高中物理 第十四章 電磁波 第二節(jié) 電磁振蕩課后跟蹤練習(xí) 新人教版選修3-4

第14章第2節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)1．把一根軟鐵棒插入LC振蕩回路的空心線圈中，其他條件保持不變，則回路的()A．固有振蕩頻率變大B．固有振蕩周期變大C．磁場(chǎng)能的最大值變大D．振蕩電壓的最大值變大答案：B2．(·湖北黃岡中學(xué)高二檢測(cè))如圖所示為L(zhǎng)C振蕩電路在電磁振蕩中電容器極板間電壓隨時(shí)間變化的u－t圖象()A．t1－t2時(shí)間內(nèi)，電路中電流強(qiáng)度不斷增大B．t2－t3時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)能越來(lái)越小C．t3時(shí)刻，磁場(chǎng)能為零D．t3時(shí)刻電流方向要改變答案：B3．如圖所示，LC振蕩電路中電容器的電容為C，線圈的自感系數(shù)為L(zhǎng)，電容器在圖示時(shí)刻的電荷量為Q.若圖示時(shí)刻電容器正在放電，至放電完畢所需時(shí)間為eq\f(1,3)πeq\r(LC)；若圖示時(shí)刻電容器正在充電，則充電至最大電荷量時(shí)間為()A.eq\f(1,2)πeq\r(LC) B.eq\f(1,3)πeq\r(LC)C.eq\f(1,6)πeq\r(LC) D.eq\f(2,3)πeq\r(LC)答案：C解析：LC振蕩電路在一個(gè)周期內(nèi)電容器會(huì)兩次充電、兩次放電，每次充電或放電時(shí)間均為eq\f(1,4)T＝eq\f(1,2)πeq\r(LC).據(jù)題意，電容器電荷量由Q減小到零，需時(shí)間為eq\f(1,3)πeq\r(LC)＝eq\f(1,6)T，說(shuō)明電容器由最大電荷量放電到Q需時(shí)間為eq\f(1,4)T－eq\f(1,6)T＝eq\f(1,12)T＝eq\f(1,6)πeq\r(LC)，則由電量Q充電至最大電荷量所需時(shí)間同樣為eq\f(1,6)πeq\r(LC).4．如圖所示，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極板上電量q隨時(shí)間變化的圖象是圖2的哪一個(gè)(圖中q為正值表示a極板帶正電)()答案：B解析：確定a極板上電荷量q的起始狀態(tài)，再確定第一個(gè)四分之一周期內(nèi)的變化情況．S處于接通狀態(tài)時(shí)，電流穩(wěn)定，因忽略L的電阻，電容器兩極板間的電壓為零．電荷量為零，S斷開，D燈熄滅，LC組成的回路將產(chǎn)生電磁振蕩．由于線圈的自感作用，在0≤t≤T/4時(shí)間段內(nèi)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)給電容器充電，電流方向與原線圈中的電流方向相同，電流值從最大逐漸減小到零，但電荷量卻從零逐漸增加到最大，在T/4時(shí)刻充電完畢，電流值為零而極板上的電荷量最大．但b板帶正電，a板帶負(fù)電，所以選項(xiàng)B正確．5．(·哈爾濱高二檢測(cè))理想的LC振蕩回路中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．t1時(shí)刻，電容器的帶電量最大B．t2時(shí)刻，電路中的磁場(chǎng)能量最小C．從t2時(shí)刻到t3時(shí)刻電路中的電場(chǎng)能不斷增大D．從t3時(shí)刻到t4時(shí)刻，電容器的帶電量不斷增大答案：BD6．圖為L(zhǎng)C振蕩電路中振蕩電流隨時(shí)間變化的圖象，由圖可知，在OA時(shí)間內(nèi)________能轉(zhuǎn)化為________能，在AB時(shí)間內(nèi)電容器處于________(填“充電”或“放電”)過(guò)程，在時(shí)刻C，電容器帶電荷量________(填“為零”或“最大”)．答案：電場(chǎng)磁場(chǎng)充電為零解析：由圖可知，振蕩電流隨時(shí)間做正弦規(guī)律變化．在OA時(shí)間內(nèi)電流增大，電容器正在放電，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能．在AB時(shí)間內(nèi)電流減小，電容器正在充電．在時(shí)刻C電流最大，為電容器放電完畢瞬間，帶電荷量為零．7．實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器，知道其電容C＝1μF.在兩板帶有一定電荷時(shí)，發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩板間．手頭上還有一個(gè)自感系數(shù)L＝0.1mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路，試分析以下兩個(gè)問(wèn)題：(1)從S閉合時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)π×10－5s時(shí)，電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少？(2)當(dāng)粉塵的加速度為多大時(shí)，線圈中電流最大？答案：(1)2g(2)g解析：電鍵斷開時(shí)，電容器內(nèi)帶電粉塵恰好靜止，說(shuō)明電場(chǎng)力方向向上，且F電＝mg，閉合S后，L、C構(gòu)成LC振蕩電路，T＝2πeq\r(LC)＝2π×10－5s，經(jīng)eq\f(T,2)＝π×10－5s時(shí)，電容器間的場(chǎng)強(qiáng)反向，電場(chǎng)力的大小不變，方向豎直向下，由牛頓第二定律得：a＝eq\f(F電＋mg,m)＝2g.(2)線圈中電流最大時(shí)，電容器兩極間的場(chǎng)強(qiáng)為零，由牛頓第二定律可得：a＝eq\f(mg,m)＝g，方向豎直向下．能力提升1．(·濰坊)一個(gè)LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)為L(zhǎng)，電容器電容為C，從電容器上電壓達(dá)到最大值U開始計(jì)時(shí)，則有()A．至少經(jīng)過(guò)πeq\r(LC)，磁場(chǎng)能達(dá)到最大B．至少經(jīng)過(guò)eq\f(1,2)πeq\r(LC)，磁場(chǎng)能達(dá)到最大C．在eq\f(1,2)πeq\r(LC)時(shí)間內(nèi)，電路中的平均電流是eq\f(2Um,π)eq\r(\f(C,L))D．在eq\f(1,2)πeq\r(LC)時(shí)間內(nèi)，電容器放電量為CUm答案：BCD解析：LC振蕩電路周期T＝2πeq\r(LC)，電容器電壓最大時(shí)，開始放電，經(jīng)eq\f(1,2)πeq\r(LC)時(shí)間，放電結(jié)束，此時(shí)電容器電量為零，電路中電流最大，磁場(chǎng)最強(qiáng)，磁場(chǎng)能最大．因?yàn)镼＝CU，所以電容器放電量Q＝CUm，由I＝eq\f(q,t)，所以I＝eq\f(CUm,\f(1,2)π\(zhòng)r(LC))，得I＝eq\f(2Um,π)eq\r(\f(C,L)).2．如圖為L(zhǎng)C振蕩電路中電容器極板上的電量q隨時(shí)間t變化的圖線，由圖可知()A．在t1時(shí)刻，電路中的磁場(chǎng)能最小B．從t1到t2電路中電流值不斷變小C．從t2到t3，電容器不斷充電D．在t4時(shí)刻，電容器的電場(chǎng)能最小答案：ACD解析：由圖中可以看出，在t1時(shí)刻電容器極板上的電量q為最大，電容器中的電場(chǎng)最強(qiáng)．此時(shí)電路中的能量全部都是電容器中的電場(chǎng)能，電路中的磁場(chǎng)能為零，選項(xiàng)A正確．從t1到t2時(shí)刻，電量q不斷減小，這是一個(gè)放電的過(guò)程，電流逐漸增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．從t2到t3時(shí)刻，電量q不斷增大，是充電過(guò)程，所以選項(xiàng)C正確．t4時(shí)刻電量q等于零．此時(shí)電容器中的電場(chǎng)能為零，即為最小值，所以選項(xiàng)D也為正確選項(xiàng)．3．(LC回路中各量變化的判斷)如圖表示LC振蕩電路某時(shí)刻的情況，以下說(shuō)法正確的是()A．電容器正在充電B．電感線圈中的磁場(chǎng)能正在增加C．電感線圈中的電流正在增大D．此時(shí)刻自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大答案：BCD解析：由圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和安培定則可知，此時(shí)電流向著電容器帶負(fù)電的極板流動(dòng)，也就是電容器處于放電過(guò)程中，這時(shí)兩極板電荷量和電壓、電場(chǎng)能處于減少過(guò)程，而電流和線圈中磁場(chǎng)能處于增加過(guò)程，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加．4．如圖所示的電路中，L是自感系數(shù)很大的、用銅導(dǎo)線繞成的線圈，其電阻可以忽略不計(jì)，開關(guān)S原來(lái)是閉合的．當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間，則()A．L中的電流方向不變B．燈泡D要過(guò)一會(huì)兒才熄滅C．LC電路將產(chǎn)生電磁振蕩，剛斷開瞬間，磁場(chǎng)能最大D．電容器將放電，電場(chǎng)能將變?yōu)榇艌?chǎng)能答案：AC5．要增大如圖所示振蕩電路的頻率，下列說(shuō)法中正確的是()A．減少電容器的帶電荷量B．將開關(guān)S從“1”位置撥到“2”位置C．在線圈中插入磁鐵棒芯D．將電容器的動(dòng)片旋出些答案：BD解析：根據(jù)公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知要增大f，必須減小L和C二者之積．C跟電容器的帶電荷量無(wú)關(guān)，減小兩極板的正對(duì)面積、增大兩極板間的距離，從兩極板間抽出介質(zhì)都可減小電容C，因此，A不正確，D正確．線圈匝數(shù)越少，抽出鐵芯，L越小，可見B正確，C不正確．6．如圖所示的LC振蕩回路中振蕩電流的周期為2×10－2s，自振蕩電流沿逆時(shí)針方向達(dá)最大值時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)t＝3.4×10－2s時(shí)，電容器正處于________狀態(tài)(“充電”“放電”“充電完畢”)，這時(shí)電容器的上極板________(“帶正電”“帶負(fù)電”或“不帶電”)．答案：充電帶正電解析：根據(jù)題意可畫出LC回路振蕩電流的變化圖象如圖，t＝3.4×10－2s時(shí)刻即為圖象中的P點(diǎn)，正處于順時(shí)針電流減小的過(guò)程中，所以，電容器正處于反向充電狀態(tài)，上板帶正電．7．(·長(zhǎng)沙模擬)在LC振蕩電路中，如已知電容C，并測(cè)得電路的固有振蕩周期為T，即可求得電感L.為了提高測(cè)量精