4.1 电磁振荡-2022-2023学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列(人教版2019选择性必修第二册).docx
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1、第四章:电磁振荡与电磁波4.1:电磁振荡一:知识精讲归纳考点一、电场振荡的产生及能量变化1振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流2振荡电路:能产生振荡电流的电路最简单的振荡电路为LC振荡电路3LC振荡电路的放电、充电过程(1)电容器放电:由于线圈的自感作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷逐渐减少放电完毕时,极板上的电荷量为零,放电电流达到最大值该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能(2)电容器充电:电容器放电完毕时,由于线圈的自感作用,电流并不会立刻减小为零,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小,电容器开始反向充电,极板上的电荷逐渐增多,电流减
2、小到零时,充电结束,极板上的电荷最多该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能4电磁振荡的实质在电磁振荡过程中,电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B,都在周期性地变化着,电场能和磁场能也随着做周期性的转化技巧一:电磁振荡的产生及能量变化1各物理量随时间的变化图像:振荡过程中电流i、极板上的电荷量q、电场能EE和磁场能EB之间的对应关系2相关量与电路状态的对应情况电路状态abcde时刻t0T电荷量q最多0最多0最多电场能EE最大0最大0最大电流i0正向最大0反向最大0磁场能EB0最大0最大03.(1)在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中,与电容器有
3、关的物理量:电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的,即qEEE(或qEEE)与振荡线圈有关的物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的,即iBEB(或iBEB)(2)在LC振荡过程中,电容器上的三个物理量q、E、EE增大时,线圈中的三个物理量i、B、EB减小,且它们的变化是同步的,也即q、E、EE i、B、EB.考点二、电磁振荡的周期和频率1电磁振荡的周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间2电磁振荡的频率f:周期的倒数,数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数如果振荡电路没有能量损失,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率分别叫作振荡电路的固有周期和固有频率3LC
4、电路的周期和频率公式:T2,f.其中:周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)二:考点题型归纳题型一:振荡回路1(2023高二单元测试)在LC振荡电路中,某时刻电路中的电流方向如图所示,且电流正在减小,则该时刻()A电容器上极板带正电,下极板带负电B电容器正在放电C电场能正在向磁场能转化D电容器两极板间电压正在增大2(2023高二单元测试)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C置于储罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a 拨到b 时,由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。在LC振荡电路中,
5、某时刻磁场方向、电场方向如图所示,下列说法正确的是()A电容器正在充电B振荡电流正在增大C线圈的自感电动势正在减小D当储罐内的液面高度升高时,LC振荡频率增大3(2022秋河南高二校联考期末)如图1所示的无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置,其内部电路中有一部分是振荡电路。若话筒使用时,某时刻,话筒中振荡电路中磁场方向如图2所示,且电流正在减小,下列说法正确的是()A电容器正在放电B电容器下板带正电C俯视看,线圈中电流沿顺时针方向D电场能正在向磁场能转化题型二:电磁振荡的波长和频率4(2022全国高二专题练习)关于电磁波,下列说法中正确的是()A在真空中,频率越高的电磁波速度越大
6、B在真空中,电磁波的能量越大,传播速度越大C电磁波由真空进入介质,速度变小,波长也变小,而频率不变D只要发射电路的电磁振荡停止,产生的电磁波立即消失5(2022高三课时练习)要有效地发射电磁波,振荡电路首先要有足够高的振荡频率,下列选项正确的是()A若要提高振荡频率,可增大自感线圈的自感系数B无线电波比红外线更容易发生衍射C机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波不适用D在真空中电磁波的传播速度小于光速6(2020高二单元测试)关于机械波和电磁波的比较,以下说法中错误的是A机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介
7、质,而电磁波可以在真空中传播D机械波可分为横波和纵波,而电磁波只有纵波三:课堂过关精练一、单选题7(2023高二单元测试)如图甲,LC电路中的电流正在变大,保持L不变,改变电容器的电容,回路中电容器两端的电压变化如图乙,则下列说法正确的是()A回路中的磁场能正在向电场能转化B电路1中电容为电路2中电容的4倍C电路2中的电流最大时,电路1中的电流也一定最大D电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等8(2023高二单元测试)某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关,如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数,电容器电容,在电容器开始放电时(取),上极板带正电,下极板
8、带负电,则()ALC振荡电路的周期B当时,电容器上极板带正电C当时,电路中电流方向为顺时针D当时,电场能正转化为磁场能9(2022全国高二专题练习)为营造更为公平公正的高考环境,“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪,如图所示,探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路,当探测仪检测到金属物体时,探测仪线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻,电流的方向由b流向a,且电流强度正在减弱过程中,则()A该时刻线圈的自感电动势正在减小B该时刻电容器下极板带正电荷C若探测仪靠近金属时其自感系数增
9、大,则振荡电流的频率升高D若探测仪与金属保持相对静止,则金属中不会产生感应电流10(2022全国高二专题练习)麦克斯韦电磁场理论提出:变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中,板间电场发生变化,产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示,若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流,则下列说法中正确的是()A电容器正在放电B两平行板间的电场强度E在增大C该变化电场产生顺时针方向(俯视)的磁场D两极板间电场最强时,板间电场产生的磁场达到最大11(2023高二单元测试)在LC振荡电路中,某时刻电路中的电流方向如图所示,且电流正在增大,
10、则该时刻()A电容器上极板带正电,下极板带负电B电容器两极板间电压正在增大C磁场能正在向电场能转化D电容器正在充电12(2022高二课时练习)题图为发射电磁波的LC振荡电路,某时刻电路中电流方向如图所示,此时电容器的上极板带正电,下极板带负电,则下列说法正确的是()A电容器正在放电B电流正在减小C线圈中的磁场能正在增大D电容器中的电场能正在减小13(2022高二课时练习)如图所示为LC回路中电流随时间变化的图像,规定回路中顺时针电流方向为正。在时,对应的电路是下图中的()ABCD14(2022高二)为了测量储罐中不导电液体的高度,设计如图所示电路。电容的两极板插入储罐的液体中,先将开关S接a,
11、待电容器充满电后,再接b,由电感与电容构成的回路产生振荡电流,根据振荡电流的振荡频率变化情况确定测量储罐中液体的高度。下列分析正确的是()A若电流振荡频率减小,则电容器电容减小,罐中液面下降B若电流振荡频率减小,则电容器电容增大,罐中液面上升C若电流振荡频率增大,则电容器电容减小,罐中液面上升D若电流振荡频率增大,则电容器电容增大,罐中液面下降15(2022全国高二假期作业)如图所示,线圈自感系数为L,其电阻不计,电容器的电容为C,开关S闭合。现将S突然断开,并开始计时,以下说法中错误的是()A当时,由b到a流经线圈的电流最大B当时,由a到b流经线圈的电流最大C当时,电路中电场能最大D当时,电
12、容器左极板带有正电荷最多四:高分突破精练一、单选题16(2022春吉林高二期末)如图所示,图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像,在时刻,回路中电容器的M板带正电。在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板带负电,则这段时间对应图像中的()AOa段Bab段Cbc段Dcd段17(2022全国高二假期作业)一个电容为C的电容器,充电至电压等于U以后,与电源断开并通过一个自感系数为L的线圈放电。从开始放电到第一次放电完毕的过程中,下列判断错误的是()A振荡电流一直在增大B振荡电流先增大、后减小C通过电路的平均电流等于D磁场能一直在增大18(2022高二课时练习)某时刻LC振荡电路自感线圈L中电流产
13、生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法正确的是()A若电容器正在放电,电容器上极板带正电B若电容器正在充电,线圈中的磁感应强度也在增大C若磁场正在增强,电容器两极板间的电场强度也在增大D若磁场正在减弱,则电场能也在减小19(2022全国高二假期作业)如图所示的电路中,线圈L的电阻不计。开关S先闭合,等电路稳定后再断开开关,从此时开始计时,时电容器下极板带正电,且电荷量第一次达到最大值。下列说法正确的是()At=0.03s时回路中电流最大Bt=0.04s时线圈L的感应电动势最大Ct=0.05s时线圈L的磁场能最大Dt=0.06s时电容器的上极板带正电20(2022春浙江绍兴高二期末)“救命神
14、器”自动体外除颤仪(AED),已经走入了每个校园,它是一种便携式的医疗设备,可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用,用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示,低压直流电经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时,开关拨到2,将脉冲电流作用于心脏,使患者心脏恢复正常跳动,其他条件不变时,下列说法正确的是()A脉冲电流作用于不同人体时,电流大小相同B放电过程中,电流大小不变C电容C越小,电容器的放电时间越长D自感系数L越小,放电脉冲电流的振荡周期越短21(2023秋吉林高二吉林一中校考期末)如图甲,是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路,电流的变化规律如图乙,图甲
15、中电流方向为正方向。某时刻电路中有正方向电流且电容器上极板带正电,下极板带负电,则该时刻处在乙图中哪个过程中()A0至0.5 103sB0.5 103s至1 103sC1 103s至1.5 103sD1.5 103s至2 103s22(2022高二课时练习)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C置于储罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由电感L与电容构成的回路中产生振荡电流。当储罐中的液面上升时()A电容器的电容减小B电容器的电容不变CLC回路的振荡频率减小DLC回路的振荡频率增大23(2022春山东日照高二期末)如图
16、所示为一理想电路,已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时,极板间有一带电灰尘(图中未画出)恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响,重力加速度为g。当电路中的开关闭合以后()A灰尘运动过程中加速度方向可能会向上B灰尘的加速度方向始终向下C电场能最大时,灰尘的加速度一定为零D灰尘将在两极板间做往复运动24(2022春北京海淀高二期末)如图甲所示电路中,电流i(以图甲中电流方向为正)随时间t的变化规律如图乙所示的正弦曲线,下列说法正确的是()A内,电容器C正在充电B内,电容器C上极板带负电C内,自感电动势逐渐增大D内,电场能转化为磁场能25(2022高二课时练习)如图甲所示的LC振荡电路
17、中,通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示,若把通过P点向右规定为电流的正方向,则()A0.51ms内,电容器两端电压逐渐减小B0.51ms内,电容器的上极板带负电荷C11.5ms内,Q点比P点电势低D11.5ms内,电容器电场能正在增加26(2022春山东临沂高二阶段练习)LC振荡电路如图所示,规定电流顺时针流动为电流的正方向,它产生的振荡电流的图像如图所示,试由图像判断()。A在t1到t2时间内,电容器a极板所带的正电荷电荷量逐渐减小,线圈中的磁场能增加B在t1到t2时间内,电容器a极板所带的负电荷电荷量逐渐减小,线圈中的磁场能增加C在t3到t4时间内,电容器a极板带正电,电压逐渐增加D
18、在t3到t4时间内,电容器a极板带负电,电压逐渐增加27(2022春重庆高二期末)图甲LC振荡电路中通过Q点的电流(向右为正)变化规律如图乙,则()A时,电容器处于充电状态B时,电容器下极板带负电C时,P点的电势比Q点高D时,磁场能向电场能转化二、多选题28(2023秋浙江温州高二统考期末)如图所示,LC电路中,已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时,设LC振荡电路的振荡周期为T,则()AS刚闭合瞬间,电感线圈中磁场能最大BS刚闭合瞬间,电感线圈中电流为0C经过时,电容器中电场能最大D经过时,电容器上的电压为029(2023秋浙江温州高二统考期末)如图所示LC电路中,电容C
19、为,电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带电的灰尘恰好静止。当开关S闭合时,灰尘在电容器内运动。已知LC振荡电路的振荡周期,不计带电灰尘对电路的影响,则()A灰尘的加速度为g时,电感线圈中磁场能最大B灰尘将在两极板间做单向直线运动,直至碰到极板C从S闭合开始计时,经时,电感线圈中电流最大D从S闭合开始计时,经时,电感线圈中电流最大30(2022秋湖北高二校联考期末)如图所示,LC电路中,电容C为0.4F,电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时,灰尘开始在电容器内运动(设灰尘未与
20、极板相碰),此时开始计时,在一个振荡周期内,下列说法正确的是()As时,回路中电流变化最慢Bs时,灰尘的速度最大Cs时,线圈中磁场能最小Ds时,灰尘的加速度最大31(2023高二单元测试)如图甲所示的LC振荡电路中,通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示,若把通过P点向右规定为电流的正方向,则()A0.5-1ms内,电容器C正在充电B0.5-1ms内,电容器的上极板带正电荷C1-1.5ms内,Q点比P点电势低D1-1.5ms内,电场能正在减小32(2022全国高二专题练习)在理想LC振荡电路中的某时刻,电容器极板间的场强E的方向如图所示,M是电路中的一点,若该时刻电容器正在充电,据此可判断此
21、时()A电路中的磁场能在减小B电路中电流正在增加C流过M点的电流方向向左D电容器两板间的电压在减小33(2023高二单元测试)如图甲所示的LC振荡电路中,通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示,若把通过P点向右规定为电流的正方向,则()A0.51ms内,Q点比P点电势低B11.5ms内,电容器C正在放电C0.51ms内,电场能正在增加D增大电容C的电容值该电路振荡频率将变大34(2022全国高二专题练习)如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向,那么()A在内,电容器C在充电B在内,电容器C的上极板带正电C在内,磁场能正在转化为电场能D在内,
22、Q点的电势比点P高35(2022全国高二假期作业)在LC回路中产生电磁振荡的过程中()A从电容器放电开始计时,当t=k 时,振荡电流最大,其中k=0,1,2,3B当电容器中电场强度增大时,线圈中的自感电动势与振荡电流方向相同C向电容器充电是磁场能转化成电场能的过程D电容器在相邻的充、放电时间内,电流方向一定相同三、填空题36(2022秋江苏南京高二南京外国语学校期末)如图甲所示,LC电路中,电容C为,电感L为。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时,回路中的振荡电流图像如图乙所示,不计电路产生的内能及电磁辐射,g取10m/w
23、904;2。(1)LC电路振荡电流的周期_s;(2)经时,电容器内灰尘的加速度大小为_m/s2;(3)线圈中电流最大时,灰尘的加上速度大小为_m/s2;(4)回路的磁场能在减小,且电容器上极板带负电,则回路应在_时间段(Oa,ab,bc,或cd)(5)灰尘在遇到极板之前,它的速度_(不断增大、不断减小、或周期性增大、减小),加速度最大的时刻可能为_。37(2022高二课时练习)在如图所示的电路中,电容器的电容为C=410-6F,线圈的电阻可以忽略,电感L=910-4H。闭合开关S,稳定后断开,图中LC回路开始电磁振荡,振荡开始后t=3.1410-4s,电容器C的上极板正在_(选填“充”或“放”
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