第13講 電磁振蕩（解析版）-高二物理同步講義（人教版選擇性必修第二冊(cè)）

第13講電磁振蕩目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀通過實(shí)驗(yàn)，了解電磁振蕩1.知道什么是振蕩電流和振蕩電路.2.知道LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程，知道電磁振蕩過程中能量轉(zhuǎn)化情況.3.知道電磁振蕩的周期和頻率，知道LC電路的周期和頻率與哪些因素有關(guān)，并會(huì)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算．知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01電場振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流．2．振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．3．LC振蕩電路的放電、充電過程(1)電容器放電：由于線圈的自感作用，放電電流不會(huì)立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸減少．放電完畢時(shí)，極板上的電荷量為零，放電電流達(dá)到最大值．該過程電容器的電場能全部轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能．(2)電容器充電：電容器放電完畢時(shí)，由于線圈的自感作用，電流并不會(huì)立刻減小為零，而要保持原來的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開始反向充電，極板上的電荷逐漸增多，電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷最多．該過程中線圈的磁場能又全部轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．4．電磁振蕩的實(shí)質(zhì)在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強(qiáng)度E、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，都在周期性地變化著，電場能和磁場能也隨著做周期性的轉(zhuǎn)化．【知識(shí)拓展1】1．各物理量隨時(shí)間的變化圖像：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場能EE和磁場能EB之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系．2．相關(guān)量與電路狀態(tài)的對(duì)應(yīng)情況電路狀態(tài)abcde時(shí)刻t0eq\f(T,4)eq\f(T,2)eq\f(3T,4)T電荷量q最多0最多0最多電場能EE最大0最大0最大電流i0正向最大0反向最大0磁場能EB0最大0最大03.(1)在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，與電容器有關(guān)的物理量：電荷量q、電場強(qiáng)度E、電場能EE是同步變化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．與振蕩線圈有關(guān)的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場能EB也是同步變化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)在LC振蕩過程中，電容器上的三個(gè)物理量q、E、EE增大時(shí)，線圈中的三個(gè)物理量i、B、EB減小，且它們的變化是同步的，也即q、E、EE↓eq\o(→,\s\up10(同步異向變化))i、B、EB↓.【即學(xué)即練1】LC振蕩電路中，某時(shí)刻線圈的磁場方向如圖所示，則下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．若線圈的磁場正在減弱，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，則線圈中的電流正在增大D．若電容器正在放電，則線圈的自感電動(dòng)勢正在阻礙電流增大【答案】A【解析】AC．該題圖示只給出了某時(shí)刻線圈中電流的磁場方向，由安培定則可判斷出振蕩電流在電路中的方向，但未標(biāo)明電容器極板的帶電情況。討論判定如下：若該時(shí)刻電容器上極板帶正電，則可知電容器正處于放電階段，線圈中的電流正在增大，線圈的磁場正在增強(qiáng)，知C正確，A錯(cuò)誤；B．若該時(shí)刻電容器上極板帶負(fù)電，則可知電容器正在充電，線圈中的電流正在減小，知B正確；D．由楞次定律知，若電容器正在放電，則線圈中的電流變大，則線圈中的自感電動(dòng)勢正在阻礙電流變大，D正確。本題選說法錯(cuò)誤的，故選A。知識(shí)點(diǎn)02電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間．2．電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)．如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫作振蕩電路的固有周期和固有頻率．3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．【知識(shí)拓展2】1．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).2．說明：(1)LC電路的周期、頻率都由電路本身的特性(L和C的值)決定，與電容器極板上電荷量的多少、板間電壓的高低、是否接入電路中等因素?zé)o關(guān)，所以稱為LC電路的固有周期和固有頻率．(2)使用周期公式時(shí)，一定要注意單位，T、L、C、f的單位分別是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫茲(Hz)．(3)電感器和電容器在LC振蕩電路中既是能量的轉(zhuǎn)換器，又決定著這種轉(zhuǎn)換的快慢，電感L或電容C越大，能量轉(zhuǎn)換時(shí)間也越長，故周期也越長．(4)電路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電容器極板間的電場強(qiáng)度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，在一個(gè)周期內(nèi)上述各量方向改變兩次；電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期也是振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，極板上電荷的電性在一個(gè)周期內(nèi)改變兩次；電場能、磁場能也在做周期性變化，但是它們的變化周期是振蕩周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC).【即學(xué)即練2】如圖所示為一個(gè)LC振蕩電路中的電流變化圖線，根據(jù)圖線可判斷（）A．t1時(shí)刻電感線圈兩端的電壓最大B．t2時(shí)刻電容器兩極板間電壓為零C．在t2~t3時(shí)間內(nèi)，電路中的電場能不斷增大D．在t3~t4時(shí)間內(nèi)，電容器所帶電荷量不斷增大【答案】D【解析】A．t1時(shí)刻電流最大，電流的變化率是零，自感電動(dòng)勢為零，線圈兩端電壓最小，A錯(cuò)誤；B．t2時(shí)刻電流最小，電場能最大，電容器兩極板間的電壓最大，B錯(cuò)誤；C．在t2~t3時(shí)間內(nèi)，電容器處于放電過程，電場能減小，磁場能增大，C錯(cuò)誤；D．在t3~t4時(shí)間內(nèi)，電容器處于充電過程，兩極板帶電荷量不斷增大，D正確。故選D。能力拓展能力拓展考法01電磁振蕩的產(chǎn)生及能量【典例1】在如圖所示的LC振蕩電路中，已知某時(shí)刻電流i的方向指向A板，且正在增大，下列說法正確的是（）A．A板帶正電 B．A、B兩板間的電壓在增大C．電容器C正在放電 D．磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能【答案】C【解析】通過圖示電流方向，且電流增大，知電容器在放電，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，則電容器上極板A帶負(fù)電，下極板B帶正電，電容器上的電荷量正在減小，由知AB兩極板間的電壓在減小，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C?？挤?2電磁振蕩的周期和頻率【典例2】在如圖甲所示的振蕩電路中，電容器極板間電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定電路中振蕩電流逆時(shí)針方向?yàn)檎较?，則電路中振蕩電流隨時(shí)間變化的圖像是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】電容器極板間電壓隨電容器極板上電荷量的增大而增大，隨電荷量的減小而減?。畯念}圖乙可以看出，在0～這段時(shí)間內(nèi)是充電過程，且，即，A板應(yīng)帶正電，只有順時(shí)針方向的電流才能使A板被充電后帶正電，同時(shí)考慮到t=0時(shí)刻電壓為零，電容器極板上的電荷量為零，電流最大，即t=0時(shí)刻，電流為負(fù)向最大，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．如圖所示是一臺(tái)電子鐘，其原理類似于擺鐘，擺鐘是利用單擺的周期性運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，電子鐘是利用LC振蕩電路來計(jì)時(shí)。有一臺(tái)電子鐘在家使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)每晝夜總是快。造成這種現(xiàn)象的不可能原因是（）A．不變，變大了 B．不變，變小了C．變小了，不變 D．、均變小了【答案】A【解析】電子鐘變快了，說明周期變小了，根據(jù)，可知肯定是LC乘積減小了，則不可能是不變，變大了；故選A。2．如圖所示是LC振蕩電路某時(shí)刻的情況，以下說法正確的是（）A．電容器正在放電B．電容器正在充電C．電感線圈中的電流正在增大D．電容器兩極板間的電場能正在減小【答案】B【解析】AB．由題圖螺線管中的磁感線方向可以判定出此時(shí)LC電路正在沿逆時(shí)針方向充電，B正確，A錯(cuò)誤；CD．充電時(shí)電流在減小，電感線圈中的磁場能正在減弱，電容器兩極板間的電場能正在增大，CD錯(cuò)誤。故選B。3．如圖所示的電路，電阻，電容，電感，電感線圈的電阻可以忽略。單刀雙擲開關(guān)S置于“1”，電路穩(wěn)定后，再將開關(guān)S從“1”撥到“2”，圖中回路開始電磁振蕩，振蕩開始后時(shí)，下列說法正確的是（）A．電容器正在放電B．電容器的上極板帶負(fù)電C．電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能D．穿過線圈L的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，且正在逐漸增強(qiáng)【答案】B【解析】對(duì)LC振蕩電路的周期為，則在時(shí)刻從初始狀態(tài)振蕩半個(gè)周期，則此時(shí)電容器正在反向充電，電容器下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能，因通過線圈的電流正在向下減弱，則穿過線圈L的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，且正在逐漸減弱。故選B。4．如圖所示，為某LC振蕩電路圖，電路中電容器極板上的電量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。則以下說法正確的是（）A．該電路可以有效的把電磁波發(fā)射出去B．過程中，線圈的磁場能逐漸變小C．b、d兩時(shí)刻電路中電流最大D．a(chǎn)、c兩時(shí)刻電路中電流最大【答案】D【解析】A．有效的發(fā)射電磁波應(yīng)該需要開放電路，故A錯(cuò)誤；B．過程，電容器的電荷量減少，電場能減小，則磁場能增大，故B錯(cuò)誤；C．b、d兩時(shí)刻，電量最大，則電場能最大，磁場能為零，電路中的電流為零，故C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)、c兩時(shí)刻電路中電量變化最快，故電流最大。故D正確。故選D。5．如圖所示是LC振蕩電路及其中產(chǎn)生的振蕩電流隨時(shí)間變化的圖像，電流的正方向規(guī)定為順時(shí)針方向，則在t1到t2時(shí)間內(nèi)，電容器C的極板上所帶電量及其變化情況是（）A．上極板帶正電，且電量逐漸增加，電場能逐漸增加B．上極板帶正電，且電量逐漸減小，電場能逐漸減小C．下極板帶正電，且電量逐漸增加，磁場能逐漸增加D．下極板帶正電，且電量逐漸減小，磁場能逐漸減小【答案】B【解析】由于電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針并且電流逐漸增大，則電容器處于放電過程，上極板帶正電，且電量逐漸減小，電場能逐漸減小，磁場能逐漸增大，所以B正確；ACD錯(cuò)誤；故選B6．回旋加速器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，被加速粒子的電荷量為，質(zhì)量為m，用LC振蕩器作為帶電粒子加速的交流高頻電源，電感L和電容C的數(shù)值應(yīng)該滿足的關(guān)系為（）A． B． C． D．【答案】D【解析】要使得回旋加速器正常工作，則粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于LC振蕩電路的周期，即，即，故選D。7．如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電。時(shí)開關(guān)S打到b端，時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值。則（）A．LC回路的周期為0.04s B．LC回路的電流最大時(shí)電容器中電場能最大C．時(shí)線圈中電場能最大 D．時(shí)回路中電流沿順時(shí)針方向【答案】A【解析】A．在一個(gè)周期內(nèi)，電容器充電兩次，放電兩次，t=0.02s時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值，此時(shí)充放電一次，則周期為0.04s，故A正確。B．根據(jù)LC振蕩電路的充放電規(guī)律可知，放電完畢時(shí)，回路中電流最大，磁場能最大，電場能最小，故B錯(cuò)誤。CD．根據(jù)，此時(shí)電容器逆時(shí)針放電結(jié)束，回路中逆時(shí)針的電流最大，磁場能最大，電場能最小，故CD錯(cuò)誤。故選A。8．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．回路中電流值最大時(shí)，回路中電場能最大B．電容器充電完畢時(shí)，回路中磁場能最少C．回路中電流減小時(shí)，電容器上電荷量也減少D．回路中磁場能減少時(shí)，回路中電流值增大【答案】B【解析】A．回路中電流值最大時(shí)刻，即充電完成的時(shí)刻，磁場最強(qiáng)，磁場能最大，電場能最小，A錯(cuò)誤；B．電容器充電完成時(shí)，電場能最大，磁場能最小，B正確；C．回路中電流減小時(shí)，即為充電過程，充電過程電荷量增加，C錯(cuò)誤；D．回路中D磁場能減小時(shí)，即為充電過程，充電過程電荷量增加，電流值減小，D錯(cuò)誤。故選B。9．在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器充電完畢尚未開始放電時(shí)，下列說法正確的是（）A．電容器中的電場最強(qiáng) B．電路里的磁場最強(qiáng)C．電場能已有一部分轉(zhuǎn)化成磁場能 D．磁場能已有一部分轉(zhuǎn)化成電場能【答案】A【解析】LC振蕩電路電容器充電完畢尚未開始放電時(shí)，電容器中電場最強(qiáng)，磁場最弱，電場能和磁場能之間還沒有發(fā)生轉(zhuǎn)化。故選A。10．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(duì)面積【答案】D【解析】A．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；B．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；C．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；D．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(duì)面積來減小電容C，達(dá)到增大振蕩頻率的目的，D正確．故選D。題組B能力提升練1．如圖所示，圖為振蕩電路，通過點(diǎn)的電流如圖，規(guī)定通過點(diǎn)向左的電流方向?yàn)檎较颍铝姓f法正確的是（）A．在時(shí)刻，線圈中的磁場能最大B．在時(shí)刻，電容器的電場能最大C．0到電容器正在充電，上極板帶正電D．到電容器正在放電，上極板帶負(fù)電【答案】D【解析】AC．0到，電流為正，且正在減小，即電流為逆時(shí)針方向減小，說明電容器正在充電，電流方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向，所以上極板帶負(fù)電。在時(shí)刻，電流最小，而線圈中的磁場能與電流同步變化，則在時(shí)刻，線圈中的磁場能最小，故AC錯(cuò)誤；BD．到，電流為負(fù)，且正在增加，即電流為順時(shí)針方向增加，說明電容器正在放電，電流方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向，所以上極板帶負(fù)電。在時(shí)刻，電流最大，電流的變化率為零，電容器的帶電荷量為零，電容器電場能最小，故B錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．如圖所示，一回路的線圈電感，電容器電容，電容器兩板最大電壓為。在電容器開始放電時(shí)設(shè)為零時(shí)刻，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則（）A．此振蕩電路的周期為B．前內(nèi)的平均電流約為C．當(dāng)時(shí)，電路中磁場能最大D．當(dāng)時(shí)，電容器上板帶正電荷【答案】B【解析】A．根據(jù)解得A錯(cuò)誤；B．電容器兩板電壓最大為1V，電容C=4μF，根據(jù)則B正確；CD．當(dāng)時(shí)，也就是半個(gè)周期，反向充電結(jié)束，電路中電場場能最大，電容器下板帶正電荷，CD錯(cuò)誤。故選B。3．近場通信（NFC）是一種短距高頻的無線電技術(shù)，其主要結(jié)構(gòu)就是線圈和電容組成的類似LC振蕩電路的并聯(lián)諧振電路，其終端有主動(dòng)、被動(dòng)和雙向三種模式，最常見的被動(dòng)模式廣泛應(yīng)用于公交卡、門禁卡、校園一卡通等，刷卡時(shí)，電路發(fā)生電諧振，給電容器充電，達(dá)到一定電壓后，在讀卡設(shè)備發(fā)出的射頻場中響應(yīng)，被讀或?qū)懭胄畔ⅰＯ铝姓f法正確的是（）A．LC電路的電容器在充電時(shí)，電流增大B．LC電路中，電容器充電時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢減小C．如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將減小D．電磁波發(fā)射時(shí)，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫電諧振【答案】C【解析】A．LC電路的電容器在充電時(shí)，電流逐漸減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．LC電路中，電容器充電時(shí)，線圈中電流的變化率逐漸變大，則自感電動(dòng)勢變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，則根據(jù)可知，電容C變小，根據(jù)可知，振蕩周期將減小，選項(xiàng)C正確；D．電磁波發(fā)射時(shí)，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫調(diào)諧，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。4．常用的公交一卡通IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容器C構(gòu)成的LC振蕩電路。公交車上的讀卡機(jī)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波，刷卡時(shí)，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容器C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說法正確的是（）A．IC卡工作所需要的能量來源于卡內(nèi)的電池B．當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)射該特定頻率的電磁波時(shí)，IC卡就能有效工作C．若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則線圈L中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．IC卡只能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息【答案】B【解析】A．由題意可知，該能量來自于電磁感應(yīng)，卡內(nèi)是一個(gè)LC振蕩電路，沒有電池，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．由題意知只要發(fā)射特定頻率的電磁波時(shí)，達(dá)到一定的電壓后，IC卡才能有效工作，選項(xiàng)B正確；C．若電磁波的頻率偏離該特定頻率，電感線圈L中仍可出現(xiàn)感應(yīng)電流，但不會(huì)達(dá)到需要的電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．IC卡接收到讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，同時(shí)將自身數(shù)據(jù)信息發(fā)送給讀卡機(jī)進(jìn)行處理，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。5．如圖甲所示電路中，把開關(guān)K扳到1，電源對(duì)電容器充電，待充電完畢，把開關(guān)K扳到2，電容器與帶鐵芯的線圈L組成的振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流，電流傳感器能實(shí)時(shí)顯示流過電容器的電流，電流向下流過傳感器的方向?yàn)檎较颉Ｈ鐖D乙所示的1、2、3、4是某同學(xué)繪制的四種電流隨時(shí)間變化的圖像。下列說法正確的是（）A．K扳到1時(shí)電流如圖線1所示，K扳到2時(shí)電流如圖線4所示B．K扳到1時(shí)電流如圖線2所示，K扳到2時(shí)電流如圖線3所示C．換用電動(dòng)勢更大的電源，振蕩電流的周期將變大D．拔出線圈的鐵芯，振蕩電流的頻率將降低【答案】A【解析】AB．K扳到1時(shí)對(duì)電容器充電，電流沿正向逐漸減小，圖線1符合，K扳到2時(shí)產(chǎn)生振蕩電流，0時(shí)刻電流為零，前半個(gè)周期電流方向?yàn)樨?fù)，圖線4符合，故A正確，B錯(cuò)誤；C．振蕩電流的周期可知周期與電動(dòng)勢無關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．振蕩電流的頻率拔出線圈的鐵芯，線圈自感系數(shù)減小，頻率將升高，故D錯(cuò)誤。故選A。6．如圖所示，儲(chǔ)罐中有不導(dǎo)電液體，將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成電容為C的電容器置于儲(chǔ)罐中，電容器可通過開關(guān)S與自感系數(shù)為L線圈或電源相連．當(dāng)開關(guān)從a撥到b開始計(jì)時(shí)，L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生振蕩電流，則時(shí)間內(nèi)（）A．線圈中的電流增大 B．線圈中的自感電動(dòng)勢減小C．電容器極板間的電場強(qiáng)度增大 D．電容器極板上的電荷量減小【答案】C【解析】D．L與C構(gòu)成的回路，振蕩的周期電容器電量隨時(shí)間變化如圖所示在時(shí)間內(nèi)，即是時(shí)間內(nèi)，電容器極板上的電荷量增加，D錯(cuò)誤；AB．電容器電量隨時(shí)間變化如圖所示則線圈中的電流關(guān)系如圖所示在時(shí)間內(nèi)，即是時(shí)間內(nèi)，電流在減小，自感電動(dòng)勢圖像的斜率在增大，故自感電動(dòng)勢在增大，AB錯(cuò)誤；C．根據(jù)解得電容器極板上的電荷量增加，則場強(qiáng)增大，C正確。故選C。7．下列說法正確的是（）A．醫(yī)學(xué)診斷時(shí)用“B超”儀器探測人體內(nèi)臟，是利用超聲波的多普勒效應(yīng)B．圖（a）中如果燈泡燈絲突然燒斷，會(huì)引起原線圈電流突然增大C．圖（b）中磁鐵上下振動(dòng)時(shí)，磁鐵下端放一金屬線圈，讓磁鐵振動(dòng)時(shí)穿過它，它將對(duì)磁鐵產(chǎn)生明顯的阻尼D．圖（c）中LC振蕩電路中，如果磁場在增大，那么電容器在放電且電容器上極板帶正電【答案】C【解析】A．“B超”儀器通過它的探頭不斷向人體發(fā)出短促的超聲波脈沖，超聲波遇到人體不同組織的分界面時(shí)會(huì)反射回來，又被探頭接收，這些信號(hào)經(jīng)電子電路處理后可以合成體內(nèi)臟器的像，沒有使用多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．圖(a)中如果燈泡燈絲突然燒斷，副線圈中的電流減小，會(huì)引起原線圈電流突然減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．圖(b)中磁鐵上下振動(dòng)時(shí)，磁鐵下端放一金屬線圈，讓磁鐵振動(dòng)時(shí)穿過它，線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，它產(chǎn)生它將對(duì)磁鐵產(chǎn)生明顯的阻尼，選項(xiàng)C正確；D．圖(c)中LC振蕩電路中，如果磁場在增大，說明電流正在增大，那么電容器在放電，由電流的關(guān)系可知電容器上極板帶負(fù)電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。8．LC振蕩電路在t1和t2時(shí)刻自感線圈中磁感線方向和電容器中極板帶電情況如圖所示，若，則（）A．在t1時(shí)刻電容器正充電 B．在t2時(shí)刻電容器兩極板間電場正在增強(qiáng)C．在t1時(shí)刻電路中電流正在減小 D．在t2時(shí)刻自感線圈中磁場正在增強(qiáng)【答案】B【解析】由知AC．從題圖可看出、兩個(gè)時(shí)刻螺線管處的電流都是從左向右穿過螺線管，由于電流方向是正電荷運(yùn)動(dòng)方向，時(shí)刻正電荷是從左極板流出然后穿過螺線管，正處于放電狀態(tài)，只要是放電，振蕩電流就是增大的，故AC錯(cuò)誤；B．時(shí)刻，電流從左向右通過螺線管，而右極板帶正電，說明正電荷正往右極板上聚集，所以時(shí)刻電容器在充電，隨著極板上電荷增多，兩級(jí)間電場增強(qiáng)，故B正確；D．由于充電過程中振蕩電流總是減小的，故線圈中磁場在減弱，故D錯(cuò)誤。故選B。9．如圖所示為LC振蕩電路在電磁振蕩中電容器極板間電壓隨時(shí)間變化的圖象A．時(shí)間內(nèi)，電路中電流強(qiáng)度不斷增大 B．時(shí)間內(nèi)，電場能越來越小C．時(shí)刻，磁場能為零 D．時(shí)刻電流方向要改變【答案】B【解析】在時(shí)間內(nèi)，極板間的電壓增大，極板電量增大，所以為充電過程，電流強(qiáng)度減小，A錯(cuò)誤；在到時(shí)刻極板電壓減小，極板電量減小，所以電容器放電，電流逐漸增大，磁場能增大，電場能減?。粫r(shí)刻電壓為零，說明是放電完畢，電場能為零，磁場能最大；之后將是對(duì)電容器充電，且電流方向不變，故B正確，CD錯(cuò)誤．10．如圖所示，LC電路中，電容C為0.4μF，電感L為1mH。已充電的平行板電容器兩極板水平放置。開關(guān)S斷開時(shí)，極板間有一帶電灰塵恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，灰塵開始在電容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)（設(shè)灰塵未與極板相碰），此時(shí)開始計(jì)時(shí)，在一個(gè)振蕩周期內(nèi)，下列說法正確的是（）A．時(shí)，回路中電流變化最快 B．時(shí)，灰塵的速度最大C．時(shí)，灰塵的加速度最大 D．時(shí)，線圈中磁場能最大【答案】C【解析】A.開關(guān)S斷開時(shí)，極板間帶電灰塵處于靜止?fàn)顟B(tài)，則有式中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，得s＝4π×10－5s開關(guān)S閉合時(shí)t＝0，則當(dāng)t=時(shí)，即時(shí)，電容器放電完畢，回路中電流最大，回路中電流變化最慢，故A錯(cuò)誤；B.當(dāng)t=時(shí)，即時(shí)，電容器放電完畢，此時(shí)灰塵僅受重力；之后電容器反方向充電，帶電灰塵受電場力方向向下，帶電灰塵會(huì)繼續(xù)加速，故B錯(cuò)誤；C.當(dāng)t＝2π×10－5s時(shí)，即t＝時(shí)，振蕩電路中電流為零，電容器極板間場強(qiáng)方向跟t＝0時(shí)刻方向相反，則此時(shí)灰塵所受的合外力為F合＝mg＋＝2mg又因?yàn)镕合＝ma，此時(shí)灰塵的加速度a＝2g，方向豎直向下；之后電容器再次反向充電，極板間場強(qiáng)方向又跟t＝0時(shí)刻方向相同，帶電灰塵受電場力方向向上，所以2π×10－5s時(shí)，灰塵的加速度最大為2g，故C正確；D.當(dāng)t＝2π×10－5s時(shí)，即t＝時(shí)，振蕩電路中電流為零，線圈中磁場能最小，故D錯(cuò)誤。故選C。題組C培優(yōu)拔尖練11．麥克斯韋在前人研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地建立了經(jīng)典電磁場理論，進(jìn)一步揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。他大膽地假設(shè)：變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會(huì)在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。以平行板電容器為例：圓形平行板電容器在充、放電的過程中，板間電場發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場相當(dāng)于一連接兩板的板間直導(dǎo)線通以充、放電電流時(shí)所產(chǎn)生的磁場。如圖所示，若某時(shí)刻連接電容器的導(dǎo)線具有向上的電流，則下列說法中正確的是（）A．電容器正在充電B．兩平行板間的電場強(qiáng)度E在減小C．該變化電場產(chǎn)生順時(shí)針方向（俯視）的磁場D．兩極板間電場最強(qiáng)時(shí)，板間電場產(chǎn)生的磁場達(dá)到最大值【答案】A【解析】A．電容器內(nèi)電場強(qiáng)方向向上，下極板帶正電，根據(jù)電流的方向，正電荷正在流向下極板，因此電容器處于充電過程，A正確；B．電容器的帶電量越來越多，內(nèi)部電場強(qiáng)度越來越大，B錯(cuò)誤；C．該變化電場產(chǎn)生磁場方向等效成向上的電流產(chǎn)生磁場的方向，根據(jù)右手螺旋定則可知，電場產(chǎn)生的磁場逆時(shí)針方向（俯視），C錯(cuò)誤；D．當(dāng)兩極板間電場最強(qiáng)時(shí)，電容器充電完畢，回路的電流最小，因此產(chǎn)生的磁場最小，D錯(cuò)誤。故選A。12．某時(shí)刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖所示，下列說法正確的是（）A．此時(shí)刻電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化B．此時(shí)刻磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化C．在一個(gè)周期內(nèi)，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完成兩次D．在一個(gè)周期內(nèi)，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完成一次【答案】BC【解析】AB．由圖可知，該時(shí)刻電容器正在充電，則振蕩電流i正在減小，電場能逐漸增大，磁場能逐漸減小，即磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化，A錯(cuò)誤，B正確；CD．在一個(gè)周期內(nèi)，電容器兩次充電、兩次放電，則磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完成兩次，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完成兩次，C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。13．振蕩電路在測量、自動(dòng)控制、無線電通訊及遙控等許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在LC振蕩電路中，某時(shí)刻線圈中的磁場及電容器中的電場如圖所示，在該時(shí)刻，下列說法正確的是（）A．電容器極板上的電荷量正在增大 B．電路中的電流正在增大C．線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢正在增大 D．振蕩電路中電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化【答案】AC【解析】根據(jù)線圈中磁場的方向可判斷線圈中電流方向由下到上，根據(jù)電容器中電場線判斷上極板為正，則此時(shí)電容器極板上的電荷量正在增大，電容器正在充電，電流正在減小，感應(yīng)電動(dòng)勢正在增加，磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化。故選AC。14．關(guān)于LC振蕩電路，某一時(shí)刻的電場線、磁感線方向如圖所示，下列說法正確的是（）A．電容器正在放電，電場能正在減小B．電容器正在充電，磁場能正在減小C．電流正在增大，電場強(qiáng)度正在增大D．電流正在減小，電場強(qiáng)度正在增大【答案】BD【解析】由題圖知，若磁場正在減弱，則磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，電容器正在充電，電場能正在增大，電場強(qiáng)度正在增大。因?yàn)榇艌鰷p弱，則穿過線圈的磁通量減小，那么線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁場的磁通量的減小，即感應(yīng)電流的磁場的方向豎直向上，根據(jù)安培定則可以知道感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，即電流由b向a，如圖所示故電容器下極板帶正電、上極板帶負(fù)電。根據(jù)閉合電路歐姆定律由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電流正在減小。反之若磁場正在增強(qiáng)，則電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化，電容器正在放電，電場能正在減少，由磁場的方向可以判斷出放電電流的方向從b向a，則電容器上極板帶正電、下極板帶負(fù)電，則電場方向應(yīng)該豎直向下，與題圖所表示場強(qiáng)相反，故電容器不可能在放電，所以AC選項(xiàng)錯(cuò)誤，BD選項(xiàng)是正確。故選BD。15．在某一LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)為L，電容器的電容為C，從電容器上電壓達(dá)到最大值開始計(jì)時(shí)，即t=0，則有（）A．至少經(jīng)過，磁場能達(dá)到最大B．至少經(jīng)過，磁場能達(dá)到最大C．在0到時(shí)間內(nèi)，電路中的平均電流為D．在0到時(shí)間內(nèi)，電容器放出的電荷量為【答案】AC【解析】AB．LC振蕩電路周期電容器電壓最大時(shí)，開始放電，經(jīng)時(shí)間，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，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．因?yàn)镼＝CU，所以電容器放電荷量Q＝CUm由得選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。16．如圖甲所示為LC振蕩電路，用電流傳感器可以將快速變化的電流顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，如圖乙所示。規(guī)定圖甲中標(biāo)注的電流方