2017_2018学年高中物理第十四章电磁波14.2电磁振荡检测新人教版选修3_.doc

14.2 电磁振荡
新提升·课时作业
基础达标
1．关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．麦克斯韦用实验成功地证明了电磁波的存在
B．电磁波为横波，且它的传播不需要借助任何介质
C．恒定的磁场有时也能产生电场
D．均匀变化的电场一定能形成电磁波
【解析】　赫兹用实验证明了电磁波的存在，A错；电磁波为横波，传播不需要介质，B对；只有变化的磁场，才能产生电场，C错；均匀变化的电场产生稳定的磁场；不能产生电磁波，D错．
【答案】　B
2．两个相同的LC振荡电路中，充电完毕时两极板电压分别为U1和U2，且U1＝2U2，则它们的振荡周期T1和T2关系为(　　)
A．T1＝T2 B．T1＝T2/2
C．T1＝2T2 D．T1＝T2/
【解析】　由T＝2π知，振荡周期与电压大小无关，则选项A正确．
【答案】　A

3．如图所示的LC振荡电路中，先把开关S掷到1处给电容器C充电，充好电后开关S再掷到2处(组成LC振荡电路)，这时电容器开始放电，但电流不能立刻达到最大值，而一直到放电完毕时电流才达到最大值，这与我们平常用盆子向外泼水的例子不相符，这是因为(　　)
A．线圈的自感作用
B．电容器本身特点
C．电子做定向移动需要一定的时间
D．以上答案都错误
【解析】　电容器放电，通过线圈的电流增大，由于线圈的自感作用，自感电动势与原电流反向，延缓了电流的增大，选项A正确．
【答案】　A

4．(多选)如图所示的振荡电路中，电感电阻忽略不计，在振荡过程中的某一状态，此时电路中电流达到峰值，下列说法正确的是(　　)
A．此时电容器极板间的场强最大
B．此时自感线圈L产生的感应电动势最大
C．此时穿过线圈L的磁通量的变化率为零
D．此时电容器和自感线圈两端的电压均为零
【解析】　由电流与电场、感应电动势为同步异变关系，可判断出A、B错误，D正确．电流最大时电流的变化率为零，C正确．
【答案】　CD
5．在LC振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是(　　)
A. B.
C．π D．2π
【解析】　LC振荡电路的周期T＝2π，其电容器上的带电荷量从最大值变化到零的最短时间t＝T/4，故t＝.
【答案】　B
6.

LC回路中电容器两极板间的电压U随时间t变化的关系如右图所示，则得(　　)
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最小
C．在t2～t3时间内，电路中的电场能不断增大
D．在t3～t4时间内，电容器的带电荷量不断增大
【解析】　在t1时刻，LC回路中电容器两板间的电压最大，电场能最大，磁场能为零，对应电流为零，A错误．在t2时刻，电压为零，电场能最小，磁场能最大，B错误．在t2～t3时间内，电容器电压增大，电场能不断增大，C正确．在t3～t4时间内，电压变小，电容器的带电量不断减小，D错误．
【答案】　C
7．在LC振荡电路中，已知电容器的电容为C，振荡电流i＝Imsinωt，则此电路中线圈的自感系数为多大？
【解析】　LC振荡电路的振荡周期T＝2π，而T＝.故＝，解得电路中线圈的自感系数为L＝.
【答案】　

能力提升
1．如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图所示，则电路中振荡电流随时间变化的图象是图中的(回路中振荡电流以逆时针方向为正)(　　)

【解析】　电容器极板间电压U＝，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小．而图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，且UAB>0，即φA>φB，A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为零，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t＝0时刻，电流为负向最大，所以选项D正确．
【答案】　D
2．在LC振荡电路中，电容器C的带电荷量q随时间t变化的图象如下图所示．在1×10－6s到2×10－6s内，关于电容器的充(放)电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的是(　　)

A．充电过程，波长为1 200 m
B．充电过程，波长为1 500 m
C．放电过程，波长为1 200 m
D．放电过程，波长为1 500 m
【解析】　由题图可知，在1×10－6s到2×10－6s内，电容器C的带电荷量由0增加到最多，因此是充电过程．电磁振荡周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为λ＝cT＝3×108×4×10－6m＝1 200 m.
【答案】　A

3．如右图所示是LC振荡电路某时刻的情况，则(　　)
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在减少
C．电感线圈中的电流正在减少
D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大

【解析】　由安培定则判断电流方向如右图所示．可知电容器在放电，电容器极板上的电荷量正在减少，电路中电流正在增大，电感线圈中的磁场能正在增加，故选项A、B、C错误．感应电动势总是阻碍引起感应电动势的磁通量的变化，而磁通量变化是因电流变化而引起的，故选项D正确．
【答案】　D
4．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值并相应测得T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点．

(1)T、L、C的关系为________；
(2)根据图中所给出的数据点作出T2与C的关系图线；
(3)求得的L值是________．

【解析】　(1)由振荡电路的周期公式T＝2π可得T2＝4π2LC.
(2)如图所示．
(3)在如图所示的直线上任取两点，为减小误差，所取的两点间隔应尽可能大，
由T＝2π得
L＝，
L＝.
代入数据得L≈36.8 mH.
【答案】　(1)T2＝4π2LC　(2)见解析图
(3)36.8 mH
5．在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该回路的周期是多大？(π取3.14)
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
【解析】　(1)由电磁振荡的周期公式可得T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s.
(2)因为t＝9.0×10－3 s相当于14.33个周期，而<0.33T<，由电磁振荡的周期性，当t＝9.0×10－3 s时，LC回路中的电磁振荡正在第二个的变化过程中．

t＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如图所示：
第一个内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个内，电容器被反向充电，电流由最大减小到零．
显然，在t＝9.0×10－3 s时，即在第二个内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中．
【答案】　(1)6.28×10－4 s　(2)减小　充电过程
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