC振荡电路中,线圈L的自感系数为,电容器C的电容为。则该LC振荡电路的周期为( )
A. B. C. D.
7.如图所示为一理想电路,已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时,极板间有一带电灰尘(图中未画出)恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响,重力加速度为g。当电路中的开关闭合以后(  )
A.灰尘运动过程中加速度方向可能会向上 B.灰尘的加速度方向始终向下
C.电场能最大时,灰尘的加速度一定为零 D.灰尘将在两极板间做往复运动
8.LC振荡电路中,电容器两端的电荷量q随时间t变化的关系如图所示,则( )
A.在1×10-6s时刻,电路中的电流最小
B.在2×10-6s时刻,电路的磁场能最大
C.2×10-6s至3×10-6s时间内,电路的电场能不断增大
D.3×10-6s至4×10-6s时间内,电容器所带的电荷量不断增多
9.为了测量储罐中不导电液体的高度,设计如图所示电路。电容的两极板插入储罐的液体中,先将开关S接a,待电容器充满电后,再接b,由电感与电容构成的回路产生振荡电流,根据振荡电流的振荡频率变化情况确定测量储罐中液体的高度。下列分析正确的是(  )

A.若电流振荡频率减小,则电容器电容减小,罐中液面下降
B.若电流振荡频率减小,则电容器电容增大,罐中液面上升
C.若电流振荡频率增大,则电容器电容减小,罐中液面上升
D.若电流振荡频率增大,则电容器电容增大,罐中液面下降
10.如图所示,单刀双掷开关S先置于a端。当时刻开关S置于b端,若LC振荡电路的周期。下列说法正确的是(  )

A.时回路中的电流顺时针方向达到最大值
B.时电感线圈中的自感电动势值最小
C.时间内,电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大
D.时间内,线圈中的磁场能逐渐减小
二、多选题
11.LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则(  )
A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由b向a
B.若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上极板带负电
C.若磁场正在增强,则电场能正在减少,电容器上极板带正电
D.若磁场正在增强,则电容器正在充电,电流方向由a向b
12.LC振荡电路的固有频率为f,则(  )
A.电容器内电场变化的频率为f B.电容器内电场变化的频率为2f
C.电场能和磁场能转化的频率为f D.电场能和磁场能转化的频率为2f
13.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正值,则(  )
A.0至0.5ms内,电容器C正在充电
B.0.5ms至1ms内,电容器上极板带正电
C.1ms至1.5ms内,Q点比P点电势高
D.1.5ms至2ms内,磁场能在减少
14.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,则在时间内( )

A.电容器在放电 B.电场能转化为磁场能
C.A板所带的负电荷减少 D.L产生的自感电动势减小
15.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充电,据此可判断此时(  )
A.电路中的磁场能在减小
B.电路中电流正在增加
C.流过M点的电流方向向左
D.电容器两板间的电压在减小
三、解答题
16.实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容。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=0.1mH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最强且方向向上?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?
17.如图所示,一LC回路的电感L=0.25H,电容C=4μF,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,求:
(1)此LC振荡电路的周期为多少?
(2)当t=2.0×10-3s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10V,则在前T/4内的平均电流为多大?
参考答案
1.A
LC振荡电路中产生的振荡电流的频率为,要想增大频率,减小电容C,减小线圈的自感系数L。
A.根据, 增大电容器两极板的间距,电容减小,故A正确;
B.升高电容器的充电电压,电容不变,故B错误;
CD.增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯,自感系数增大,故CD错误。
故选A。
2.C
AB.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,电流逐渐减小,当0.01s时,LC回路中电感线圈L通过的电流第一次达到0,该过程经历的时间为,所以LC回路的振荡周期为
T=0.04s
故A错误;
B.时电容器放电结束,电场能最小,故B错误;
C.由上可知
根据规律可知0.07s-0.08s电容器处于放电阶段,能量由电场能向磁场能转化,所以电场能减小磁场能增大,故C正确;
D.由上可知
由上分析可知在时刻,LC回路中电感线圈L通过的电流第一次达到0,所以回路的电流为零,故D错误。
故选C。
3.B
A.根据LC振荡电路的频率公式f=可知,若要提高振荡频率,可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容,故A错误;
B.无线电波比红外线的波长更长,根据发生明显衍射现象的条件,可知前者比后者更容易发生衍射,故B正确;
C.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波同样适用,故C错误;
D.在真空中电磁波的传播速度等于光速,为3.0×108 m/s,故D错误。
故选B。
4.D
波长为λ的信号的频率为
LC振荡回路的频率为
联立以上两式可知,要想接收波长为λ的电台信号,应把调谐电路中电容器的电容调至
故选D。
5.D
电容器极板间的电压,随电容器带电荷量的增加而增大,随电容器带电荷量的减少而减少。从图乙可以看出,在这段时间内电容器充电,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,同时考虑到时刻电压为零,电容器带电荷量为零,电流最大,可知时刻,电流为负向最大
故选D。
6.A
该LC振荡电路的周期为
故选A。
7.B
当开关断开时,灰尘静止,则有
此时电场能最大,极板间电场强度最大,若开关闭合,电场能减小,极板间电场强度减小,则灰尘会向下极板运动,振荡回路磁场和电场周期性改变,根据对称性可知当电场方向和初始状态相反电场能最大时,电场力向下,和重力方向相同,所以电场能最大时,灰尘的加速度不一定为零;灰尘的加速度不可能向上,灰尘的加速度大于等于0,且一直向下,所以灰尘不会在两极板间做往复运动,故选B。
8.D
A.在1×10-6s时刻,电容器所带电量为零,磁场能最大,电路中的电流最大,故A错误;
B.在2×10-6s时刻,电容器所带电量最多,电路的磁场能最小,故B错误;
C.2×10-6s至3×10-6s时间内,电容器所带电量减小,电路的电场能不断减小,故C错误;
D.3×10-6s至4×10-6s时间内,电容器所带的电荷量不断增多,故D正确。
故选D。
9.B
AB.根据

可知电流振荡频率减小,则电容器电容增大,电容器极板间的相对介电常数变大,罐中液面上升,故B正确,A错误;
CD.根据

可知电流振荡频率增大,则电容器电容减小,电容器极板间的相对介电常数变小,罐中液面下降,故CD错误。
故选B。
10.C
A.当开关S置于b端时,电容器开始放电,电容器上极板带正电,当时回路中的电流逆时针方向达到最大值,故A错误;
B.当时为电流逆时针电容器充电结束时,该时刻电流变化最快,自感电动势最大,故B错误;
C.在时间内,为给电容器充电,电容器下极板带正电,在时刻充电结束,电容器带电量最大,所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大,故C正确;
D.根据周期性可知,在时间内与时间内相同,为电容器放电过程,电场能逐渐减小而磁场能量逐渐增大的过程,故D错误。
故选C。
11.ABC
AB.若磁场正在减弱,则电流在减小,是充电过程,根据安培定则可确定电流由b向a,电场能增大,上极板带负电,AB正确;
CD.若磁场正在增强,则电流在增大,是放电过程,电场能正在减小,根据安培定则,可判断电流由b向a,上极板带正电,C正确,D错误。
故选ABC。
归纳总结:判断LC回路处于放电过程还是充电过程的方法:电流流向带正电的极板,电荷量增加,磁场能向电场能转化,电场能增加,电流减小,磁场能减少,处于充电过程;电流流出带正电的极板,电荷量减少,电场能向磁场能转化,电场能减少,电流增大,磁场能增加,处于放电过程。
12.AD
电场能和磁场能是标量,只有大小在做周期性变化,所以电场能和磁场能转化的周期是电磁振荡周期的一半,转化的频率为电磁振荡频率的两倍,电容器内电场变化的频率等于电磁振荡的频率;
故选AD。
13.CD
A.由题图乙知,0至0.5ms内,i在增大,电容器正在放电,A错误;
B.0.5ms至1ms内,电流在减小,为充电过程,电容器上极板带负电,B错误;
C.1ms至1.5ms内,为放电过程,电容器下极板带正电,电势较高,则Q点比P点电势高,C正确;
D.1.5ms至2ms内,为充电过程,磁场能在减少,D正确。
故选CD。
14.ABD
AB.电路稳定后,电容器被短路,带电荷量为0,断开开关,电感线圈与电容器构成回路,时间内电容器在充电,A板带正电,时间内电容器在放电,电场能转化为磁场能,故AB正确;
C.A板所带的正电荷减少,故C错误;
D.此过程中电流在不断增大,而电流的变化率减小,L产生的自感电动势减小,故D正确。
故选ABD。
15.AC
A.电容器充电,电场能增加,故磁场能减小,故A正确;
B.充电过程,电容器极板上的电荷量正在增加,电路电流逐渐减小,故B错误;
C.电容器极板上极板带正电,充电过程,流过M点的电流方向向左,故C正确;
D.充电过程,电容器极板上的电荷量正在增加,根据,电容器两板间的电压在增加,故D错误。
故选AC。
16.(1),;(2),
(1)开关闭合,粉尘静止,说明电场力方向向上,电场方向向下,且。闭合开关后,振荡电路周期为
则至少经过,电容器电场最强且方向向上,此时粉尘的加速度大小是
(2)从S闭合时开始计时,至少经过,线圈中电流最大,电场强度为0,加速度大小为
17.1);(2)负电;逆时针.(3)
(1)根据可得此LC振荡电路的周期为
(2)当t=2.0×10-3s时,即从t=0时刻开始在第二个周期阶段,电容器反向充电,此时上板带负电荷,电流方向为逆时针方向;
(3)如电容器两板电压最大为10V,则电容器带电量最大值为
Q=CU=4×10-5C
则在前T/4内的平均电流为
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