第三章 第一节 电磁波的产生 同步练习 (含部分答案解析)

第一节
电磁波的产生
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.关于电磁场的理论，下列说法中正确的是?(
)
A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场?
2.下列关于电磁场的说法正确的是(
)
A.只要空间某处有变化电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B.任何变化的电场周围一定有磁场
C.振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场
3.在回路中，电容两端的电压随时间t变化的关系如图1所示，则（
）?
图1
A.在时刻，电路中的电流最大
B.在时刻，电路中的磁场能最大
C.在时刻至，电路的电场能不断增大
D.从时刻至，电容的带电荷量不断增大
4.如图2所示是振荡电路某时刻的情况，以下说法中正确的是（
）?
图2
A.电容器正在放电
B.电容器正在充电
C.电感线圈中的电流正在增大
D.电容器两极板间的电场能正在减小
5.已知振荡电路中的电容器电容为，线圈的电感为，则正在振荡的电路中（
）
A.电容器放电的时间，取决于充电电压的大小
B.电容器放电的时间，取决于和的数值
C.电场和磁场相互转化的周期为
D.电场能和磁场能相互转化的周期为
6.在振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是（
）
A.
B.
C.
D.2
7.某时刻振荡电路的状态如图3所示，则此时刻（
）
图3
A.振荡电流在减小
B.振荡电流在增大
C.电场能正在向磁场能转化
D.磁场能正在向电场能转化
8.无线电波的发送需要用振荡电路，若振荡电路的线圈中，某一时刻的磁场方向如图4所示，则下列说法正确的是（
）
图4
A.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B.若电容器正在放电，则电容器上极板带正电
C.若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大
D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大
9.如图5所示是回路中电容器带电荷量随时间变化的图象.在1×10-6
s到2×10-6
s内，关于电容器的充（或放）电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的结论是（
）
图5
A.充电过程，波长为1
200
m
B.充电过程，波长为1
500
m
C.放电过程，波长为1
200
m
D.放电过程，波长为1
500
m
10.如图6所示电路中，是电阻不计的线圈，为电容器，为电阻，开关S先是闭合的，现将开关S断开，并从这一时刻开始计时
，设电容器极板带正电时电荷量为正，则电容器极板上的电荷量随时间变化的图象是图7中的（
）
图6
图7
二、填空与作图题（本题共2小题，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.（8分）振荡的过程实际上是电容器通过电感线圈充、放电的过程，就其物理实质，是
能
与
能的相互转化过程，在充电阶段，
能转化为
能，在放电阶段，则又是
能转化为
能,这与机械振动中
能与
能的相互转化极为相似.
12.（4分）赫兹用实验证实光是一种电磁波的理论依据有：
(1)电磁波与光一样都能反生反射、折射
、
和偏振等现象.
(2)电磁波与光一样都
在真空中传播.
(3)电磁波与光在真空中的传播速度
.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（10分）振荡电路的电容=556
pF，电感=1
mH，若能向外发射电磁波，则其波长为多少米？电容器极板所带电荷量从最大变为零，经过的最短时间是多少秒？
14.（14分）如图8所示电路，先接通触点，让电容器充电后接通触点，设这时可变电容器电容为，线圈自感系数为，
(1)经过多长时间电容C上电荷第一次释放完？
(2)这段时间内电流如何变化？线圈两端电压如何变化？
(3)在振荡过程中将电容变小，与振荡有关的物理量中哪些将随之改变？哪些将保持不变？

图8
15.（10分）有一振荡电路，线圈自感系数的变化范围是mH,电容器电容的变化范围是pF，试求该电路产生的振荡电流的频率的变化范围.





16.（14分）我国中波波段的振荡电路其频率范围是kHz，为了收到整个频率范围内各电台的播音，求：
(1)可变电容最大值与最小值之比；
(2)当电容器动片全部旋出时，振荡电路的振荡频率；
(3)某接收回路中不变，而最小电容为40
pF，那么的值为多少？



第一节
电磁波的产生
答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空与作图题
11．
12.（1）
（2）
（3）
三、计算题
13.
14.
15
16.
第一节
电磁波的产生
参考答案
一、选择题
1.BD
解析：麦克斯韦电磁理论指出，如果场的变化是均匀的，产生的场是稳定的，如果场的变化是不均匀的，产生新的场也是变化的，振荡电场按正弦（或余弦）规律变化，它产生的磁场也按正弦（或余弦）规律变化.
2.BCD
解析：麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定.均匀变化电场的变化率恒定，产生稳定的磁场.
3.AD
解析：电磁振荡中的物理量可分为两组：①电容器带电，极板间电压，电场强度及电场能量等量为一组.②自感线圈中的电流；磁感应强度及磁场能等量为一组.同组量的大小变化规律一致；同增同减同为最大或为零值.异组量的大小变化规律相反；若等量按正弦规律变化，则等量必按余弦规律变化.
根据上述分析由题图可以看出，本题正确选项为A、D.
4.B
解析：由图中螺线管中的磁感线方向可以判定出此时电路正在逆时针充电，A错.电流正在减小，电感线圈中的磁场能正在减弱，而此时线圈中的自感电动势的作用正在阻碍线圈中电流的减少，故B选项对.
5.BC
解析：电容器放电的时间，等于，仅与决定周期的和有关，与充电电压大小无关，电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的转化周期为,而电场能和磁场能是标量，只有大小没有方向，即电场能和磁场能的转化周期为.
6.B
解析：振荡电路的周期2，其电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间，所以. 选项B正确.
7.AD
解析：由图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明正电荷正向上极板聚集，所以电容器正在充电.电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确.
8.BCD
解析：先根据安培定则判断出电流方向，若此时电容器上极板带正电，则可知电容器在放电，放电时，电流应增大，磁场增强，A项错误.若电容器在放电，则电容器上极板带正电，B项正确.若电容器上极板带正电，则电容器在放电，电流在增大，C项正确.由楞次定律可知D项正确.
9.A
解析：由图象知该过程电容器带电荷量在增加，故为充电过程；同时，由图象还可得到4×10-6
s,而,1
200
m.故A正确.
10.B
解析：开关S闭合时，由于线圈电阻为零，线圈中有自左向右的电流通过，但线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器极板上不带电，本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电场能为零.
断开开关S时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，板带正电，板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达最大，这时回路中电流为零.从时间内，电容器放电，板上负电荷逐渐减少到零.此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器被反向充电，板带正电，板带负电，并逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以极板上电荷量随时间变化的情况如图B所示.
二、填空与作图题
11.电场
磁场
磁场
电场
电场
磁场
动
势
12.（1）干涉
衍射
（2）可以
（3）相同
三、计算题
13.1
404
m
1.17×10-7
s
解析：根据,该电路的振荡周期为：
=2×3.14×1×
s=4.68×10-6
s
振荡电路周期即其发射的电磁波的周期，
又由有，电磁波的波长3.0×108×4.68×10-6
m=1
404
m
电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的最短时间为.1.17×10-6
s.
14.(1)
(2)电流增大，电压由最大减为零
（3）电场能、磁场能、磁感应强度、振荡电流
带的电荷量
解析：（1）极板上电荷由最大到零需要周期时间，所以.
(2)从能量角度看，电容器释放电荷，电场能转变为磁场能，待电荷释放完毕时，磁场能达到最大，线圈两端电压与电容两极板间电压一致，由于放电，电容两极板间电压最大值减至零，线圈两端电压也是由最大值减为零，值得注意的是这段时间内电流由零逐渐增大，当线圈两端电压为零时，线圈中电流增至最大（千万不要把振荡电路看成直流电路，把电容器看成一个电源，不断地相互转化，在直流电路中，电阻上通过的电流和电阻两端的电压，变化步调一致，电压大电流也大，电压小电流也小，在振荡电路中，存在自感现象及线圈电阻为零的情况，电流和电压变化步调不一致，所以才出现电压为零时电流最大的现象）.
（3）在振荡过程中，当电容变小时，根据周期公式，周期变小，频率增大，同时不论是增大电容极板间的距离，还是减小正对面积使电容器变小，外力都对电容做功，振荡电路能量都增加，故电场能、磁场能、磁感应强度和振荡电流的最大值都增加，极板上电荷最大值将不变，极板电压最大值将增加，若减小正对面积使电容变小时，电场强度最大值增加.
课后巩固—求提高
15.2.66×106
Hz7.96×106
Hz
解析：=
Hz=7.96×106
Hz
=
Hz=2.66×106
Hz.
16.(1)9∶1
(2)1
605
kHz
(3)2.4×104
H
解析：
(2)当电容器动片完全旋出时，最小值对应=1
605
kHz.
（3）若最小电容=40
pF=40×10-12
F时=1
605
kHz=1.605×106
Hz
2.4×
H.