2019-2020年高中物理 3.1電磁振蕩同步練習(含解析)新人教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 3.1電磁振蕩同步練習(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的關系是:T=________,f=____________. 4.關于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t=時,由a到b流經(jīng)線圈的電流最大 B.當t=π時,由b到a流經(jīng)線圈的電流最大 C.當t=時,電路中電場能最大 D.當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系如圖4所示,則與該圖中A點相對應的是( ) 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S擲到1處給電容器C充電,充好電后再將開關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S斷開時,極板間灰塵恰好靜止.當開關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 課前預習練 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,與其他因素無關,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.②L與線圈匝數(shù)、粗細、長度、有無鐵芯等因素有關. 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. 5.B [本題屬含自感現(xiàn)象和振蕩電路的綜合性問題,應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S時,由于自感作用,線圈中產(chǎn)生的感應電流是最大的,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 電感線圈L發(fā)生自感現(xiàn)象時,L上的電流在原基礎上開始變化,根據(jù)自感規(guī)律判斷出電流的變化規(guī)律,再由i與q及其他各量的對應關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,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.- 配套講稿:
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