2. 电磁波的产生与发射（分层作业）物理沪科版选择性必修第二册

2．电磁波的产生与发射 目 录 【攻核心·技能提升】 1 一、电磁振荡 1 二、电磁波的发射 4 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 6 一、电磁振荡 1.关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是(　　) A.振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大 B.振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零 C.振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 D.振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 2.(多选)如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则(　　) A.B板带正电 B.A、B两板间的电压在减小 C.电容器C正在充电 D.电场能正在转化为磁场能 3.(多选)如图所示，i－t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的关系。LC振荡电路中电流为逆时针方向表示电流为正，下列说法正确的是(　　) A.t＝0时刻，M板带负电，电容器的电场能最大 B.0～a时间内，电容器正在充电，磁场能转化为电场能 C.a～b时间内，电容器正在充电，磁场能转化为电场能 D.c时刻，电容器的带电量为零，线圈中磁场能最大 4.在理想LC振荡电路中，某时刻电容器C两极板间的电场强度E的方向如图所示，M是电路中的一点。若此时刻电容器正在充电，则(　　) A.电路中的磁场能在增大 B.电容器所带的电荷量在减小 C.电容器两极板间的电压在增大 D.流过M点的电流方向向右 5.为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法可采取的是(　　) A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 6.如图所示的电路，理想变压器的右侧线圈充当LC振荡电路的电感线圈，其电感为L＝0.25 H，电容器的电容C＝4 μF，电源电动势E＝3 V，内阻忽略不计。变压器的右侧线圈的匝数为左侧线圈匝数的2倍，把单刀双掷开关置于a，让电容器充电，等到电容器充满之后，再把单刀双掷开关置于b，于是在LC电路里就产生了振荡电流，下面说法正确的是(　　) A.c、d两端电压最大值为6 V B.c、d两端电压变化周期为π×10－3 s C.电容器C极板电荷为零时，c、d两端电压最大 D.电容器C极板电荷为零时，c、d两端电压为零 7.(多选)如图所示，要增大振荡电路的频率，下列说法正确的是(　　) A.减少电容器所带电荷量 B.将开关S从“1”位置拨到“2”位置 C.在线圈中插入铁芯 D.将电容器的动片旋出些 8.某时刻，LC振荡电路的状态如图所示(电流流向电容器带正电的极板)，则下列判断中正确的是(　　) A.振荡电流在减小 B.线圈中的磁场在增强 C.电容器极板上的电荷在减少 D.电场能在向磁场能转化 9.(多选)无线话筒是LC振荡电路的典型应用。如图所示为某振荡电路中平行板电容器所带的电荷量q随时间t的变化规律。则下列说法正确的是(　　) A.t2时刻，线圈产生的磁场最强 B.t4时刻，两极板之间的电场能最少 C.0～t1时间内，电路中的电流正在增加 D.t2～t3时间内，电场能正向磁场能转化 10.在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　) 11.在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍(　　) A.自感L和电容C都增大一倍 B.自感L增大一倍，电容C减小一半 C.自感L减小一半，电容C增大一倍 D.自感L和电容C都减小一半 12.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡频率从700 Hz 变为1 400 Hz。则可以采用的办法有(　　) A.把电容增大到原来的4倍 B.把电容增大到原来的2倍 C.把电容减小到原来的 D.把电容减小到原来的 13.(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30 s，造成这一现象的原因可能是(　　) A.电池用久了 B.振荡电路中电容器的电容大了 C.振荡电路中线圈的电感大了 D.振荡电路中电容器的电容小了 二、电磁波的发射 14.(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了使用开放电路，还可以(　　) A.增大电容器极板间的距离 B.减小电容器极板的正对面积 C.减少线圈的匝数 D.采用低频振荡电流 15.实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图丙所示。则发射出去的电磁波图像应是(　　) 16.如图甲所示为LC振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从0时刻开始，电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数L＝10－5 H，取π2＝10，下列说法正确的是(　　) A.1×10－8～2×10－8 s时间内，电路中的电场能转化为磁场能 B.电容器的电容为4×10－12 F C.2×10－8 s时刻穿过线圈的磁通量最大 D.3×10－8 s时刻穿过线圈的磁通量变化率最大 17.(多选)在如图所示的电路中，C是平行板电容器，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，闭合开关S，电路稳定后突然断开开关S，下列说法正确的是(　　) A.当A板上所带的正电荷逐渐增多时，LC振荡电路中的电流在增加 B.当B板上所带的正电荷逐渐增多时，LC振荡电路中的电流在减小 C.仅减小电容器两极板间的距离，LC振荡电路的周期将变大 D.减小电容器两极板间的距离，同时增加电感线圈的匝数，LC振荡电路的周期可能不变 18.如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中不正确的是(　　) A.LC电路振荡周期为2×10－3 s B.在1×10－3 s时，电容器右极板带正电 C.电容器中最大的电场能为2.5×10－2 J D.0～1×10－3 s时间内与1×10－3～2×10－3 s时间内回路中的电流方向相反 19.如图所示，L是自感系数为0.1 H的线圈，其电阻不计，C是电容为40 μF的电容器。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开S。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开S的时刻t＝0，则(　　) A.t＝0时电容器两极板间的电场方向水平向右 B.t＝π×10－3 s时电容器的电荷量为零 C.t＝2π×10－3 s时线圈的自感电动势为零 D.t＝3π×10－3 s时线圈中的电流方向为正 20.(2025·浙江·高考真题)如图所示的LC振荡电路，能减小其电磁振荡周期的措施是(　　) A． B． C． D． 21.(2025·江苏·高考真题)如图所示．将开关S由a拔到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图象是(　　) A． B． C． D． 22.(2020·浙江·高考真题)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(　　) A．LC回路的周期为0.02s B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C．t=1.01s时线圈中磁场能最大 D．t=1.01s时回路中电流沿顺时针方向 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2．电磁波的产生与发射 目 录 【攻核心·技能提升】 1 一、电磁振荡 1 二、电磁波的发射 6 【拓思维·重难突破】 7 【链高考·精准破局】 9 一、电磁振荡 1.关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是(　　) A.振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大 B.振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零 C.振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 D.振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 答案　D 解析　振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间，电场强度为零，选项A错误；振荡电流为零时，其要改变方向，这时电流变化最快，电流变化率最大，线圈中的自感电动势最大，选项B错误；振荡电流增大时，线圈中的电场能转化为磁场能，选项C错误；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，选项D正确。 2.(多选)如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则(　　) A.B板带正电 B.A、B两板间的电压在减小 C.电容器C正在充电 D.电场能正在转化为磁场能 答案　ABD 解析　电流i正在增大，磁场能增大，电容器正在放电，电场能减小，电场能转化为磁场能，选项C错误，D正确；由题图中i方向可知B板带正电，选项A正确；由于电容器放电，电荷量减少，两板间的电压在减小，选项B正确。 3.(多选)如图所示，i－t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的关系。LC振荡电路中电流为逆时针方向表示电流为正，下列说法正确的是(　　) A.t＝0时刻，M板带负电，电容器的电场能最大 B.0～a时间内，电容器正在充电，磁场能转化为电场能 C.a～b时间内，电容器正在充电，磁场能转化为电场能 D.c时刻，电容器的带电量为零，线圈中磁场能最大 答案　CD 解析　根据电流为逆时针方向表示电流为正，则t＝0时刻，M板带正电并开始放电，此时电容器的电场能最大，A错误；0～a时间内，电流增大，说明电容器正在放电，电场能转化为磁场能，B错误；a～b时间内，电流减小，磁场能减小，磁场能转化为电场能，电容器正在充电，C正确；c时刻，电流最大，磁场能最大，电容器放电结束，电容器的带电量为零，D正确。 4.在理想LC振荡电路中，某时刻电容器C两极板间的电场强度E的方向如图所示，M是电路中的一点。若此时刻电容器正在充电，则(　　) A.电路中的磁场能在增大 B.电容器所带的电荷量在减小 C.电容器两极板间的电压在增大 D.流过M点的电流方向向右 答案　C 解析　题中已知此时刻电容器正在充电，则电路中的磁场能逐渐减小，上极板带正电，所以流过M点的电流方向向左，电容器所带的电荷量增大，根据C＝，可知电容器两极板间的电压在增大，故C正确。 5.为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法可采取的是(　　) A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 答案　D 解析　LC振荡电路的频率公式f＝，由此式可知增大固有频率f的方法是减小L或减小C或同时减小L和C。另外由电容器电容公式C＝可知，若电容器两极板的正对面积增大，则C增大，正对面积减小，则C减小；若电容器两极板间的距离减小，则C增大，距离增大，则C减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数，则L增大，减小线圈的匝数，则L减小。综上可知只有D项正确。 6.如图所示的电路，理想变压器的右侧线圈充当LC振荡电路的电感线圈，其电感为L＝0.25 H，电容器的电容C＝4 μF，电源电动势E＝3 V，内阻忽略不计。变压器的右侧线圈的匝数为左侧线圈匝数的2倍，把单刀双掷开关置于a，让电容器充电，等到电容器充满之后，再把单刀双掷开关置于b，于是在LC电路里就产生了振荡电流，下面说法正确的是(　　) A.c、d两端电压最大值为6 V B.c、d两端电压变化周期为π×10－3 s C.电容器C极板电荷为零时，c、d两端电压最大 D.电容器C极板电荷为零时，c、d两端电压为零 答案　D 解析　单刀双掷开关置于b，电容器两端最大电压为3 V，变压器的右侧线圈的匝数为左侧线圈匝数的2倍，则c、d两端电压最大值为1.5 V，故A错误；c、d两端电压变化周期为T＝2π＝2π×10－3 s，故B错误；电容器C极板电荷为零时，电流最大，电流变化率为零，c、d两端电压为零，故C错误，D正确。 7.(多选)如图所示，要增大振荡电路的频率，下列说法正确的是(　　) A.减少电容器所带电荷量 B.将开关S从“1”位置拨到“2”位置 C.在线圈中插入铁芯 D.将电容器的动片旋出些 答案　BD 解析　根据公式f＝可知，要增大f，必须减小L和C二者之积。C跟电容器所带电荷量无关，由C＝知，减小两极板的正对面积、增大两极板间的距离、从两极板间抽出电介质都可减小电容C，故A错误，D正确；将开关S从“1”位置拨到“2”位置，线圈匝数变少或在线圈中抽出铁芯，L变小，f增大，故B正确，C错误。 8.某时刻，LC振荡电路的状态如图所示(电流流向电容器带正电的极板)，则下列判断中正确的是(　　) A.振荡电流在减小 B.线圈中的磁场在增强 C.电容器极板上的电荷在减少 D.电场能在向磁场能转化 答案　A 解析　由于电流流向电容器带正电的极板上，电容器处于充电状态，极板所带电荷量增大，磁场能转化为电场能，则振荡电流在减小，线圈中的磁场在减弱，故A正确，B、C、D错误。 9.(多选)无线话筒是LC振荡电路的典型应用。如图所示为某振荡电路中平行板电容器所带的电荷量q随时间t的变化规律。则下列说法正确的是(　　) A.t2时刻，线圈产生的磁场最强 B.t4时刻，两极板之间的电场能最少 C.0～t1时间内，电路中的电流正在增加 D.t2～t3时间内，电场能正向磁场能转化 答案　CD 解析　根据电流定义式有q＝It，可知q－t图像的斜率表示电流，t2时刻斜率最小，电流最小，线圈产生的磁场最弱，故A错误；0～t1时间内，斜率逐渐增大，电路中的电流正在增加，故C正确；t4时刻，极板所带的电荷量最大，两极板之间的电场能最大，故B错误；t2～t3时间内，极板所带电荷量在减少，电场能正向磁场能转化，故D正确。 10.在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　) 答案　D 解析　电容器极板间电压U＝，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小。从题图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，且UAB>0，即φA>φB，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，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t＝0时刻，电流为负向最大，D正确。 11.在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍(　　) A.自感L和电容C都增大一倍 B.自感L增大一倍，电容C减小一半 C.自感L减小一半，电容C增大一倍 D.自感L和电容C都减小一半 答案　D 解析　根据LC振荡电路频率公式f＝可知，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项D正确。 12.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡频率从700 Hz 变为1 400 Hz。则可以采用的办法有(　　) A.把电容增大到原来的4倍 B.把电容增大到原来的2倍 C.把电容减小到原来的 D.把电容减小到原来的 答案　D 解析　由f＝知，频率变为原来的2倍时，L不变，则C应减小到原来的，故选项D正确。 13.(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30 s，造成这一现象的原因可能是(　　) A.电池用久了 B.振荡电路中电容器的电容大了 C.振荡电路中线圈的电感大了 D.振荡电路中电容器的电容小了 答案　BC 解析　电子钟变慢，说明LC电路的振荡周期变大，根据公式T＝2π可知，振荡电路中电容器的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的周期变大，故B、C正确，A、D错误。 二、电磁波的发射 14.(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了使用开放电路，还可以(　　) A.增大电容器极板间的距离 B.减小电容器极板的正对面积 C.减少线圈的匝数 D.采用低频振荡电流 答案　ABC 解析　使用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法，由f＝、C＝可知，要增大发射频率，选项A、B、C都可以，D不可以。 15.实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图丙所示。则发射出去的电磁波图像应是(　　) 答案　B 解析　使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制。调制共有两种方式：调幅和调频，由题中选项图形知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化，故B正确。 16.如图甲所示为LC振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从0时刻开始，电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数L＝10－5 H，取π2＝10，下列说法正确的是(　　) A.1×10－8～2×10－8 s时间内，电路中的电场能转化为磁场能 B.电容器的电容为4×10－12 F C.2×10－8 s时刻穿过线圈的磁通量最大 D.3×10－8 s时刻穿过线圈的磁通量变化率最大 答案　B 解析　由题图乙知1×10－8～2×10－8 s时间内，电容器两极板间的电压增大，是充电过程，电路中的磁场能转化成电场能，故A错误；由T＝2π可得，电容C＝＝ F＝4×10－12 F，故B正确；2×10－8s时，电容器两极板间的电压最大，是充电刚结束的时刻，此时电流为零，穿过线圈的磁通量为零，故C错误；3×10－8s时，电容器两极板间的电压为零，是放电刚结束的时刻，此时电流最大，磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率最小，故D错误。 17.(多选)在如图所示的电路中，C是平行板电容器，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，闭合开关S，电路稳定后突然断开开关S，下列说法正确的是(　　) A.当A板上所带的正电荷逐渐增多时，LC振荡电路中的电流在增加 B.当B板上所带的正电荷逐渐增多时，LC振荡电路中的电流在减小 C.仅减小电容器两极板间的距离，LC振荡电路的周期将变大 D.减小电容器两极板间的距离，同时增加电感线圈的匝数，LC振荡电路的周期可能不变 答案　BC 解析　当A板上所带的正电荷逐渐增多时，电容器中电场能增加，则线圈中磁场能减小，LC振荡电路中的电流在减小，故A错误；当B板上所带的正电荷逐渐增多时，电容器中电场能增加，则线圈中磁场能减小，LC振荡电路中的电流在减小，故B正确；仅减小电容器两极板间的距离，根据C＝和T＝2π，可知电容器电容变大，LC振荡电路的周期将变大，故C正确；减小电容器两极板间的距离，同时增加电感线圈的匝数，根据C＝和T＝2π，可知电容器电容变大，电感线圈自感系数变大，则LC振荡电路的周期将变大，故D错误。 18.如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中不正确的是(　　) A.LC电路振荡周期为2×10－3 s B.在1×10－3 s时，电容器右极板带正电 C.电容器中最大的电场能为2.5×10－2 J D.0～1×10－3 s时间内与1×10－3～2×10－3 s时间内回路中的电流方向相反 答案　A 解析　t＝0时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，由题图乙可知，LC电路振荡周期为4×10－3 s，故A错误；当断开开关时，开始给电容器充电，经过个周期充电电流减小到最小，此时电容器所带的电荷量最多，左板带负电，右板带正电，故B正确；由能量守恒知电容器中最大的电场能为2.5×10－2 J，故C正确；相邻的充、放电时间内，电荷的运动方向相反，电流方向相反，故D正确。 19.如图所示，L是自感系数为0.1 H的线圈，其电阻不计，C是电容为40 μF的电容器。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开S。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开S的时刻t＝0，则(　　) A.t＝0时电容器两极板间的电场方向水平向右 B.t＝π×10－3 s时电容器的电荷量为零 C.t＝2π×10－3 s时线圈的自感电动势为零 D.t＝3π×10－3 s时线圈中的电流方向为正 答案　C 解析　由题意，电路达到稳定状态后断开S，电容器与电感线圈组成振荡电路， t＝0时线圈开始对电容器充电，电容器极板上所带电荷量为零，则两极板间的电场为零，故A错误；该振荡电路的周期T＝2π＝2π s＝4π×10－3 s，在t＝π×10－3 s＝T时，线圈对电容器充电完毕，电容器上的电荷量达到最大，故B错误；在t＝2π×10－3 s＝T时，电容器放电完毕，电容器两端电压为0，放电电流达最大，但回路中电流的变化率为零，则线圈的自感电动势为零，故C正确；在t＝3π×10－3 s＝T时，线圈对电容器反向充电，线圈中的电流方向为b→a，为负，故D错误。 20.(2025·浙江·高考真题)如图所示的LC振荡电路，能减小其电磁振荡周期的措施是(　　) A． B． C． D． 答案　D 解析　A．线圈中插入铁芯，增大了自感系数L，由电磁振荡的周期，可知周期变大，故A错误；B．线圈的匝数增多，自感系数L变大，由可知周期变大，故B错误；C．电容器极板间插入电介质，即增大，由可知电容变大，由可知周期变大，故C错误；D．电容器极板间距d增大，由可知电容变小，由可知周期变小，故D正确。故选D。 21.(2025·江苏·高考真题)如图所示．将开关S由a拔到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图象是(　　) A． B． C． D． 答案　A 解析　根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流。A图像正确：电容器开始放电，由于电容器上极板带正电，则电流为逆时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，此时，电容器下极板带正电，之后开始反向放电，电流为顺时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。故选A。 22.(2020·浙江·高考真题)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(　　) A．LC回路的周期为0.02s B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C．t=1.01s时线圈中磁场能最大 D．t=1.01s时回路中电流沿顺时针方向 答案　C 解析　A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下： t=0.02s时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为T=0.04s，故A错误；B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；CD．t=1.01s时，经过，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $