高中物理第十四章电磁波2电磁振荡成长训练新人教选修.docx

2 电磁振荡主动成长夯基达标1.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思路解析：由电磁波波速、波长、频率关系c=f知，欲使减小，只有增大f;由LC回路固有频率公式F可知：欲增大f,应减小L或C；由影响L、C大小的因素可知C正确.答案：C2.在LC回路中，电容两端的电压随时间t变化的关系如图14-2-5所示，则（ ）图14-2-5A.在时刻t1，电路中的电流最大 B.在时刻t2，电路中的磁场能最大C.在时刻t2至t3，电路的电场能不断增大 D.在时刻t3至t4，电容的带电荷量不断增大思路解析：电磁振荡中的物理量可分为两组：电容器带电荷量q，极板间电压u，电场强度E及电场能E电等量为一组；自感线圈中的电流i，磁感应强度B及磁场能EB等量为一组.同组量的大小变化规律一致：同增同减同为最大或为零值.异组量的大小变化规律相比：此增彼减，彼长此消，若q、E、u等量按正弦规律变化，则i、B等量必按余弦规律变化.根据上述分析由图可以看出，本题正确选项为B、C.答案：BC3.如图14-2-6所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ）图14-2-6A.电容器正在放电 B.电容器正在充电C.电感线圈中的电流正在增大 D.电容器两极板间的电场能正在减小思路解析：由图中螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在逆时针充电，A错，B对.电流正在减小，电感线圈中的磁场能正在减少，而此时线圈L中的自感电动势的作用正在阻碍线圈中电流的减小，C、D错.答案：B4.要增大LC振荡回路的频率，可采取的办法是（ ）A.增大电容器两极板正对面积 B.减小极板带电荷量C.在线圈中放入软铁棒做铁芯 D.减少线圈匝数思路解析：根据LC振荡回路的频率公式和平行板电容器电容公式知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小.当减少极板带电荷量，不影响C，即f不变.在线圈中放入软铁棒做铁芯，L增大，f减小.减少线圈匝数，L减少，f增大.答案：D5.在LC振荡电路中，以下说法正确的是（ ）A.电容器放电完毕的瞬间，回路中电流最强，电场的能量达到最大B.电感线圈电感量增大，则充电和放电过程变慢C.电容器充电完毕的瞬间，回路中电流最强，磁场的能量达到最大D.每一周期内，电容器完成一次充、放电过程思路解析：LC电路中，电容器放电完毕的瞬间，回路中电流最大，磁场的能量达到大；电容器充电完毕瞬间，回路中电流为零，磁场的能量达到最小为零.电感线圈电感量增大，对电流的变化的阻碍增强，充、放电过程变慢.每一周期内电容器完成两次充、放电过程.答案：B6.如图14-2-7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14-2-7在b和d时刻，电路中电流最大 在ab时间内，电场能转变为磁场能 a和c时刻，磁场能为零 在Oa和cd时间内，电容器被充电A.只有和 B.只有和 C.只有 D.只有，和思路解析：本题的关键是从qt图上分析出电容器充电、放电过程和充电结束和放电结束时刻.a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能为零，正确.b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，正确，ab是放电过程，电场能转变为磁场能，正确.Oa是充电过程，但cd是放电过程，错误.答案：D7.已知LC振荡电路中的电容器电容为C，线圈的电感为L，则正在振荡的电路中（ ）A.电容器放电的时间取决于充电电压的大小B.电容器放电的时间取决于L和C的数值C.电场和磁场变化的周期为D.电场能和磁场能相互转化的周期为思路解析：电容器放电的时间，取等于，仅与决定周期的L和C有关，,与充电电压大小无关.电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的转化周期为;而电场能和磁场能是标量，只有大小无方向，即电场能和磁场能的转化周期为.答案：BC8.在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是（ ）A.电容器极板间电压等于零、磁场能开始向电场能转化B.电流达到最大值，线圈周围的磁场达到最大值C.如果没有能量辐射时，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时的电容器的电场能D.线圈产生的自感电动势最大思路解析：电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始向电场能转化；电容器开始反向充电.电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电荷量Q=0，板间电压U=0，板间场强E=0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电场能为零.线圈自感电动势E自=，电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但为零，所以E自为零.由于没有考虑能量的辐射，故能量守恒，在这一瞬间，E电=0，E磁最大，而电容器开始放电时，E电最大，E磁=0，则E磁=E电.答案：ABC9.如图14-2-8所示电路中，L是电阻不计的线圈，C为电容器，R为电阻，开关S先是闭合的.现将开关S断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A极板带正电时电荷量为正，则电容器A极板上的电荷量q随时间t变化的图象是图14-2-9中的（ ）图14-2-8思路解析：开关S闭合时，由于线圈电阻为零，线圈中有自左向右的电流通过，但线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器板上不带电，本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电场能为零.断开开关S时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，B板带正电，A板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达最大，这时LC回路中电流为零；从时间内，电容器放电，A板上负电荷逐渐减小到零；此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器被反向充电，A板带正电，B板带负电，并逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以A极板上电荷量随时间变化的情况如图B所示.答案：B10.某LC振荡电路中，振荡电流的变化规律为i=0.14sin（1 000 t）A，已知回路中线圈的自感系数L=50 mH，则电容器的电容C=_F，该振荡电流的有效值为_A.图14-2-9思路解析：由振荡电流的表达式可知Im=0.14 A,=1 000 rad/s.由=和得=2.010-5 F因为LC回路电流按正弦规律变化，所以有效值=0.10 A.答案：2.010-5 0.1011.要使LC振荡电路周期增加1倍；若保持电容C不变，则自感系数L需增加为原来的_倍；如保持L不变，则电容C需增加为原来的_倍.思路解析：由知：要使周期加倍，C不变，L=4L，L不变，C=4C.答案：4 412.LC振荡电路中可变电容器电容C的取值范围为10 pF360 pF，线圈的自感系数L=1.0 mH，求该振荡电路能获得的振荡电流的最高频率和最低频率各是多少.解：由可知，电容取值最小时电路的振荡频率最高，电容取值最大时电路的振荡频率最低.fmax=1/()=2/() Hz=1.60106 Hzfmin=1/()=1/() Hz=2.65105 Hz.答案：1.60106 Hz 2.65105 Hz走近高考13.如图14-2-10所示为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图象，由图可知（ ）图14-2-10A.在t1时刻，电路中的磁场能量最小 B.在t1到t2，电路中的电流值不断变小C.从t2到t3，电容器不断充电 D.在t4时刻，电容器的电场能量最小思路解析：由LC电路的充、放电规律及q-t图象可知，在t1时刻，q最大，电路中电流最小，电路中磁场能最小，A对.从t1到t2，电容器电荷量减小，电容放电，电流值不断增大，B错.从t2到t3，电容器电荷量增加，电容充电，C对.在t4时刻，q=0,是电容器放电完毕时刻，其电场能最小，D对.答案：ACD14.在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期T，即可求得电感L.为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，即图14-2-11所示中用“”表示的点.图14-2-11（1）T、L、C的关系为_.（2）根据图中给出的数据画出T2与C的关系图线.（3）求得的L值是_.思路解析：本题是从一个较新的角度考查振荡电路的周期公式的应用，不仅要求知道公式,而且还需要具备一定的处理数据的能力.在作图时，直线应尽可能通过尽量多的点，使分布在直线两侧的数据点数目尽可能相等，再根据所作图线，求出其斜率k,对照公式T2=42LC,即可知,代入数据，答数约在0.035 1 H0.038 9 H之间.答案：（1）(2)如图40图线为一直线图40（3）L=0.037 0 H0.001 9 H15.如图14-2-12所示，LC回路中C是一平行板电容器，两板水平放置，开关断开时，电容器内带电灰尘恰好静止，当开关S闭合后，灰尘在电容器内运动，若C=4 F，L=0.1 mH，求：图14-2-12（1）从S闭合时开始计时