廣西專版新教材高中物理第4章電磁振蕩與電磁波1電磁振蕩課后習(xí)題新人教版選擇性必修第二冊(cè)

1、PAGE 8PAGE 1電磁振蕩課后訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第14題為單選題,第57題為多選題)1.右圖是LC振蕩電路某時(shí)刻的情況,以下說法正確的是()A.電容器正在放電B.電容器正在充電C.線圈中的電流正在增大D.電容器兩極板間的電場(chǎng)能正在減少答案:B解析:由題圖螺線管中的磁感線方向可以判定出此時(shí)LC電路正在沿逆時(shí)針方向充電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。充電時(shí)電流在減小,線圈中的磁場(chǎng)能正在減弱,電容器兩極板間的電場(chǎng)能正在增加,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.如圖所示,L為電阻不計(jì)的自感線圈,已知LC電路振蕩周期為T,開關(guān)S閉合一段時(shí)間。S斷開時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)t=T8時(shí),L內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電容器極板間電場(chǎng)

2、強(qiáng)度的方向分別為(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:開關(guān)S閉合一段時(shí)間后,由于自感線圈電阻不計(jì),故電容器兩端的電壓為零,電容器不帶電。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),由于線圈的自感作用,電流不能立即減小為零,對(duì)電容器開始充電,當(dāng)t=T8時(shí),線圈中電流方向向上,由安培定則可知,此時(shí)L內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下,電容器上極板此時(shí)帶正電,電場(chǎng)方向向下。選項(xiàng)A3.如圖甲所示的振蕩電路中,電容器極板間電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,規(guī)定回路中振蕩電流的方向逆時(shí)針時(shí)為正方向,則電路中振蕩電流隨時(shí)間變化的圖像是()甲乙答案:D解析:電容器極板間電壓U=QC,隨電容器極板上電荷量的增大而增大,

3、隨電荷量的減小而減小。從題圖乙可以看出,在0T4這段時(shí)間內(nèi)是充電過程,且UAB0,即AB,A板應(yīng)帶正電,只有順時(shí)針方向的電流才能使A板被充電后帶正電,同時(shí)考慮到t=0時(shí)刻電壓為零,電容器極板上的電荷量為零,電流最大,即t=0時(shí)刻,電流為負(fù)向最大,選項(xiàng)4.某LC電路的振蕩頻率為520 kHz,為能提高到1 040 kHz,以下說法正確的是()A.調(diào)節(jié)可變電容,使電容增大為原來的4倍B.調(diào)節(jié)可變電容,使電容減小為原來的1C.調(diào)節(jié)電感線圈,使線圈匝數(shù)增加到原來的4倍D.調(diào)節(jié)電感線圈,使線圈電感變?yōu)樵瓉淼?答案:B解析:由振蕩頻率公式f=12LC可知,要使頻率提高到原來的2倍,則可以減小電容使之變?yōu)樵?/p>

4、來的14,或減小電感使之變?yōu)樵瓉淼?4,故選項(xiàng)B正確,A、5.對(duì)振蕩電路,下列說法正確的是()A.振蕩電路中,電容器充電或放電一次所用的時(shí)間為LCB.振蕩電路中,電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化周期為2LCC.振蕩過程中,電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化周期為2LCD.振蕩過程中,線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化周期為2LC答案:CD解析:在一個(gè)周期內(nèi),電容器充電、放電各兩次,每次充電或放電所用的時(shí)間為振蕩周期的1/4,即2LC,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。電場(chǎng)能與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向無關(guān),磁場(chǎng)能與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無關(guān),因此在電磁振蕩的一個(gè)周期內(nèi)各出現(xiàn)兩次最大值,即電場(chǎng)能或磁場(chǎng)能的變化周期為LC,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電荷量的

5、變化周期跟電流的變化周期相同,均為2LC,故選項(xiàng)C、6.一個(gè)LC振蕩電路中,線圈的自感系數(shù)為L,電容器的電容為C,從電容器上電壓達(dá)到最大值Um開始計(jì)時(shí),則有()A.至少經(jīng)過LC,磁場(chǎng)能達(dá)到最大B.至少經(jīng)過12C.在12D.在12LC答案:BCD解析:LC振蕩電路的周期T=2LC,電容器上電壓最大時(shí),開始放電,經(jīng)12LC時(shí)間,放電結(jié)束,此時(shí)電容器電荷量為零,電路中電流最大,磁場(chǎng)最強(qiáng),磁場(chǎng)能最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。因?yàn)镼=CU,所以電容器放電量Q=CUm,由I=qt得,I=CUm7.在如圖甲所示的LC振蕩電路中,通過P點(diǎn)的電流隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示,若把通過P點(diǎn)向右的電流規(guī)定為i的正方向,則

6、()甲乙A.0至0.5 ms內(nèi),電容器C正在充電B.0.5 ms至1 ms內(nèi),電容器上極板帶正電C.1 ms至1.5 ms內(nèi),Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)高D.1.5 ms至2 ms內(nèi),磁場(chǎng)能在減少答案:CD解析:由題圖乙知0至0.5ms內(nèi)i在增大,電容器正在放電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。0.5ms至1ms內(nèi),電流在減小,應(yīng)為充電過程,電流方向不變,電容器上極板帶負(fù)電,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。在1ms至1.5ms內(nèi),為放電過程,電流方向改變,Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)高,選項(xiàng)C正確。1.5ms至2ms內(nèi)為充電過程,磁場(chǎng)能在減少,選項(xiàng)D正確。二、非選擇題8.如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C,線圈的自感系數(shù)為L。將開關(guān)S從a撥向b,經(jīng)

7、過一段時(shí)間后電容器放電完畢。求電容器的放電時(shí)間,放電電流的平均值。答案:1解析:電容器放電時(shí)間為14T,與電源電動(dòng)勢(shì)無關(guān),即t=142在14T內(nèi)電流平均值為I能力提升一、選擇題(第14題為單選題,第57題為多選題)1.某LC振蕩電路在正常工作,某一時(shí)刻回路中的電流沿順時(shí)針方向,且此時(shí)上極板帶正電,如圖所示。假設(shè)此時(shí)電流的大小為i,兩板間的電勢(shì)差用U表示,電容器的電荷量用q表示,線圈中的磁場(chǎng)能用EB表示,線圈周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度用B表示。則此時(shí)()A.i和EB都在逐漸增大B.U正在增大C.q正在減小D.B正在增強(qiáng)答案:B解析:題圖中標(biāo)明電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,且電容器上極板帶正電,說明電容器正處于充電

8、狀態(tài)。電容器充電過程中,回路中電流減小,磁場(chǎng)能減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。電勢(shì)差正在增大,選項(xiàng)B正確。電場(chǎng)能增多,電容器的電荷量正在增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減弱,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.圖甲所示LC振蕩電路中,通過P點(diǎn)的電流變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定沿順時(shí)針方向的電流為正)。則()A.0.5 s 至1 s時(shí)間內(nèi),電容器放電B.0.5 s至1 s時(shí)間內(nèi),電容器上極板帶的是正電C.1 s至1.5 s時(shí)間內(nèi),磁場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能D.1 s至1.5 s時(shí)間內(nèi),電容器下極板的電勢(shì)高答案:D解析:由題圖乙可知,在0.51s的時(shí)間內(nèi),電流為正方向,且電流值正在減小,電容器正在充電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由

9、題意可知,LC電路中的電流是沿順時(shí)針方向的,而且電容器C正在充電,由于充電電流是由電容器C的負(fù)極板流出,流向正極板,可知在0.51s的時(shí)間內(nèi)電容器C的上極板帶負(fù)電,下極板帶正電,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。在11.5s的時(shí)間內(nèi),電流為負(fù)方向,且電流值正在增大,所以電場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,由題意可知,此時(shí)間內(nèi)LC電路中的電流是沿逆時(shí)針方向的,所以電容器下極板的電勢(shì)高,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。3.LC振蕩電路在t1和t2時(shí)刻線圈中磁感線方向和電容器中極板帶電情況如圖所示,若t2-t1=2LC,則(A.在t1時(shí)刻電容器正在充電B.在t2時(shí)刻電容器兩極板間電場(chǎng)正在增強(qiáng)C.在t1時(shí)刻電路中電流正在減小D.在t2時(shí)刻線圈中磁

10、場(chǎng)正在增強(qiáng)答案:B解析:由t2-t1=2LC知t2-t1=T4。從題圖可看出t1、t2兩個(gè)時(shí)刻螺線管處的電流都是從左向右通過螺線管,由于電流方向是正電荷運(yùn)動(dòng)方向,t1時(shí)刻正電荷從左極板流出然后通過螺線管,正處于放電狀態(tài),只要是放電,振蕩電流就是增大的,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。t2時(shí)刻,電流從左向右通過螺線管,而右極板帶正電,說明正電荷正往右極板上聚集,所以t2時(shí)刻電容器在充電,隨著極板上電荷增多,兩極間電場(chǎng)增強(qiáng),故選項(xiàng)B正確。又由于充電過程振蕩電流總是減小的,故線圈中磁場(chǎng)在減弱,4.下圖為LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖線,由圖可知()A.在t1時(shí)刻,電路中的磁場(chǎng)能最大B.t1

11、到t2電路中的電流不斷減小C.從t2到t3電容器不斷放電D.在t4時(shí)刻,電容器的電場(chǎng)能最小答案:D解析:作出i-t圖線(圖中虛線),注意到i-t圖線按余弦規(guī)律變化,電流大,磁場(chǎng)能大;電容器C電荷量大,電場(chǎng)能大,判斷出選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。5.已知一理想的LC振蕩電路中電流變化規(guī)律與單擺振動(dòng)的速度變化規(guī)律同步,設(shè)在電容器開始放電時(shí)計(jì)時(shí),則()A.單擺勢(shì)能最大時(shí),LC振蕩電路中的電場(chǎng)能最大,磁場(chǎng)能為零B.單擺速度逐漸增大時(shí),LC振蕩電路中的電場(chǎng)能逐漸減小,磁場(chǎng)能逐漸增大C.單擺動(dòng)能最大時(shí),LC振蕩電路的電容器剛放完電,電場(chǎng)能為零,電路中電流為零D.單擺速度逐漸減小時(shí),LC振蕩電路的電容器處于

12、充電過程,電路中電流逐漸增大答案:AB解析:電路中的電流與單擺的速度相對(duì)應(yīng),則一個(gè)周期內(nèi)的變化如下表所示。相關(guān)物理量t=0(開始放電)t=Tt=Tt=34t=T電流i、磁場(chǎng)能零最大零最大零電場(chǎng)能、E、q、U最大零最大零最大單擺的速度、動(dòng)能零最大零最大零單擺的勢(shì)能最大零最大零最大由上表可知,單擺動(dòng)能最大時(shí),電場(chǎng)能為零,此時(shí),磁場(chǎng)能達(dá)到最大,電路中電流最大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。單擺速度逐漸減小時(shí),電容器處于充電過程,電路中電流逐漸減小,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。第一組同步變化的是電流i、磁場(chǎng)能和單擺的速度、動(dòng)能,第二組同步變化的是電場(chǎng)能、E、q、U和單擺的勢(shì)能,選項(xiàng)A、B正確。6.LC振蕩電路中,某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如

13、圖所示,則下列說法正確的是()A.若磁場(chǎng)正在減弱,則電容器上極板帶正電B.若電容器正在充電,則電容器下極板帶正電C.若電容器上極板帶正電,則線圈中電流正在增大D.若電容器正在放電,則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大答案:BCD解析:由電流的磁場(chǎng)方向和安培定則可判斷振蕩電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,由于題目中未標(biāo)明電容器兩極板帶電情況,可分兩種情況討論:若該時(shí)刻電容器上極板帶正電,則可知電容器處于放電狀態(tài),電流正在增大,則選項(xiàng)C正確,A錯(cuò)誤。若該時(shí)刻電容器下極板帶正電,可知電容器處于充電狀態(tài),電流正在減小,則選項(xiàng)B正確。由楞次定律可判定選項(xiàng)D正確。7.如圖所示電路中,電容器的電容為C,電感線圈的自感系數(shù)為L,線圈

14、的電阻忽略不計(jì),原來開關(guān)S閉合,現(xiàn)從開關(guān)S斷開的瞬間開始計(jì)時(shí),以下說法正確的是()A.t=0時(shí)刻,電容器的左板帶負(fù)電,右板帶正電B.t=2LC時(shí)刻,線圈C.t=LC時(shí)刻,通過線圈L的電流最大,方向向左D.t=32LC答案:BD解析:沒斷開開關(guān)前,線圈與R串聯(lián),由于線圈的電阻不計(jì),所以線圈兩端的電壓為零,電容器兩極板上電荷量為零,此時(shí)通過線圈的電流自右向左。當(dāng)斷開開關(guān)時(shí),開始給電容器充電,電流逐漸減小,經(jīng)過14個(gè)周期t=2LC時(shí)刻,充電電流減小到最小,此時(shí)電容器上電荷量最多(左板帶正電,右板帶負(fù)電),線圈L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。隨后電容器放電,再經(jīng)過14T(即t=LC時(shí)刻)放電完畢,電流達(dá)到最大,從左向右通過線圈,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。隨后再充電,再經(jīng)過14T即二、非選擇題8.實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器,知道其電容C=1 F。在兩板帶有一定電荷時(shí),發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩板間。實(shí)驗(yàn)室里還有一個(gè)自感系數(shù)L=0.1 mH的電感器,現(xiàn)連成如圖所示電路。(1)從S閉合時(shí)開始計(jì)時(shí),