课时作业(19)电磁振荡-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

第四章 课时作业(十九) 电磁振荡 答案精解P。 (建议用时,40分钟) [基础题组练] B.若电容器正在充电,则电容器下极板带正电 题组一 电磁振荡 C.若电容器上极板带正电,则线圈中电流正在增大 1.在LC振荡电路中,下列说法错误的是 D.若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍电流 增大 A.电容器开始放电时,电路中电流最大 B. 电路中电流最大时,电路中的电场能最小 5.如图所示,1.为电阻不计的自感线圈,已知LC振荡 C. 电容器放电结束时,电路中的电流最大 电路的周期为T,开关S先闭合一段时间.S断开时 开始计时,当(-3T时,1.内部磁感应强度的方向和 D. 电容器反向充电开始时,电路中的磁场能最大 2.如图所示是LC振荡电路中电容器所带电荷量随时 电容器极板间电场强度的方向分别为 ) 间变化的图像,在1×10s到2×10*s内,关于 { 电容器的充(或放)电过程及由此产生的电磁波的 波长,正确的结论是 ( ) /C A.向下、向下 B.向上、向下 nx10s) C.向上、向上 D.向下,向上 6.(多选)如图所示为IC振荡电路中电流i随时间 A.充电过程,波长为1200m C 变化的图像,可知 ) B.充电过程,波长为1500m C.放电过程,波长为1200m D.放电过程,波长为1500m 3.(多选)LC振荡电路中电容器两端的电压a随时间 A.在/:时刻,电路中的电场能最大 7变化的关系如图所示,则 ) B.从2:到/。,电容器极板上的电荷量逐渐减少 C.从。到,电容器放电 D.在/:时刻,线圈中的磁场能最小 题组二 电磁振荡的周期和频率 7.回旋加速器中的磁感应强度为B,被加速粒子所带 A.在时刻,电路中的电流最大 电荷量为o.质量为n,用LC振荡器作为该带电粒 B.在时刻,电路的磁场能最大 子加速时的高频交流电源,电感L.和电容C的数值 C.从z。至/。时刻,电路的电场能不断增大 应该满足的关系为 D.从/。至/.时刻,电容器带的电荷量不断增多 4.(多选)LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所 示,则 ( ) C 8.某人设计了如图所示的装置,用来检测车辆是否超 载,车辆底座上装有电容器,电容器承受的压力随 车辆重力的增大而增大,且电容器两板之间的距离 随压力的增大而减小.电容器接在如图甲所示的电 路上,将开关从a拨到6时,构成LC振荡电路而向 A.若磁场正在减弱:则电容器上极板带正电 外辐射电磁波,再使用调谐电路来接收图甲振荡电 .143. 路中的电磁波,这样就可通过测量乙中接收到的频 电容C-4F.问: 率而获知甲中的发射频率,以确定电容器的电容C (1)该LC回路的振荡周期多大? 的值(L值已知),从而测量车辆重力.下列分析判 (2)设(一0时,电容器上电压最大,则7一9.0× 断正确的是 10-③}s时,通过线圈的电流是增大还是减小,这时 # 电容器是处在充电过程还是放电过程? - H A.当装置中的电源使用很久,电动势减小时,频率 的测量值偏小 B.当装置中的电源使用很久,电动势减小时,频率 的测量值不变 C.车辆重力增大时,LC回路中电流的振荡频率 变小 D.车辆重力增大时,LC回路中电流的振荡频率 12. 如图所示的振荡电路中,电感I.一300H,电容C 变大 的范围为25~270pF,求: [能力提升练] 9.如图所示,单刀双掷开关S先接到a端让电容器充 满电,/一0时开关S接到端,已知线圈中的磁场 能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s.不考虑 (1)振荡电流的频率范围 振荡过程中的能量损失,下列说法正确的是 _ (2)若电感L=10mH.要产生周期T一0.02s的 振荡电流,应配置多大的电容 A. 电容器两端电压与其所带电荷量成反比 B.电容器两端电压最大时,所储存的电场能最小 C.7-1.005s时,M点与N点的电势相等 D.7-1.00s至/-1.01s内,电容器一直放电 10.如图甲、乙所示,电容器的电容都是C-4×10*F. 电感都是L-9X10*H,甲图中电键S先接a,充 电结束后将S扳到b;乙图中电键S先闭合,稳定 后断开.两图中LC回路开始电磁振荡,/一3.14× 10s时刻,C,的上极板正在 (选填“充” 或“放”)电,带 (选填“正”或“负”)电;L 中的电流方向向 (选填“左”或“右”),磁 场能正在 (选填“增大”或“减小”) (#} 甲 乙 11.在LC振荡电路中,线圈的自感系数L.一2.5mH ·144.7.ABD解析远距离输电的模型如图所示,T:原线圈的电流 为1_4000 4000 A-1×10 A.输电线路上损失的功率为 功率变为输入总功率的倍,选项A正确. 0_00O P=ER-10%P,所以有I- A- R 1X10 11.解(1)建立如图甲所示的远距离输电模型, 的电压 U --1.R=2$10V-2 0$10V-1$$ nt 输电线路损耗的功率 1.8×109×10 10,选项C错误;能正常发光的灯泡的盏数为 P- R和P -4%P,可得l-6A. 220 又P-UI, N90%P6×10盏,选项D正确. 60 所以U-1500V. 则U -U-IR -1440V. { 由理想变压器规律可得 ##-#-.--2# 所以升压变压器和降压变压器原,副线圈的匝数比分别是 1. 8.解输电线路原理图如图所示。 1:3和72:11. (2)若不用变压器而由发电机直接榆送(模型如图乙所示) 1 #### ##用 4& 由P=UI,可得I-18A. n-2500V. 所以线路损耗的功率为 P-IR-18t10W-3240W$ (2)输电线上的电流1。-B--200A. 用户得到的电压为 U =U-IR-(500-18X10)V-320V. 输电线上的功率损失P. -ra-60kW. 用户得到的功率为 用户得到的功率P -P -P -440kW P-P-P -(9000-3240)W-5760W (3)输电线上损失的电压AU-Ir.-300V. 答案(1)1:3 72:11(2)320V 5760W 降压变压器原线圈两端的电压U。-U。-AU-2200V. 12.解析(1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P。一40X6× 22W-5280W-P. (1)2 500V (2)60 kW 440 kW (3)10:1 由于灯正常发光,故降压变压器副线圈两端的电压U一 9.AB 解根据题意,由P一UI可得,升压变压器原线圈的 220V. 电流为I一 P10×10 250 A-40A,输电线上的电流为I 1I.-4A.升压变压器副线圈的电压为U--U.-2500V. 220 V-880 V. 7t -5880 降压变压器原线圈的电压为U-U-AU-U:-I2R (2)输电线上损失的电压为U-lr-6×4V-24V,则升 U220 7 压变压器副线圈两端的电压为U。-U+U-880V+ Pp-P 正确,B错误;该输电系统的输电效率为n- 24V-904 V. 则升压变压器原线圈两端的电压为U-U。-×904V- 7p 226V. 用电器减少,则降压变压器的输入功率减小,输电线上损失 答案(1)6A(2)226V 的功率减小,选项D错误. 10.A 输入总功率为P。,输电线电阻为R,电压为U时, 课时作业(十九) 输电线电流I.- 1.A 在电容器放电过程中,电流由零逐渐增大,线圈中 R-kP;电压为5U时,输电线电流1。-{ P ,输电线上损耗 产生的自感电动势虽然和电流方向相反,要阻碍电流的增 大,但不能阻止电流的增大,因此尽管随着放电过程进行,加 ·197· 在线圈两端的电压不断减小,但是线圈中的电流却不断增 大的时间间隔为0.01s.则周期T-0.02s.1-1.005s 大,直至放电结束,线圈两端电压减小为零,电流达到最大 50-T时,电流达到最大值,电容器放电完毕,电荷量为0. 从能量转化角度分析,在电容器放电过程中,电容器上的电 荷量逐渐减小,磁场能逐渐增大,磁场逐渐增强,这只有电流 则M点与N点的电势相等,选项C正确;1-1.00s至1 逐渐增大才能实现,直至放电结束,电容器电荷量为零,电场 1.01s内,(-吾T,电容器先放电后反向充电,选项D错误. 能全部转化为磁场能,电流达到最大;由上述分析可知,选项 A正确. 10.先由周期公式求出电磁振荡的周期T一2 LC 2.A 由图像知该过程电容器所带电荷量在增加,故为充 1.2r×10s.则1-3.14×10s时刻是开始振荡后的 电过程;同时,由图像还可得到T一4X10*s,而由c-得, 板带正电开始放电,根据电磁振荡规律知,3T时C:的上 -cT-1200m.选项A正确. 3.BC 在1.时刻电路中电容器两端的电压最大,故两极 极板开始充电,带正电;由题图乙可知,开始振荡时,L。中 板之间的电场最强,电场能最大,根据能量守恒可知此时磁 电流由右向左开始减小;给C:充电,根据电磁振荡规律知, 场能最小,故在7:时刻电路中的电流为0,选项A错误;在/ 3T时,C。开始放电,电流增大,磁场能增大,L。中电流方 时刻电路中电容器两端的电压为0,两极板之间的电场强度 为0,故电场能为0,根据能量守恒可知此时磁场能最大,选 向由右向左。 项B正确;从t。至t:时刻,电容器两端的电压逐渐增大,故 充 正左 增大 两极板之间的电场逐渐增强,则电路的电场能不断增大,选 11.解(1)由周期公式可知T=2x 1C-2×3.14× 项C正确;从至△时刻,电容器两端的电压逐渐减小,根 2.5X10-*X4X10-*s-6.28X10-s. 据Q一CU可知电容器所带电荷量不断减少,选项D错误。 4.BCD解由电流产生的磁场方向和安培定则可判断振荡 (2)因为1-9.0×10s相当于14.33个周期,而T<0.33T< 电流方向,由于题中未标明电容器两极板带电情况,故可分 2T,所以当(-9.0×10-》s时,LC回路中的电磁撅荡正 两种情况讨论:(1)若该时刻电容器上极板带正电,则可知电 容器处于放电阶段,电流增大,磁场增强,选项C正确,A错 处在第二个T的变化过程中. 误;(2)若该时刻电容器下极板带正电,可知电容器处于充电 状态,电流在减小,选项B正确;由楞次定律可知,选项D 1-0时,电容器上电压最大,极板上电荷量最多,电路中电 正确. 流值为零,回路中电流随时间的变化规律如图所示,第一个 5.B 解开关S闭合时,由于自感线圈电阻不计,故电容器 T内,也容器放电,电流由零增至最大;第二个内,电容 两端的电压为零,电容器不带电,当开关S断开时,由于线圈 器被反向充电,电流由最大减小到零。 的自感作用,电流不能立即减小为零,电容器开始充电,上极 37 下;线圈中电流方向由上向下,由右手蝶旋定则可知,磁场方 向向上,选项B正确. 显然,在(-9.0×10-*s时,即在第二个丁内,线圈中的电 6.CD解在1:时刻,电路中的电流最大,说明放电结束,此 流在减小,电容器正处在反向充电过程中. 时电路中的电场能为0,磁场能最大,选项A错误:从1到 (1)6.28×10s(2)减小 充电 1,电路中的电流逐渐减小,说明电容器正在充电,极板上的 12.(1)由/-1 带电荷量逐渐增加,选项B错误;从1;到t,电路中的电流增 一可知电感L.不变,C取最大值时,f 2xv1C 大,说明电容器正在放电,选项C正确;在1。时刻电路中电 最小:C取最小值时,f最大,故 流为0,说明充电结束,则磁场能最小,选项D正确 f二. 1 7.D 解要使回旋加速器正常工作,则粒子做园周运动的周 2-XV300×10-X25X10- Hz~1.8×10Hz 期应等于1C振荡电路的周期,即2n-2rvLC.解得vIC= fi= 1 qB 2X300X10X270X10- Hz~0.56×10Hz 所以频率范国为0.56×105~1.8×10*Hz. (2)由T-2nvLC得 8.BC 根据振荡电路的振荡频率公式/一- T 2L和 0.022 C与电动势无关,可知电动势减小时,对频率的测量值没有 (1)0.56×10*-1.8×10Hz(2)1×10-F 课时作业(二十) 车辆重力增大时电容器两板之间的距离减小,此时电容增 大,故回路中电流的振荡频率变小,选项C正确,D错误. 1.B 因为绝缘环形管面内有均匀增大的磁场,在其周围 9.C 由Q-CU可得,电容器两端电压与其所带电荷量 会产生稳定的涡旋电场,对带电小球做功;由楞次定律判断 成正比,选项A错误;电容器两端电压最大时所储存的电场 电场方向为逆时针方向,在电场力作用下,带正电小球沿逆 能最大,选项B错误;已知线圈中的磁场能连续两次达到最 时针方向运动,选项B正确。 ·198·