电磁振荡 电磁波 练习 高中物理新教科版选择性必修第二册（2022-2023学年）

4.1电磁振荡4.2电磁波[基础达标练]1．建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是()A．法拉第 B．奥斯特C．赫兹 D．麦克斯韦【解析】法拉第发现了电磁感应现象，奥斯特发现了电流磁效应，赫兹捕捉到了电磁波，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。【答案】D2．如图所示是空间磁感应强度B随时间t的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应()A．逐渐增强 B．逐渐减弱C．不变 D．无法确定【解析】由题图可知，磁场均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，即场强E不变，故选C。【答案】C3．下列关于电磁波的说法，正确的是()A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波B．电场随时间变化时，一定产生电磁波C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在【解析】只有变化的电场和磁场，才能激发电磁波，而稳定的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；均匀变化的电场，产生恒定的磁场，但是恒定的磁场不能产生电场，不能产生电磁波，B错误；做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；赫兹证实了电磁波的存在，D错误。【答案】C4．关于电磁理论，下列描述正确的是()A．电磁场不是一种物质B．静止的电荷能够在周围空间产生稳定的磁场C．稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场D．变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波【解析】变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；静止的电荷周围不能激发磁场，故B错误；稳定的磁场不能产生电场，故C错误。【答案】D5．电磁波与机械波具有的共同性质是()A．都是横波 B．都能传输能量C．都能在真空中传播 D．都具有恒定的波速【解析】电磁波是横波，但机械波既有横波也有纵波；电磁波可以在真空中传播，机械波的传播需要介质，不能在真空中传播；电磁波在真空中速度是恒定的，在不同介质中速度不同，机械波的波速受介质的影响，在不同介质中波速一般是不同的；电磁波与机械波都能传输能量；显然只有选项B正确。【答案】B6．(多选)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，线圈中振荡电流最大B．电荷量为零时，线圈中振荡电流最大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，线圈中振荡电流为零，A错；电荷量为零时，放电结束，线圈中振荡电流最大，B对；电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能，C对；同理可判断D错。【答案】BC7．如图所示，线圈L的自感系数为25mH，电阻为零，电容器C的电容为40μF，灯泡D的规格是“4V2W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：(1)当t＝eq\f(π,2)×10－3s时，电容器的右极板带何种电荷；(2)当t＝π×10－3s时，LC回路中的电流大小。【解析】(1)S断开后，LC中产生振荡电流，振荡周期为T＝2πeq\r(LC)＝2πeq\r(25×10－3×40×10－6)s＝2π×10－3s，则t＝eq\f(π,2)×10－3s＝eq\f(T,4)时，电容器充电完毕，右极板带正电荷。(2)开关S闭合后，灯泡正常发光时电路中的电流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2,4)A＝0.5A，当t＝π×10－3s＝eq\f(T,2)时，LC回路中的电流达到反向最大，即I＝0.5A。【答案】(1)正电荷(2)0.5A[能力提升练]8．(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i的正方向，则()A．0至0.5ms内，电容器C正在充电B．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电C．1ms至1.5ms内，Q点比P点电势高D．1.5ms至2ms内，磁场能在减少【解析】由题图乙知0至0.5ms内i在增大，电容器正在放电，A错误；0.5ms至1ms内，电流在减小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，B错误；在1ms至1.5ms内，为放电过程，电流方向改变，Q点比P点电势高，C正确；1.5ms至2ms内为充电过程，磁场能在减少，D正确。【答案】CD9．(多选)如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是()A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在增加C．电感线圈中的电流正在增大D．此时刻线圈中自感电动势正在阻碍电流的增加【解析】由题图中磁感应强度的方向和安培定则可知，此时电流向着电容器带负电的极板流动，也就是电容器处于放电过程，这时两极板带电荷量、两极板间电压和电场能处于减少过程，而电流和线圈中的磁场能处于增加过程，由楞次定律可知，线圈中自感电动势阻碍电流的增加。【答案】BCD10．某LC电路的振荡频率为520kHz，为能提高到1040kHz，以下说法正确的是()A．调节可变电容，使电容增大为原来的4倍B．调节可变电容，使电容减小为原来的eq\f(1,4)C．调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍D．调节电感线圈，使线圈电感变为原来的eq\f(1,2)【解析】由振荡频率公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的eq\f(1,4)，或减小电感使之变为原来的eq\f(1,4)，故B正确，A、C、D错误。【答案】B[创新应用练]11．(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，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容变大了C．振荡电路中线圈的电感变大了D．振荡电路中电容器的电容变小了【解析】电子钟变慢，说明LC回路的振荡周期变大，根据公式T＝2πeq\r(LC)可知，振荡电路中电容器的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的周期变大，故选B、C。【答案】BC12．(多选)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，正以速率v0沿逆时针方向匀速运动。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，设运动过程中小球所带的电荷量不变，那么()A．小球对玻璃圆环的压力不断增大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】因为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，判断电场方向为顺时针方向。在静电力的作用下，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。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力f＝Bqv，而且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FN和洛伦兹力f不一定始终在增大。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。故选项C、D正确。【答案】CD13．LC振荡电路的电容C＝556pF，电感L＝1mH，若能向外发射电磁波，则其周期是多少？电容器极板所带电荷量从最大变为零，经过的最短时间是多少？【解析】T＝2π