2022-2023學年高中物理第十四章第2節(jié)電磁振蕩課時作業(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，同時電容器極板上的電荷________________，在這個過程中電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強，電場能逐漸轉化為____________，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達到最大，電場能全部轉化為磁場能．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，電容器將進行________________，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強，磁場能逐漸轉化為電場能，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L、電容C的單位分別是秒(s、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．5．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，電路中的磁場能轉化為電場能D．電荷量減少的過程中，電路中的磁場能轉化為電場能6．有一LC振蕩電路，能產生一定波長的電磁波，若要產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．電磁振蕩與機械振動相比()A．變化規(guī)律不同，本質不同B．變化規(guī)律相同，本質相同C．變化規(guī)律不同，本質相同D．變化規(guī)律相同，本質不同概念規(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，線圈中的磁場能轉化為電場能D．振蕩電流減小的過程中，線圈中的磁場能轉化為電場能圖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間變化曲線，下列判斷中正確的是()①在b和d時刻，電路中電流最大②在a→b時間內，電場能轉變?yōu)榇艌瞿堍踑和c時刻，磁場能為零④在O→a和c→d時間內，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D．在線圈中插入鐵芯方法技巧練自感現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()圖26．如圖3所示，線圈自感系數為L，其電阻不計，電容器的電容為C，開關S閉合．現將S突然斷開，并開始計時，以下說法中錯誤的是()圖3A．當t＝eq\f(π,2)eq\r(LC)時，由a到b流經線圈的電流最大B．當t＝πeq\r(LC)時，由b到a流經線圈的電流最大C．當t＝eq\f(π,2)eq\r(LC)時，電路中電場能最大D．當t＝eq\f(3π,2)eq\r(LC)時，電容器左極板帶有正電荷最多1．在LC回路產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達到最大值圖44．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，則與圖中A點相對應的是()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S處于閉合狀態(tài)，燈泡D正常發(fā)光，現突然斷開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)()7.圖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，造成此現象的原因是()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.圖8某時刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖8所示，則此時刻()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化D．磁場能正在向電場能轉化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)現每晝夜總是快1min，造成這種現象的可能原因是()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.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，灰塵在電容器內運動，若C＝0.4μF，L＝1mH，求：(1)從S閉合開始計時，經2π×10－5s時，電容器內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2節(jié)電磁振蕩課前預習練1．逐漸減少磁場能2．原來的方向反向充電3．周期性的變化轉化4.eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))5．BC6．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＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知：欲增大f，應減小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化的過程，而機械振動是振子的動能和勢能相互轉化的過程，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＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))知，當自感系數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L和電容C有關，與其他因素無關，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ε有關．②L與線圈匝數、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＝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；增加線圈匝數和插入鐵芯，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＝eq\f(εS,4πkd)，而自感系數的大小與線圈粗細、長度、匝數及有無鐵芯有關．5．B[本題屬含自感現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，線圈中產生的感應電流是最大的，且由a到b.根據LC振蕩電路的周期公式T＝2πeq\r(LC)，可知A是錯誤的，故選A.]方法總結電感線圈L發(fā)生自感現象時，L上的電流在原基礎上開始變化，根據自感規(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．BC2．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．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．A8.AD9．BCD[根據T＝2πeq\r(LC)，又根據鐘表變快是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S斷開時，極板間灰塵處于靜止狀態(tài)，則有mg＝