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课时测评22 电磁振荡
(时间:30分钟 满分:50分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(选择题1-10题,每题5分,共50分)
1.(2024·佛山市高二校联考)如图所示,在LC振荡电路产生电磁振荡的过程中,下列说法正确的是( )
A.电容器放电完毕时刻,电路中磁场能最小
B.电路中电流值最大时刻,电路中磁场能最小
C.电容器极板上电荷量最多时,电场能最大
D.电路中电流值最小时刻,电场能最小
答案:C
解析:电容器放电完毕时,q=0,电流最大,磁场能最大,故A、B错误;电路中电流最小时,电容器极板上电荷量最多,电场能最大,故C正确,D错误。故选C。
2.如图所示,L是不计电阻的电感线圈,C是电容器,闭合开关S,待电路达到稳定状态后,再断开开关S,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈L中的电流方向从a到b为正,断开开关S的时刻为t=0,那么下列四个图中能够正确表示电感中的电流随时间变化规律的是( )
答案:B
解析:在没有断开开关时,电流从a流向b,当断开开关后,电流要减小,而线圈的感应电动势阻碍电流减小,则电流方向不变,电流在慢慢减小,当电容器充电完毕时,电流为0,接着电容器放电,电流方向与之前相反,电流在不断增大,B正确。
3.(2024·东莞市实验中学高二期中)如图a所示,在LC振荡电路中,通过P点的电流i变化规律如图b所示,若把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向,则( )
A.0.5 s到1 s时间内,电容器在放电
B.0.5 s至1 s时间内,电容器的上极板带正电
C.1 s至1.5 s时间内,Q点的电势比P点的电势高
D.t=0.5 s时,电路中电场能最大,磁场能最小
答案:C
解析:0.5 s至1 s时间内,振荡电流是充电电流,电容器的上极板带负电;1 s至1.5 s时间内,振荡电流是放电电流,电流为负值,所以Q点的电势较高;t=0.5 s时,电流最大,磁场能最大,电路中电场能最小。故选C。
4. (2024·茂名市统考)在如图所示的电路中,L是直流电阻可以忽略的电感线圈,电流计G可视为理想电表,先将开关S置于a处,待电路稳定后将开关S移至b处同时开始计时,电感线圈L和电容器C组成振荡电路,其振荡周期为T。下列说法正确的是( )
A.开关S刚移至b处,电流计G中将有从左向右的电流经过
B.0~过程中,电容器C放电,电容减小
C.t=时刻,电感线圈L中磁场能最大
D.~T过程中,电流计G的读数逐渐变大
答案:C
解析:开关S置于a处时,电容器C上极板接电源正极,开关S移至b处瞬间,电容器C开始放电,电流计G中将有从右向左的电流经过,故A错误;0~过程中,电容器C放电,带电量q减小,但是其电容不会发生变化,故B错误;t=时刻,电容器放电完毕,电容器极板上没有电荷,电场能全部转化为磁场能,所以此时电感线圈L中磁场能最大,故C正确;~T过程是电容器充电过程,此时电路中的电流逐渐变小,所以电流计G的读数逐渐变小,故D错误。故选C。
5.(多选)(2024·佛山市纪念中学高二联考)如图所示的LC振荡电路中,某时刻电流I的方向指向A板,且电流正在减小,下列说法正确的是( )
A.此时电容器正在放电
B.此时电容器上极板带正电,下极板带负电
C.此时电场能正在向磁场能转化
D.可以通过增大电容器两极板间的距离来增大振荡电路的频率
答案:BD
解析:因为某时刻电流I的方向指向A板,且电流正在减小,则此时电容器正在充电,此时电容器上极板带正电,下极板带负电,此时磁场能正在向电场能转化,选项A、C错误,B正确;根据f=和C=,可知增大电容器两极板间的距离,电容器电容减小,则振荡电路的频率增大,选项D正确。故选BD。
6.(2024·深圳市外国语学校高二期末)如图甲为某超声波发生器中的核心元件—压电陶瓷片。为使得压电陶瓷片发生超声振动,需要给它通入同频率的高频电信号。如图乙为高频电信号发生原理图,已知某时刻电流i的方向指向A极板,且正在增大,下列说法正确的是( )
A.A极板带负电
B.线圈L两端的电压在增大
C.磁场能正在转化为电场能
D.减小自感系数L,超声振动的频率不变
答案:A
解析:电流方向指向A极板且增大说明电容器在放电,所以B极板带正电,A极板带负电,故A正确;电容器放电的过程电场能转化为磁场能,电容器两极板间的电势差减小,线圈L两端的电压减小,故B、C错误;减小自感系数,由简谐振荡的频率公式f=,可知振荡频率增大,可以增大超声波振动的频率,故D错误。故选A。
7.(多选)(2024·佛山市统考)如图(a)所示的LC振荡电路中,电容器C极板上的带电荷量q随时间t变化的规律如图(b)所示,则该振荡电路( )
A.0~1×10-6 s时间内,电容器处于放电过程
B.t=2×10-6 s时,磁场能最大
C.增大电容器C的板间距,则周期会增大
D.t=4×10-6 s时,电路中电流为零
答案:AD
解析:由题图(b)可知,0~1×10-6 s时间内,电容器极板上的电荷量减少,所以电容器处于放电过程,故A正确;t=2×10-6 s时,电容器极板上的电荷量达到峰值,极板间的电场能最大,根据能量守恒可知此时磁场能最小,故B错误;根据C=,可知增大电容器的板间距,电容器的电容减小,根据T=2π,可知周期会减小,故C错误;根据I=,可知题图(b)中图线的斜率表示电路中的电流,所以t=4×10-6 s时,电路中电流为零,故D正确。故选AD。
8.(多选)(2024·茂名市统考)如图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图:预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路,当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,使得振荡电流频率发生变化,检测器将该信号发送至车牌识别器,从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙所示,则下列有关说法正确的是( )
A.t1时刻,电容器间的电场强度为最小值
B.t1~t2时间内,电容器处于充电过程
C.汽车靠近线圈时,振荡电流频率变小
D.从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈
答案:ABC
解析:t1时刻电流最大,线圈中磁场能最大,电容器中电场能最小,电容器间的电场强度为最小值,故A正确;t1~t2时间内,电流逐渐减小,线圈中磁场能减小,电容器中电场能增大,电容器处于充电过程,故B正确;当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,根据T=2π,可知周期变大,频率变小,故C正确;从题图乙波形可知周期越来越小,频率越来越大,汽车正远离地感线圈,故D错误。故选ABC。
9.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沿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UAB=,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极板应带正电,只有顺时针方向的电流才能使A极板被充电后带正电,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。
10.(2024·江门市第一中学高二校考)“救命神器”——自动体外除颤仪(AED),现在已经走入了每个校园,它是一种便携式的医疗设备,可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示,低压直流经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时,开关拨到2,将脉冲电流作用于心脏,使患者心脏恢复正常跳动,其他条件不变时,下列说法正确的是( )
A.当开关拨到2的瞬间,线圈L中感应电动势最大
B.当开关拨到2以后,流过人体的电流先减小后增大
C.电容C越小,电容器的放电时间越长
D.自感系数L越小,放电脉冲电流的放电时间越长
答案:A
解析:当开关拨到2的瞬间,线圈L中感应电动势最大,故A正确;当开关拨到2以后,电容器放电,电容器电场能逐渐减小,线圈中磁场能逐渐增大,则电流大小逐渐增大,故B错误;根据振荡周期公式T=2π可知,电容C越小,周期越小,放电时间越短,自感系数L越小,周期越小,放电时间越短,故C、D错误。故选A。
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