高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡达标测试

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡达标测试，共4页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

基础巩固
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.某LC电路的振荡频率为520 kHz,为能提高到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
C.调节电感线圈,使线圈匝数增加到原来的4倍
D.调节电感线圈,使线圈电感变为原来的
答案B
解析由振荡频率公式f=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,或减小电感使之变为原来的,选项B正确,A、C、D错误。
2.右图是LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器正在充电
C.线圈中的电流正在增大
D.电容器两极板间的电场能正在减少
答案B
解析由题图螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在沿逆时针方向充电,选项A错误,B正确。充电时电流在减小,线圈中的磁场能正在减弱,电容器两极板间的电场能正在增加,选项C、D错误。
3.如图所示,L为电阻不计的自感线圈,已知LC电路振荡周期为T,开关S闭合一段时间。S断开时开始计时,当t=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
答案A
解析开关S闭合一段时间后,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,对电容器开始充电,当t=时,线圈中电流方向向上,由安培定则可知,此时L内部磁感应强度方向向下,电容器上极板此时带正电,电场方向向下。选项A正确。
4.(2023·吉林高二期末)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所示,图甲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,则该时刻处在图乙中的( )
A.0至0.5×10-3 s
B.0.5×10-3 s至1×10-3 s
C.1×10-3 s至1.5×10-3 s
D.1.5×10-3 s至2×10-3 s
答案B
解析根据题图甲,电路中有正方向电流,且电流正流向电容器正极,说明电容器正在充电,则电流在减小,应为0.5×10-3s至1×10-3s时间段,选项B正确。
5.对振荡电路,下列说法正确的是( )
A.振荡电路中,电容器充电或放电一次所用的时间为π
B.振荡电路中,电场能与磁场能的转化周期为2π
C.振荡过程中,电容器极板间电场强度的变化周期为2π
D.振荡过程中,线圈内磁感应强度的变化周期为2π
答案CD
解析在一个周期内,电容器充电、放电各两次,每次充电或放电所用的时间为振荡周期的,即,选项A错误。电场能与电场强度的方向无关,磁场能与磁感应强度的方向无关,因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值,即电场能或磁场能的变化周期为π,选项B错误。电场强度、磁感应强度、电荷量的变化周期跟电流的变化周期相同,均为2π,选项C、D正确。
6.(2023·浙江温州高二期末)如图所示的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( )
A.S刚闭合瞬间,电感线圈中磁场能最大
B.S刚闭合瞬间,电感线圈中电流为0
C.经过T时,电容器中电场能最大
D.经过T时,电容器上的电压为0
答案BCD
解析开关S刚闭合瞬间,由于线圈对电流的阻碍作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零开始逐渐增大,所以此时线圈中的电流为0,电感线圈中的磁场能为0,选项A错误,B正确;经过T时,电路中电流为0,电容器两极板的电荷量达到最大,电容器中电场能达到最大,选项C正确;经过T时,电路中电流达到反方向最大,电容器极板上的电荷量为0,所以电容器上的电压为0,选项D正确。
二、非选择题
7.如图所示,电源的电动势为E,电容器的电容为C,线圈的自感系数为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间,放电电流的平均值。
答案
解析电容器放电时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π
在T内电流平均值为。
能力提升
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.某LC振荡电路在正常工作,某一时刻回路中的电流沿顺时针方向,且此时上极板带正电,如图所示。假设此时电流的大小为i,两板间的电势差用U表示,电容器的电荷量用q表示,线圈中的磁场能用EB表示,线圈周围的磁感应强度用B表示。则此时( )
A.i和EB都在逐渐增大
B.U正在增大
C.q正在减小
D.B正在增强
答案B
解析题图中标明电流方向为顺时针方向,且电容器上极板带正电,说明电容器正处于充电状态。电容器充电过程中,回路中电流减小,磁场能减小,选项A错误。电势差正在增大,选项B正确。电场能增多,电容器的电荷量正在增大,选项C错误。线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱,选项D错误。
2.图甲所示LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示(规定沿顺时针方向的电流为正)。则( )
A.0.5 s 至1 s时间内,电容器放电
B.0.5 s至1 s时间内,电容器上极板带的是正电
C.1 s至1.5 s时间内,磁场能正在转化为电场能
D.1 s至1.5 s时间内,电容器下极板的电势高
答案D
解析由题图乙可知,在0.5~1s的时间内,电流为正方向,且电流值正在减小,电容器正在充电,选项A错误。由题意可知,LC电路中的电流是沿顺时针方向的,而且电容器C正在充电,由于充电电流是由电容器C的负极板流出,流向正极板,可知在0.5~1s的时间内电容器C的上极板带负电,下极板带正电,选项B错误。在1~1.5s的时间内,电流为负方向,且电流值正在增大,所以电场能正在转化为磁场能,由题意可知,此时间内LC电路中的电流是沿逆时针方向的,所以电容器下极板的电势高,选项C错误,D正确。
3.LC振荡电路在t1和t2时刻线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示,若t2-t1=,则( )
A.在t1时刻电容器正在充电
B.在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C.在t1时刻电路中电流正在减小
D.在t2时刻线圈中磁场正在增强
答案B
解析由t2-t1=知t2-t1=。从题图可看出t1、t2两个时刻螺线管处的电流都是从左向右通过螺线管,由于电流方向是正电荷运动方向,t1时刻正电荷从左极板流出然后通过螺线管,正处于放电状态,只要是放电,振荡电流就是增大的,故选项A、C错误。t2时刻,电流从左向右通过螺线管,而右极板带正电,说明正电荷正往右极板上聚集,所以t2时刻电容器在充电,随着极板上电荷增多,两极间电场增强,故选项B正确。又由于充电过程振荡电流总是减小的,故线圈中磁场在减弱,故选项D错误。
4.下图为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的图线,由图可知( )
A.在t1时刻,电路中的磁场能最大
B.t1到t2电路中的电流不断减小
C.从t2到t3电容器不断放电
D.在t4时刻,电容器的电场能最小
答案D
解析作出i-t图线(图中虚线),注意到i-t图线按余弦规律变化,电流大,磁场能大;电容器C电荷量大,电场能大,判断出选项A、B、C错误,D正确。
5.LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图所示,则下列说法正确的是( )
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
答案BCD
解析由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向为逆时针,由于题目中未标明电容器两极板带电情况,可分两种情况讨论:①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,电流正在增大,则选项C正确,A错误。②若该时刻电容器下极板带正电,可知电容器处于充电状态,电流正在减小,则选项B正确。由楞次定律可判定选项D正确。
6.如图所示电路中,电容器的电容为C,电感线圈的自感系数为L,线圈的电阻忽略不计,原来开关S闭合,现从开关S断开的瞬间开始计时,以下说法正确的是( )
A.t=0时刻,电容器的左板带负电,右板带正电
B.t=时刻,线圈L的感应电动势最大
C.t=π时刻,通过线圈L的电流最大,方向向左
D.t=时刻,电容器C两极板间电压最大
答案BD
解析没断开开关前,线圈与R串联,由于线圈的电阻不计,所以线圈两端的电压为零,电容器两极板上电荷量为零,此时通过线圈的电流自右向左。当断开开关时,开始给电容器充电,电流逐渐减小,经过个周期,充电电流减小到最小,此时电容器上电荷量最多(左板带正电,右板带负电),线圈L的感应电动势最大,故选项A错误,B正确。随后电容器放电,再经过T(即t=π时刻)放电完毕,电流达到最大,从左向右通过线圈,故选项C错误。随后再充电,再经过,充电完毕,此时电容器上电荷量最多,两极板间电压最大,故选项D正确。
二、非选择题
7.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。实验室里还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路。
(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?
答案(1)2g (2)g
解析(1)开关断开时,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×10-5s
经=π×10-5s时,电容器间的电场强度反向,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,电容器两极间的电场强度为零,由牛顿第二定律可得a==g,方向竖直向下。