高中物理人教版選修34課時(shí)跟蹤檢測（十七）電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩

課時(shí)跟蹤檢測（十七）電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩一、單項(xiàng)選擇題1．建立完整的電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是()A．法拉第 B．奧斯特C．赫茲 D．麥克斯韋解析：選D麥克斯韋建立了電磁場理論并且預(yù)言了電磁波的存在，選項(xiàng)D正確。2．下列說法錯(cuò)誤的是()A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B．恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C．穩(wěn)定電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D．均勻變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場解析：選C變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，A對；電場按其是否隨時(shí)間變化分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變化電場(如運(yùn)動(dòng)電荷形成的電場)，穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場，只有變化的電場周圍空間才存在對應(yīng)磁場，故C錯(cuò)，D對；恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場，B對。3．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(dòng)勢為零C．振蕩電流增大的過程中，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化成電場能D．振蕩電流減小的過程中，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能解析：選D振蕩電流最大時(shí)處于電容器放電結(jié)束瞬間，電場強(qiáng)度為零，A錯(cuò)誤；振蕩電流為零時(shí)，振蕩電流改變方向，這時(shí)的電流變化最快，電流變化率最大，線圈中的自感電動(dòng)勢最大，B錯(cuò)誤；振蕩電流增大時(shí)，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，C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正確。4．在LC振蕩電路中，電容器上帶的電荷量從最大值變化到零所需的最短時(shí)間是()A.eq\f(π,4)eq\r(LC) B.eq\f(π,2)eq\r(LC)C．πeq\r(LC) D．2πeq\r(LC)解析：選BLC振蕩電路的周期T＝2πeq\r(LC)，其中電容器上的電荷量從最大值變到零所需的最短時(shí)間為t＝eq\f(T,4)，只有選項(xiàng)B正確。5．如圖所示的電路中，L是電阻不計(jì)的電感器，C是電容器，閉合開關(guān)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)刻為t＝0，那么選項(xiàng)圖中能正確表示電感器中的電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()解析：選CS斷開前，ab段短路，電流從b→a，電容器不帶電；S斷開時(shí)，ab中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流減小，給電容器充電，此時(shí)電流負(fù)向最大；給電容器充電過程，電容器充電量達(dá)到最大時(shí)，ab中電流減為零；此后，LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流。綜上所述，選項(xiàng)C正確。6．有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長的電磁波，若要產(chǎn)生波長比原來短一些的電磁波，可用的措施為()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解析：選C由于電磁波傳播過程中波速v＝λf恒定，因此欲使波長λ變短，必須使頻率f升高，由于頻率f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，所以，增加線圈匝數(shù)和在線圈中插入鐵芯，將使線圈自感系數(shù)L增大而降低頻率f；減小電容器極板間距將使電容C增大而降低頻率f；減小電容器極板正對面積將使電容C減小而升高頻率f?？梢?，選項(xiàng)C正確。二、多項(xiàng)選擇題7．某LC回路電容器兩端的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示，則()A．在時(shí)刻t1，電路中的電流最大B．在時(shí)刻t2，電路中的磁場能最大C．從時(shí)刻t2至t3，電路的電場能不斷增大D．從時(shí)刻t3至t4，電容器的電荷量不斷增大解析：選BC由LC回路中各物理量的變化規(guī)律可知，時(shí)刻t1電容兩端電壓最高時(shí)，電路中振蕩電流為零，時(shí)刻t2電容兩端電壓為零，電路中振蕩電流最強(qiáng)、磁場能最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在t2至t3的過程中，從題圖可知，電容器兩板電壓增大，故電場能增加，選項(xiàng)C正確；而在t3至t4的過程中，電容器兩板電壓減小，電荷量同時(shí)減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．一個(gè)LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)為L，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πeq\r(LC)，磁場能達(dá)到最大B．至少經(jīng)過eq\f(π,2)eq\r(LC)，磁場能達(dá)到最大C．在eq\f(π,2)eq\r(LC)時(shí)間內(nèi)，電路中的平均電流是eq\f(2U,π)eq\r(\f(C,L))D．在eq\f(π,2)eq\r(LC)時(shí)間內(nèi)，電容器放電量為CU解析：選BCDLC振蕩電路周期T＝2πeq\r(LC)，電容器電壓最大時(shí)，開始放電，至少經(jīng)時(shí)間eq\f(π,2)eq\r(LC)，放電結(jié)束，此時(shí)電容器電荷量為零，電路中電流最大，磁場最強(qiáng)，磁場能最大。因?yàn)镼＝CU，所以電容器放電量Q＝CU，由I＝eq\f(Q,t)，所以I＝eq\f(2U,π)eq\r(\f(C,L))。三、非選擇題9．實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器，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。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)問題：(1)從S閉合時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過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？解析：(1)S斷開時(shí)，電容器內(nèi)帶電粉塵恰好靜止，說明電場力方向向上，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)過π×10－5s時(shí)，電容器間的電場強(qiáng)度反向，電場力的大小不變，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)，電容器兩極間的電場強(qiáng)度為零，由牛頓第二定律可得a＝eq\f(mg,m)＝g，方向豎直向下。答案：(1)2g(2)g，方向豎直向下10．如圖所示，線圈的自感系數(shù)L＝0.5mH，電容器的電容C＝0.2μF，電源電動(dòng)勢E＝4V，電阻的阻值R＝10Ω，不計(jì)線圈和電源的內(nèi)阻，閉合開關(guān)S，待電路中電流穩(wěn)定后斷開S，求：(1)LC回路的振蕩頻率；(2)LC回路振蕩電流的有效值；(3)從斷開S到電容器上極板帶正電荷最多所經(jīng)歷的最短時(shí)間。解析：(1)根據(jù)f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))得f＝eq\f(1,2π×10－5)Hz≈1.6×104Hz。(2)開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)，流過線圈的電流I＝eq\f(E,R)＝0.4A故LC回路振蕩電流的峰值為0.4A，則有效值I有＝eq\f(I,\r(2))≈0.28A。(3)由T＝2πeq\r(LC)，得T＝6.28×10－5s。S