高中物理 第14章 电磁波 12 电磁波的发现 电磁振荡课时作业 新人教版选修34.docVIP

第十四章电磁波1电磁波的发现2电磁振荡a组(15分钟)1.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是()a.电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场b.变化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围一定产生电场c.变化的电场周围一定产生变化的磁场d.电磁波在真空中的传播速度为3.0108 m/s解析:根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场,但变化的电场周围不一定产生变化的磁场,如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场。根据以上分析,选项b、d正确。答案:bd2.关于电磁波传播速度表达式v=f,下列说法中正确的是 ()a.波长越长,传播速度越快b.频率越高,传播速度越快c.发射能量越大,传播速度越快d.电磁波的传播速度与传播介质有关解析:在真空中传播时,各类电磁波的传播速度相同。在介质中传播时,传播速度与介质有关。答案:d3.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成电场能d.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能解析:振荡电流最大时处于电容器放电结束瞬间,电场强度为零,a错误;振荡电流为零时,振荡电流改变方向,这时的电流变化最快,电流变化率最大,线圈中的自感电动势最大,b错误;振荡电流增大时,电场能转化为磁场能,c错误;振荡电流减小时,线圈中的磁场能转化为电场能,d正确。答案:d4.在lc振荡电路中,电容器上带的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是()a.b.c.d.2解析:lc振荡电路的周期t=2,其中电容器上的电荷量从最大值变到零所需的最短时间为t=,只有选项b正确。答案:b5.导学号38190121用麦克斯韦的电磁场理论判断,如图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是()解析:由法拉第电磁感应定律e=n=ns可知,感应电动势与磁感应强度的变化率成正比。类似的,感应电场也与成正比,e与b的相位相差,故选项c正确。选项b中为定值,故选项b正确。答案:bc6.甲如图甲电路中,l是电阻不计的电感器,c是电容器,闭合开关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,如果规定电感器l中的电流方向从a到b为正,断开开关的时刻为t=0,那么图乙中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是()乙解析:s断开前,ab段短路,电流从ba,电容器不带电;s断开时,ab中产生自感电动势,阻碍电流减小,给电容器c充电,此时电流负向最大;给电容器充电过程,电容器充电量最大时,ab中电流减为零;此后,lc回路发生电磁振荡形成交变电流。综上所述,选项c正确。答案:c7.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一些的电磁波,可用的措施为()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解析:由于电磁波传播过程中波速v=f恒定,因此欲使波长变短,必须使频率f升高,由于频率f=,所以,增加线圈匝数和在线圈中插入铁芯,将使线圈自感系数l增大而降低频率f;减小电容器极板间距将使电容c增大而降低频率f;减小电容器极板正对面积将由于电容c减小而升高频率f。可见,选项c正确。答案:c8.导学号38190122一个智能玩具的声响开关与lc电路中电流有关,如图为该玩具内的lc振荡电路部分,已知线圈自感为l=0.25 h,电容器电容c=4 f,在电容器开始放电时(取t=0),这时上极板带正电,下极板带负电,当t=210-2 s时,求:(1)电容器的上极板带何种电?(2)电路中电流的方向如何?解析:(1)lc振荡电路的固有周期t=2=2 s=210-3 s,t=210-3s是第一个周期内的之间,在第一个内电容器放电,放电完毕,电容器上电荷为零,电路中电流最大,在第二个内,线圈中的电流方向不变,线圈中的自感电动势对电容器充电,下极板带正电,上极板带负电。(2)在0内电容器放电,电流方向为逆时针方向,电流从0逐渐增大到最大值。内由于线圈的自感作用,线圈中的电流沿原来的方向继续流动,只是大小从最大值逐渐减小至零,故t时刻时电路中的电流方向为逆时针。答案:(1)负电(2)逆时针b组(15分钟)1.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场,当产生的电场的电场线如图所示时,可能是()a.向上方向的磁场在增强b.向上方向的磁场在减弱c.向上方向的磁场先增强,然后反向减弱d.向上方向的磁场先减弱,然后反向增强解析:在电磁感应现象的规律中,当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时,回路中就有感应电流产生,回路中并没有电源,电流的产生是由于磁场的变化造成的。麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况,即变化的磁场产生电场。判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律,只不过是用电场线方向代替了电流方向。向上方向的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则感应电流方向如图中e的方向所示。选项a正确,选项b错误。同理,当磁场反向即向下的磁场减弱时,也会得到如图中e的方向,选项c正确,选项d错误。答案:ac2.如图所示,在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正电的小球,正以速度v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度b随时间成正比例增加的变化磁场,设运动过程中小球的电荷量不变,那么()a.小球对玻璃环的压力不断增大b.小球受到的磁场力不断增大c.小球先沿逆时针方向做减速运动,过一段时间后,沿顺时针方向做加速运动d.磁场力对小球一直不做功解析:玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场,在周围产生稳定的涡旋电场,对带正电的小球做功。由楞次定律可判断电场方向为顺时针方向在电场力作用下,小球先沿逆时针方向做减速运动,后沿顺时针方向做加速运动,选项c正确。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用:环施予的弹力和磁场的洛仑兹力,且这两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力,考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化,弹力和洛仑兹力不一定始终在增大,选项a、b错误。磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直,所以磁场力对小球不做功。答案:cd3.某lc回路电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图所示,则()a.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.从时刻t2至t3,电路的电场能不断增大d.从时刻t3至t4,电容器的电荷量不断增大解析:由前所述可知,t1时刻电容两端电压最高时,电路中振荡电流为零,t2时刻电容两端电压为零,电路中振荡电流最强、磁场能最大,选项a错误,b正确;在t2至t3的过程中,从题图可知,电容器两板电压增大,必有电场能增加,选项c正确;而在t3至t4的过程中,电容器两板电压减小,电荷量同时减少,选项d错误。答案:bc4.一个lc振荡电路中,线圈的自感系数为l,电容器电容为c,从电容器上电压达到最大值u开始计时,则有()a.至少经过,磁场能达到最大b.至少经过,磁场能达到最大c.在 时间内,电路中的平均电流是d.在 时间内,电容器放电量为cum解析:lc振荡电路周期t=2,电容器电压最大时,开始放电,经 时间,放电结束,此时电容器电荷量为零,电路中电流最大,磁场最强,磁场能最大。因为q=cu,所以电容器放电量q=cum,由i=,所以i=,得i=。答案:bcd5.实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容c=1 f。在两板带有一定电荷时,发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数l=0.1 mh的电感器,现连成如图所示电路,试分析以下两个问题:(1)从s闭合时开始计时,经过10-5 s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少?(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大?解析:(1)开关断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且f电=mg,闭合s后,l、c构成lc振荡电路,t=2=210-5 s,经=10-5 s时,电容器间的电场强度反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿第二定律得a=2g。(2)线圈中电流最大时,电容器两极间的电场强度为零,由牛顿第二定律可得a=g,方向竖直向下。答案:(1)2g(2)g6.导学号38190123如图所示,线圈的自感系数l=0.5 mh,电容器的电容c=0.2 f,电源电动势e=4 v,电阻的阻值r=10 ,不计线圈和电源的内阻,闭合开关s,待电路中电流稳定后断开s,求:(1)lc回路的振荡频率;(2)lc回路振荡电流的有效值;(3)从断开s到电容器上极板带正电荷最多所经历的最短时间。解析:(1)根据f=得f= hz1.6104 hz。(2)开关s闭合,电路稳