3.1 电磁波的产生 同步训练 (含解析) (2)

3.1电磁波的产生
同步练习
【课堂训练】
1.关于电磁波,下列说法中正确的是（
）
A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108
m/s
C.电磁波由真空进入某种介质传播时,波长将变长
D.电磁波只能在真空中传播
2.要想提高电磁振荡的频率,下列办法中可行的是（
）
A.线圈中插入铁芯
B.提高充电电压
C.增加电容器两板间距离
D.减小电容器两板间的正对面积
3.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是（
）
A.教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B.工作时打点计时器周围必有磁场和电场
C.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
D.电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直
4.如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S闭合，灯泡D正常发光；将S突然断开，并开始计时，请画出LC回路中电流i及电容器右极板所带电荷量q随时间t变化的图象（规定LC回路中电流顺时针方向为正方向）.
【课后巩固】
5.下列有关电磁波传播过程的叙述中正确的是（
）
A.电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速
B.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
C.电磁波中每一处电场强度方向和磁感应强度方向总是相互垂直的,并且与波的传播方向也垂直
D.只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场,就一定能产生电磁波
6.根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中错误的是（
）
A.变化的电场可产生磁场
B.均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
C.振荡电场能够产生振荡磁场
D.振荡磁场能够产生振荡电场
7.
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
8.如图所示，L是不计电阻的电感器，C是电容器，闭合电键K，待电路达到稳定状态后，再断开电键K，LC电路中将产生电磁振荡.如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正，断开电键K的时刻为t=0，那么下列四个图中能够正确表示电感器中的电流随时间变化规律的是（
）
9.如图所示，甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，规定逆时针方向为正方向，下列说法正确的是（
）
A.0到t1,电容器正在充电，上极板带正电
B.t1到t2,电容器正在放电，上极板带负电
C.在t3时刻，线圈中的自感电动势最大，且P为正极
D.在t4
时刻，线圈中的自感电动势最大，且P为正极
10.振荡电路中电容器电容为C，振荡电流i=Imsinωt.
（1）求此电路中线圈的自感系数L；
（2）设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ，求电磁波在此介质中的传播速度v.
11.在LC振荡电路中，如已知电容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，以T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点，如图所示.
（1）T、L、C的关系为
.
（2）根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线.
（3）求得L的值是
.（π2取10）
答案解析
1.【解析】选A.电磁波是交替变化的电磁场由发生区域向远处的传播,在真空中的传播速度是3×108
m/s,在其他介质中的传播速度小于3×108
m/s.电磁波在传播的过程中,频率f不变,由v=λf可知传播速度变小时,波长变短,故B、C、D均不对.
2.【解析】选C、D.由公式得知f和L、C有关.因此要增大f,就要减小L、C的乘积,其中C=.减小L的方法有:从线圈中抽出铁芯;减小线圈长度;减小线圈横截面积;减少单位长度的线圈匝数.减小C的方法有:增加电容器两板间的距离;减小电容器两板间的正对面积;在电容器两板间换上介电常数较小的电介质.故选项C、D正确.
3.【解析】选A、B、D.教室中开亮的日光灯、工作的打点计时器，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，传播过程中电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确.
4.【解析】开关闭合时，电容器上所带电荷量为零，电流沿线圈自左向右.当断开开关后，线圈和电容器构成振荡电路，沿顺时针方向的电流逐渐减小.根据LC振荡电流的变化规律，可得电流和电荷量随时间变化的图象如图所示.
答案：见解析图
5.【解析】选A、C.电磁波是电磁场由近及远在空间传播形成的,电磁波可以不依赖介质而独立传播,在真空中的传播速度等于真空中的光速,A正确,B错误;电磁波是横波,传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直的,且与波的传播方向垂直,C正确;均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波,D错误.
6.【解析】选B.恒定的磁场不能产生电场，恒定的电场也不能产生磁场；均匀变化的磁场只能产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，则A正确、B错误.非均匀变化的磁场产生变化的电场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的磁场产生同频率振荡的电场，反之亦然，则C、D正确.
【变式备选】如图所示，半径为r且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为e，质量为m的电子.此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为B=B0+kt（k>0）.根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速.设t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向为顺时针，从此开始运动一周后的磁感应强度为B1，则此时电子的速度大小为（
）
A.
B.
C.
D.
【解析】选B.感应电动势为E=kπr2，电场方向呈逆时针，电场力对电子做正功.在运动一周过程中对电子用动能定理：，解得,故B正确，A、C、D错误.
7.【解析】选A、B、C.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方向由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；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，可判断电流方向由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误.
【总结提升】LC振荡电路充、放电过程的判断方法
（1）根据电流流向判断:当电流流向带正电的极板时,电容器的电荷量增加,磁场能向电场能转化,处于充电过程;反之,当电流流出带正电的极板时,电荷量减少,电场能向磁场能转化,处于放电过程.
（2）根据物理量的变化趋势判断:当电容器的带电量q
（电压U、场强E、电场能EE）增大或电流i（磁场B、磁场能EB）减小时,处于充电过程;反之,处于放电过程.
8.【解析】选B.电键闭合时，电流从a流向b,为正.当断开电键后，电感器与电容器构成一振荡电路，随后形成振荡电流，根据振荡电流的规律，可知选项B正确.
9.【解析】选B、C.0到t1,电流为正，且在减小，即电流为逆时针方向减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电荷；t1到t2,电流为负且在增大，即电流为顺时针方向增大，说明电容器在放电，上极板带负电荷；在t3时刻，电流的变化率（Δi/Δt）最大，所以自感电动势（E=LΔi/Δt）最大，而t3之前的电流为负且减小，即顺时针减小，线圈中的感应电动势阻碍电流的减小，如能产生电流，则与原电流同向，即P点为正极；在t4
时刻，电流最大，电流的变化率为零，自感电动势为零.故B、C正确，A、D错误.
10.【解析】（1）由，所以L=.
（2）.
答案：（1）
（2）
11.【解题指南】求解此题应把握以下两点:
（1）由周期公式找出T2与C的关系.
（2）由图线求斜率.
【解析】（1）T、L、C的关系为T=.
（2）作图时，图线应尽量通过或靠近比较多的数据点，不通过图线的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧,如图所示.
（3）将LC回路的固有周期公式T=变换成T2=,从而认识到T2-C图线为过坐标原点的直线（在本题中，横、纵坐标的起点不为零，图线在纵轴上有一正截距值），图线的斜率为4π2L,L=，从图线上取两点求得斜率k=，计算出L的平均值为0.035
1
H～0.040
0
H范围内的某一数值.
答案：（1）T=
（2）见解析
（3）0.035
1
H～0.040
0
H均正确