2024年高中物理第三章電磁振蕩與電磁波3.1-3.2電磁場與電磁波練習(xí)含解析教科版選修3-4

PAGE1-電磁振蕩電磁場與電磁波基礎(chǔ)夯實1.電磁場理論是以下哪位科學(xué)家提出的()A.法拉第 B.赫茲C.麥克斯韋 D.安培答案C2.有關(guān)電磁波和聲波,下列說法錯誤的是()A.電磁波的傳播不須要介質(zhì),聲波的傳播須要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入水中傳播時,電磁波的傳播速度變小,聲波的傳播速度變大C.電磁波是橫波,聲波也是橫波D.由空氣進(jìn)入水中傳播時,電磁波的波長變短,聲波的波長變長答案C解析電磁波本身就是一種物質(zhì),它的傳播不須要介質(zhì),而聲波的傳播須要介質(zhì),故選項A正確;電磁波由空氣進(jìn)入水中時,傳播速度變小,但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大,故選項B正確;電磁波的傳播方向與E、B兩個振動矢量的方向都垂直,是橫波,而聲波是縱波,故選項C錯誤;電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時,波速變小,波長變短,而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時,波速變大,波長變長,故選項D正確。3.(多選)下列說法正確的是()A.恒定電流能夠在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B.穩(wěn)定電場能夠在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C.勻稱變更的電場能夠在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D.勻稱變更的電場和磁場相互激發(fā),形成由近及遠(yuǎn)傳播的電磁波答案AC解析電場按其是否隨時間變更分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變更電場(如運(yùn)動電荷形成的電場),穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場,只有變更的電場四周空間才存在對應(yīng)磁場,故B選項錯誤,C選項正確。恒定電流四周存在穩(wěn)定磁場,A選項正確。電磁波的形成必需有周期性變更的電磁場相互激發(fā),D選項錯誤。4.(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中,正確的是()A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108m/sC.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時,波長將變短D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象答案AC解析A選項考查電磁波的產(chǎn)朝氣理,正確;電磁波在真空中波速為3.0×108m/s,在其他介質(zhì)中波速都小于光速,其緣由是頻率不變,波長變短,故C選項對,B選項錯;電磁波具備波的一切特征,故D選項錯。故正確選項為A、C。5.電磁波在傳播時,不變的物理量是()A.振幅 B.頻率 C.波速 D.波長答案B解析離波源越遠(yuǎn),振幅越小,電磁波在不同介質(zhì)中的波速不一樣,波長也不一樣。頻率是由放射電磁波的波源確定的,與介質(zhì)無關(guān)。6.(多選)要使LC振蕩電路的周期變大,可采納的方法是()A.增大電容器初始電荷量B.線圈中插鐵芯C.增大電容器兩極板正對面積D.增大平行板電容器兩極板間距離答案BC解析由周期公式T=2π可知,T與q無關(guān);插入鐵芯,L變大,T變大,由C=知,S增大,T增大,而d增大,T減小。7.(多選)在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中,下列說法正確的是()A.電容器放電完畢時,回路中磁場能最小B.回路中電流值最大時,磁場能最大C.電容器極板上電荷量最多時,電場能最大D.回路中電流值最小時,電場能最小答案BC解析電容器放電完畢時,q=0,i最大,磁場能最大,A錯,B對;電流最小時,i=0,電容器極板上電荷量q最多,極板間電場最強(qiáng),電場能最大,C對,D錯。8.某電路中電場隨時間變更的圖象如圖所示,能放射電磁波的電場是()答案D解析變更的電場可產(chǎn)生磁場,產(chǎn)生磁場的性質(zhì)是由電場的變更狀況確定的。勻稱變更的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,非勻稱變更的電場產(chǎn)生變更的磁場,振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。圖A電場不隨時間變更,不會產(chǎn)生磁場。圖B和圖C中電場都隨時間做勻稱變更,在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,這個磁場不能再激發(fā)電場,所以不能產(chǎn)生電磁波。圖D中是一振蕩電場,它將在四周空間產(chǎn)生振蕩的磁場,振蕩的磁場又產(chǎn)生振蕩的電場,從而形成一個不行分割的統(tǒng)一體,即電磁場,它由近及遠(yuǎn)的傳播即為電磁波。故選項D正確。9.關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流,下列說法中正確的是()A.振蕩電流最大時,電容器兩極板間的電場強(qiáng)度最大B.振蕩電流為零時,線圈中自感電動勢為零C.振蕩電流增大的過程中,線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化成電場能D.振蕩電流減小的過程中,線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能答案D解析本題考查振蕩電流和其他各物理量變更的關(guān)系。振蕩電流最大時,處于電容器放電結(jié)束瞬間,電場強(qiáng)度為零,A項錯誤;振蕩電流為零時,LC回路振蕩電流變更方向,這時的電流變更最快,電流強(qiáng)度變更率最大,線圈中自感電動勢最大,B項錯誤;振蕩電流增大時,線圈中電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,C項錯誤;振蕩電流減小時,線圈中磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,D項正確。10.在LC振蕩電路中,電容器上帶的電荷量從最大值變更到零所需的最短時間是()A. B.C.π D.2π答案B解析LC振蕩電路的周期T=2π,電容器上帶的電荷量從最大值變更到零的最短時間t=,所以t=。11.赫茲試驗的裝置如圖所示,其試驗?zāi)康氖?/p>

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答案驗證電磁波的存在12.如圖所示,電源電動勢為E,電容器的電容為C,線圈的電感為L。將開關(guān)S從a撥向b,經(jīng)過一段時間后電容器放電完畢。求電容器的放電時間,放電電流的平均值是多少?答案解析電容器放電時間為T,與電源電動勢無關(guān),即t=×2π。在T內(nèi)電流平均值為T=。實力提升13.(多選)為了測量儲罐中不導(dǎo)電液體的高度,將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲罐中,電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連,如圖所示。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時,由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期T=2π的振蕩電流。當(dāng)罐中的液面上升時()A.電容器的電容減小B.電容器的電容增大C.LC回路的振蕩頻率減小D.LC回路的振蕩頻率增大答案BC解析平行板電容器的電容C=,當(dāng)液面上升時,極板間不導(dǎo)電液體的介電常數(shù)比原來的空氣的介電常數(shù)要大,電容C增大,選項A錯誤,選項B正確;f=會減小,選項C正確,選項D錯誤。14.在如圖甲所示電路中,L是電阻不計的線圈,C為電容器,R為電阻,開關(guān)S先是閉合的,現(xiàn)將開關(guān)S斷開,并從這一時刻起先計時,設(shè)電容器A極板帶正電時電荷量為正,則電容器A極板上的電荷量q隨時間t變更的圖象是圖中的()甲乙答案B解析開關(guān)S閉合時,由于線圈電阻為零,線圈中有自左向右的電流通過,但線圈兩端電壓為零,與線圈并聯(lián)的電容器極板上不帶電,本題LC回路的初始條件是線圈中電流最大,磁場能最大,電場能為零。斷開開關(guān)S時,線圈中產(chǎn)生與電流方向相同的自感電動勢,阻礙線圈中電流的減小,使線圈中電流接著自左向右流淌,從而給電容器充電,B板帶正電,A板帶負(fù)電,電荷最漸漸增加,經(jīng)電荷量達(dá)最大,這時LC回路中電流為零,從時間內(nèi),電容器放電,A板上負(fù)電荷漸漸削減到零。此后在線圈中自感電動勢的作用下,電容器被反向充電,A板帶正電,B板帶負(fù)電,并漸漸增多,增至最多后,又再次放電,所以A板上電荷量隨時間變更的狀況如圖B所示。15.下圖為一個LC振蕩電路中的電流變更圖象,依據(jù)圖線可推斷()A.t1時刻電感線圈兩端電壓最大B.t2時刻電容器兩極間電壓為零C.t1時刻電路中只有電場能D.t1時刻電容器帶的電荷量為零答案D解析由圖象知,計時起先時,電容器兩極板帶的電荷量最大,電流為零,電容器放電起先,依據(jù)電流隨時間的變更規(guī)律,可以畫出q-t圖象(在圖中用虛線表示)。由圖象分析可知:t1時刻,電容器上電荷量為零,電勢差為零,電場能為零,故D項正確,A、C兩項錯誤;t2時刻電容器電荷量q最大,兩板間電勢差最大,B項錯誤。16.如圖所示,LC振蕩電路中振蕩電流的周期為2×10-2s,自振蕩電流沿逆時針方向達(dá)最大值時起先計時,當(dāng)t=3.4×10-2s時,電容器正處于(選填“充電”“放電”“充電完畢”或“放電完畢”)狀態(tài),這時電容器的上極板(選填“帶正電”“帶負(fù)電”或“不帶電”)。

答案充電帶正電解析依據(jù)題意畫出此LC電路的振蕩電流的變更圖象如圖所示。結(jié)合圖象,t=3.4×10-2s時刻設(shè)為圖象中的P點(diǎn),則該時刻電路正處于反向電流減小過程中,所以電容器正處于反向充電狀態(tài),上極板帶正電。17.如圖所示的振蕩電路中,電感L=300μH,電容C的范圍為25~270pF,求:(1)振蕩電流的頻率范