浙江專版2019年高中物理第十四章電磁波課時跟蹤檢測十七電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩含解析新人教版選修3 .doc

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電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩 一、單項選擇題 1．建立完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是(　　) 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言了電磁波的存在，選項D正確。 2．下列說法錯誤的是(　　) 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 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，當電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，A對；電場按其是否隨時間變化分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變化電場(如運動電荷形成的電場)，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磁場，故C錯，D對；恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場，B對。 3．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(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　振蕩電流最大時處于電容器放電結(jié)束瞬間，電場強度為零，A錯誤；振蕩電流為零時，振蕩電流改變方向，這時的電流變化最快，電流變化率最大，線圈中的自感電動勢最大，B錯誤；振蕩電流增大時，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，C錯誤；振蕩電流減小時，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間是(　　) A. B. C．π D．2π 解析：選B　LC振蕩電路的周期T＝2π，其中電容器上的電荷量從最大值變到零所需的最短時間為t＝，只有選項B正確。 5．如圖所示的電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器，閉合開關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(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，斷開開關的時刻為t＝0，那么選項圖中能正確表示電感器中的電流i隨時間t變化規(guī)律的是(　　) 解析：選C　S斷開前，ab段短路，電流從b→a，電容器不帶電；S斷開時，ab中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流減小，給電容器充電，此時電流負向最大；給電容器充電過程，電容器充電量達到最大時，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＝，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。可見，選項C正確。 二、多項選擇題 7．某LC回路電容器兩端的電壓U隨時間t變化的關系如圖所示，則(　　) A．在時刻t1，電路中的電流最大 B．在時刻t2，電路中的磁場能最大 C．從時刻t2至t3，電路的電場能不斷增大 D．從時刻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，時刻t1電容兩端電壓最高時，電路中振蕩電流為零，時刻t2電容兩端電壓為零，電路中振蕩電流最強、磁場能最大，選項A錯誤，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，電荷量同時減少，選項D錯誤。 8．一個LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)為L，電容器電容為C，從電容器上電壓達到最大值U開始計時，則有(　　) A．至少經(jīng)過π，磁場能達到最大 B．至少經(jīng)過，磁場能達到最大 C．在時間內(nèi)，電路中的平均電流是 D．在時間內(nèi)，電容器放電量為CU 解析：選BCD　LC振蕩電路周期T＝2π，電容器電壓最大時，開始放電，至少經(jīng)時間，放電結(jié)束，此時電容器電荷量為零，電路中電流最大，磁場最強，磁場能最大。因為Q＝CU，所以電容器放電量Q＝CU，由I＝，所以I＝ 。 三、非選擇題 9．實驗室里有一水平放置的平行板電容器，其電容C＝1 μF。在兩板帶有一定電荷時，發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩板間。還有一個自感系數(shù)L＝0.1 mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路，試分析以下兩個問題： (1)從S閉合時開始計時，經(jīng)過π10－5 s時，電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少？ (2)當粉塵的加速度為多大時，線圈中電流最大？ 解析：(1)S斷開時，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構成LC振蕩電路， T＝2π＝2π10－5 s， 經(jīng)過π10－5 s時，電容器間的電場強度反向，電場力的大小不變，方向豎直向下， 由牛頓第二定律得 a＝＝2g。 (2)線圈中電流最大時，電容器兩極間的電場強度為零， 由牛頓第二定律可得a＝＝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＝0.5 mH，電容器的電容C＝0.2 μF，電源電動勢E＝4 V，電阻的阻值R＝10 Ω，不計線圈和電源的內(nèi)阻，閉合開關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)歷的最短時間。 解析：(1)根據(jù)f＝得 f＝ Hz≈1.6104 Hz。 (2)開關S閉合，電路穩(wěn)定時，流過線圈的電流 I＝＝0.4 A 故LC回路振蕩電流的峰值為0.4 A，則有效值 I有＝≈0.28 A。 (3)由T＝2π，得T＝6.2810－5 s。 S斷開時，電容器上的電荷量為零，然后電容器開始充電，且下極板帶正電，因此最短經(jīng)電容器上極板帶正電荷最多， 則最短時間為t＝6.2810－5 s≈4.710－5 s。 答案：(1)1.6104 Hz　(2)0.28 A (3)4.710－5 s