2022-2023學(xué)年高中物理第十四章第2節(jié)電磁振蕩課時(shí)作業(yè)新人教版選修3-4

PAGEPAGE7第2節(jié)電磁振蕩1．電磁振蕩的放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷________________，在這個(gè)過程中電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強(qiáng)，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為____________，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能．2．電磁振蕩的充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持________________________逐漸減小，電容器將進(jìn)行________________，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強(qiáng)，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能．3．在電磁振蕩過程中，電容器極板上的電荷量，電路中的電流，與振蕩電流相聯(lián)系的電場和磁場都在__________________，電場能和磁場能周期性的________．4．LC電路的周期、頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝______，其中：周期T、頻率f、自感系數(shù)L、電容C的單位分別是秒(s、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．5．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(shí)，線圈中振蕩電流也最大B．電荷量為零時(shí)，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6．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7．電磁振蕩與機(jī)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(diǎn)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(shí)，電容器兩極板間的電場強(qiáng)度最大B．振蕩電流為零時(shí)，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)化為電場能圖12．如圖1所示為LC振蕩電路中電容器的極板帶電荷量隨時(shí)間變化曲線，下列判斷中正確的是()①在b和d時(shí)刻，電路中電流最大②在a→b時(shí)間內(nèi)，電場能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿堍踑和c時(shí)刻，磁場能為零④在O→a和c→d時(shí)間內(nèi)，電容器被充電A．只有①和③ B．只有②和④C．只有④ D．只有①②和③知識點(diǎn)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(jì)的電感器，C是電容器，閉合電鍵S，待電路達(dá)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．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(shí)刻t＝0，那么圖中能正確表示電感線圈中電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()圖26．如圖3所示，線圈自感系數(shù)為L，其電阻不計(jì)，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(jì)時(shí)，以下說法中錯(cuò)誤的是()圖3A．當(dāng)t＝eq\f(π,2)eq\r(LC)時(shí)，由a到b流經(jīng)線圈的電流最大B．當(dāng)t＝πeq\r(LC)時(shí)，由b到a流經(jīng)線圈的電流最大C．當(dāng)t＝eq\f(π,2)eq\r(LC)時(shí)，電路中電場能最大D．當(dāng)t＝eq\f(3π,2)eq\r(LC)時(shí)，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(shí)刻，回路中磁場能最小B．回路中電流值最大時(shí)刻，回路中磁場能最大C．電容器極板上電荷量最多時(shí)，電場能最大D．回路中電流值最小時(shí)刻，電場能最小2．在LC電路中發(fā)生電磁振蕩時(shí)，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(fù)電荷為止，這一段時(shí)間為一個(gè)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(shí)，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(dá)到最大值時(shí)，電感L中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電容器C中電場的場強(qiáng)E是()A．B和E都達(dá)到最大值B．B和E都為零C．B達(dá)到最大值而E為零D．B為零而E達(dá)到最大值圖44．LC振蕩電路中，平行板電容器兩極板間電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖4所示，則與圖中A點(diǎn)相對應(yīng)的是()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圖55．LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場方向如圖5所示，則下列說法正確的是()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圖66．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(jì)時(shí)，能正確反映電容器a極板上電荷量q隨時(shí)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)()7.圖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(shí)電容器開始放電，但電流不能立刻達(dá)到最大值，而是直到電容器C放電完畢時(shí)電流才達(dá)到最大值，造成此現(xiàn)象的原因是()A．線圈的自感作用B．電容器的本身特點(diǎn)C．電子做定向移動需要一定的時(shí)間D．以上答案都錯(cuò)誤8.圖8某時(shí)刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖8所示，則此時(shí)刻()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(shí)間后，發(fā)現(xiàn)每晝夜總是快1min，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(shí)間()A.eq\f(π,4)eq\r(LC) B.eq\f(π,2)eq\r(LC)C．πeq\r(LC) D．2πeq\r(LC)題號12345678910答案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)榱悖玫淖钌贂r(shí)間為________．圖912．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(shí)，極板間灰塵恰好靜止．當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，灰塵在電容器內(nèi)運(yùn)動，若C＝0.4μF，L＝1mH，求：(1)從S閉合開始計(jì)時(shí)，經(jīng)2π×10－5s時(shí)，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(shí)，線圈中電流最大？第2節(jié)電磁振蕩課前預(yù)習(xí)練1．逐漸減少磁場能2．原來的方向反向充電3．周期性的變化轉(zhuǎn)化4.eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))5．BC6．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＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知：欲增大f，應(yīng)減小LC，故選C.]7．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(jī)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(shí)為電容器放電結(jié)束瞬間，場強(qiáng)為零，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；振蕩電流為零時(shí)，其要改變方向，這時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤；振蕩電流增大時(shí)，線圈中的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；振蕩電流減小時(shí)，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，D選項(xiàng)正確。]2．D[a和c時(shí)刻是充電結(jié)束時(shí)刻，此時(shí)刻電場能最大，磁場能最小為零，③正確；b和d時(shí)刻是放電結(jié)束時(shí)刻，此時(shí)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(cuò)誤．]點(diǎn)評分析振蕩電路各量的變化規(guī)律時(shí)要抓住兩條線索．一個(gè)是i隨時(shí)間的變化規(guī)律，同時(shí)B、EB與i的變化規(guī)律一致；一個(gè)是q隨時(shí)間的變化規(guī)律，同時(shí)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＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))知，當(dāng)自感系數(shù)L和電容C都減小一半時(shí)，其振蕩頻率恰好增大一倍．]點(diǎn)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＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))其中：①C＝eq\f(εs,4πkd)，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(xì)、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＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).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(cuò)；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(cuò)．]點(diǎn)評注意平行板電容器電容C＝eq\f(εS,4πkd)，而自感系數(shù)的大小與線圈粗細(xì)、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(gè)方向考慮：(1)S斷開前，ab段短路，電容器不帶電．(2)S斷開時(shí)，ab中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流減小，同時(shí)，電容器C充電，此時(shí)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(shí)，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(shí)，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＝2πeq\r(LC)，可知A是錯(cuò)誤的，故選A.]方法總結(jié)電感線圈L發(fā)生自感現(xiàn)象時(shí)，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．BC2．D[電容器某一極板從帶最多的正電荷到帶最多的負(fù)電荷這段時(shí)間，電容器完成了放電和反向充電過程，時(shí)間為半個(gè)周期，A錯(cuò)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(cuò)誤；振蕩周期僅由電路本身決定，與充電電壓等無關(guān)，C錯(cuò)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(dá)到增大振蕩頻率的目的，D正確．]3．C4.C5．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(biāo)明電容器兩極板帶電情況，可分兩種情況討論．(1)若該時(shí)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(cuò)；(2)若該時(shí)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(shí)，LC振蕩電路中，電容器充電，b帶正電，故B正確．]7．A8.AD9．BCD[根據(jù)T＝2πeq\r(LC)，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＝2πeq\r(LC)，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(shí)間t＝T/4，所以t＝eq\f(π,2)eq\r(LC).]11.eq\f(π,2)eq\r(LC)解析電容器兩極板間的電壓從最大值到零所用的最少時(shí)間為eq\f(1,4)T，而T＝2πeq\r(LC)，故t＝eq\f(1,2)πeq\r(LC).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(shí)，極板間灰塵處于靜止?fàn)顟B(tài)，則有mg＝