2022-2023学年人教版选择性必修第二册 4.1-4.2 电磁振荡 电磁场与电磁波 作业

1、电磁振荡电磁场与电磁波基础全面练(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1关于电磁波，下列说法正确的是()A电磁波不能在真空中传播B电磁波在空气中传播速度为 340 m/sC人讲话的声波属于电磁波D手机通信是利用电磁波来传递信息【解析】选D。电磁波能在真空中传播，A错误；电磁波在空气中传播速度为3108 m/s，B错误；人讲话的声波属于机械波，C错误；手机能发出电磁波也能接收电磁波，故手机通信是利用电磁波来传递信息，2(2022临沂高二检测)LC振荡电路中，电容器两极板上的带电量q随时间t变化的关系如图所示，则()A在t1时刻，电路中的电流为0B在t2时刻，电路中只有磁

2、场能C在t3时刻，电感线圈两端电压为0D在t3t4时间内，电路中的电流不断增大【解析】选C。由题图可知在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，根据电磁振荡的特点可知，t1时刻是电容器放电结束的时刻，电路中的电流最大，A错误；由题图可知在t2时刻，电容器极板上的电荷量最大，电路中只有电场能，B错误；由题图可知在t3时刻，电容器极板上的电荷量为零，是电容器放电结束的时刻，电感线圈两端电压为零，C正确；由题图可知在t3t4时间内，电容器极板上的电荷逐渐增加，电容器充电，电路中的电流不断减小，D错误。3我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内，则对

3、该无线电波的判断正确的是()A.米波的频率比厘米波频率高B和机械波一样须靠介质传播C同光波一样会发生反射现象D不可能产生干涉和衍射现象【解析】选C。根据f eq f(v,) 可知，波长越长的波频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波不需要介质传播，选项B错误；同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，选项D错误。4下列图中所示的四种磁场变化情况，能产生如图所示的电场的是()【解析】选C。由图可知，产生的电场为匀强电场，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，只有磁场随着时间均匀变化，才会产生恒定的电场，故C正确，A、B、D错误。5电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的

4、，现发现电子钟每天要慢30 s，造成这一现象的原因可能是()A电池用久了B振荡电路中电容器的电感小了C振荡电路中线圈的电感大了D振荡电路中的电容器的电容小了【解析】选C。电子钟变慢的原因是LC振荡电路的振荡周期变大了，而影响周期的因素是振荡电路中的L和C，这两个物理量有一个或两个变大都会造成振荡周期变大，故C正确。6.如图所示，某瞬间回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，则该瞬间()A电流i正在增大，线圈L中的磁场能也正在增大B电容器两极板间的电压正在增大C电容器带电荷量正在减小D线圈中电流产生的磁感应强度正在增强【解析】选B。根据电流方向可知电容器正处于充电状态，电容器充电

5、过程中，回路中电流减小，磁场能减小，电场能增大，电容器带电荷量正在增大，电压正在增大，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱，故只有B正确。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7. (12分)(2022石家庄高二检测)如图所示的振荡电路中，线圈自感系数L0.5 H， 电容器电容C2 F， 现使电容器上极板带正电，从接通开关K时刻算起。(1)当t3.0102 s时，电路中电流方向如何？(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？【解析】(1)LC回路振荡的周期：T2 eq r(LC) 2 eq r(0.52106) s6.28103

6、s 当t3.0102 s时，t4.78T，即4 eq f(3,4) Tt5T，此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流方向为顺时针。(2)当接通开关K时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时t eq f(T,4) 1.57103 s答案：(1)顺时针方向(2)1.57103 s8. (12分)如图所示，电源电动势为E，电容器的电容为C，线圈的电感为L。将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间和放电电流的平均值是多少？【解析】电容器放电时间为 eq f(1,4) T，与电源电动势无关，即t eq f(1,4) 2 eq r(LC) eq

7、 f(1,2) eq r(LC) 。在 eq f(1,4) T内电流平均值为 eq xto(I) eq f(q,t) eq f(CE,f(,2)r(LC) eq f(2E,) eq r(f(C,L) 。答案： eq f(1,2) eq r(LC) eq f(2E,) eq r(f(C,L) 综合突破练(15分钟40分)9. (6分多选)为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L到C构成的回路中产生周期T2 eq r(LC) 的振荡电流。当罐中的液面上升时()A电容器的电容减小

8、B电容器的电容增大CLC回路的振荡频率减小DLC回路的振荡频率增大【解析】选B、C。当液面上升的时候，相当于正对面积在加大，由电容器决定式C eq f(rS,4kd) 知电容增大；故A错误，B正确；因电容器的电容增大，由T2 eq r(LC) 可知振荡周期变大，振荡频率在减小。C正确，D错误。【加固训练】(多选)甲、乙两种磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，下列说法正确的是()A.磁场甲能够产生电场B磁场甲能够产生电磁波C磁场乙的磁感应强度最大时产生的电场最强D磁场乙的磁感应强度为零时产生的电场最强【解析】选A、D。根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场甲能产生稳定的电场，不能产生

9、电磁波，A正确，B错误；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，磁场乙的磁感应强度最大时，产生的电场最弱，磁场乙的磁感应强度为零时，产生的电场最强，C错误，D正确。10. (6分)某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分电路图。已知线圈自感系数L2.5103 H，电容器电容C4 F，在电容器开始放电时(取t0)，上极板带正电，下极板带负电，则()ALC振荡电路的周期T104 sB当t104 s时，电容器上极板带正电C当t eq f(2,3) 104 s时，电路中电流方向为顺时针D当t eq f(2,3) 104 s时，电场能正转化为磁场能【解析】选C

10、。由公式T2 eq r(LC) 2104 s，A错误；电容器先放电再反向充电，当t104 s eq f(T,2) 时，电容器上极板带负电，B错误；当t eq f(2,3) 104 s时， eq f(T,4) t eq f(T,2) ，电容器处于反向充电过程，所以电流方向为顺时针，磁场能正在转化为电场能，故C正确，D错误。【加固训练】(多选)如图所示，线圈L的自感系数为0.1 H，电容器C的电容为40 F，电阻R的阻值为3 ，电源电动势为1.5 V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。若断开开关S的时刻为t0，忽略线圈L直流电阻和振荡过程中的能量损耗，

11、则()At0时，电容器两极间电压为1.5 VBt102 s时，线圈L的自感电动势为0Ct2102 s时，通过线圈电流方向abD电路中产生的振荡电流有效值为0.5 A【解析】选B、C。由于断开开关前电路已处于稳定状态，所以电容器不带电，两端电压为0，则t0时电容器两端电压为0，A错误；该LC振荡电路的周期为T2 eq r(LC) 4103 s，则t102 s eq f(5,2) T，所以此时电容器已经完成放电，线圈L的自感电动势为0，B正确；由于t2102 s5T，所以此时通过线圈的电流方向为ab，C正确；电路中产生振荡电流的最大值为Im eq f(E,R) 0.5 A，有效值为I eq f(I

12、m,r(2) eq f(0.5,r(2) A，D错误。11(6分多选)在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为正值，则()A0至0.5 ms内，电容器C正在充电B0.5 ms至1 ms内，电容器上极板带正电C1 ms至1.5 ms内，Q点比P点电势高D1.5 ms至2 ms内，磁场能在减少【解析】选C、D。由题图乙知，0至0.5 ms内，i在增大，电容器正在放电，A错误；0.5 ms至1 ms内，电流在减小，为充电过程，电容器上极板带负电，B错误；1 ms至1.5 ms内，为放电过程，电容器下极板带正电，电势较高，则Q点比P点电势高，

13、C正确；1.5 ms至2 ms内，为充电过程，磁场能在减少，D正确。12. (22分) 如图所示，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，重力加速度为g，求：(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 eq f(Q,Cd) (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 eq r(LC) ，代入数据解得T4105 s。当t2105