2021-2022学年高中物理人教版选择性必修第二册测评：第四章　1-电磁振荡 WORD版含解析.docx

1、第四章电磁振荡与电磁波1.电磁振荡课后篇素养形成必备知识基础练1.关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法正确的是()A.振荡电流最大时,电容器两极板间的电场强度最大B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化成电场能D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能解析振荡电流最大时处于电容器放电结束瞬间,电场强度为零,A错误;振荡电流为零时,振荡电流改变方向,这时的电流变化最快,电流变化率最大,线圈中的自感电动势最大,B错误;振荡电流增大时,电场能转化为磁场能,C错误;振荡电流减小时,线圈中的磁场能转化为电场能,D正确。答案D2.在LC振荡电路中,电

2、容器上带的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是()A.4LCB.2LCC.LCD.2LC解析LC振荡电路的周期T=2LC,其中电容器上的电荷量从最大值变到零所需的最短时间为t=T4=2LC,选项B正确。答案B3.有一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一些的电磁波,可用的措施为()A.增加线圈匝数B.在线圈中插入铁芯C.减小电容器极板正对面积D.减小电容器极板间距离解析由于电磁波传播过程中波速v=f恒定,因此欲使波长变短,必须使频率f升高。由于频率f=12LC,所以,增加线圈匝数和在线圈中插入铁芯,将使线圈自感系数L增大而降低频率f;减小电容器极板间距将使电容C增大而降

3、低频率f;减小电容器极板正对面积将使电容C减小而升高频率f。可见,选项C正确。答案C4.(多选)在LC振荡电路中,若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加,则()A.电路中的电流正在增大B.电路中的电场能正在增加C.电路中的电流正在减小D.电路中的电场能正在向磁场能转化解析电荷量增加,电容器充电,电场能增加,磁场能减少,电流减小。答案BC5.某LC电路的振荡频率为520 kHz,为能使其提高到1 040 kHz,以下说法正确的是()A.调节可变电容,使电容增大为原来的4倍B.调节可变电容,使电容减小为原来的14C.调节电感线圈,使线圈电感变为原来的4倍D.调节电感线圈,使线圈电感变为原来的12解

4、析由振荡频率公式f=12LC可知,要使频率提高到原来的2倍,则可以减小电容使之变为原来的14,或减小电感使之变为原来的14,故B正确,A、C、D错误。答案B6.如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为210-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.410-2 s时,电容器正处于(选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。此时电容器的上极板(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。解析根据题意画出此LC电路的振荡电流随时间的变化图像如图所示。结合图像,t=3.410-2s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流的减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带

5、正电。答案充电带正电7.如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况。由图可知,电感线圈中的电流正在(选填“增大”“减小”或“不变”)。如果电流的振荡周期为T=10-4 s,电容C=250 F,则线圈的电感L= H。解析根据磁感线方向,应用安培定则可判断出电流方向,从而可知电容器在充电,电流会越来越小。根据振荡电流的周期公式T=2LC得L=T242C=10-6H。答案减小10-6关键能力提升练8.(多选)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,从电容器上电压达到最大值Um开始计时,则有()A.至少经过LC,磁场能达到最大B.至少经过12LC,磁场能

6、达到最大C.在12LC时间内,电路中的平均电流是2UmCLD.在12LC时间内,电容器放出的电荷量为CUm解析LC振荡电路周期T=2LC,电容器电压最大时,开始放电,经12LC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,所以电容器放出的电荷量Q=CUm,由I=qt,所以I=CUm12LC,得I=2UmCL。答案BCD9.(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的电路中产生周期T=2LC的振荡电流。当罐中的液面上升

7、时()A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大C.LC电路的振荡频率减小D.LC电路的振荡频率增大解析当罐中液面上升时,相当于插入的电介质变多,电容器两极板间的介电常数变大,则电容器的电容C增大,根据T=2LC,可知LC电路的振荡周期T增大,又f=1T,所以振荡频率减小,故选项B、C正确,A、D错误。答案BC10.在如图所示的电路中,L是电阻不计的电感器,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,如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正,断开开关的时刻为t=0,那么下列选项图中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是()解析S断开前,ab段短路

8、,电流从ba,电容器不带电;S断开时,ab中产生自感电动势,阻碍电流减小,给电容器C充电,此时电流负向最大;给电容器充电过程,电容器电荷量最大时,ab中电流减为零;此后,LC回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述,选项C正确。答案C11.(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的,现发现电子钟每天慢30 s,造成这一现象的原因可能是()A.电池用久了B.振荡电路中电容器的电容大了C.振荡电路中线圈的电感大了D.振荡电路中电容器的电容小了解析电子钟变慢,说明LC电路的振荡周期变大,根据公式T=2LC可知,振荡电路中电容器的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的周期变大。故选B、C。答案BC

9、12.一个智能玩具的声响开关与LC电路中电流有关,如图为该玩具内的LC振荡电路部分,已知线圈自感为L=0.25 H,电容器的电容C=4 F,在电容器开始放电时取t=0,这时上极板带正电,下极板带负电,当t=210-3 s 时,求:(1)电容器的上极板带何种电?(2)电路中电流的方向如何?解析(1)LC振荡电路的固有周期T=2LC=20.25410-6s=210-3s,t=210-3s是第一个周期内的T4到T2之间,在第一个T4内电容器放电,放电完毕,电容器上电荷为零,电路中电流最大,在第二个T4内,线圈中的电流方向不变,线圈中的自感电动势对电容器充电,下极板带正电,上极板带负电。(2)在0T4

10、内电容器放电,电流方向为逆时针方向,电流从零逐渐增大到最大值。T4T2内由于线圈的自感作用,线圈中的电流沿原来的方向继续流动,只是大小从最大值逐渐减小至零,故t时刻时电路中的电流方向为逆时针方向。答案(1)负电(2)逆时针方向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 F。在两极板上带有一定电荷时,发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。手头上还有一个电感L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路,分析以下问题:(重力加速度为g)(1)从S闭合时开始计时,至少经过多长时间电容器电场方向向上?此时粉尘的加速度大小是多少?(2)从S闭合时开始计时,至少经过多长时间线圈中电流最大?此时粉尘的加速度大小是多少?解析(1)开关断开时,电容器内带负电的粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,电场方向向下,且F电=mg;闭合S后,L、C构成LC振荡电路,T=2LC=210-5s,至少经过T2=10-5s时,电容器间的电场方向变为向上;电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿第二定律得a=F电+mgm=2g。(2)从S闭合时开始计时,至少经过T4=210-5s,线圈中电流最大,电容器两极板间的电场强度为零,由牛顿第二定律可得a=mgm=g。答案(1)10-5 s2g(2)210-5 sg