4.1 电磁振荡 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

4.1 电磁振荡 分层一：夯实基础训练 一、单选题：本题共7小题，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每小题4分 1．如图所示，电路的电磁振荡周期为，其平行板电容器两极板水平放置，开关S断开时，极板间有一带负电的灰尘恰好静止。时刻，闭合开关，灰尘在电容器内运动（未接触极板），不考虑空气阻力及电路的能量损耗，则此后（　　） A．灰尘只受重力时，电感线圈中的电流最大 B．灰尘只受重力时，电感线圈中的电动势最大 C．时刻，电容器中的电场强度最小 D．时刻，电感线圈中的磁场能最大 2．一个根据LC振荡电路的工作原理设计而成的电子表，每天比北京时间慢2分钟，则其原因可能是（　　） A．电池用的时间长了，内阻变大 B．电路中电容器的电容变小了 C．线圈的自感系数变小了 D．电路中电容器的电容变大了 3．如图是用振荡电路测量储罐中不导电液体高度的示意图。当开关从a拨到b时，回路中产生周期为的振荡电流，在开始的内，电容器的电荷量（　　） A．一直增大 B．一直减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小 4．利用振荡电路可以测量储罐中不导电液体的高度，将由两块平行金属板（与储罐外壳绝缘）构成的电容器置于储罐中，电容器与线圈相连，如图所示。电容器充电完成后电容器与线圈构成LC振荡电路，已知LC振荡电路的周期与线圈的电感、电容器的电容的关系式为。下列说法正确的是（　　） A．仅减少储罐中的液体，电路的周期减小 B．仅增大电容器两板间的距离，电路的频率减小 C．电容器的电荷量增大时，线圈中的电流也在增大 D．抽走线圈中的铁芯，电路的周期增大 5．同学们进入高考考场时需利用手柄式金属探测仪检测违禁电子设备，如图为某款金属探测仪，该探测仪内部结构主要是由线圈与电容器构成的LC振荡电路。在LC振荡电路中，电容器C极板上的带电量q随时间t变化的规律如图所示，则该振荡电路（　　） A．LC回路的周期为0.04s B．LC回路中电场能的周期为2×10－6 s C．2×10-6 ~3×10－6 s电容器不放电 D．增大线圈自感系数L，则周期会减小 6．无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。如图1所示的LC振荡电路中，电容器上极板的电荷量q随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法正确的是（    ） A．时刻，该电路中的电流不为零 B．时刻，该电路中的电场能最大 C．时间段内，电容器在放电 D．其他条件不变，仅增大电容器的电容，则振荡周期增大 7．某收音机的LC电路由固定线圈和可调电容器组成，能够产生频率为的电磁振荡。若频率f1和f2对应的可调电容器的电容分别为、，则比值为（　　） A． B． C． D． 分层二：能力提升训练 二、多选题：本题共3小题，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的电场强度E的方向、线圈电流产生的磁场方向如图所示，灵敏电流计电阻不计。下列说法不正确的是（　　） A．流过电流计的电流方向向左 B．电容器的电荷量正在减小 C．线圈中的磁感应强度正在增大 D．电容器两板间的电场强度正在增大 9．城市路边的智能停车位之所以能实时监控车位状态，是因为在车位的地面下埋装的LC振荡电路可获取车辆驶入和驶出的信息。如图甲所示，当车辆驶出时，相当于将线圈中的铁芯抽出，这会使线圈的自感系数减小，LC振荡电路的频率就会随之变化，计时器根据振荡电流的变化进行计时。图乙为某停车位的振荡电路中电容器的电荷量随时间变化的关系图像（规定电容器上极板带正电时，电荷量为正值）。下列说法正确的是（　　） A．t1时刻，流过线圈L的电流最小，为零 B．t1-t2时间内，电容器放电，线圈L中的磁场能逐渐增大 C．由图乙可判断汽车正在驶出智能停车位 D．图甲中的LC振荡电路状态可能对应图乙中t2-t3时间内的某一时刻 10．如图所示的电路中，自感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电源电动势为E，今将开关S由1扳到2，从这一时刻起（　　） A．经历时间时，回路中的磁场能达到最小值 B．经历时间时，回路中的磁场能达到最大值 C．在0~周期的时间里，电容器放电的电荷量为CE D．在0~周期的时间里，电容器放电的平均电流是 分层三：拓展训练 三、实验题（本大题共2小题，共16.0分。第一小题8分，第二小题8分） 11．在发射电磁波的实验中有一LC振荡电路其工作状态如图示， （1）下列说法中正确的是 A．电流强度正在增加                                B．电容器带电量正在减少 C．磁场能正在转变为电场能                    D．电场能正在转变为磁场能 （2）要提高LC振荡电路的振荡频率，下列可采用的方法是 A．将电容器极板间距增大                         B．增大可变电容的正对面积 C．增加线圈的匝数                                     D．线圈中插入铁芯 12．某同学欲练习多用电表的使用，并用置于不导电的液体中的平行板电容器测量箱内液体的深度，该同学设计了如图（a）所示的电路图，操作步骤如下。 (1)先将开关接2，给电容器充满电，然后将开关接3，多用电表接直流电压2.5V挡。此时多用电表的示数如图（b），则读数为 V。 (2)再将开关接2，给电容器充满电，然后将开关接1与电感线圈相连，组成振荡回路，形成的振荡周期为。则开关接1后经过： ①电容器右侧极板 。 A．带正电            B．带负电            C．不带电 ②电路中的振荡电流 。 A．正在增大            B．正在减小            C．为零 ③线圈中产生的自感电动势 。 A．正在增大            B．正在减小            C．为零 (3)若电路中形成的振荡周期变小，说明箱内的液体高度______。 A．升高 B．降低 C．不变 四、解答题（本大题共3小题，共38.0分。第一小题9分，第二小题13分，第三小题16分） 13．如图所示，一LC振荡电路，线圈的电感L=0.25H，周期T=9.42×10-3s，电容器两极板间电压最大为10V，以电容器开始放电的时刻为零时刻，上极板带正电，下极板带负电。 (1)求电容器的电容； (2)在前内的平均电流为多大？ (3)当t=4.0×10-3s时，电容器上极板带何种电荷？电流方向如何？ 14．如图甲，振荡电路电容器的电容为C，线圈自感系数为L。某时刻起，电路中的电流与时间的关系为余弦函数如图乙，图像中i0已知，T未知。求： (1)图乙中电流变化的周期T； (2)电容器两端的电压为零的时刻。 15．如图所示为无线话筒中LC振荡电路的简易图，其中电容器的电容，线圈的自感系数L=0.4mH。现使电容器带上一定的电荷，开关S断开时，一带正电的小球刚好在两极板间静止。取重力加速度g=10m/s2，小球始终处于两极板间。 (1)t=0时闭合开关S，在哪些时刻电容器两极板间的电场强度最大且与t=0时方向相反？在这些时刻小球的加速度为多大？ (2)t=0时闭合开关S，在哪些时刻电路中的电流最大？在这些时刻小球的加速度为多大？ 试卷第2页，共2页 试卷第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 4.1 电磁振荡参考答案 1．A 【详解】AB．开关S闭合后，当线圈中电流最大时，此时放电结束，电感线圈中的电动势最小，带电灰尘只受重力的作用，故A正确，B正确； CD．当开关S闭合瞬间，电容器开始放电，时刻，电容器反向充电结束，电容器中的电场强度最大，电感线圈中的磁场能最小，故CD错误； 故选A。 2．D 【详解】根据LC振荡电路的周期公式有 周期与自感系数和电容的平方根成正比，电子表走得慢，说明其周期变长，则其原因可能是电路中电容器的电容变大了，或者线圈的自感系数变大了，与电池内阻无关。D 正确。 故选D 。 3．C 【详解】当开关从a拨到b时，电容器开始放电，在开始的内，电容器经历了一次完整的充放电过程，电容器的电荷量先减小后增大，故选C 。 4．A 【详解】A．当减少储罐中的液体，电容器两极板间的电介质减小，相当于减小了，根据 可知，电容器的电容减小，根据 可知，电路的周期减小，故A正确； B．仅增大电容器两板间的距离时，根据 可知，电容器的电容减小，根据 可知，电路的周期减小，由于 因此电路的频率增大，故B错误； C．LC振荡电路中，电容器的电荷量与线圈中的电流交替变化，电容器的电荷量增大时，线圈中的电流减小，电容器的电荷量减小时，线圈中的电流增大，故C错误； D．抽走线圈中的铁芯，线圈的电感L减小，根据 可知，电路的周期减小，故D错误。 故选A。 5．B 【详解】A．根据图像可知，LC回路的周期为，故A错误； B．LC回路中电场能是标量，所以电场能的周期为，故B正确； C．2×10-6 ~3×10－6 s电容器电荷量减小，处于放电过程，故C错误； D．根据可知周期会增大。故D错误； 故选B。 6．D 【详解】A．由q-t图像可知，时刻，该电路中的电流为零，A错误； B．时刻，电容器的电荷量为零，该电路中的电场能为零、磁场能最大，B错误； C．时间段内，电容器在充电，C错误； D．由可知，仅增大电容器的电容，LC振荡电路的周期增大，D正确。 故选D。 7．C 【详解】根据 LC振荡电路的频率公式 电容与频率的平方成反比，即 因此对于频率和对应的电容和，有。 故选C。 8．BC 【详解】A．由线圈电流产生磁场的方向，结合右手螺旋定则，可知流过电流计的电流方向向左，故A正确； BD．由电容器极板间的场强E的方向，可知电容器上极板带正电，结合电流方向，可知电容器正在充电，电容器的电荷量正在增大，两板间的电压、电场强度都在增大，故B错误，D正确； C．由LC振荡电路的规律可知线圈中的电流正在减小，线圈中的磁感应强度正在减小，故C错误。 故选BC。 9．ABC 【详解】A．t1时刻，电容器的电荷量最大，流过线圈L的电流最小，为零，故A正确； B．t1-t2时间内，电容器的电荷量减小，电容器放电，电容器的电场能减小，线圈L中的磁场能逐渐增大，故B正确； C．由图乙可知，振荡周期减小，根据可知，电感减小，由题意可知，汽车正在驶出智能停车位，故C正确； D．图甲中的LC振荡电路正在放电，电容器的电荷量减小；而图乙中t2-t3时间内电容器的电荷正在增加，故D错误。 故选ABC。 10．CD 【详解】A．开关由1扳到2，开始放电，经过，放电电流最大，磁场能最大，故A错误； B．经过，电场能最大，电路中电流为零，磁场能为零，故B错误； C．放电瞬间，电容器带电荷量q＝CE，时间内放电结束，故C正确； D．平均电流，故D正确。 故选CD。 11． C A 【详解】（1）[1]由图像可知LC振荡电路其工作状态为充电过程，电容器所带电量正在增加，电流强度在减小，电场能在增加，磁场能在减小，故磁场能正在转变为电场能。故C正确，ABD错误。 故选C。 （2）[2]A．LC振荡电路的振荡周期表达式为 故振荡频率为 故选项中能提高LC振荡电路的振荡频率的方法是减小电容或减小自感系数，将电容器极板间距增大可减小电容，A正确； BD．增大可变电容的正对面积．线圈中插入铁芯均增大了电容，均降低了频率，BD错误； C．增加线圈的匝数，使自感系数增大，频率降低，C错误。 故选A。 12．(1)1.05 (2) A A B (3)B 【详解】（1）由多用电表读数规则可知，读数为1.05V。 （2）以逆时针为电流正方向，如图（1）、图（2）所示分别为电容器上的电荷量和电路中电流变化情况 由于 则时刻： [1]电容器正在放电，右极板带正电，故选A； [2]电路中电流正在增大，故选A； [3]线圈中电流的变化率正在减小，自感电动势变小，故选B。 （3）振荡周期，周期变小，说明电容变小，根据可知，电介质的介电常数减小，箱内的液体高度降低。 故选B。 13．(1)9µF (2)A (3)负电，逆时针 【详解】（1）根据 解得C=9µF （2）若电容器两极板间电压最大为10V，则电容器所带电荷量最大值为 解得 则在前内的平均电流为 解得 （3）当时，即在从时刻开始的第二个周期内电容器充电，此时上极板带负电荷，电流沿逆时针方向。 14．(1) (2)（n=0，1，2……） 【详解】（1）振荡电路的周期 振荡电路中电流变化周期 （2）根据题图可得 当电路中的电流最大时，电容器两端的电压为零，即（n=0，1，2……） 15．(1)，20m/s2 (2)，10m/s2 【详解】（1）开关S断开时，两极板间的小球刚好静止，说明小球所受电场力方向竖直向上，且 又由于小球带正电，则电容器两极板间电场方向竖直向上，闭合开关S后，此LC振荡电路中的电容器开始放电，且周期 至少经过半个周期，即 电容器两极板间电场方向变为竖直向下且电场强度最大，因此 电容器两极板间的电场强度最大且与t=0时方向相反，在这些时刻小球所受电场力的大小仍为mg，但方向与重力方向相同，可得加速度大小 （2）在第一个周期内，在或时，电路中电流最大，因此 电路中电流最大，在这些时刻电容器两极板间的电场强度为零，可得小球的加速度大小为 2 学科网（北京）股份有限公司 $