高中物理人教版 (新课标)选修32 电磁振荡当堂达标检测题

第三章　电磁振荡　电磁波

第1节　电磁振荡

1．在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的________、通过线圈的________以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化．电场和磁场周期性的相互转变的过程也就是____________和____________周期性相互转化的过程．我们把这种现象称为电磁振荡．

2．在电磁振荡中，如果没有________损失，振荡将永远持续下去，振荡电流的________将永远保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，由于振荡电路中有电阻，电路中的能量有一部分要转化成________，还有一部分能量以____________的形式辐射到周期空间去了，这样，振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的______逐渐减小，直到停止振荡，这种振荡叫做阻尼振荡．

3．电磁振荡完成________________________需要的时间叫做周期，1 s内完成的______________________的次数叫做频率．振荡电路里发生________________________时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率．LC振荡电路的周期T和频率f跟电感线圈的自感系数L和电容C的关系是：T＝________，f＝____________.

4．关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是(　　)

A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大

B．电荷量为零时，线圈中振荡电流最大

C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能

D．电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能

5．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些的电磁波，可采用的措施为(　　)

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

6．电磁振荡与机械振动相比(　　)

A．变化规律不同，本质不同

B．变化规律相同，本质相同

C．变化规律不同，本质相同

D．变化规律相同，本质不同

概念规律练

知识点一　振荡电路的各物理量的变化

1．关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是(　　)

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为电场能

D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能

2．如图1所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是(　　)

图1

①在b和d时刻，电路中电流最大

②在a→b时间内，电场能转变为磁场能　

③a和c时刻，磁场能为零　

④在O→a和c→d时间内，电容器被充电

A．只有①和③      B．只有②和④

C．只有④       D．只有①②和③

知识点二　电磁振荡的周期和频率

3．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．自感L和电容C都增大一倍

B．自感L增大一倍，电容C减小一半

C．自感L减小一半，电容C增大一倍

D．自感L和电容C都减小一半

4．要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是(　　)

A．增大电容器两极板的间距

B．升高电容器的充电电压

C．增加线圈的匝数

D．在线圈中插入铁芯

方法技巧练

自感现象和振荡电路的综合性问题分析技巧

5．如图2所示电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合电键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．

图2

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t＝0，那么图中能正确表示电感线圈中电流i随时间t变化规律的是(　　)

6．如图3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(　　)

图3

A．当t＝时，由a到b流经线圈的电流最大

B．当t＝π时，由b到a流经线圈的电流最大

C．当t＝时，电路中电场能最大

D．当t＝时，电容器左极板带有正电荷最多

1．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小

B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大

C．电容器极板上电荷量最多时，电场能最大

D．回路中电流值最小时刻，电场能最小

2．在LC电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是(　　)

A．电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期

B．当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零

C．提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大

D．要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积

3．当LC振荡电路中的电流达到最大值时，电感L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强E是(　　)

A．B和E都达到最大值

B．B和E都为零

C．B达到最大值而E为零

D．B为零而E达到最大值

4．LC振荡电路中，平行板电容器两极板间电场强度随时间变化关系如图4所示，则与该图中A点相对应的是(　　)

图4

A．电路中的振荡电流最大

B．电路中的磁场能最大

C．电路中的振荡电流为零

D．电容器两极板所带电荷量最少

5．LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图5所示，则下列说法正确的是(　　)

图5

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，则线圈中电流正增大

D．若电容器正放电，则自感电动势正在阻碍电流增大

6．如图6所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图象是下图中的(图中q为正值表示a极板带正电)(　　)

图6

7. 图7中的LC振荡电路，先把开关S掷到1处给电容器C充电，充好电后再将开关S掷到2处(组成LC振荡电路)，这时电容器开始放电，但电流不能立刻达到最大值，而是直到电容器C放电完毕时电流才达到最大值，造成此现象的原因是(　　)

图7

A．线圈的自感作用

B．电容器的本身特点

C．电子做定向移动需要一定的时间

D．以上答案都错误

8. 某时刻LC振荡电路的状态如图8所示，则此时刻(　　)

图8

A．振荡电流i在减小

B．振荡电流i在增大

C．电场能正在向磁场能转化

D．磁场能正在向电场能转化

9．一台电子钟，是利用LC振荡电路来制成的，在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min，造成这种现象的可能原因是(　　)

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均减小了

10．在LC振荡电路中，由容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间(　　)

A.        B.

C．π        D．2π

11.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________．

图9

12．如图9所示，LC电路中C是带有电荷的平行板电容器，两极板水平放置．开关S断开时，极板间灰尘恰好静止．当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，若C＝0.4 μF，L＝1 mH，求：

(1)从S闭合开始计时，经2π×10－5 s时，电容器内灰尘的加速度大小为多少？

(2)当灰尘的加速度多大时，线圈中电流最大？

第三章　电磁振荡　电磁波

第1节　电磁振荡

答案

课前预习练

1．电荷　电流　电场能　磁场能

2．能量　振幅　内能　电磁波　振幅

3．一次周期性变化　周期性变化　无阻尼振荡　2π　

4．BC

5．C　[由电磁波波速、波长、频率关系c＝fλ＝恒量知，欲使λ减小，只有增大f；由LC回路的固有频率公式f＝可知：欲增大f，应减小LC，故选C.]

6．D　[电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程，而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程，它们都是按正弦规律变化的，故D正确．]

课堂探究练

1．D　[振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间，场强为零，A选项错误；振荡电流为零时，其要改变方向，这时电流变化最快，电流变化率最大，线圈中的自感电动势最大，B选项错误；振荡电流增大时，线圈中的电场能转化为磁场能，C选项错误；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，D选项正确．]

2．D　[a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，③正确；b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，①正确；a→b是放电过程，电场能转化为磁场能，②正确；O→a是充电过程，而c→d是放电过程，④错误．]

点评　分析振荡电路各量的变化规律时要抓住两条线索．一个是i随时间的变化规律，同时B、EB与i的变化规律一致；一个是q随时间的变化规律，同时E、E电、u与q的变化规律一致．并且要知道i与q变化规律的关系，否则会造成思路混乱．

3．D　[由LC振荡电路的频率公式f＝知，当自感系数L和电容C都减小一半时，其振荡频率恰好增大一倍．]

点评　LC振荡电路的周期T和频率f只与自感系数L和电容C有关，与其他因素无关，则

T＝2π，f＝

其中：①C＝，即C与正对面积s、板间距离d及介电常数ε有关．②L与线圈匝数、粗细、长度、有无铁芯等因素有关．

4．A　[该题考查决定振荡频率的因素．

振荡电流的频率由LC回路本身的特性决定，f＝.增大电容器两极板的间距，电容减小，振荡电流的频率升高，A对；升高电容器的充电电压不能改变振荡电流的频率，B错；增加线圈匝数和插入铁芯，电感L都增大，振荡电流的频率降低，C、D错．]

点评　注意平行板电容器电容C＝，而自感系数的大小与线圈粗细、长度、匝数及有无铁芯有关．

5．B　[本题属含自感现象和振荡电路的综合性问题，应从下面几个方向考虑：

(1)S断开前，ab段短路，电容器不带电．

(2)S断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小，同时，电容器C充电，此时电感线圈中电流正向最大．

(3)给电容器C充电的过程中，电容器的充电电荷量最大时，ab中电流减为零，此后LC发生电磁振荡，形成交变电流．]

6．A　[断开开关S时，由于自感作用，线圈中产生的感应电流是最大的，且由a到b.根据LC振荡电路的周期公式T＝2π，可知A是错误的，故选A.]

方法总结　电感线圈L发生自感现象时，L上的电流在原基础上开始变化，根据自感规律判断出电流的变化规律，再由i与q及其他各量的对应关系即可一一突破所有问题．

课后巩固练

1．BC

2．D　[电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确．]

3．C

4．C

5．BCD　[由电流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，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阶段，电流增大，则C对，A错；

(2)若该时刻电容器下极板带正电，则可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对．]

6．B　[当S断开时，LC振荡电路中，电容器充电，b带正电，故B正确．]

7．A　8.AD

9．BCD　[根据T＝2π，又根据钟表变快是LC振荡电路周期变小了，钟就变快了．]

10．B　[LC振荡电路的周期T＝2π，其电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间t＝T/4，所以t＝.]

11.

解析　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t＝π.

12．(1)2g　(2)加速度大小为g，且方向竖直向下

解析　(1)开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有mg＝q·，式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由T＝2π，得T＝2π s＝4π×10－5 s，当t＝2π×10－5 s时，即t＝，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为F合＝mg＋q·＝2mg，又因为F合＝ma，所以a＝2g，方向竖直向下．

(2)当线圈中电流最大时，电容器所带的电荷量为零，此时灰尘仅受重力，灰尘的加速度为g，方向竖直向下．