高中物理人教版选修34课时跟踪检测（十七）电磁波的发现电磁振荡

课时跟踪检测（十七）电磁波的发现电磁振荡一、单项选择题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：选D麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，选项D正确。2．下列说法错误的是()A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场C．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场D．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场解析：选C变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A对；电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故C错，D对；恒定电流周围存在稳定磁场，B对。3．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：选D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。4．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.eq\f(π,4)eq\r(LC) B.eq\f(π,2)eq\r(LC)C．πeq\r(LC) D．2πeq\r(LC)解析：选BLC振荡电路的周期T＝2πeq\r(LC)，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＝eq\f(T,4)，只有选项B正确。5．如图所示的电路中，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，那么选项图中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是()解析：选CS断开前，ab段短路，电流从b→a，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，给电容器充电，此时电流负向最大；给电容器充电过程，电容器充电量达到最大时，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。6．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：选C由于电磁波传播过程中波速v＝λf恒定，因此欲使波长λ变短，必须使频率f升高，由于频率f＝eq\f(1,2π\r(LC))，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使电容C减小而升高频率f。可见，选项C正确。二、多项选择题7．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：选BC由LC回路中各物理量的变化规律可知，时刻t1电容两端电压最高时，电路中振荡电流为零，时刻t2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，故电场能增加，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。8．一个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πeq\r(LC)，磁场能达到最大B．至少经过eq\f(π,2)eq\r(LC)，磁场能达到最大C．在eq\f(π,2)eq\r(LC)时间内，电路中的平均电流是eq\f(2U,π)eq\r(\f(C,L))D．在eq\f(π,2)eq\r(LC)时间内，电容器放电量为CU解析：选BCDLC振荡电路周期T＝2πeq\r(LC)，电容器电压最大时，开始放电，至少经时间eq\f(π,2)eq\r(LC)，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＝CU，由I＝eq\f(Q,t)，所以I＝eq\f(2U,π)eq\r(\f(C,L))。三、非选择题9．实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝1μF。在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间。还有一个自感系数L＝0.1mH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π×10－5s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)S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＝2πeq\r(LC)＝2π×10－5s，经过π×10－5s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＝eq\f(F电＋mg,m)＝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＝eq\f(mg,m)＝g，方向竖直向下。答案：(1)2g(2)g，方向竖直向下10．如图所示，线圈的自感系数L＝0.5mH，电容器的电容C＝0.2μF，电源电动势E＝4V，电阻的阻值R＝10Ω，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＝eq\f(1,2π\r(LC))得f＝eq\f(1,2π×10－5)Hz≈1.6×104Hz。(2)开关S闭合，电路稳定时，流过线圈的电流I＝eq\f(E,R)＝0.4A故LC回路振荡电流的峰值为0.4A，则有效值I有＝eq\f(I,\r(2))≈0.28A。(3)由T＝2πeq\r(LC)，得T＝6.28×10－5s。S