第4章　电磁波 复习提升（含答案解析）

本章复习提升
易混易错练
易错点1　不清楚电磁振荡中物理量的变化关系
1.如图所示,LC振荡电路的导线及电感线圈的直流电阻不计,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.电容器所带的电荷量正在增加
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
2.如图,将线圈、电容器、电源和单刀双掷开关连成电路。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。设该振荡电路的周期为T,从开关置于线圈一侧开始计时,下列说法中正确的是 (　　)
A.0~时间内,回路中电流减小
B.~时间内,电流自上而下流过线圈
C.~时间内,电容器两极板间电场强度增大
D.~T时间内,电场能转化为磁场能
易错点2　记混影响LC振荡电路周期或频率的因素
3.如图甲所示电路中,把开关S扳到1,电源对电容器充电,待充电完毕,把开关S扳到2,电容器与带铁芯的线圈L组成的LC振荡电路中产生振荡电流,电流传感器能实时显示流过的电流。规定电流向下流过电流传感器为正,图乙所示的1、2、3、4是某同学绘制的四种电流随时间变化的图像。下列说法正确的是　 (　　)
A.S扳到1时电流如图线1所示,S扳到2时电流如图线4所示
B.S扳到1时电流如图线2所示,S扳到2时电流如图线3所示
C.换用电动势更大的电源,振荡电路的周期将变大
D.拔出线圈内的铁芯,振荡电路的频率将变小
易错点3　对电磁场产生的条件理解不清
4.根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中正确的是 (　　)
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B.在均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.振荡的电场在周围空间一定产生同频率振荡的磁场
思想方法练
一、类比法(电磁波与机械波、声波的类比)
1.下列关于电磁波和声波以及机械波的说法正确的是 (　　)
A.电磁波是一种物质,也具有能量
B.电磁波跟声波一样,不能在真空中传播
C.高频机械波和低频机械波相遇能发生干涉现象
D.只有障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多时,波才能发生衍射
二、图像法
2.如图所示的电路,L为直流电阻可忽略的线圈,R为定值电阻,C为电容器,开关S处于闭合状态。现断开S并开始计时,电路工作过程中会向外辐射电磁波,下列选项中能正确反映LC回路中电流i(逆时针方向为正)、两极板间电势差Uab以及电容器两极板间电场强度E(竖直向上为正)随时间变化的图像是 (　　)
　 　
3.如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。先把电容器充满电,t=0时如图(a)所示,电容器中的电场强度最大,电容器开始放电。t=0.02 s时如图(b)所示,LC电路中线圈中的电流第一次达到最大值,则　 (　　)
A.0~0.02 s时间内,电流逐渐减小
B.t=0.05 s时,电路中的电流方向与图(b)中所示电流方向相同
C.t=0.06 s时,线路中的磁场能最大
D.t=0.10 s时,线路中的电场能最大
4.(多选题)如图甲为LC振荡电路中电容器上极板电荷量q随时间t在一个周期内的变化图像,图乙为对应的LC振荡电路某时刻的状态,线圈L中磁场方向向上,电容器中电场方向向上,则 (　　)
A.t1时刻线圈中自感电动势为零
B.t1~t2时间内LC振荡电路内的电流为逆时针
C.t2~t3中某时刻与图乙状态相对应
D.图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
5.(多选题)在LC电磁振荡回路中,电容器两端的电压u随时间t变化的规律如图所示,则 (　　)
A.在t1时刻,电路中的磁场能最小
B.在t2时刻,电路中的磁场能最小
C.从t2至t3,电路中磁场能转化为电场能
D.从t2至t3,电路中电场能转化为磁场能
答案与分层梯度式解析
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易混易错练
1.B　根据图示电路知,该LC振荡电路正在充电,电容器所带的电荷量在增大,电流在减小,线圈中电流产生的磁场的磁感应强度在减小,磁场能转化为电场能,选项A、D错误,B正确;由于电容器所带的电荷量在增大,根据U= 得出,两极板间电压在增大,选项C错误。
2.B　0~时间内,电容器放电,回路中电流逐渐增大,故A错误;~时间内,电容器反向充电,电流自上而下流过线圈,故B正确;~时间内,电容器反向放电,电容器两极板间电场强度减小,故C错误;~T时间内,电容器正向充电,磁场能逐渐减小,电场能逐渐增大,磁场能转化为电场能,故D错误。故选B。
易错分析　LC振荡电路中电场能与电容器极板所带电荷量正相关,磁场能与线圈中电流正相关。
3.A　S扳到1时,电容器充电,电流沿正方向逐渐减小,图线1符合,S扳到2时产生振荡电流,t=0时刻电流为零,前半个周期内电流方向为负,图线4符合,故A正确,B错误;振荡电路的周期T=2π,可知周期与电动势无关,故C错误;振荡电路的频率f=,拔出线圈内的铁芯,线圈自感系数减小,频率将变大,故D错误。
易错分析　LC振荡电路中周期和频率由电容器的电容C和线圈的自感系数L决定,与其他因素无关。
4.D　变化的电场能够产生磁场,变化的磁场能够产生电场,选项A错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场,均匀变化的磁场产生恒定的电场,选项B、C错误;周期性变化的振荡电场在其周围空间将产生同频率振荡的磁场,选项D正确。
易错分析　振荡电场、磁场即周期性变化的电场、磁场。变化的磁场产生电场,但不能说变化的磁场产生变化的电场;同理变化的电场产生磁场,但不能说变化的电场产生变化的磁场。
思想方法练
1.A　电磁波是一种物质,也具有能量,故A正确;电磁波的传播不依赖介质,可在真空中传播,声波是机械波,只能在介质中传播,故B错误;只有两列频率相同的机械波相遇才能发生干涉,则高频机械波和低频机械波相遇不能发生干涉现象,选项C错误;波在任何情况下都能发生衍射,只是当障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多时,波才能发生明显的衍射,选项D错误。故选A。
方法点津　对比记忆电磁波与机械波和声波的异同点。
2.B　因为L为一直流电阻可忽略的线圈,可知当开关闭合电路稳定时,电容器带电荷量为零,通过线圈L的电流向下;断开S后,前四分之一周期内,电容器充电,LC回路中电流沿逆时针方向(正方向)且电流逐渐减小,故A错误;断开S后,前四分之一周期内,电容器充电,b板带正电荷且电荷量逐渐增加,即两极板间电场强度逐渐增大且方向沿正方向,两极板间电势差逐渐增大,且b板电势高于a板电势,即Uab为负值,故B正确,C、D错误。故选B。
3.C　根据题述,t=0时电容器充满电,开始放电,t=0.02 s 时LC电路中线圈中的电流第一次达到最大值,作出LC电路中电流随时间变化的图像(规定开始放电时电流方向为正),如图所示,0~0.02 s时间内电流逐渐增大,A错误;t=0.04 s时电流再次为零,然后电容器反向放电,t=0.05 s时电路中的电流方向与题图(b)中电流方向相反,选项B错误;线圈中电流最大时磁场能最大,则t=0.06 s和t=0.10 s时磁场能最大,电场能最小,选项C正确,D错误。
方法点津　LC振荡电路中涉及的物理量及物理过程较多,且都呈周期性变化,利用题目条件作出图像,可以更直观地看出各量的变化情况,找到其中的规律。
4.BC　t1时刻回路中电流为零,电流的变化率达到最大,线圈中自感电动势最大,故A错误;t1~t2时间内,电容器放电,且上极板带正电,所以LC振荡电路内的电流为逆时针方向,故B正确;t2~t3时间内,电容器充电,且上极板带负电,所以LC振荡电路中的电流为逆时针方向,根据安培定则可知L中磁场方向向上,所以t2~t3中某时刻与图乙状态相对应,此时电容器极板间电场能逐渐增大,故C正确,D错误。选B、C。
5.AC　在t1时刻,电路中电容器两端的电压最大,故两极板之间的电场最强,电场能最大,根据能量守恒定律可知此时磁场能最小,选项A正确;在t2时刻,电路中电容器两端的电压为0,两极板之间的电场强度为0,故电场能为0,根据能量守恒定律可知,此时磁场能最大,选项B错误;从t2至t3电容器两端的电压逐渐增大,故两极板之间的电场逐渐增强,则电路中电场能不断增大,即磁场能正在转化为电场能,选项C正确,D错误。
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