新課改高中物理選修二同步專題講義：12 C電磁振蕩 提升版（學(xué)生版）

電磁振蕩知識點：電磁振蕩一、電場振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流．2．振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．3．LC振蕩電路的放電、充電過程(1)電容器放電：由于線圈的自感作用，放電電流不會立刻達到最大值，而是由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸減少．放電完畢時，極板上的電荷量為零，放電電流達到最大值．該過程電容器的電場能全部轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能．(2)電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的自感作用，電流并不會立刻減小為零，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始反向充電，極板上的電荷逐漸增多，電流減小到零時，充電結(jié)束，極板上的電荷最多．該過程中線圈的磁場能又全部轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．4．電磁振蕩的實質(zhì)在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應(yīng)強度B，都在周期性地變化著，電場能和磁場能也隨著做周期性的轉(zhuǎn)化．二、電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間．2．電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)．如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率分別叫作振蕩電路的固有周期和固有頻率．3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．技巧點撥一、電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．各物理量隨時間的變化圖像：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場能EE和磁場能EB之間的對應(yīng)關(guān)系．(如下圖)2．相關(guān)量與電路狀態(tài)的對應(yīng)情況電路狀態(tài)abcde時刻t0eq\f(T,4)eq\f(T,2)eq\f(3T,4)T電荷量q最多0最多0最多電場能EE最大0最大0最大電流i0正向最大0反向最大0磁場能EB0最大0最大03.(1)在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，與電容器有關(guān)的物理量：電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．與振蕩線圈有關(guān)的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強度B、磁場能EB也是同步變化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE增大時，線圈中的三個物理量i、B、EB減小，且它們的變化是同步的，也即q、E、EE↓eq\o(→,\s\up10(同步異向變化))i、B、EB↓.二、電磁振蕩的周期和頻率1．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).2．說明：(1)LC電路的周期、頻率都由電路本身的特性(L和C的值)決定，與電容器極板上電荷量的多少、板間電壓的高低、是否接入電路中等因素?zé)o關(guān)，所以稱為LC電路的固有周期和固有頻率．(2)使用周期公式時，一定要注意單位，T、L、C、f的單位分別是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫茲(Hz)．(3)電感器和電容器在LC振蕩電路中既是能量的轉(zhuǎn)換器，又決定著這種轉(zhuǎn)換的快慢，電感L或電容C越大，能量轉(zhuǎn)換時間也越長，故周期也越長．(4)電路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強度B、電容器極板間的電場強度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，在一個周期內(nèi)上述各量方向改變兩次；電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期也是振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，極板上電荷的電性在一個周期內(nèi)改變兩次；電場能、磁場能也在做周期性變化，但是它們的變化周期是振蕩周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC).例題精練1．（2021春?棗莊期末）如圖所示的電路，電阻R＝10Ω，電容C＝1.2μF，電感L＝30μH，電感線圈的電阻可以忽略.單刀雙擲開關(guān)S置于“1”，電路穩(wěn)定后，再將開關(guān)S從“1”撥到“2”，圖中LC回路開始電磁振蕩，振蕩開始后t＝5π×10﹣6s時，下列說法正確的是（）A．電容器正在放電 B．電容器的上極板帶負電 C．電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能 D．穿過線圈L的磁感應(yīng)強度方向向上，且正在逐漸增強2．（2021春?溫州期末）如圖所示，容器中裝有導(dǎo)電液體，是電容器的一個電極，中間的導(dǎo)體芯柱是電容器的另一個電極．芯柱外面套有絕緣管作為電介質(zhì)，電容器的這兩個電極分別與一個線圈的兩端相連，組成LC振蕩電路，使該振蕩電路產(chǎn)生電磁振蕩．已知LC振蕩電路的周期為．下面對此LC振蕩回路分析正確的是（）A．當(dāng)電容器放電時，電容器儲存的電場能增加 B．增加導(dǎo)電液體的高度有利于增大此振蕩電路的周期 C．增加線圈的匝數(shù)，能更有效地發(fā)射電磁波 D．當(dāng)線圈中的電流增大時，線圈中的磁場能減小隨堂練習(xí)1．（2021春?常熟市期中）現(xiàn)代實際電路中使用的振蕩器多數(shù)是晶體振蕩器，其工作原理類似LC振蕩電路，如圖所示是LC振蕩電路在某時刻的示意圖，則下列說法正確的是（）A．若磁場正在增強，則電容器處于充電狀態(tài)，電流由a流向b B．若磁場正在增強，則電場能正在減少，電容器上極板帶正電 C．若磁場正在減弱，則電場能正在增強，電容器上極板帶正電 D．若磁場正在減弱，則電場能正在增強，電流由b流向a2．（2021春?玄武區(qū)校級月考）如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻線圈中磁場方向向上，且電路的電流正在增強，則此時（）A．電容器兩極板間場強正在增強 B．a(chǎn)點電勢比b點高 C．電容器中儲存的電場能正在增大 D．線圈中磁場能正在增大3．（2021春?鼓樓區(qū)校級月考）如圖中LC振蕩電路，線圈的自感系數(shù)L＝2.5mH，電容C＝4μF。從電流逆時針最大開始計時，當(dāng)t＝2.5π×10﹣4s時，下列說法正確的是（）A．電容器正在充電 B．電容器正在放電 C．電容器上極板a帶負電 D．電容器上極板a帶正電綜合練習(xí)一．選擇題（共16小題）1．（2020秋?杭州期中）如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻線圈中磁場方向向上，且電路中的電流正在減小，則此時（）A．電容器上極板帶負電，下極板帶正電 B．振蕩電路中能量正在從磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 C．電容器兩極板間的場強正在減小 D．線圈中的磁通量變化率正在變小2．（2021春?如皋市校級月考）如圖所示的LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向A板，則（）A．若i正在減小，線圈兩端電壓在增大 B．若i正在增大，此時A板帶正電 C．若僅增大線圈的自感系數(shù)，振蕩頻率增大 D．若僅增大電容器的電容，振蕩頻率增大3．（2020秋?青島期末）如圖，為LC振蕩電路中電容器極板上所帶電量隨時間變化的q﹣﹣﹣t圖象，下面判斷正確的是（）A．t1時刻，振蕩電路中的電流最大 B．t2時刻，電容器C兩極板間電勢差最大 C．t3時刻電感線圈中磁場的磁感應(yīng)強度正在減小 D．從t4到t5過程中，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能4．（2020秋?諸暨市月考）在LC振蕩電路中，某時刻線圈中的磁場和電容器中的電場如圖所示，則此時刻（）A．電容器正在放電 B．振蕩電流正在減小 C．線圈中的磁場最強 D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化5．（2021春?昌平區(qū)校級期末）如圖所示，L為電阻不計的自感線圈，已知LC振蕩電路的周期為T，開關(guān)S原來合上一段時間，現(xiàn)將S斷開后開始計時，當(dāng)t＝時，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強度的方向和電容器兩極板間電場的方向分別為（）A．向下，向上 B．向下，向下 C．向上，向上 D．向上，向下6．（2020秋?東陽市校級期中）如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖所示，則下列說法錯誤的是（）A．若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向a B．若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上板帶負電 C．若磁場正在增強，則電場能正在減少，電容器上板帶正電 D．若磁場正在增強，則電容器正在充電，電流方向由a向b7．（2021春?西城區(qū)校級期末）在LC振蕩電路中，下列說法正確的是（）A．電感線圈中的電流最大時，電容器中電場能最大 B．電容器兩極板間電壓最大時，線圈中磁場能最大 C．在一個周期內(nèi)，電容器充電一次，放電一次 D．在一個周期時間內(nèi)，電路中的電流方向改變兩次8．（2021春?南陽期中）如圖甲所示LC振蕩電路的電流i隨時間t變化的圖象，規(guī)定流過線圈的電流向下為正方向，下列說法正確的是（）A．在0至t1時間內(nèi)，電容器中的電場能正在增大 B．在t1至t2時間內(nèi)，線圈中的磁場能正在增大 C．電容器極板間的距離越大，電路的振蕩頻率越高 D．線圈的自感系數(shù)越小，電路的振蕩頻率越低9．（2021春?綿陽期末）如圖為LC振蕩電路在某時刻的示意圖，則（）A．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電 B．若磁場正在增強，則電容器上極板帶正電 C．若電容器上極板帶負電，則電容器正在充電 D．若電容器上極板帶負電，則自感電動勢正在阻礙電流減小10．（2021春?湖州期中）如圖甲LC振蕩電路中，通過P點電流的（向右為正）變化規(guī)律如圖乙所示，則（）A．此電路產(chǎn)生電磁波的頻率為0.5Hz B．0.5×10﹣3s至10﹣3s內(nèi)，電容器在放電 C．10﹣3s至1.5×10﹣3s內(nèi)，電容器上極板帶正電 D．1.5×10﹣3s至2×10﹣3s內(nèi)，磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能11．（2021春?錦江區(qū)校級期中）如圖所示為LC振蕩電路在電磁振蕩中電容器極板間電壓隨時間變化的u﹣t圖象（）A．t1～t2時間內(nèi)，電路中電流強度不斷增大 B．t2～t3時間內(nèi)，電場能越來越小 C．t3時刻，磁場能為零 D．t3時刻電流方向要改變12．（2021春?湖州期末）在LC振蕩電路中，電容器C帶電量q隨時間變化圖象如圖所示，在2×10﹣6s到3×10﹣6s內(nèi)，關(guān)于電容器充放電的判定及由此LC振蕩電路產(chǎn)生的電磁波波長，正確結(jié)論是（）A．充電過程，波長為1200m B．充電過程，波長為1500m C．放電過程，波長為1200m D．放電過程，波長為1500m13．（2021春?宜賓校級期中）如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻線圈中磁場方向向上，且電路的電流正在增強，則此時（）A．該電路正在充電 B．電容器兩極板間場強正在變大 C．b點電勢比a點高 D．電容器上極板帶正電14．（2021春?武漢校級期中）如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過P點的電流變化規(guī)律如圖乙所示，且把通過P點向右的電流方向規(guī)定為正方向，則（）A．0.5s至1s時間內(nèi)的電容器在放電 B．0.5s至1s時間內(nèi)的電容器的上極板帶正電 C．1s至1.5s時間內(nèi)Q點比P電勢高 D．1s至1.5s時間內(nèi)磁場能正在轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿?5．（2021春?湖州期末）如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻電流i的方向為順時針，則以下判斷正確的是（）A．若A板帶正電，則電流i在增大 B．若電容器在放電，則電流i在減小 C．若電流i減小，則線圈兩端電壓減小 D．若只減小電容C，則振蕩電流周期變小16．（2021春?安吉縣期中）如圖所示為LC振蕩電路發(fā)生電磁振蕩時電容器極板間電壓隨時間變化的u﹣t圖象，則下列說法正確的是（）A．t1﹣t2時間內(nèi)，電路中電流強度不斷增大 B．t2﹣t3時間內(nèi)，電路中電場能越來越小 C．t3時刻，電路中磁場能為零 D．t3時刻電路中電流方向要改變二．多選題（共10小題）17．（2021春?浙江月考）如圖為LC振蕩電路在t＝0時刻的狀態(tài)，該時刻電容器放電剛結(jié)束，電磁振蕩的周期T＝0.8s，下列說法正確的是（）A．t＝0.1s時，線圈中的自感電動勢在增大 B．t＝0.3s時，電場方向向下，電場強度大小逐漸減小 C．t＝0.5s時，磁感應(yīng)強度方向向下，大小逐漸減小 D．t＝5.68s時，電路中電流正在增大，極板帶電量在減小18．（2021春?紹興期末）下列圖象的描述和判斷正確的是（）A．如圖表示此刻電容器正在充電，且之后四分之一周期內(nèi)電流方向?qū)l(fā)生變化 B．如圖所示重核裂變反應(yīng)堆重水慢化劑的作用是控制裂變反應(yīng)的速度 C．如圖電子束的衍射說明了實物粒子的波動性，電子穿過鋁箔后不一定落在亮紋處 D．如圖可知，裝有氡的封閉容器放置3.8天，稱量容器質(zhì)量將會是原來的一半19．（2021春?棗強縣校級月考）用一平行板電容器和一個線圈組成LC振蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長，可采用的做法是（）A．增大電容器兩極板間的距離 B．減小電容器兩極板間的距離 C．增大線圈的匝數(shù) D．在電容器兩極板間加入電介質(zhì)20．（2021春?崇川區(qū)校級月考）如圖所示為LC振蕩電路，當(dāng)開關(guān)S打向右邊發(fā)生振蕩后，下列說法中正確的是（）A．振蕩電流達到最大值時，電容器上的帶電量為零 B．振蕩電流達到最大值時，磁場能最大 C．振蕩電流為零時，電場能為零 D．振蕩電流相鄰兩次為零的時間間隔等于振蕩周期的一半21．（2021春?西湖區(qū)校級期中）LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，則下列說法正確的是（）A．此時電路中電流的方向為順時針 B．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電 C．若電容器正在放電，則電容器上極板帶正電 D．若電容器正在放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大22．（2021春?定海區(qū)校級月考）如圖所示，為理想LC振蕩回路，此時刻電容器極板間的場強方向和線圈中的磁場方向如圖。下列哪些說法正確（）A．如圖所示的時刻電容器正在放電 B．電路中的磁