电磁波的发现 电磁振荡 每课一练(含解析) (3)

14.1、2电磁波的发现电磁振荡每课一练（人教版选修
3-4）
【课堂训练】
1.某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是哪一种
( )
2.如图所示是空间磁感应强度B的变化图象，在它周
围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )
A.逐渐增强
B.逐渐减弱
C.不变
D.无法确定
3.如图表示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.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
4.如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10-2 s，自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时，当t＝3.4×10-2s时，电容器正处于__________(选填“充电”、“放电”或“充电完毕”)状态，这时电容器的上极板___________(选填“带正电”、“带负电”或“不带电”).
【课后巩固】
5.关于LC振荡电路在振荡过程中，下列说法正确的是( )
A.电流最大的时刻电压也最高
B.电流增大的过程是电容器的放电过程
C.电流最小的时刻电压最高
D.自感电动势最大时电容器带电量最大
6.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场．当产生的电场的电场线如图所示时，可能是( )
A．向上方向的磁场在增强
B．向上方向的磁场在减弱
C．向上方向的磁场先增强，然后反向减弱
D．向上方向的磁场先减弱，然后反向增强
7.如图所示，LC振荡电路中电容器的电容为C，线圈的自感系数为L，电容器在图示时刻的电荷量为Q.若图示时刻电容器正在放电，至放
电完毕所需时间为1
若图示时刻电容器正在充电，则充电至最
3
大电荷量的时间为( )
A.12
B.13
C.16
D.23
8.如图所示，L 为一电阻可忽略的线圈，D 为一灯泡，C 为电容器，开关S 处于闭合状态，灯D 正常发光.现突然断开S ，并开始计时，能正确反映电容器a 极板上电荷量q 随时间变化的图象是下图中的哪一个(图中q 为正值表示a 极板带正电)( )
9.一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图象如图，A 是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B 是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是( )
A．9×105 m B．4.5×105 m C．3×105 m D．1×105 m
10.要增大如图所示振荡电路的频率，下列说法中正确的是( )
A.减少电容器的带电荷量
B.将开关S从“1”位置拨到“2”位置
C.在线圈中插入磁铁棒芯
D.将电容器的动片旋出些
11.如图为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象，由图可知，在OA时间内__________能转化为__________能，在AB时间内电容器处于___________(选填“充电”或“放电”)过程，在时刻C，电容器带电荷量__________(选填“为零”或“最大”)．
答案解析
【课堂训练】
1.【解析】选D.图A中电场不随时间变化，不会产生磁场．图B和C 中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波．图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场．而磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波．
2.【解析】选C.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，故E不变.选项C对.
3.【解析】选B、C、D.由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，这时两极板电荷量和电压、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.
【变式备选】如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图线，由图可知( )
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2，电路中电流值不断变小
C．从t2到t3，电容器不断充电
D．在t4时刻，电容器的电场能最小
【解析】选A、C、D.由题图可以看出，在t1时刻,电容器极板上的电荷量q为最大，电容器中的电场最强．此时电路中的能量全部都是电容器中的电场能，电路中的磁场能为零，选项A正确．从t1到t2，电荷量q不断减小，这是一个放电过程，电流逐渐增大，选项B错误．从t2到t3时刻，电荷量q不断增大，是充电过程，选项C正确．t4时刻电荷量q等于零．此时电容器中的电场能为零，即为最小值，选项D正确.
4.【解析】根据题意可画出LC回路振荡电流的变化图象如图，t＝3.4×10-2 s时刻即为图象中的P点，正处于顺时针电流减小的过程中，所以，电容器正处于充电状态，上极板带正电.
答案：充电带正电
【课后巩固】
5.【解析】选B、C、D.电流最大的时刻是放电完毕时，此时电压最小为零，故选项A错误；电流最小的时刻，是充电完毕时，极板上电荷量最大，电压最大，故选项C正确；电流增大的过程，是放电过程，故选项B正确；产生的自感电动势最大时，电流的变化率最大，也就是电流为零时，即极板上电荷量最大时，故选项D正确.
6.【解题指南】解答此题时，可想象成在变化的磁场周围空间存在闭合电路，电场方向类比为感应电流方向，根据楞次定律进行判断. 【解析】选A、C.在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中通过它的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向．向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强,感应电流方向如图中E的方向所示，根据安培定则知选项A正确，B 错误．同理，当磁场反向减弱,即向下的磁场减弱时，也会得到如图
中E的方向，选项C正确，D错误.
7.【解析】选C.LC振荡电路在一个周期内,电容器有两次充电、两次放电，每次充电或放电时间均为11
＝.根据题意，电容器电荷
T
42
量由Q减小到零，需时间为11
，说明电容器由最大电荷量
36
放电到Q需时间为11
-＝
T T
46
11
＝则由电荷量Q充电至最大电荷量所需时间同样为
T
126
1
C正确.
6
【变式备选】一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，从电容器上电压达到最大值U开始计时，则有( )
A
B．至少经过1
2
C．在1
2
D.在1
CU m
2
【解析】选B、C、D.LC振荡电路的振荡周期为T＝2
的板间电压最大时，开始放电，经1
2
器电量为零，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 m，由q
＝得I.
I
t
8.【解析】选B.确定a极板上电荷量q的起始状态，再确定第一个四分之一周期内的变化情况．S处于接通状态时，电流稳定，因忽略L 的电阻，电容器两极板间的电压为零,电荷量为零.S断开，D灯熄灭，LC组成的回路将产生电磁振荡．由于线圈的自感作用，在0≤t≤T/4
时间段内，线圈产生的自感电动势给电容器充电，电流方向与原线圈中的电流方向相同，电流值从最大逐渐减小到零，但电荷量却从零逐渐增加到最大，在T/4时刻充电完毕，电流值为零而极板上的电荷量最大，但b板带正电，a板带负电，所以选项B正确.
【总结提升】LC振荡电路的分析方法
分析LC振荡电路的工作过程时，关键是要搞清电场能和磁场能相互转化的过程以及所对应的物理状态和物理量间的关系.
(1)电容器充电：先是要给电容器充上电，这时电容器中储存一定的电场能．
(2)电容器放电：电容器要通过电感线圈放电，放电过程中线圈中有电流通过，电流周围存在磁场，所以这个过程是电场能向磁场能转化的过程；同时电容器上所带电荷量、极板上的电压都要逐渐减小；待放电完毕时，电场能为零，磁场能达到最大，与之对应的振荡电流也达到最大.
(3)电容器反向充电：电容器放电完毕时，由于电感线圈的自感作用，电路中移动的电荷不能立即停止运动，仍要保持原方向流动，对电容器反向充电，同理则有电流减小，磁场能减小，而电场能增大，电容器极板上的电荷量和电压也随之增大.直到电流为零，磁场能为零，电场能、电容器极板上的电荷量、电压都达到最大.
(4)电容器反向放电：此后，电容器再进行反向放电过程，同理可知，电场能、电容器极板上的电荷量、极板间电压都减小，直至为零，磁场能、电流增大，直至最大.
9.【解析】选B.由题图知两波形相差3×10-3s，即敌机与雷达站距离
×3×10-3m＝4.5×105m，故B正确．
为s＝vt＝3×108×1
2
根据公式f可知要增大f，必须减小L
10.【解析】选B、D.
和C二者之积．C跟电容器的带电荷量无关，减小两极板的正对面积、增大两极板间的距离，从两极板间抽出介质都可减小电容C，因此，A错误，D正确．减少线圈匝数或抽出铁芯，L减小，因此B正确，C错误.
11.【解析】由题图可知，振荡电流随时间做正弦规律变化．在OA 时间内电流增大，电容器正在放电，电场能逐渐转化为磁场能．在AB时间内电流减小，电容器正在充电．在时刻C电流最大，为电容器放电完毕瞬间，带电荷量为零．
答案：电场磁场充电为零
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