课时作业(16) 电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(16)　电磁振荡　麦克斯韦电磁场理论 1．下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．电磁波必须依赖介质传播 B．电磁波可以发生衍射现象 C．电磁波不会发生偏振现象 D．电磁波无法携带信息传播 B　[电磁波在真空中也能传播，A错误；衍射是一切波所特有的现象，B正确；电磁波是横波，横波能发生偏振现象，C错误；所有波都能传递信息，D错误．] 2．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　) A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用 B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 D　[机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A项正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B项正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C项正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D项错误．] 3．关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是(　　) A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大 B．电荷量逐渐增加时，线圈中振荡电流也逐渐增加 C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能 D．电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能 C　[电磁振荡过程中，电容器电荷量最大时，振荡电流为零，A错误；电荷量逐渐增加时，振荡电流逐渐减小，故B错误；电荷量增大的过程，即电容器的充电过程，磁场能正在转化为电场能，故C正确；同理分析，D错误．] 4．如图所示，L是电阻不计的电感线圈，开关S闭合后电路中有稳定的电流，若t＝0时刻断开S切断电源，则电容器A板所带电荷量Q随时间变化的图线应是图中的哪一个(　　) C　[开关S闭合时线圈L中有电源提供的向下的电流，其电阻为零，故两端无电压，与其并联的电容器未被充电，断开开关S，线圈与电源及滑动变阻器断开而与电容器C构成LC回路，线圈上原来的电源电流被切断，但由于自感，线圈上的电流不会立刻减弱为零，而要保持原来方向继续流动，并对电容器充电，这就使电容器A板带上负电荷并逐渐增多，当充电电流减为零时，电容器A板上的负电荷量达到最大值．此后电容器放电，B板上正电荷通过线圈移至A板，放电完毕后，电荷量减为零，接着又开始反方向的充电过程，A板上正电荷逐渐增多直至最大，再放电……电路中形成电磁振荡．因此，电容器A板上电荷量随时间变化的图线是C.] 5．一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，从电容器上电压达到最大值Um开始计时，则下列说法中错误的是(　　) A．至少经过π，磁场能达到最大 B．至少经过π，磁场能达到最大 C．在π时间内，电路中的平均电流是 D．在π时间内，电容器放电量为CUm A　[LC振荡电路的周期T＝2π，电容器上电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，A错误，B正确；因为Q＝CU，所以电容器放电量Q＝CUm, 由I＝，得I＝＝，C、D正确．] 6．在LC振荡电路中，电容器C的带电荷量q随时间t变化的图像如图所示．在1× 10－6s到2×10－6s内，关于电容器的充(放)电过程及由此产生的电磁波的波长，下列说法正确的是(　　) A．充电过程，波长为1 200 m B．充电过程，波长为1 500 m C．放电过程，波长为1 200 m D．放电过程，波长为1 500 m A　[由题图可知，在1×10－6s到2×10－6s内，电容器C的带电荷量由0增加到最多，因此是充电过程．电磁振荡的周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为λ＝cT＝3×108×4×10－6m＝1 200 m．故选项A正确．] 7．我国“嫦娥三号”探测器在进行首次软着陆和自动巡视勘察时，地面工作人员通过电磁波实现对月球车的控制．已知由地面发射器发射的电磁波的波长为λ＝30 km，地面上的工作人员通过测量发现该电磁波由发射到被月球车接收所用的时间为t＝1.3 s，电磁波的速度为c＝3×108 m/s.则在发射器与月球车之间的距离相当于多少个波长？ 解析　发射器与月球车之间的距离x＝ct＝3.9×108 m 相当于电磁波波长的个数 n＝＝ 个＝1.3×104个． 答案　1.3×104个 8．如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V 2 W”，开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流，若从S断开开始计时，求： (1)当t＝×10－3 s 时，电容器的右极板带何种电荷； (2)当t′＝π×10－3 s 时，LC 回路中的电流． 解析　(1)根据T＝2π可求得周期为： T＝2πs＝2π×10－3 s 由题图可知，当电路中的电流稳定时，电容器两端的电压等于0，所以在电流稳定后断开S后，由于电容器与电感线圈串联组成振荡回路，所以电容器开始充电． 由于：t＝×10－3 s ＝，可知t时刻恰好充电完毕． 由于开始时流过线圈的电流的方向向右，所以S断开后电容器C的右端先充入正电荷，即在t＝×10－3 s 时，电容器的右极板带正电荷． (2)由于t′＝π×10－3 s ＝，故在t′时刻振荡回路中的电流与开始计时时的电流大小相等，方向相反． 开始计时时的电流：I＝＝ A＝0.5 A 答案　(1)正电荷　　(2)0.5 A 9．(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波(　　) A．是横波 B．不能在真空中传播 C．只能沿着梳子摇动的方向传播 D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s AD　[摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，选项A正确；电磁波能在真空中传播，选项B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，选项C错误；电磁波在空气中传播的速度约为光速，选项D正确．] 10．如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同．现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0.与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下．设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么(　　) A．小球受到的向心力大小不变 B．小球受到的向心力大小不断增加 C．洛伦兹力对小球做了功 D．小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比 B　[根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球运动方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小(m)随之增大，A错误，B正确；带电小球所受的洛伦兹力F＝qBv，因为速率v随时间逐渐增大，且B∝t，故D错误；因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误．] 11．(多选)已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的速度变化规律同步，设在电容器开始放电时开始计时，则(　　) A．单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为零 B．单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大 C．单摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为零，电路中电流为零 D．单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐增大 AB　[电路中的电流与单摆的速度相对应，则一个周期内变化如表： t＝0 (开始放电) t＝ t＝ t＝T t＝T 电流i、磁场能 零 最大 零 最大 零 电场能、 E、q、 U 最大 零 最大 零 最大 单摆的速 度、动能 零 最大 零 最大 零 单摆的 势能 最大 零 最大 零 最大 由表可知，电场能为零时，磁场能达到最大，电路中电流最大，故C错误；电容器充电过程，电路中电流逐渐减小，所以D错误；第一组同步变化的是电流i、磁场能和单摆的速度、动能，第二组同步变化的是电场能、E、q、U和单摆的势能，A、B正确．] 12.如图所示，电源的电动势为E，电容器的电容为C，线圈的自感系数为L.将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕．求电容器的放电时间，放电电流的平均值是多少． 解析　电容器放电时间为T，与电源电动势无关，即 t＝×2π＝π. 在T内电流平均值为＝＝＝. 答案　π　　 学科网（北京）股份有限公司 $$