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2019-2020年高中物理 3.1電磁振蕩同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4 1．在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的________、通過線圈的________以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性的變化．電場和磁場周期性的相互轉(zhuǎn)變的過程也就是____________和____________周期性相互轉(zhuǎn)化的過程．我們把這種現(xiàn)象稱為電磁振蕩． 2．在電磁振蕩中，如果沒有________損失，振蕩將永遠持續(xù)下去，振蕩電流的________將永遠保持不變，這種振蕩叫做無阻尼振蕩，由于振蕩電路中有電阻，電路中的能量有一部分要轉(zhuǎn)化成________，還有一部分能量以____________的形式輻射到周期空間去了，這樣，振蕩電路中的能量逐漸損耗，振蕩電流的______逐漸減小，直到停止振蕩，這種振蕩叫做阻尼振蕩． 3．電磁振蕩完成________________________需要的時間叫做周期，1 s內(nèi)完成的______________________的次數(shù)叫做頻率．振蕩電路里發(fā)生________________________時的周期和頻率叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率．LC振蕩電路的周期T和頻率f跟電感線圈的自感系數(shù)L和電容C的關(guān)系是：T＝________，f＝____________. 4．關(guān)于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說法正確的是(　　) A．電荷量最大時，線圈中振蕩電流也最大 B．電荷量為零時，線圈中振蕩電流最大 C．電荷量增大的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 D．電荷量減少的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 5．有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長的電磁波，若要產(chǎn)生波長比原來短些的電磁波，可采用的措施為(　　) A．增加線圈匝數(shù) B．在線圈中插入鐵芯 C．減小電容器極板正對面積 D．減小電容器極板間距離 6．電磁振蕩與機械振動相比(　　) A．變化規(guī)律不同，本質(zhì)不同 B．變化規(guī)律相同，本質(zhì)相同 C．變化規(guī)律不同，本質(zhì)相同 D．變化規(guī)律相同，本質(zhì)不同 概念規(guī)律練 知識點一　振蕩電路的各物理量的變化 1．關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說法中正確的是(　　) A．振蕩電流最大時，電容器兩極板間的電場強度最大 B．振蕩電流為零時，線圈中自感電動勢為零 C．振蕩電流增大的過程中，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 D．振蕩電流減小的過程中，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 2．如圖1所示為LC振蕩電路中電容器的極板帶電荷量隨時間變化曲線，下列判斷中正確的是(　　) 圖1 ①在b和d時刻，電路中電流最大 ②在a→b時間內(nèi)，電場能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿堋? ③a和c時刻，磁場能為零　 ④在O→a和c→d時間內(nèi)，電容器被充電 A．只有①和③ B．只有②和④ C．只有④ D．只有①②和③ 知識點二　電磁振蕩的周期和頻率 3．在LC振蕩電路中，用以下哪種辦法可以使振蕩頻率增大一倍(　　) A．自感L和電容C都增大一倍 B．自感L增大一倍，電容C減小一半 C．自感L減小一半，電容C增大一倍 D．自感L和電容C都減小一半 4．要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用的方法是(　　) A．增大電容器兩極板的間距 B．升高電容器的充電電壓 C．增加線圈的匝數(shù) D．在線圈中插入鐵芯 方法技巧練 自感現(xiàn)象和振蕩電路的綜合性問題分析技巧 5．如圖2所示電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器，閉合電鍵S，待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，再斷開開關(guān)S，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩． 圖2 如果規(guī)定電感器L中的電流方向從a到b為正，斷開開關(guān)的時刻t＝0，那么圖中能正確表示電感線圈中電流i隨時間t變化規(guī)律的是(　　) 6．如圖3所示，線圈自感系數(shù)為L，其電阻不計，電容器的電容為C，開關(guān)S閉合．現(xiàn)將S突然斷開，并開始計時，以下說法中錯誤的是(　　) 圖3 A．當(dāng)t＝時，由a到b流經(jīng)線圈的電流最大 B．當(dāng)t＝π時，由b到a流經(jīng)線圈的電流最大 C．當(dāng)t＝時，電路中電場能最大 D．當(dāng)t＝時，電容器左極板帶有正電荷最多 1．在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法中正確的是(　　) A．電容器放電完畢時刻，回路中磁場能最小 B．回路中電流值最大時刻，回路中磁場能最大 C．電容器極板上電荷量最多時，電場能最大 D．回路中電流值最小時刻，電場能最小 2．在LC電路中發(fā)生電磁振蕩時，以下說法正確的是(　　) A．電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板充滿負電荷為止，這一段時間為一個周期 B．當(dāng)電容器放電完畢瞬間，回路中的電流為零 C．提高充電電壓，極板上帶更多的電荷時，能使振蕩周期變大 D．要提高振蕩頻率，可減小電容器極板間的正對面積 3．當(dāng)LC振蕩電路中的電流達到最大值時，電感L中磁場的磁感應(yīng)強度B和電容器C中電場的場強E是(　　) A．B和E都達到最大值 B．B和E都為零 C．B達到最大值而E為零 D．B為零而E達到最大值 4．LC振蕩電路中，平行板電容器兩極板間電場強度隨時間變化關(guān)系如圖4所示，則與該圖中A點相對應(yīng)的是(　　) 圖4 A．電路中的振蕩電流最大 B．電路中的磁場能最大 C．電路中的振蕩電流為零 D．電容器兩極板所帶電荷量最少 5．LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖5所示，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電 B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電 C．若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正增大 D．若電容器正放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大 6．如圖6所示，L為一電阻可忽略的線圈，D為一燈泡，C為電容器，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，燈泡D正常發(fā)光，現(xiàn)突然斷開S，并開始計時，能正確反映電容器a極板上電荷量q隨時間變化的圖象是下圖中的(圖中q為正值表示a極板帶正電)(　　) 圖6 7. 圖7中的LC振蕩電路，先把開關(guān)S擲到1處給電容器C充電，充好電后再將開關(guān)S擲到2處(組成LC振蕩電路)，這時電容器開始放電，但電流不能立刻達到最大值，而是直到電容器C放電完畢時電流才達到最大值，造成此現(xiàn)象的原因是(　　) 圖7 A．線圈的自感作用 B．電容器的本身特點 C．電子做定向移動需要一定的時間 D．以上答案都錯誤 8. 某時刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖8所示，則此時刻(　　) 圖8 A．振蕩電流i在減小 B．振蕩電流i在增大 C．電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化 D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化 9．一臺電子鐘，是利用LC振蕩電路來制成的，在家使用一段時間后，發(fā)現(xiàn)每晝夜總是快1 min，造成這種現(xiàn)象的可能原因是(　　) A．L不變C變大了 B．L不變C變小了 C．L變小了C不變 D．L、C均減小了 10．在LC振蕩電路中，由容器極板上的電荷量從最大值變化到零所需的最短時間(　　) A. B. C．π D．2π 11.振蕩電路中線圈的自感系數(shù)為L，電容器的電容為C，則電容器兩極板間的電壓從最大值變?yōu)榱?，所用的最少時間為________． 圖9 12．如圖9所示，LC電路中C是帶有電荷的平行板電容器，兩極板水平放置．開關(guān)S斷開時，極板間灰塵恰好靜止．當(dāng)開關(guān)S閉合時，灰塵在電容器內(nèi)運動，若C＝0.4 μF，L＝1 mH，求： (1)從S閉合開始計時，經(jīng)2π10－5 s時，電容器內(nèi)灰塵的加速度大小為多少？ (2)當(dāng)灰塵的加速度多大時，線圈中電流最大？ 第三章　電磁振蕩　電磁波 第1節(jié)　電磁振蕩 答案 課前預(yù)習(xí)練 1．電荷　電流　電場能　磁場能 2．能量　振幅　內(nèi)能　電磁波　振幅 3．一次周期性變化　周期性變化　無阻尼振蕩　2π　 4．BC 5．C　[由電磁波波速、波長、頻率關(guān)系c＝fλ＝恒量知，欲使λ減小，只有增大f；由LC回路的固有頻率公式f＝可知：欲增大f，應(yīng)減小LC，故選C.] 6．D　[電磁振蕩是電容器的電場能和線圈的磁場能相互轉(zhuǎn)化的過程，而機械振動是振子的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程，它們都是按正弦規(guī)律變化的，故D正確．] 課堂探究練 1．D　[振蕩電流最大時為電容器放電結(jié)束瞬間，場強為零，A選項錯誤；振蕩電流為零時，其要改變方向，這時電流變化最快，電流變化率最大，線圈中的自感電動勢最大，B選項錯誤；振蕩電流增大時，線圈中的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，C選項錯誤；振蕩電流減小時，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，D選項正確．] 2．D　[a和c時刻是充電結(jié)束時刻，此時刻電場能最大，磁場能最小為零，③正確；b和d時刻是放電結(jié)束時刻，此時刻電路中電流最大，①正確；a→b是放電過程，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，②正確；O→a是充電過程，而c→d是放電過程，④錯誤．] 點評　分析振蕩電路各量的變化規(guī)律時要抓住兩條線索．一個是i隨時間的變化規(guī)律，同時B、EB與i的變化規(guī)律一致；一個是q隨時間的變化規(guī)律，同時E、E電、u與q的變化規(guī)律一致．并且要知道i與q變化規(guī)律的關(guān)系，否則會造成思路混亂． 3．D　[由LC振蕩電路的頻率公式f＝知，當(dāng)自感系數(shù)L和電容C都減小一半時，其振蕩頻率恰好增大一倍．] 點評　LC振蕩電路的周期T和頻率f只與自感系數(shù)L和電容C有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，則 T＝2π，f＝ 其中：①C＝，即C與正對面積s、板間距離d及介電常數(shù)ε有關(guān)．②L與線圈匝數(shù)、粗細、長度、有無鐵芯等因素有關(guān)． 4．A　[該題考查決定振蕩頻率的因素． 振蕩電流的頻率由LC回路本身的特性決定，f＝.增大電容器兩極板的間距，電容減小，振蕩電流的頻率升高，A對；升高電容器的充電電壓不能改變振蕩電流的頻率，B錯；增加線圈匝數(shù)和插入鐵芯，電感L都增大，振蕩電流的頻率降低，C、D錯．] 點評　注意平行板電容器電容C＝，而自感系數(shù)的大小與線圈粗細、長度、匝數(shù)及有無鐵芯有關(guān)． 5．B　[本題屬含自感現(xiàn)象和振蕩電路的綜合性問題，應(yīng)從下面幾個方向考慮： (1)S斷開前，ab段短路，電容器不帶電． (2)S斷開時，ab中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流減小，同時，電容器C充電，此時電感線圈中電流正向最大． (3)給電容器C充電的過程中，電容器的充電電荷量最大時，ab中電流減為零，此后LC發(fā)生電磁振蕩，形成交變電流．] 6．A　[斷開開關(guān)S時，由于自感作用，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是最大的，且由a到b.根據(jù)LC振蕩電路的周期公式T＝2π，可知A是錯誤的，故選A.] 方法總結(jié)　電感線圈L發(fā)生自感現(xiàn)象時，L上的電流在原基礎(chǔ)上開始變化，根據(jù)自感規(guī)律判斷出電流的變化規(guī)律，再由i與q及其他各量的對應(yīng)關(guān)系即可一一突破所有問題． 課后鞏固練 1．BC 2．D　[電容器某一極板從帶最多的正電荷到帶最多的負電荷這段時間，電容器完成了放電和反向充電過程，時間為半個周期，A錯誤；電容器放電完畢瞬間，電路中電場能最小，磁場能最大，故電路中的電流最大，B錯誤；振蕩周期僅由電路本身決定，與充電電壓等無關(guān)，C錯誤；提高振蕩頻率，就是減小振蕩周期，可通過減小電容器極板正對面積來減小電容C，達到增大振蕩頻率的目的，D正確．] 3．C 4．C 5．BCD　[由電流的磁場方向和安培定則可判斷振蕩電流方向，由于題目中未標明電容器兩極板帶電情況，可分兩種情況討論． (1)若該時刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于放電階段，電流增大，則C對，A錯； (2)若該時刻電容器下極板帶正電，則可知電容器處于充電狀態(tài)，電流在減小，則B對，由楞次定律可判定D對．] 6．B　[當(dāng)S斷開時，LC振蕩電路中，電容器充電，b帶正電，故B正確．] 7．A　8.AD 9．BCD　[根據(jù)T＝2π，又根據(jù)鐘表變快是LC振蕩電路周期變小了，鐘就變快了．] 10．B　[LC振蕩電路的周期T＝2π，其電容器極板上的電荷量從最大值變化到零所需的最短時間t＝T/4，所以t＝.] 11. 解析　電容器兩極板間的電壓從最大值到零所用的最少時間為T，而T＝2π，故t＝π. 12．(1)2g　(2)加速度大小為g，且方向豎直向下 解析　(1)開關(guān)S斷開時，極板間灰塵處于靜止狀態(tài)，則有mg＝q，式中m為灰塵質(zhì)量，Q為電容器所帶的電荷量，d為板間距離，由T＝2π，得T＝2π s＝4π10－5 s，當(dāng)t＝2π10－5 s時，即t＝，振蕩電路中電流為零，電容器極板間場強方向跟t＝0時刻方向相反，則此時灰塵所受的合外力為F合＝mg＋q＝2mg，又因為F合＝ma，所以a＝2g，方向豎直向下． (2)當(dāng)線圈中電流最大時，電容器所帶的電荷量為零，此時灰塵僅受重力，灰塵的加速度為g，方向豎直向下．