鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第二册 课时分层作业 13 电磁波的产生word含解析
文档属性
| 名称 | 鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第二册 课时分层作业 13 电磁波的产生word含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 136.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-11-17 16:39:41 | ||
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文档简介
课时分层作业(十三) 电磁波的产生
(建议用时：25分钟)
考点一 麦克斯韦电磁理论
1．(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围不一定存在磁场，磁场周围不一定存在电场
ABD [变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流。若无闭合回路电场仍然存在，A对；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C错；电场(或磁场)周围不一定存在磁场(或电场)，D对。]
2．下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
C [虽然电磁波在传播过程中不需要介质，但并不是只能在真空中传播，故A选项错误；产生电磁波需要一定的条件，当电场随时间做周期性变化时才可能产生电磁波，故B选项错误；做变速运动的电荷周围会产生变化的磁场，其周围空间可能会产生电磁波，故C选项正确；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D选项错误。]
3．如图所示是某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
C [由图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。]
考点二 电磁振荡分析
4．关于LC回路，下列说法正确的是( )
A．一个周期内，电容器充、放电各一次
B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强
C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最强
D．电容器开始充电时，电场能最大
C [电容器从开始充电到放电完毕才经历半个周期，一个周期内，电容器应充、放电各两次，A错误；电容器上的电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中电流为零，B错误；电容器开始充电时，电场能为零，线圈中磁场能最大，C正确，D错误。]
5．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻( )
A．振荡电流i在增大
B．电容器正在放电
C．磁场能正在向电场能转化
D．电场能正在向磁场能转化
C [从图中电容器两极板的带电情况和电流方向可知电容器正在充电，故磁场能正在向电场能转化，C正确。]
6．(多选)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电
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
BCD [由电流产生的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，故可分两种情况讨论。若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电状态，电流增大，则C正确，A错误；若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B正确；由楞次定律可判定D正确。]
考点三 电磁振荡周期和频率公式应用
7．振荡电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，则电容器两极板间的电压从最大值变为零，所用的最少时间为( )
A．2π B．π
C. D.
D [电容器两极板间的电压从最大值到零所用的最少时间为T，而T＝2π，故D正确。]
8．(多选)一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值U开始计时，则有( )
A．至少经过π，磁场能达到最大
B．至少经过π，磁场能达到最大
C．在π时间内，电路中的平均电流是
D．在π时间内，电容器放电电荷量为CU
BCD [LC振荡电路周期T＝2π，电容器电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大。因为q＝CU，i＝，所以i＝，得i＝。]
9．(多选)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
CD [由公式f＝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。]
(建议用时：15分钟)
10．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
BC [A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的。B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，所以B图正确。C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的。D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故D图不正确，所以只有B、C两图正确。]
11．(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
AC [根据电磁感应，闭合回路中的磁通量发生变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断。根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知，选项A、C正确。]
12．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律为i＝0.14sin (1 000t)A，已知电路中线圈的自感系数L＝50 mH，则电容器的电容C＝________，该振荡电流的有效值为________。
[解析] 由ω＝，得T＝＝ s＝2π×10－3 s
又因T＝2π，
得C＝＝ F＝2.0×10－5 F
因振荡电流最大值Im＝0.14 A，
所以有效值为I＝＝ A＝0.10 A。
[答案] 2.0×10－5 F 0.10 A
13．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C＝1 μF。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L＝0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：
(1)从S闭合时开始计时，经过π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？
[解析] (1)S断开时，电容器内带电粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，且F电＝mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，T＝2π＝2π×10－5 s，经＝π×10－5 s时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得：a＝＝2g。
(2)线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为零，由牛顿第二定律可得：a＝＝g，方向竖直向下。
[答案] (1)2g (2)g
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(建议用时：25分钟)
考点一 麦克斯韦电磁理论
1．(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围不一定存在磁场，磁场周围不一定存在电场
ABD [变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流。若无闭合回路电场仍然存在，A对；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C错；电场(或磁场)周围不一定存在磁场(或电场)，D对。]
2．下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
C [虽然电磁波在传播过程中不需要介质，但并不是只能在真空中传播，故A选项错误；产生电磁波需要一定的条件，当电场随时间做周期性变化时才可能产生电磁波，故B选项错误；做变速运动的电荷周围会产生变化的磁场，其周围空间可能会产生电磁波，故C选项正确；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D选项错误。]
3．如图所示是某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
C [由图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。]
考点二 电磁振荡分析
4．关于LC回路，下列说法正确的是( )
A．一个周期内，电容器充、放电各一次
B．电容器极板上电压最大时，线圈中的电流最强
C．电容器开始充电时，线圈中的磁场能最强
D．电容器开始充电时，电场能最大
C [电容器从开始充电到放电完毕才经历半个周期，一个周期内，电容器应充、放电各两次，A错误；电容器上的电压最大时，电场能最大，此时磁场能为零，线圈中电流为零，B错误；电容器开始充电时，电场能为零，线圈中磁场能最大，C正确，D错误。]
5．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻( )
A．振荡电流i在增大
B．电容器正在放电
C．磁场能正在向电场能转化
D．电场能正在向磁场能转化
C [从图中电容器两极板的带电情况和电流方向可知电容器正在充电，故磁场能正在向电场能转化，C正确。]
6．(多选)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电
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
BCD [由电流产生的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，故可分两种情况讨论。若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电状态，电流增大，则C正确，A错误；若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B正确；由楞次定律可判定D正确。]
考点三 电磁振荡周期和频率公式应用
7．振荡电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，则电容器两极板间的电压从最大值变为零，所用的最少时间为( )
A．2π B．π
C. D.
D [电容器两极板间的电压从最大值到零所用的最少时间为T，而T＝2π，故D正确。]
8．(多选)一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值U开始计时，则有( )
A．至少经过π，磁场能达到最大
B．至少经过π，磁场能达到最大
C．在π时间内，电路中的平均电流是
D．在π时间内，电容器放电电荷量为CU
BCD [LC振荡电路周期T＝2π，电容器电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大。因为q＝CU，i＝，所以i＝，得i＝。]
9．(多选)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
CD [由公式f＝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。]
(建议用时：15分钟)
10．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
BC [A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的。B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，所以B图正确。C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的。D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故D图不正确，所以只有B、C两图正确。]
11．(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
AC [根据电磁感应，闭合回路中的磁通量发生变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断。根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知，选项A、C正确。]
12．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律为i＝0.14sin (1 000t)A，已知电路中线圈的自感系数L＝50 mH，则电容器的电容C＝________，该振荡电流的有效值为________。
[解析] 由ω＝，得T＝＝ s＝2π×10－3 s
又因T＝2π，
得C＝＝ F＝2.0×10－5 F
因振荡电流最大值Im＝0.14 A，
所以有效值为I＝＝ A＝0.10 A。
[答案] 2.0×10－5 F 0.10 A
13．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C＝1 μF。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L＝0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，试分析以下两个问题：
(1)从S闭合时开始计时，经过π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？
[解析] (1)S断开时，电容器内带电粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，且F电＝mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，T＝2π＝2π×10－5 s，经＝π×10－5 s时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得：a＝＝2g。
(2)线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为零，由牛顿第二定律可得：a＝＝g，方向竖直向下。
[答案] (1)2g (2)g
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