四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：3.1电磁振荡 同步练习（含解析）

3.1电磁振荡
1．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
a
向
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
向
b
2．广州公交卡内部有一个由电感线圈和电容构成振荡电路，公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”）的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，卡内的线圈中产生感应电流，给电容充电，达到一定的特定电压后，驱动卡内芯片进行数据的正常处理和传输，下列说法正确的是（
）
A．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，卡才能有效工作
B．卡工作所需要的能量来源于卡内的可充电池
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈不会产生感应电流
D．即使读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，仍可驱动卡芯片进行正常的数据传输
3．把两个分别发红光、绿光的发光二极管并联起来，再接入如图所示的电路中，电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，回路的振荡周期为2s，设法让电容器带上足够的电荷，
再闭合开关S，若通过电感中线圈的电流变化如图甲所示（设通过线圈的电流方向自上而下为正），则对闭合开关S后的过程，下列说法正确的是
A．绿光的发光二极管始终不发光
B．红光、绿光的发光二极管交替发光，且每次发光的时间为2s
C．绿光支路的电流变化如图乙所示
D．绿光支路的电流变化如图丙所示
4．在LC振荡电路中，下列说法正确的是（
）
A．电感线圈中的电流最大时，电容器中电场能最大
B．电容器两极板间电压最大时，线圈中磁场能最大
C．在一个周期内，电容器充电一次，放电一次
D．在一个周期时间内，电路中的电流方向改变两次
5．如图表示LC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减小
D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
6．LC回路中电容两端的电压u随时刻t变化的关系如图所示，则
A．在时刻t1，电路中的电流最大
B．在时刻t2，电路的磁场能最大
C．从时刻t2至t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3至t4，电容的带电量不断增多
7．某时刻
LC
振荡电路的状态如图所示，则此时
A．电流
i
在减小
B．电容器正在充电
C．电场能正在向磁场能转化
D．电感线圈所在空间的磁场变化率在变大
8．下列说法正确的是（
）
A．、射线均是来自原子核的高频电磁波，且射线的频率高于射线的频率
B．声波从空气传入水中，声波的波长与波速都变小
C．在LC振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差最小
D．光电效应实验和康普顿效应证实光具有粒子性
9．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也为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
10．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列哪些措施(　　)
A．增大电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板的间距
C．减少自感线圈的匝数
D．提高供电电压
11．如图LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10﹣2s．自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时，当t=3.4×10﹣2s时，电容器正处于________状态（填“充电”、“放电”、“充电完毕”或“放电完毕”）．这时电容器的上极板________（填“带正电”、“带负电”或“不带电”）．
12．发射波长为10m的无线电波时，振荡电路的电容器为C在不改变线圈电感的情况下，若要发射波长为20m的无线电波，应将电容器电容变________倍．
13．如图所示，LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10－2s，自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时，当t＝3.4×10－2s时，电容器正处于________(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态．这时电容器的上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)．
参考答案
1．B
【解析】
由安培定则可知，电流方向由b向a；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，电流由b向a，所以电容器下极板带正电，电容器上极板带负电．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,电流由b向a，所以电容器上极板带正电．故CD错误.
2．A
【解析】
A、卡振荡电路接收与其固有频率相同频率的电磁波，读卡机发出电磁波频率与之匹配，才能得到充电效果，使电容电压达到预定值，才能进行数据传输，故A正确；
B、卡由电感线圈产生感应电流为电容充电，故B错误
C、如果是其他频率的电磁波，根据法拉第电磁感应定律，依然会有电磁感应现象，有感应电流，故C错误；
D、卡能接收读卡机发射的电磁波，同时将存储的信息传输到读卡机中进行识别，故D错误。
点睛：本题取材于我们身边最常用的IC卡考查电磁感应现象，要注意在学习中注意掌握物理规律在生活中的应用。
3．C
【解析】
电路中的电容C和线圈的自感系数L比较大，且满足，即此回路的振荡周期在2s，由电路图和甲图知，两灯将交替发光，时间各为半个周期，即1s，电流为正时，绿灯亮，电流为负是红灯亮，故C正确，A、B、D错误；
故选C。
【点睛】
根据振荡电路特点和二极管的单向导电性分析，知灯只有通正向电流等才会亮。
4．D
【解析】
电感线圈中的电流最大时，线圈的磁场能最大，电容器中电场能最小，选项A错误；电容器两极板间电压最大时，电场能最大，线圈中磁场能最小，选项B错误；在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，选项C错误；在一个周期时间内，电路中的电流方向改变两次，选项D正确；故选D.
【点睛】
本题考查LC振荡电路的工作原理，要注意正确分析振荡过程一个周期内的四个阶段，并明确电场能和磁场能的转化情况．
5．BD
【解析】
图示时刻，电容器上极板带正电；由右手定则可知，此时电流正在增大；故可知电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电容器两极板间的电压正在减小，电场能转化为磁场能，线圈中的感应电动势总是阻碍电流的增大．故BD正确，AC错误．
6．BC
【解析】
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，根据能量守恒可知此时磁场能量最小，故在t1时刻电路中的电流为0，故A错误；
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，根据能量守恒可知此时磁场能量最大，故B正确．
从t2至t3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t3至t4时刻，电容器两端的电压逐渐减小，根据Q=CU可知电容器带的电荷量不断减小，故D错误．
7．ABD
【解析】
通过图示电流方向可知，电容器在充电，振荡电流减小，电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，磁通量减小，但磁通量的变化率正在增大，故ABD正确，C错误．
8．CD
【解析】
A.射线是来自原子核的高频电磁波，而射线是高速的电子流，来自衰变，A错误；
B.波的频率是由波源决定的，故当声波由空气进入水中，频率不变。声波从空气传入水中，波速变大，由波速公式得知，声波的波长变长，B错误；
C.电容器充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度减小，而电压在增大；当电压达到最大值时，充电完毕，电流强度零；电容器放电的过程，电场能转化为磁场能，电流在增大，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度增大，而电压在减小；当放电完毕时，电流强度最大，线圈两端电势差最小为0，C正确；
D.光电效应和康普顿效应说明了光具有粒子性，同时没有否定波动性，D正确．
【点睛】
该题考查多个不同的知识点，解决本题的关键知道在LC振荡电路中，当电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量增大，磁场能转化为电场能；当电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电场能转化为磁场能．
9．AD
【解析】
电容器内电场变化的周期与固有周期相等，故频率为f，一个周期内，电场能与磁场能相互转化两次，故电场能与磁场能转化的频率为2f，故A、D正确，B、C错误；
故选AD。
10．BC
【解析】
A、根据题意，为了增大电台辐射能力，必须采用开放电路，提高电磁波的频率，由可知，必须使电容C或电感L减小，而增大电容器极板的正对面积时，电容C增大，电磁波的频率f可减小，故A错误；
B、根据可知，当增大电容器极板间的距离时，C减小，电磁波的频率f可增大，故B正确；
C、又因为电感L与线圈的匝数、面积大小、线圈的长短以及线圈中有无铁芯等因素有关，而减小自感线圈的匝数时，电感L减小，电磁波的频率f可增大，故C正确；
D、由可知，电磁波的频率与电压无关，故D错误；
故选BC。
【点睛】
明确振荡电路的原理，知道振荡电路产生的振荡电流频率平方与线圈L及电容器C成反比；同时明确如何才能增大发射电磁波的能力。
11．充电
正电
【解析】
LC振荡电路中电流变化一个周期过程（设t=0时刻，电流为零，电容器上极板带正电）：①,电流逆时针逐渐增加,
时刻达到最大值，放电完毕；②,电流逆时针逐渐减小,
时刻减为零，反向充电完毕；③,电流顺时针增加，时刻达到最大值，反向放电完毕；④,电流顺时针减为零，正向充电完毕．
【详解】
LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10-2s，t=0时刻振荡电流沿逆时针方向达最大值，即分析中的时刻；t=3.4×10-2s=1.7T，与分析中的中间某时刻相同，电容器在正向充电，电容器的上极板
带正电．
【点睛】
本题关键是明确LC振荡电路一个周期内电流和电容器带电量的变化情况.
12．4
【解析】
根据电磁波的波速公式c=，则波长λ=cT，又因为LC振荡电路发射出的电磁波的周期T=2π，所以λ＝2cπ，要使波长增大为原来的2倍，则C应变为原来的4倍；
【点睛】本题要掌握两个公式，LC振荡电路振荡电流的周期，也是发射出的电磁波的周期T=2π，还要掌握波速的公式c=．
13．充电　带正电
【解析】根据题意画出此LC回路的振荡电流的变化图像如图所示．结合图像，t＝3.4×10－2s时刻设为图像中的P点，则该时刻正处于反向电流减小过程，所以电容器正处于反向充电状态，上极板带正电．