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2025-2026学年高二物理人教版(2019)选择性必修二课时作业 电磁场与电磁波
一、单选题
1.无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图所示,且电容器上极板带正电,下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电 B.振荡电流正在减小
C.电流方向沿a到b D.电场能正在向磁场能转化
2.在物理学中很多的物理规律、物理思想都有相似或相近的地方,下列说法正确的是( )
A.电磁振荡和机械振动的变化规律不同,本质不同
B.电磁振荡和机械振动的变化规律相同,本质相同
C.电磁振荡和机械振动的变化规律不同,本质相同
D.电磁振荡和机械振动的变化规律相同,本质不同
3.回旋加速器中的磁感应强度为B,被加速粒子的电荷量为q,质量为m,用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源,电感L和电容C的数值应该满足的关系为( )
A. B. C. D.
4.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,电流方向由a到b
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,则电场能正在减小,电容器上极板带负电
D.若磁场正在增强,则电容器正在充电,电流方向由a到b
5.如图所示,L为电阻不计的自感线圈,已知LC电路的周期为T,开关S先闭合一段时间.S断开时开始计时,当时,L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为( )
A.向下、向下 B.向上、向下 C.向上、向上 D.向下、向上
6.在振荡电路中,用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍( )
A.电感和电容都增大一倍
B.电感增大一倍,电容减小一半
C.电感减小一半,电容增大一倍
D.电感和电容都减小一半
7.为了增大振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是( )
A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数
C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯
D.减小电容器两极板正对面积并减少线圈的匝数
8.振荡电路中,电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示,由图线可知( )
A.在时刻,电路中的电流最大
B.在时刻,电路中磁场能最小
C.在~时间内,电容器的电场能不断增大
D.在~时间内,电容器的电量不断增大
9.要提高振荡电路辐射电磁波的本领,可采取的措施是( )
①增加辐射波的波长
②使振荡电容的正对面积足够小
③尽可能使电磁场分散开
④增加回路中的电容和电感
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
10.如图所示的电路中,L是电阻不计的电感线圈,C是电容器,闭合开关S, 待电路达到稳定状态后再断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正,断开开关时刻为,那么图中哪个图能正确表示电感线圈中的电流i随时间t变化的规律( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题
11.如图所示,LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻忽略不计,某瞬间回路中的电流方向如图中箭头所示,且此时电容器的极板A带正电荷,则下列说法正确的是( )
A.电容器两极板间的电压正在减小
B.此时电容器正在充电
C.线圈L中电流产生的磁场的磁感应强度正在增强
D.线圈L中的磁场能正在减小
12.要增大如图所示振荡电路的频率,下列说法正确的是( )
A.减少电容器所带电荷量 B.将开关S从“1”位置拨到“2”位置
C.在线圈中插入磁铁棒芯 D.将电容器的动片旋出些
13.LC电路中产生的电流如图所示,则( )
A.时刻电容器极板上带电荷量最多 B.时刻电路中磁场能为零
C.时刻磁场能将开始向电场能转化 D.过程中电容器不断充电
14.LC回路中电容器两极板间的电压u随时间t变化的关系如图所示,则( )
A.在时刻电路中的电流最大
B.在时刻电路的磁场能最大
C.从至时刻,电路的电场能不断增大
D.从至时刻,电容器的带电荷量不断增多
15.一个LC振荡电路中,线圈的自感系数为L,电容器的电容为C,从电容器的电压达到最大值开始计时,则有( )
A.至少经过,磁场能达到最大
B.至少经过,磁场能达到最大
C.在时间内,电路中的平均电流为
D.在时间内,电容器放出的电荷量为
16.如图所示为某LC振荡电路,当单刀双掷开关S由A端拨到B端时开始计时.下列四个图像中能正确反映电容器的电荷量q和线圈中电流i随时间t变化的是( )
A. B. C. D.
17.下列选项涉及了不同的物理知识,其中说法正确的是( )
A.彩色的肥皂泡是光的干涉现象
B.立体电影是利用了光的偏振现象
C.医院常用的彩超仪器,进行医学检测时利用了超声波多普勒效应
D.LC振荡电路能产生一定波长的电磁波,若要产生波长比原来短些的电磁波,可减小电容器极板间的距离
18.如图所示是振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )
A.电容器正在充电 B.电感线圈中的磁场能正在增加
C.电感线圈中的电流正在增大 D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
三、计算题
19.如图所示,可变电容器的最大电容是300 pF,要获得最低频率是500 kHz的振荡电流,线圈的电感应当多大?如果可变电容器动片完全旋出时电容变为30 pF,这时可产生多大频率的振荡电流?
20.某LC振荡电路的电感是,电容是64 pF,求该振荡电路的固有频率。
21.在上题图像中的一周期内,哪段时间电场能在增大?电场能最大时电流和电压的大小有什么特点?哪段时间磁场能在增大?磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点?
22.如图所示,电路中C是带有电荷的平行板电容器,两极板水平放置.开关S断开时,极板间灰尘恰好静止.当开关S闭合时,灰尘在电容器内运动.若,,求:
(1)从S闭合开始计时,经时,电容器内灰尘的加速度大小为多少
(2)当灰尘的加速度多大时,线圈中电流最大
参考答案
1.答案:B
解析:由题图可知,此时电容器正在充电,电路中电流正在减小,电路中的电流沿顺时针方向,磁场能在向电场能转化,故选项B正确,选项ACD错误。
2.答案:D
解析:电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程,而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程,它们都是按正弦规律变化的,D正确。
3.答案:D
解析:要使得回旋加速器正常工作,则粒子做圆周运动的周期等于LC振荡电路的周期,即,即,故选D。
4.答案:B
解析:若磁场正在减弱,可知电容器处于充电状态,电场能正在增大,电流方向由b到a,所以电容器下极板带正电,上极板带负电,故A错误,B正确;若磁场正在增强,可知电容器处于放电状态,电场能正在减小,电流方向由b到a,所以电容器上极板带正电,故C、D错误.
5.答案:B
解析:开关S闭合时,由于自感线圈电阻不计,故电容器两端的电压为零,电容器不带电,当开关S断开时,由于线圈的自感作用,电流不能立即减小为零,电容器开始充电,上极板带正电,当时,电容器开始放电,此时电场方向向下;线圈中电流由上向下,由右手螺旋定则可知,磁场方向向上,故选B.
6.答案:D
解析:振荡电路的频率,当自感系数和电容都减小一半时,振荡频率恰好增大一倍。
7.答案:D
解析:振荡电路的固有频率,若要增大振荡电路的固有频率,就要减小电容器的电容,或减小线圈的自感系数。增大电容器两极板间的正对面积,使得电容器的电容变大,而在线圈中放入铁芯,使得线圈的自感系数增大,则频率变小,故A错误;减小电容器两极板的距离,使得电容器的电容变大,而增加线圈的匝数,使得线圈的自感系数增大,则频率变小,故B错误;减小电容器两极板的距离,使得电容器的电容变大,而在线圈中放入铁芯,使得线圈的自感系数增大,则频率变小,故C错误;减小电容器两极板的正对面积,使得电容器的电容变小,而减少线圈的匝数,使得线圈的自系数变小,则频率变大,故D正确。
8.答案:C
解析:在时刻,回路中电容器两极板间的电压最大,电场能大,磁场能为零,对应电流为零,A错误;在时刻,电压为零,电场能小,磁场能最大,B错误;在~时间内,容器两极板间电压增大,电场能不断增大,C正确;在~时间内,电压变小,电容器的电荷量不断减小,D错误。
9.答案:B
解析:理论证明,电磁波发射本领(功率)与成正比,电磁场应尽可能扩散到周围空间,形成开放电器. ,,可使增大,应减小或,通过选择,②③符合题意.
10.答案:A
解析:电键断开的瞬间相当于放电完毕的瞬间,此时电流最大且与规定的正方向相同,故A正确.
11.答案:BD
解析:由题图中电流方向可知,电容器处于充电状态,两极板间的电压正在增大,线圈L中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小,磁场能正在减小,A、C错误,B、D正确.
12.答案:BD
解析:根据公式可知要增大f,必须减小L和C二者之积。C跟电容器所带电荷量无关,减小两极板的正对面积、增大两极板间的距离、从两极板间抽出电介质都可减小电容C,因此A错误,D正确;线圈匝数减少或抽出铁芯都可减小电感L,因此B正确,C错误。
13.答案:BCD
解析:由图像可知,时刻,i最大,故q应为零,A错;时刻,i为零,与其对应的磁场能为零,所以B对;时刻,i最大,q为零,电容器刚放电完毕,将开始充电,即磁场能将向电场能转化,C对;过程中电流i减小,故q增大,所以为充电过程,D对。
14.答案:BC
解析:在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,根据能量守恒可知此时磁场能最小,故在时刻电路中的电流为0,故A错误;在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,根据能量守恒可知此时磁场能最大,故B正确;从至时刻,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,则电路的电场能不断增大,故C正确;从至时刻,电容器两端的电压逐渐减小,根据可知电容器的带电荷量不断减少,故D错误。
15.答案:BCD
解析:LC振荡电路的周期,电容器的电压达到最大时开始放电,经时间,放电结束,此时电容器所带电荷量为零,电路中的电流最大,磁场最强,磁场能最大,故A错误,B正确.在时间内,电容器放出的电荷量,由可知,,故C、D正确.
16.答案:AD
解析:当单刀双掷开关S由A端拨到B端时开始计时,电容器开始放电,电容器电荷量减小,且减小得越来越快,减小到零后,电容器反向充电,电荷量增大,且增大得越来越慢,故A正确,B错误;电容器放电时,电流逐渐增大,但增大得越来越慢,之后反向充电时,电流逐渐减小,但减小得越来越快,故C错误,D正确.
17.答案:ABC
解析:A.肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象,故A正确;
B.立体电影利用的是光的偏振,故B正确;
C.彩超仪器利用了超声波多普勒效应,故C正确;
D.若要产生波长比原来短些的电磁波,即频率变高,应减小电容器的电容,或减小线圈的自感系数,可采用的措施为增大电容器极板间的距离,故D错误。
故选ABC。
18.答案:BCD
解析:题图所示时刻,电容器上极板带正电,通过图示电流方向,可知电容器在放电,故A错误;电容器放电过程,电流逐渐增大,电容器上的电荷量减少,电场能转化为磁场能,故B、C正确;电感线圈中的自感电动势正在阻碍电流的增大,故D正确。
19.答案:
解析:根据题意,由公式可得,线圈的电感为
代入数据解得
如果可变电容器动片完全旋出时电容变为30 pF,振荡电流的频率为
20.答案:
解析:由,代入数据解得该振荡电路的固有频率为
21.答案:见解析
解析:充电时,电场能增大;当电场能最大时,,u最大。
放电时,磁场能增大;当磁场能最大时,i最大,。
22.答案:(1)开关S断开时,极板间灰尘处于静止状态,则有,式中m为灰尘质量,Q为电容器所带的电荷量,d为板间距离.由得,,当时,即.
振荡电路中电流为零,电容器极板间场强方向跟时刻方向相反,则此时灰尘所受的合外力为,又因为,所以.
(2)当线圈中电流最大时,电容器所带的电荷量为零,此时灰尘仅受重力,灰尘的加速度为g,方向竖直向下;故当加速度为g,且方向竖直向下时,线圈中电流最大.
解析:
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