《电磁振荡》同步练习1.doc

电磁振荡同步练习知识点一电磁振荡1如图3-1-17所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是()图3-1-17A电容器正在放电B电容器正在充电C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解析由题图线圈中的磁感线方向可以判定出，此时LC电路正在逆时针充电，电流正在减小，线圈中的磁场能正在减弱，电容器两极板间的电场能正在增强，故B选项正确答案B2电磁振荡与机械振动相比()A变化规律不同，本质不同B变化规律相同，本质相同C变化规律不同，本质相同D变化规律相同，本质不同解析电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程，而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程，它们都是按正弦规律变化的，故D正确答案D3某时刻LC振荡电路的状态如图3-1-18所示，则此时刻()图3-1-18A振荡电流i在减小B振荡电流i在增大C电场能正在向磁场能转化D磁场能正在向电场能转化解析图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确答案AD4关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是()A电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大B电荷量为零时，线圈振荡电流最大C电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能D电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能解析电容器电荷量最大时，振荡电流为零，A错；电荷量为零时，放电结束，振荡电流最大，B对；电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C对；同理可判断，D错答案BC5已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的速度变化规律同步，设在电容器开始放电时计时，则()A单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为零B单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大C单摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为零，电路中电流为零D单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐增大解析首先排除C、D选项，因为电场能为零时，磁场能达到最大，电路中电流最大，故C错误；又因为电容器充电过程，电路中电流逐渐减小，所以D错误对于A、B首先要明确，电路中的电流与单摆的速度相对应，则一个周期内变化如下表：时刻t0(开始放电)tttTtT电流i、磁场能零最大零最大零电场能(E，q，U)最大零最大零最大速度v、动能零最大零最大零势能最大零最大零最大由上表可知，第一组同步变化的是：电流i、磁场能和速度v、动能；第二组同步变化的是：电场能(q、U、E)和单摆的势能不难判断出选项A、B是正确的答案AB知识点二LC电路的图像6如图3-1-19所示，LC振荡回路中振荡电流的周期为2102 s，自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时，当t3.4102 s时，电容器正处于_(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态这时电容器的上极板_(填“带正电”“带负电”或“不带电”)图3-1-19解析根据题意画出此LC回路的振荡电流的变化图像如图所示结合图像，t3.4102 s时刻设为图像中的P点，则该时刻正处于反向电流减小过程，所以电容器正处于反向充电状态，上极板带正电答案充电带正电知识点三电磁振荡的周期和频率7在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于()A充电电压的大小B电容器带电荷量的多少C放电电流的大小D电容C和电感L的数值解析电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期T2，T是由振荡电路的电容C和电感L决定的，与电荷量等无关答案D8把一根软铁棒插入LC振荡电路的空心线圈中，其他条件保持不变，则电路的()A固有频率变大 B固有周期变大C磁场能增加 D最大电压增大解析LC振荡电路中的线圈插入铁芯时，自感系数L增大，由T2知，B对A错，因能量由电容器充电的能量和电压决定，故C、D错答案B9某LC振荡电路的固有周期为T0，如果保持线圈的自感系数L不变，将可电容器电容C减小到原来的，则振荡电路的周期将变为()A. B.C2T0 D6T0解析根据LC回路的周期公式T2可知：若线圈的自感系数L不变，周期T.故选项B正确答案B10振荡电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，则电容器两极板间的电压从最大值变为零，所用的最少时间为_解析电容器两极板间的电压从最大值到零所用的最少时间为T，而T2，故t.答案11有甲、乙两个LC振荡电路，线圈的自感系数相同，甲的电容是乙的10倍，则甲、乙两振荡电路的振荡频率之比是_解析由f得，.答案12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为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，以T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“”表示的点，如图3-1-20所示图3-1-20(1)T、L、C的关系为_(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线解析本题主要考查两点：一是考查学生能否根据正确的作图规则画出T2C图像(图像应尽量通过或靠近比较多的数据点，不通过图像的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧)；二是考查学生的数形结合能力学生需将LC回路的固有周期公式T2变换成T242LC，从而认识到T2C图线为一过坐标原点的直线(在本题中，横、纵坐标的起点不为零，图线在纵轴上有一正截距值)，图像的斜率为42L，L，只有正确作出图线，并得到L，才可以计算出L的测量平均值为0.035 1 H0.038 9 H范围的某一数值答案(1)T2(2)如图所示13如图3-1-21所示，LC电路中C是带有电荷的平行板电容器，两极板水平放置开关S断开时，极板间灰尘恰好静止当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动若C0.4 F，L1 mH，求：图3-1-21(1)从S闭合开始计时，经2105 s时，电容器内灰尘的加速度大小为多少？(2)当灰尘的加速度多大时，线圈中电流最大？解析(1)开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有mgq，式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由T2，得T2 s4105 s，当t2105 s时，即t，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为F合mgq2mg，又因为F合ma，所以a2g.(2)当线圈中电流最大时，电容器所带的电荷量为零，此时灰尘仅受重力，灰尘的加速度为g，方向竖直向下故当加速度为g，且方向竖直向下时，线圈中电流最大答案(1)2g(2)加速度为g，且方向竖直向下时14如图3-1-22所示，线圈的自感系数为3 H，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在150300 pF之间变化，S为转换开关求此回路的最大周期和最大频率图3-1-22解析根据T2得Tmax22 s1.88107 s，根据f得fmax Hz1.06107 Hz答案Tmax1.88107 sfmax1.06107 Hz电磁振荡过程分析1在如图3-1-11所示的LC振荡电路中，当线圈两端M、N间电压为零时，列对电路情况的叙述正确的是()图3-1-11A电路中电流最大B线圈内磁场能为零C电容器极板上电量最多D电容器极板间场强为零解析M、N间电压为零，即电容器极板间电压为零，这时极板上无电荷，故板间场强为零，电路中电流最大，线圈中磁场能最大答案AD2某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如图3-1-12所示则这时电容器正在_(充电还是放电)，电流大小正在_(增大还是减小)图3-1-12解析用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所以磁场能减小，电流也减小答案充电减小LC电路图像的应用3如图3-1-13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3-1-13A在b和d时刻，电路中电流最大B在ab时间内，电场能转变为磁场能Ca和c时刻，磁场能为零D在O a和cd时间内，电容器被充电解析a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，C正确；b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，A正确；ab是放电过程，电场能转化为磁场能，B正确；O a是充电过程，而cd是放电过程，D错误答案ABC4如图3-1-14甲所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图3-1-14乙所示，且把由P流向Q的方向规定为电流i的正方向，则()图3-1-14A0.5 s至1 s时间内，电容器C在放电B0.5 s至1 s时间内，电容器C的上极板带正电C1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高D1 s至1.5 s时间内，电场能正在转变成磁场能解析0.5 s至1 s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板向正极板；1 s至1.5 s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P.答案CDLC振荡电路周期与频率公式的应用5如图3-1-15所示电路，K先接通a触点，让电容器充电后再接通b触点设这时可变电容器电容为C，线圈自感系数为L，图3-1-15(1)经过多长时间电容 C上电荷第一次释放完？(2)这段时间内电流如何变化？两端电压如何变化？(3)在振荡过程中将电容C变小，与振荡有关的物理量中哪些将随之改变？哪些将保持变化？解析(1)极板上电荷由最大到零需要周期时间，所以t.(2)从能量角度看，电容器释放电荷，电场能转变为磁场能，待电荷释放完毕时，磁场能达到最大，线圈两端电压与电容两极板间电压一致，由于放电，电容两极板间电压由最大值减至零，线圈两端电压也由最大值减为零值得注意的是这段时间内电流由零逐渐增大当线圈两端电压为零时，线圈中电流增至最大千万不要把振荡电路看成直流电路，把电容器看成一个电源，把线圈看成一个电阻这里电磁能没有被消耗掉，而是不断地相互转化在直流电路中，电阻上通过的电流和电阻两端的电压，变化步调一致，电压大电流也大，电压小电流也小在振荡电路中，存在自感现象及线圈电阻为零的情况，电流和电压变化步调不一致，所以才出现电压为零时电流最大的现象(3)在振荡过程中，当电容C变小时，根据周期公式，周期T变小，频率f增大同时不论是增大电容极板间的距离d，还是减小正对面积S，电容C变小，外力都对电容做功，振荡电路能量都增加，故电场能、磁场能、磁感强度和振荡电流的最大值都增加极板上电荷最大值将不变，极板电压最大值将增加若减小正对面积S使电容C变小时，电场强度最大值增加答案见解析6如图3-1-16甲、乙所示电容器的电容都是C4106F，电感都是L9104H，甲图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；乙图中电键K先闭合，稳定后断开两图中LC回路开始电磁振荡t3.14104s时刻，C1的上极板正在_