高中物理 第三章 电磁振荡与电磁波 第一节 电磁振荡自我小测 粤教版选修34Word文件下载.docx

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D．每一周期内，电容器完成一次充放电过程

6如图3－1－11所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线．下列判断中正确的是（　　）

①在b和d时刻，电路中电流最大　②在a→b时间内，电场能转变为磁场能　③a和c时刻，磁场能为零④在O→a和c→d时间内，电容器被充电

图3－1－11

A．只有①和③　　　　　　　B．只有②和④

C．只有④　　　　　　　　　D．只有①②和③

7要增大LC振荡回路的频率，可采取的办法是…（　　）

A．增大电容器两极板正对面积

B．减少极板带电荷量

C．在线圈中放入软铁棒作铁芯

D．减少线圈匝数

8要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的是（　　）

A．线圈中插入铁芯

B．提高充电电压

C．增加电容器两板间距离

D．减小电容器两板间的正对面积

9已知LC振荡电路中的电容器电容为C，线圈的电感为L，则正在振荡的电路中（　　）

A．电容器放电的时间取决于充电电压的大小

B．电容器放电的时间取决于L和C的数值

C．电场和磁场相互转化的周期为2π

D．电场能和磁场能相互转化的周期为2π

10在LC振荡电路中，电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是（　　）

A．电容器极板间电压等于零，磁场开始向电场能转化

B．电流达到最大值，线圈周围的磁场达到最大值

C．如果没有能量辐射时，线圈的磁场能等于电容器开始放电时的电容器的电场能

D．线圈产生的自感电动势最大

11如图3－1－12所示电路，K先接通a触点，让电容器充电后再接通b触点，设这时可变电容器电容为C，线圈自感系数为L.

图3－1－12

（1）经过多长时间电容C上电荷第一次释放完？

（2）这段时间内电流如何变化？

线圈两端电压如何变化？

12如图3－1－13所示，LC回路中C是一平行板电容器，两板水平放置，开关断开时，电容器内带电灰尘恰好静止，当开关S闭合后，灰尘在电容器内运动，若C＝4μF，L＝0.1mH，求：

图3－1－13

从S闭合时开始计时，经过2π×

10－5s时，电容器内灰尘的加速度大小是多少？

（2）当灰尘的加速度是多大时，线圈中的电流最大？

13用回旋加速器加速质量为m、电荷量为q的粒子，加速器的磁感应强度为B，用LC振荡器作为高频电源对粒子加速，该振荡器的电感L和电容C的乘积应满足什么条件？

14在LC振荡电路中，若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，T2为纵坐标的坐标纸上，即图3－1－14所示中用“×

”表示的点．

图3－1－14

（1）T、L、C的关系为________．

（2）根据图中给出的数据画出T2与C的关系图线．

（3）求得的L值是________．

参考答案

1解析：

电磁振荡中的物理量可分为两组：

①电容器带电荷量q，极板间电压u，电场强度E及电场能EC等量为一组．②自感线圈中的电流i，磁感应强度B及磁场能Ei等量为一组．同组量的大小变化规律一致；

同增同减同为最大或为零值．异组量的大小变化规律相反；

此增彼减，彼长此消，若q、E、u等量按正弦规律变化，则i、B等量必按余弦规律变化．

根据上述分析由题图可以看出，本题正确选项为B、C.

答案：

BC

2解析：

由图中电容器上极板带正电荷，下极板带负电荷，图中给出的振荡电流方向，说明正电荷正向上极板聚集，所以电容器正在充电．电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化．所以A、D选项正确．

AD

3解析：

由图中螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在逆时针充电，A错．电流正在减小，电感线圈中的磁场能正在减小，电场能增大．

B

4解析：

由于LC振荡电路中，发生电磁振荡时，电压是一个交流电压，同时由于电路中存在电阻，要消耗振荡过程中的电磁能，部分转化为热能，还有一部分电磁能转化为其他能量，因此随着振荡的不断进行，电压的最大值也在减小，C选项正确．

C

5解析：

LC电路中，电容器放电完毕的瞬间，回路中电流为零，磁场的能量达到最小为零，电容器充电完毕瞬间，回路中电流为零，磁场的能量达到最小为零，电感线圈电感量增大，对电流的变化的阻碍增强，充、放电过程变慢，每一周期内电容器完成两次充、放电过程．

6解析：

本题的关键是从qt图上分析出电容器充电、放电过程和充电结束和放电结束时刻．a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能为零，③正确；

b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，①正确；

a→b是放电过程，电场能转变为磁场能，②正确；

O→a是充电过程，但c→d是放电过程，④错误．

D

7解析：

根据LC振荡回路的频率公式f＝

和平行板电容器电容公式C＝

知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小．当减少极板带电荷量，不影响C，即f不变．在线圈中放入软铁棒作铁芯，L增大，f减小．减少线圈匝数，L减少，f增大．

8解析：

由公式f＝1/（2π

）得知：

f和Q、U、I无关，与

成反比．因此要增大f，就要减小L、C的乘积，即减小L或C，其中C＝εS/4πkd.

减小L的方法有：

在线圈中拉出铁芯，减小线圈长度，减小线圈横截面积，减少单位长度匝数．

减小C的方法有：

增加电容器两板间的距离，减小电容器两板间的正对面积，在电容器两板间换上介电常数较小的电介质，故C、D选项正确．

CD

9解析：

电容器放电的时间等于

，仅与决定周期的L和C有关（T＝2π

），与充电电压大小无关，电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的转化周期为T＝2π

，而电场能和磁场能是标量，只有大小，无方向，即电场能和磁场能的转化周期为

＝π

.

10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；

电容器开始反向充电．

电容器放电完毕的瞬间有如下特点：

电容器电荷量Q＝0，板间电压U＝0，板间场强E＝0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电场能为零，线圈自感电动势E自＝

电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但

为零，所以E自为零．若不考虑能量的辐射，在这一瞬间，E电＝0，E磁最大，而电容器开始放电时，E电′最大，E磁′＝0，则E磁＝E电′.

ABC

11解析：

（1）极板上电荷由最大到零需要

周期，所以t＝

＝

（2）从能量角度看，电容器释放电荷，电场能转变为磁场能，待电荷释放完毕时，磁场能达到最大，线圈两端电压与电容两极板间电压一致，由于放电，电容两极板间电压从最大值减至零，线圈两端电压也是由最大值减为零，值得注意的是这段时间内电流由零逐渐增大，当线圈两端电压为零时，线圈中电流增至最大．

（1）t＝

（2）电流由零增至最大，电压由最大减至零

12解析：

（1）由T＝2π

得

T＝2π

s＝4π×

10－5s

开关断开时，灰尘受力平衡，F＝mg.

开关闭合经2π×

10－5s时，灰尘所受电场力与F等大反向，故受合力为2mg，由牛顿第二定律得：

2mg＝ma，所以a＝2g.

（2）当电容器放电完毕时，电流最大，此时灰尘所受电场力等于零，物体只受重力作用，即a＝g.

（1）2g　

（2）g

13解析：

粒子在磁场中运动的周期为T1＝

，LC振荡电路的振荡周期为T2＝2π

.由回旋加速器的工作原理可知T1＝T2，即

＝2π

，

所以LC＝

LC＝

14解析：

根据振荡电路的周期公式T＝2π

，在作图时，直线应尽可能通过尽量多的点，使分布在直线两侧的数据点数目尽可能相等，根据所作图线，求出其斜率k，对照公式T2＝4π2LC,即可知L＝

，代入数据，得数在0.0351～0.0389H之间．

（1）T＝2π

（2）如下图所示，图线为一直线

（3）L＝0.0370H±

0.0019H

2019-2020年高中物理第三章电磁振荡与电磁波第三节电磁波的发射、传播和接收自我小测粤教版选修3-4

1调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入仍接收不到某较低频率电台发出的信号，要收到该电台的信号，可采用下列办法中的（　　）

A．增加调谐电路中线圈的匝数

B．加大电源电压

C．在线圈两端并联一个较小的电容器

D．减小电源电压

2一个LC接收回路，若要从接收较高频率的电磁波到接收较低频率的电磁波，下列调节正确的是…（　　）

A．增加谐振线圈的匝数

B．在线圈中插入磁芯

C．降低电源电压

D．把可变电容器的动片适当旋进些

3一台最简单的收音机，除了接收天线和扬声器外，至少还必须具备下列哪几个单元电路（　　）

A．调谐电路B．调制电路

C．振荡电路D．检波电路

4一台无线电接收机，当它接收频率为535kHz的信号时，调谐电路里电容器的电容是270pF.如果调谐电路的线圈电感不变，要接收频率为1605kHz的信号时，调谐电路里电容器的电容应改变为（　　）

A．30pFB．90pFC．150pFD．710pF

5图3－3－3为一个调谐接收电路，图3－3－4（a）（b）（c）为电路中的电流随时间变化的图象，则（　　）

图3－3－3

图3－3－4

A．i1是L1中的电流图象

B．i1是L2中的电流图象

C．i2是L2中的电流图象

D．i3是流过耳机的电流图象

6发射无线电波的装置如图3－3－5所示，其中与L1相连的导体a叫________，导体b叫做________，L1的作用是________________________________________________________

________________________________________________________________________.

图3－3－5

7无线电广播的中波段波长的范围是187～560m，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少应差104Hz，则在此波段中最多能容纳的电台数约为多少？

8某发射机中的LC振荡电路的电容器电容为300pF，线圈的自感系数为0.3mH，由它产生的电磁振荡向空间发射的电磁波波长是多少？

9如图3－3－6是接收无线电波的简易收音机电路图．已知L和C，当将C调至C0时，

图3－3－6

（1）指出哪些元件组成了调谐电路，周期是多少？

（2）这时该电路能收到的无线电波波长λ是多少？

（3）元件D、C1起什么作用？

10收音机接收无线电电波的波长范围是577～182m，可变电容器的动片完全旋出时的电容是39pF，求：

（1）该收音机接收的电磁波的频率范围；

（2）该收音机LC回路中的电容器的动片全部旋入时的电容为多大？

11某电台发射的电磁波频率是72MHz，其波长是多少？

如果某接收机的LC调谐电路的线圈自感系数L＝2.0×

10－6H，要收到该电台的节目，调谐电路的电容应是多少？

由题中条件可知，要接收到较低频率的信号，则应使调谐电路的频率减小，由f＝

可知A、C正确．

AC

LC接收回路的频率f＝

，与加在其上的电压无关，C错．线圈的匝数越多，插有铁芯或磁芯，L就越大，谐振频率越低，选项A、B正确．当可变电容器的动片旋进时，正对面积增大，电容增大，也使谐振频率降低，选项D正确．

ABD

最简单的收音机应用调谐和检波．

根据调谐电路的频率公式：

f＝

，在线圈的电感L不变时，

则C2＝

C1＝（

）2×

270pF＝30pF.

A

L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象是同（a）图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流应选（b）图．

ACD

在发射无线电波时要选择开放电路才能够发射出去，理解其中的原理是解题的关键．

天线　地线　将高频振荡电路产生的振荡电流耦合到L1中，在开放的空间中激发出无线电波向外发射

根据v＝λf可以有f＝

f1＝

Hz＝1.6×

106Hz

f2＝

Hz＝5.36×

105Hz

f1－f2＝1.6×

106Hz－5.36×

105Hz＝1.064×

106Hz＝106.4×

104Hz.

所以在此波段中最多能容纳的电台数约为106台．

106台

＝2×

3.14×

s

＝1.88×

10－6s.

又因为λ＝cT＝3.0×

108m/s×

1.88×

10－6s

＝564m

564m

（1）线圈和可变电容组成了LC调谐电路．这时周期T＝2π

（2）谐振时f波＝f固，又c＝fλ，

故λ＝

＝cT＝c×

2π

＝2πc

（3）D是检波元件，作用是从经过调制的高频振荡电流中取出调制信号，C1的作用是让高频成分基本上从此通过，剩下音频电流通过耳机．

（1）线圈、可变电容　2π

（2）2πc

　（3）见解析

（1）因为电磁波的波长范围是

182m≤λ≤577m，

由f＝

知

Hz≤f≤

Hz，

即电磁波的频率范围是：

5．20×

105Hz～1.65×

106Hz.

（2）当电容器的动片完全旋出时电容最小，LC回路的频率最高，设为f1，动片完全旋入时，电容器的电容最大，LC回路中的频率最低，设为f2，由f＝

，得

解得C2＝（

）2C1＝（

39pF≈393pF，由电磁波的波长范围可计算出电磁波的频率范围，由f＝

可求出电容器的电容．

（1）5.20×

105～1.65×

106Hz　

（2）393pF

因为c＝fλ，

所以λ＝

m≈4.17m，

因为f＝

所以C＝

F

＝2.45×

10－12F≈2.45pF.

2.45pF