高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡练习

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡练习，共8页。


考点一 电磁振荡的产生及能量变化
1．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．在一个周期内，电路中的电流方向改变两次
2.(2023·连云港市高二期中)LC振荡电路中，电容器两极板上的带电荷量q随时间t变化的关系如图所示，则( )
A．在t1时刻，电路中的电流为零
B．t2时刻电路中只有电场能
C．在t3时刻，电容器两端电压最大
D．t3～t4时间内，电路中的电流不断增大
3.(2023·江苏省如皋中学阶段练习)LC振荡电路中的电流图像如图所示，规定回路中顺时针电流方向为正。下列选项图中正确反映出1～2 ms内电场强度E和磁感应强度B方向的是( )
4．(2023·宿迁市高二阶段练习)为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被广泛使用。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，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪电路中电流的方向由b流向a，且电流正在增大过程中，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．探测仪靠近金属时，金属被磁化
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
考点二 电磁振荡的周期和频率
5.如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min。造成这种现象的原因不可能是( )
A．L不变，C变大了
B．L不变，C变小了
C．L变小了，C不变
D．L、C均变小了
6．在LC振荡电路中，用以下哪种办法可以使振荡频率增大一倍( )
A．电感L和电容C都增大一倍
B．电感L增大一倍，电容C减小一半
C．电感L减小一半，电容C增大一倍
D．电感L和电容C都减小一半
7．回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速粒子的带电荷量为q，质量为m，用LC振荡器作为该带电粒子加速时的高频交流电源，电感L和电容C的数值应该满足的关系为( )
A．2eq \r(LC)＝eq \f(πm,qB) B.eq \r(LC)＝eq \f(2πm,qB)
C.eq \r(LC)＝eq \f(πm,qB) D.eq \r(LC)＝eq \f(m,qB)
8.(2023·苏州市高二期中)如图所示，储罐中有不导电液体，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成电容为C的电容器置于储罐中，电容器可通过开关S与自感系数为L的线圈或电源相连。当开关从a拨到b开始计时，L与C构成的回路中产生振荡电流，则eq \f(π,2)eq \r(LC)A．线圈中的电流增大
B．回路中的电流方向为逆时针方向
C．电容器左极板带正电
D．电容器极板间的电场强度增大
9．(2022·徐州市高二期末)如图甲所示电路，不计电感线圈L的直流电阻，闭合开关S后一段时间电路达到稳定状态。t＝0时刻断开开关S，LC振荡电路中产生电磁振荡。则( )
A．图乙可以表示L中的电流随时间变化的图像
B．图乙可以表示电容器所带电荷量随时间变化的图像
C．t＝eq \f(T,4)时刻，磁场能最大
D．将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的eq \f(1,4)
10．(2023·江苏省天一中学期中)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
11．(2020·浙江1月选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则( )
A．LC回路的周期为0.02 s
B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大
D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
12.一种简易的LC振荡回路如图所示，L为线圈，C为固定在真空中的平行金属板电容器。将单刀双掷开关K拨至触点a，使电容器与直流电源E接通。稳定后，位于两水平金属板中间P处的带电液滴恰能静止。将K拨至触点b并开始计时，当t＝0.02 s时液滴的加速度第1次等于重力加速度g，不计回路的能量损失且液滴未到达两金属板，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A．液滴带负电
B．LC振荡回路的周期为0.04 s
C．t＝0.03 s时，电容器上极板带正电且电荷量正在增大
D．t＝0.05 s时，线圈L中磁场能最大
1 电磁振荡
1．D [电感线圈中的电流最大时，线圈中的磁场能最大，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；在一个周期内，电路中的电流方向改变两次，选项D正确。]
2．B [由题图可知，在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，由电磁振荡的特点可知，t1时刻为电容器放电结束时刻，电路中的电流最大，A错误；t2时刻电容器极板上的电荷量最大，电路中只有电场能，B正确；在t3时刻，电容器极板上的电荷量为零，是电容器放电结束时刻，电容器两端电压最小，C错误；t3～t4时间内，电容器极板上的电荷量不断增大，电容器充电，电路中的电流不断减小，D错误。]
3．C [1～2 ms内，电流逐渐减小，电容器充电，因回路中顺时针电流方向为正，则电容器上极板带正电，电场强度方向向下；由于电流逐渐减小，根据安培定则，线圈产生顺时针方向电流，故磁感应强度B方向向上，故选C。]
4．A [某时刻，电流的方向由b流向a，且电流正在增大过程中，电场能减小，磁场能增加，故自感电动势阻碍电流的减小，电流的变化率正在减小，则该时刻线圈的自感电动势正在减小，故A正确；电流的方向由b流向a，且电流正在增大过程中，电容器放电，电容器下极板带负电荷，故B错误；若探测仪靠近金属时，只有磁性金属会磁化，并不是所有金属都可以被磁化，故C错误；电流正在增大过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，探测仪中的磁场发生变化，导致穿过金属的磁通量发生变化，金属中也会产生感应电流，故D错误。]
5．A [电子钟变快了，说明周期变小了，根据T＝2πeq \r(LC)，可知LC乘积减小了，则不可能是L不变，C变大了，故选A。]
6．D [根据LC振荡电路频率f＝eq \f(1,2π\r(LC))可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选D。]
7．D [要使回旋加速器正常工作，则粒子做圆周运动的周期应等于LC振荡电路的周期，即eq \f(2πm,qB)＝2πeq \r(LC)，解得eq \r(LC)＝eq \f(m,qB)，D正确。]
8．D [线圈与电容器构成闭合回路，振荡周期T＝2πeq \r(LC)，eq \f(π,2)eq \r(LC)由题图可知，电容器开始放电时，回路中电流方向为顺时针，则在eq \f(T,4)9．B [t＝0时刻断开开关S，电感线圈L与电容器构成振荡回路，L中的电流从某一最大值减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从0增加，当L中的电流减为零，电容器充电完成，所带电荷量达到最大，振荡电路经eq \f(1,4)T，此时磁场能为零，电场能最大，随后电容器放电，所带电荷量减小，L中电流反向增加，电场能转化为磁场能，形成振荡电路，故A、C错误，B正确；由振荡电路的周期为T＝2πeq \r(LC)知，电磁振荡的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,2π\r(LC))，将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的eq \f(1,2)，故D错误。]
10．C [根据安培定则可知，图甲中电流从电容器流出，电容器在放电，电场能转化为磁场能，故A错误；由图乙可知，电路2的振荡周期为电路1的2倍，根据公式T＝2πeq \r(LC)，可知电路2中电容为电路1中电容的4倍，故B错误；电路2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时电路1对应的电容器两端的电压也为0，即电路1对应的电流也最大，故C正确；根据电容的定义式C＝eq \f(Q,U)，可得Q＝CU，由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且电路2对应的电容为电路1对应的电容的4倍，可知电路2中电容器所带最大电荷量是电路1中电容器所带最大电荷量的4倍，故D错误。]
11．C [以顺时针电流为正方向，LC回路中电流和电荷量变化的图像如图所示：
t＝0.02 s时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为T＝0.04 s，故A错误；根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；1.01 s时，经过25eq \f(1,4)T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。]
12．C [液滴静止时所受静电力方向竖直向上，而此时下极板带正电，所以液滴带正电，故A错误；将K拨至触点b并开始计时，当t＝0.02 s时液滴的加速度第1次等于重力加速度g，即此时电容器所带电荷量为零，则电容器刚好完成第一次放电，由此可推知LC振荡回路的周期为0.08 s，则t＝0.03 s时，电容器正在经历第一次充电，此时电容器上极板带正电且电荷量正在增大，故B错误，C正确；t＝0.05 s时，电容器正在经历第二次放电，此时线圈L的电流增大，磁场能增大，且在t＝0.06 s时磁场能达到最大，D错误。]