高中物理第3章电磁振荡电磁波1电磁振荡学业分层测评教科版选修3-4.pdf

精品教案可编辑电磁振荡(建议用时：45 分钟)学业达标 1.如图 3-1-7所示为LC振荡电路中电容器极板上的电量q随时间t变化的图像，由图可知()3-1-7At1时刻，电路中的磁场能最小B从t1到t2电路中的电流值不断减小C从t2到t3电容器不断充电D在t4时刻，电容器的电场能最小E从t3到t4电路中的磁场能转化为电场能【解析】由图可知，t1时刻电容器极板上的电量q最大，此时刚刚充电完毕，故电路中的磁场能最小，选项A 正确；从t1到t2，电容器放电，电路中的电流从0 增加到最大值，故选项B 错误；从t2到t3，电容器的电荷量不断增加，故电容器在不断充电，选项C正确；t4时刻放电刚刚结束，电容器的电场能最小，故选项D 正确从t3到t4电路中电场能转化为磁场能，E错误【答案】ACD2在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是()【导学号：18640023】A电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小B电容器充电完毕时刻，回路中磁场能最小C回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大D电容器极板上电荷量最多时，电场能最大E回路中电流值最小时刻，电场能最小精品教案可编辑【解析】电荷量、电场强度、电场能、电压是同步量；而电流、磁场、磁场能是同步量【答案】BCD3某时刻LC振荡电路的状态如图3-1-8所示，则此时刻()图 3-1-8A振荡电流i在减小B振荡电流i在增大C电场能正在向磁场能转化D磁场能正在向电场能转化E电容器极板上的电荷在增加【解析】解决问题的关键是根据电容器的两极板的带电情况和电流方向，判定出电容器正处于充电过程由电磁振荡的规律可知：电容器充电过程中，电流逐渐减小，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，即磁场能正向电场能转化，故应选择A、D、E.【答案】ADE4在LC振荡电路中，当电容器充电完毕尚未开始放电时，下列说法正确的是()A电容器中的电场最强B电路里的磁场最强C电场能已有一部分转化成磁场能D磁场能已全部转化成电场能E此时电路中电流为零【解析】LC振荡电路电容器充电完毕，电容器中电场最强，磁场最弱，电场能和磁场能之间还没有发生转化，故A、D、E 正确【答案】ADE精品教案可编辑5在LC振荡电路中，在电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是()A电容器极板间的电压等于零，磁场能开始向电场能转化B电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值C如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时的电场能D线圈中产生的自感电动势最大E电容器极板间电场最强【解析】电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始向电场能转化；电容器开始反方向充电电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电量Q0，板间电压U0，板间场强E0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，磁场能最大，电场能为零线圈自感电动势E自LI/t，电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但/t为零，所以E自等于零由于没有考虑能量的辐射，故能量守恒，在这一瞬间电场能E电0，磁场能E磁最大，而电容器开始放电时，电场能E电最大，磁场能E磁0，则E磁E电【答案】ABC6.在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图3-1-9所示，且电流正在增大，则该时刻()图 3-1-9A电容器上极板带正电，下极板带负电B电容器上极板带负电，下极板带正电C电场能正在向磁场能转化D电容器正在放电E磁场能正在向电场能转化【解析】电流正在增大，说明是放电过程，是电场能向磁场能的转化，C、D 项正确，精品教案可编辑E项错误；放电过程电容器上极板带正电，下极板带负电，A 项正确，B 项错误【答案】ACD7.如图 3-1-10所示，L为一电阻可忽略的线圈，D 为一灯泡，C为电容器，开关S 处于闭合状态，灯D 正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像(q为正值表示a极板带正电)图 3-1-10【解析】开关 S 处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S 断开的瞬间，D 灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T4时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0 增为最大，根据电流流向，此T4时间里，电容器下极板b带正电，所以此T4时间内，a极板带负电，由0 增为最大【答案】能力提升 8如图 3-1-11甲所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图3-1-10乙所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则()甲乙精品教案可编辑图 3-1-11A 0.5 s 到 1 s 时间内，电容器C在放电B0.5 s 至 1 s 时间内，电容器C的上极板带正电C1 s 至 1.5 s 时间内，Q点的电势比P的电势高D 1 s 至 1.5 s 时间内，电场能正在转变成磁场能Et1 s 时电路中电场能最大而磁场能最小【解析】0.5 s 至 1 s 时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板；1 s 至 1.5 s 时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P，t1 s 时电流为零，电路中电场能最大，磁场能最小，C、D、E正确【答案】CDE9如图 3-1-12所示为理想LC振荡回路，此时刻电容器极板间的场强方向和线圈中的磁场方向如图下列说法正确的是()图 3-1-12A如图所示的时刻电容器正在放电B如图所示的时刻电流正在减小C电路中的磁场能在减少D电容器两端的电压在增加E电容器两端的电压在减少【解析】由电场方向可知电容器上极板带正电，由线圈中的电流方向可知电路中电流方向为逆时针 结合以上两点可知电容器在充电，电路中的电流正在减小磁场能在减少，电容器两端的电压在增加，故B、C、D 正确，A、E错误【答案】BCD精品教案可编辑10.如图 3-1-13所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2 102s，自振荡电流沿逆时针方向达最大值开始计时，当t 3.4 102s 时，电容器正处于 _(选填“充电”“放电”或“充电完毕”)状态，这时电容器的上极板 _(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)图 3-1-13【解析】根据题意可画出LC回路振荡电流的变化图像如图，t 3.4 102s 时刻即为图像中的P点，正处于顺时针电流减小的过程中，所以，电容器正处于反向充电状态，上板带正电【答案】充电带正电11 如图 3-1-14所示的电路中，电容器的电容C 1 F，线圈的自感系数L0.1 mH，先将开关 S 拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止然后将开关S 拨至b，经过t 3.14 105s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取 10 m/s2，取 3.14，研究过程中油滴不与极板接触)图 3-1-14【解析】当 S 拨至a时，油滴受力平衡，显然油滴带负电，有mgUdq，当 S拨至b后，LC回路中有振荡电流，振荡周期为T 2LC 2 3.14 0.1 103 106s 6.28 10 5s，当t 3.14 105s 时，电容器恰好反向充电结束，两极板间场强与t0精品教案可编辑时等大反向由牛顿第二定律得Udqmgma，联立式解得a20 m/s2，当振荡电流最大时，电容器处于放电完毕状态，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，此时有mgma，解得a 10 m/s2.即当油滴的加速度为10 m/s2时，LC回路中的振荡电流有最大值【答案】20 m/s2当a10 m/s2时LC回路中的振荡电流有最大值