第4章 1.电磁振荡-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

,电阻都不变时，U变为原来的2倍，电流变为原来的- △P′一4△P,△U′一2△U,A、D 正确,B、C错误。则 要点二 问题导引 提示(1)用升压变压器得到高压。 (2)用降压变压器得到用户所需的 220 V电压。 典例剖析 [例2] [解析](1)线路示意图如图所示。 1 L?I? R 发电机 0,胃U? U? U? 0n? n? n? n4 (2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U?= U?=2 200 V。 据理想变压器Px=P出， 则升压变压器副线圈的输出电流为 I?=B=2200A=20 A, 输电线上的功率损失和电压损失分别为 Pn=I?2R践=202×0.2 W=80 W。 U描=I?R线=20×0.2 V=4 V。 所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为 U?=U?-U损=2 200 V-4 V=2 196 V, I?=I?=20 A。 降压变压器副线圈的输出电压和电流为 u?=nU?=0×2 196 V=219.6V, I=n I=10×20 A=200 A。 用户得到的功率为 P?=U?I?=219.6×200 W=4.392×10?W。 (3)若直接用220 V低压供电， 线路示意图如图所示。 I' R我 o 8 发电机 U,=220V u?用户 9 I′=B=44220°A=200A。则输电电流 输电线路上的电压损失为 △U′=I'R线=200×0.2 V=40 V。 所以用户得到的电压为 U?=U?-△U′=220 V-40 V=180 V, 用户得到的功率为 P=U?I′=180×200 W=3.6×10?W。 [答案](1)见解析图(2)219.6 V 4.392×10?w (3)180 V 3.6×10?w 针对训练 2.解析 (1)损失的功率为 △P=4=4?8×10?W=3.2×10?w, 设输电线上的电流为 I?, 根据△P=I?2r得I?=200 A, 升压变压器的输出电压为 U?=P=8200 v=4×10°v。 (2)升压变压器原、副线圈的匝数比为 n=u?=40000=80, 电线上损失的电压为 △U=I?r=200×8 V=1 600 V, 降压变压器原线圈两端的电压为 U?=U?-△U=3.84×10?v, 降压变压器原、副线圈的匝数比为 n==3.2×1°=120。 答案(1)4×10?V(2)1:80 1.920:11 随堂巩固促应用 1.D 根据P=U榆I线输送相同的电功率，当输电电压增 大时，则电流变小，A错误；输电频率与输送电压无关， B错误；根据P提=I2R践，线上电流减小，损失减小， R=p÷电阻增C错误；超高压输电线截面积变小，根据 大，根据Pa=I2R残输电电压增大时，则电流变小，电 阻增大，则电能损耗可以相同，D正确。 2.ABD 输电线损失的功率P摘=I2R线，减小I或R 均 可减小输电线损失的功率，可增大导线的横截面积来减 I=号知，当电压一定时，功率增大则电流增小 R线；由 大，P摘增大；输电过程不一定是电压越高越好。故 A、 B、D正确，C错误。 I=9,3.B 根据P=UI 可得1 ,则输电线路上损失的功率 △P=I2R=(号)R,,输送电压提高到原来的 10倍，则 损失的功率变为原来的100,B正确。 u=n,u=n4.AD ,因为U?=200 V<U?=220 V, n?>nU?>U?=U?-U线，故 ,选项 B、C错误，A 正确； 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大 于降压变压器的输入功率，故 D正确。 第四章 电磁振荡与电磁波 1.电磁振荡一、 1.周期性 2.振荡电流 3.(1)自感 减少 最大 电场能 磁场能(2)自感 充电 增多 最多 磁场能 电场能(3)电磁波 二、 1.周期性变化 17 2.次数 2Lc3.2π√LC 固有 固有 自我诊断 1.(1)×(2)√ (3)× (4)√ 2.充电 磁场 电场 互动探究解疑难 要点一 问题导引 提示(1)电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大， 电容器的电场能转化为磁场能。 (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线 圈中的磁场能转化为电容器的电场能。 (3)线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的 变化。 典例剖析 [例1] [解析] 由题图乙知0至0.5 ms 内i在增大，电 容器正在放电，A错误。0.5 ms至1 ms 内，电流在减 小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负 电，B错误。在1 ms至1.5 ms内，为放电过程，电流方 向改变，Q点比P点电势高，C正确。1.5 ms至2 ms 内 为充电过程，磁场能在减少，D正确。 [答案] CD 针对训练 1.B A.根据T=2π √LC,代入数据有T=4π×10-?s, t=3×10-4s<4时，电容器放电，线圈A错误；B.当 t=56×中产生的自感电动势正在增大，B正确；C.当 10-+s<4时，电容放电，LC电路中的电场能转化为磁 t=π×10-?s=4T时，电容放电完场能，C错误；D.当t 毕，电容器极板带电荷量为零，D错误。故选B。 要点二 问题导引 提示 (1)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期 变长。 (2)带电荷量增大，放电时间变长，周期变长。 典例剖析 f=2mLc[例2] [解析] 据LC振荡电路频率公式 当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项 D是正 确的。 [答案] D 针对训练 2.B 根据公式f=1=2n√Lc和C=4mka可知，若电 流振荡频率减小，则电容器电容增大，电容器极板间的 相对介电常数变大，罐中液面上升，故 B正确，A错误； 同理可知，若电流振荡频率增大，则电容器电容减小，电 容器极板间的相对介电常数变小，罐中液面下降，故C、 D错误。 随堂巩固促应用 1.ABC 振荡电流最大的瞬间，电流的变化率为零，因此 自感电动势为零，A正确；振荡电流为零时，电流的变化 率最大，线圈对电流变化的阻碍作用最大，因此自感电 动势最大，B正确；振荡电流减小的过程中，自感电动势 的作用就是阻碍电流的减小，应与其同向，C正确；振荡 电流增大的过程中，是磁场能增加的过程，是电场能转 化为磁场能，D错误。 U=&2.D 电容器极板间的电压 ,随电容器电荷量的增 加而增大，随电容器带电荷量的减少而减少。从图乙可 以看出，在0~4这段时间内是充电过程，且UAB>0,即 UA>Ug,A板应带正电。只有顺时针方向的电流才能 使 A板被充电后带正电，同时考虑到t=0时刻电压为 零，电容器带电荷量为零，电流最大，即t=0时刻，电流 为负向最大，所以 D正确。 3.D 由题意可知，频率变为原来的2倍，则周期就变为原 2, c=4c。来的 ,由T=2π √LC知，L不变，当 时符合 要求，其中C。为原电容，故D正确。 4.BCD 钟走得偏快了是因为钟的 LC振荡电路频率变 大，周期变短，根据T=2π √LC可知 B、C、D正确。 2.电磁场与电磁波 自主学习探新知一、 1.(1)感应电流(2)磁场(3)磁场 2.磁场 二、 1.交替 2.(1)垂直 横 (2)光速(3)介质 三、 3.电磁场 电磁波 感应电动势 4.电磁波 自我诊断 1.(1)×(2)×(3)×(4)√ (5)×(6)× 2.赫兹 光速 互动探究解疑难 要点一 问题导引 提示 磁体上下运动时，导体中自由电荷定向移动，说 明电荷受到静电力作用，即导体处在电场中。磁体的上 下运动使线圈处在变化的磁场中，这表明变化的磁场周 围产生了电场。如果没有导体，该处仍会产生电场。 典例剖析 [例 1] [解析] 变化的电场产生磁场有两层含义。 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场。②非均匀变化的 电场产生变化的磁场。振荡的电场产生同频率的振荡 的磁场。均匀变化的磁场产生恒定的电场，故 B、D正 确，A、C错误。 [答案] BD 18 第四章 电磁振荡与电磁波 1.电磁振荡 学习目标 1.知道什么是L,C振荡电路和振荡电流。 2.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中能量的转化情况。 3,知道电磁振荡的周期与频率 自主学习探新知 球前预习双基蔻实 一、电磁振荡的产生 (3)实际的LC振荡是阻尼振荡。电路中有 1.振荡电流：大小和方向都做 迅速变 电阻，振荡电流通过时会有热量产生，另外还 化的电流。 会有一部分能量以 的形式辐射出 2.振荡电路：产生 的电路。 去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充 3.LC振荡电路的放电、充电过程 到电路中。 (1)电容器放电：电容器开始放电后，由于线二、电磁振荡的周期和频率 圈的 作用，放电电流不能立刻达到1.周期：电磁振荡完成一次 最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板 需要的时间。 上的电荷逐渐 。 到放电完毕时，放：2.频率：电磁振荡完成周期性变化的 电电流达到 值，电容器极板上没有 与所用时间之比叫作它的频率，数值等于单 电荷。该过程电容器的 全部转化为 位时间内完成的周期性变化的次数。 线圈的 3.周期和频率公式：T= ·f= (2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线 圈的 作用，电流并不会立即减小为0， 如果振荡电路没有能量损耗，也不受其 而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。 他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振 由于电流继续流动，电容器开始 ,电 荡电路的 周期和 频率。 容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电赵自我诊断 荷逐渐 ,充电完毕的瞬间，电流减小1.判断下列说法的正误（正确的画“/”，错误的 为0，电容器极板上的电荷 。该过 画“X”)。 程中线圈的 又全部转化为电容器的 (1)LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路 中磁场能最小，电场能最大。 () 72 第四章电磁振荡与电磁波。 (2)L,C振荡电路中电流增大时，电容器上的：2.在LC振荡电路中，电容器C带的电荷量9 电荷一定减少 随时间t变化的图像如图所示。1×10一s到 2×106s内，电容器处于 (选填“充 (3)LC振荡电路中，电容器的某一极板，从带 电”或“放电”)过程，该过程中 能转 最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为 化为 a/C 止，这一段时间为一个周期。 ( (4)要提高LC振荡电路的振荡频率，可以减 4tx10-6s) 小电容器极板的正对面积。 ( 互动探究解疑难 要点归第重难突装 要点一 电磁振荡的产生 2问题导引 允电· 如图所示，将开关S掷向1， 3T 4 先给电容器充电，再将开关掷 0 4 向2。 A (1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流 (甲)以逆时针方问电流为止 怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式 的能？ (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何 (乙)图中：为上面极板的电荷量 变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 2.板间电压4、电场能Ee、磁场能E随时间变 化的图像（如图所示） Av;U yi 4、EE规律与gt图像相对应：E规律与 it图像相对应。 3.各物理量变化情况一览表 时刻 工作 探究升华 能量 (时间) 过程 B 1,振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 (如图所示) T 放电 0- g。0E.+00i 0-B 过程 Et→Ea T 充电 0-→Ei0B.0 2 Ee·E。 过程 73 》高中物理·选择性必修第二册（人教版】 续表：典例剖析 时刻 工作 [例1门（多选）在如图甲所示的LC振荡电路 E B (时间) 过程 能量 中，通过P点的电流随时间变化的图像如图 乙所示，若把通过P点向右的电流规定为 T 3T 放电 24 g→0E.→0 0*i 0→B Et→Ee 的正方向，则 过程 充电 0* 0-→E →0B.→0 Ea→E。 过程 4.分类分析 A.0至0.5ms内，电容器C正在充电 (1)同步关系 B.0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电 在LC振荡回路发生电磁振荡的过程 C.1ms至1.5ms内，Q点比P点电势高 D.1.5ms至2ms内，磁场能在减少 中，电容器上的物理量：电荷量9、电场强度 针对训练 E、电场能E:是同步变化的，即q1→E义→ 1.某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电 EE↓（或g个→E个→EE个）。 流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路 振荡线圈上的物理量：振荡电流、磁 部分。已知线圈自感系数L=5×103H,电 感应强度B、磁场能E:也是同步变化的， 容器电容C=8:F,在电容器开始放电时（取 1=0),上极板带正电，下极板带负电，则 即i￥→B￥→Ea(或i个→B↑→EB个)。 (2)同步异变关系 A.LC振荡电路的周期T 在LC振荡过程中，电容器上的三个物 2π×104s 理量q、E、Es与线圈中的三个物理量i、B、 B.当t=FX10ts时，线圈 3 EB是同步异向变化的，即q、E、E同时减小 中产生的自感电动势正在增大 时，i,B、Es同时增大，且它们的变化是同步 C.当t=5xX10+s时，LC电路中的磁场能 的，也即：q、E、Ex个同步异向变化，i、B、EB￥。 6 注意：自感电动势E的变化规律与q1图像 正转化为电场能 D.当=π×10s时，电容器上极板带负电 相对应。 要点二 电磁振荡的周期和频率 2问题导引 否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放 电路图如图所示，则： 电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是 (1)如果仅更换自感系数L更大 否变长？ 的线圈，将开关S掷向1，先给电 容器充电，再将开关掷向2，电容 器通过线圈放电，线圈因自感现 象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是 否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡 周期T会怎样变化？ (2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S 掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是 74 第四章电磁振荡与电磁波。 探究升华 。典例剖析 1.影响电磁振荡周期（频率）的因素 [例2]在LC振荡电路中，用以下的哪种方法 (1)由电磁振荡的周期公式T=2πLC知， 可以使振荡频率增大一倍 要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线 A.自感L和电容C都增大一倍 圈的自感系数L或者电容器的电容C。 B.自感L增大一倍，电容C减小一半 (2)影响线圈自感系数L的是：线圈的匝数、 C.自感减小一半，电容C增大一倍 有无铁芯及线圈的横截面积和长度。匝数越 D.自感L和电容C都减小一半 多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无： 针对训练 铁芯的大。 2.为了测量储罐中不导电液体的高度，设计如 (3)影响电容器电容的是：两极正对面积S, 图所示电路。电容C的两极板插入储罐的液 两板间介电常数e,以及两板间距d,由C= 体中，先将开关S接a,待电容器充满电后， ka平行板电容器电容)，不难判断e、S、d ES 再接，由电感线圈与电容器构成的回路产 生振荡电流，根据振荡电流的振荡频率变化 变化时，电容C的变化。 情况测量储罐中液体的高度。下列分析正确 2.L,C回路中各物理量的变化周期 的是 LC回路中的电流i、线圈中的磁感应强 A.若电流振荡频率减小，则 度B、电容器极板间的电场强度E的变化周 电容器电容减小，罐中液 期就是LC回路的振荡周期T=2π√LC,在 面下降 一个周期内上述各量方向改变两次：电容器 B.若电流振荡频率减小，则电 极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡 容器电容增大，罐中液面 周期T=2π√LC,极板上电荷的电性在一个 上升 周期内改变两次：电场能、磁场能也在做周期 C.若电流振荡频率增大，则电容器电容减 性变化，但是它们是标量没有方向，所以变化 小，罐中液面上升 周期T是振荡周期T的一半，即T=T D.若电流振荡频率增大，则电容器电容增 2 大，罐中液面下降 =π√1C。 随堂巩固促应用 险证反馈迁移运用 1,(电磁振荡)（多选）关于LC振荡电流，下列：2.（电磁振荡）如图甲所示的振荡电路中，电容 说法中正确的是 器极板间电压随时间的变化规律如图乙所 示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是 A振荡电流最大的瞬间，自感电动势为零 (振荡电流以电路中逆时针方向为正)( B.振荡电流为零时，自感电动势最大 C.振荡电流减小的过程中，自感电动势方向： 与电流同方向 D.振荡电流增大的过程中，磁场能转化为电 场能 75 ●高中物理·选择性必修第二册（人教版】 3.(电磁振荡的周期和频率)如图 4.(电磁振荡的周期和频率)（多选）如图所示是 所示，LC电路的L不变，C可 一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用 调，要使振荡的频率从700Hz 单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振 变为1400Hz,则可以采用的办 荡电路的振荡周期来计时。有一台电子钟在 家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min, 法有 造成这种现象的可能原因是 A.把电容增大到原来的4倍 A.L不变，C变大了 B.把电容增大到原来的2倍 B.L不变，C变小了 C把电容诚小到原来的号 C.L变小了，C不变 D.L、C均变小了 D,把电容减小到原来的} 提示，请完成素能提升训练》训练十六 2.电磁场与电磁波 学习目标 1.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。 2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义 自主学习探新知 派前预习双基落实 一、电磁场 :2.电磁波的特点 1.变化的磁场产生电场 (1)电磁波中的电场强度、磁感应强度与波的 (1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一 传播方向两两 ,是 波。 个闭合电路，电路里就会产生 (2)电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁 本性，他预言电磁波的速度等于 (3)电磁波的传播不需要 导线 (4)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍 (2)麦克斯韦的见解：电路里感应电流的产生， 射等现象。 一定是变化的 产生了电场，自由电荷： 三、赫兹实验 在电场的作用下发生了定向移动。 L.实验装置 (3)实质：变化的 产生电场。 2.变化的电场产生磁场 振子 诺振器 麦克斯韦假设：变化的电场就像运动的电 接牧 荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生 二、电磁波 2.实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过 1.电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场 时，导线环两个小球间也跳过了火花 产生，由近及远地向周围传播，形成了电：3.现象分析：当与感应圈相连的两个金属球间产 磁波。 生电火花时，周围空间出现了迅速变化的 76