第七讲 LC振荡电路 讲义-2026届高三物理考前抢分突破微专题

第7讲 LC电磁振荡 1、两种振荡电路 振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，即高频交变电流. 振荡电路：产生振荡电流的电路叫做振荡电路.由线圈L与电容器C组成的电路，就是最简单的振荡电路，简称LC振荡电路. 常见LC振荡电路有两种：如图甲、乙所示. 图甲振荡原理：先将开关S接通电源，电源给电容器C充满电，再将开关S接到线圈L，线圈L与电容器C组成振荡电路，初始时电容器C上充满电荷. 图乙振荡原理：开关S闭合，等到电路中电流稳定，此时线圈L相当于导线，电容器C上无电荷；断开开关S，由于线圈L的自感作用，产生与原电流方向相同的感应电流，此时电容器L与线圈C组成振荡电路，初始时电容器C上无电荷. 2.振荡电路的振荡原理分析 图甲振荡电路的振荡原理分析： 过程一(0 ~ )：如图丙(a)所示，接通电路瞬间，电路中没有电流，电容器两极板上充满电荷，电容器C开始放电，回路中产生逆时针的放电电流，如图丙(b)所示.由于线圈L的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，线圈L中的磁场逐渐增强，与此同时，电容器C中电场逐渐减弱，电场能转化成磁场能；放电完毕时，放电电流达到最大，电场能全部转化成磁场能，如图丙(b)所示. 思考：为什么电容器C上电荷量为0时，放电电流达到最大？ 解释：通过解振荡方程得到电流的表达式，电流的表达式中含有电容器的电荷量，当电荷量为0时，电流取最大值. 电流变化的图像如图丁所示，电容器C上电荷量变化的图像如图戊所示. 过程二( ~ )：电容器C放电完毕后，由于线圈L的自感作用，产生与原电流同向的感应电流，并逐渐减小，感应电流对电容器C充电，电容器C两极板带上与原来相反的电荷，当回路中电流减小为0时，电容器重新充满电荷. 在这个过程中，电容器C中的电场逐渐增大，线圈L中的磁场逐渐减小，磁场能逐渐转化为电场能. 在充电完毕的瞬间，磁场能全部转化成电场能. 过程三、四( ~ T)：电容器C再放电，再充电，如图丙(d)、(e)所示. 通过不断充电、放电，回路中就出现了大小、方向都做周期性变化的电流，即振荡电流. 在整个过程中，电容器C极板上的电荷量q、回路中的电流i、电容器中的电场强度E、线圈L中的磁感应强度B都随时间做周期性的变化，这种现象就是电磁振荡. 总结：图甲振荡电路中电容器C先放电后充电，图乙振荡电路中电容器C先充电后放电，图乙的振荡原理与图甲相同，图乙振荡电路的i与q周期性变化规律的图像从图甲变化规律的图像的时刻开始. 3.电磁振荡的周期与频率 笔记 电磁振荡的周期和频率跟电感线圈的自感系数L和电容器的电容C的关系如下： T＝2π，f＝. 4.振荡电路的解题技巧 笔记 电容器：电荷量q、电压U、场强E、电场能E电. 线圈：电流i、磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能E磁. 研究电容器：电荷量q越大，场强E越大，电压U越大，电场能E电越大 ；反之越小. 研究线圈：电流i越大，磁感应强度B越大，磁通量Φ越大，磁场能E磁越大 ；反之越小. 能量守恒：电磁场总能量为定值，其中一种能量增大，另外一种能量一定减小. 必记结论： ①充电过程：q增大→E、U增大→E电增大，因E电变大，故E磁减小→B、Φ减小→i减小； ②放电过程：q减小→E、U减小→E电减小，因E电减小，故E磁增大→B、Φ增大→i增大. 故q、E、E电的变化与i、B、E磁的变化始终相反. 1．（25-26高三下·江苏南通·月考）如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的电场强度方向与线圈内的磁感应强度方向如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．电路中电流正在增大 B．电容器正在充电 C．电场能和磁场能的变化周期与电流的相同 D．增大电容器的电容C，电流的振荡频率增大 2．（2026·江苏·一模）如图所示，两块平行金属板构成的电容器C置于不导电液体中，与线圈L组成振荡电路。先将开关S接a给电容器充电，再将开关S拨到b，下列说法中正确的是（    ） A．开关从a拨到b瞬间，流过线圈L中的电流最大 B．开关拨到b之后，振荡电路中的磁场能一直增加 C．若不导电液体液面上升，则电容器的电容减小 D．若不导电液体液面上升，则电路的振荡频率减小 3．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图甲所示为振荡电路，图乙为该电路中电流随时间变化关系图像。时，电容器a极板带正电，则（　　） A．时，a极板带负电 B．时，b极板带正电 C．时，电路中的电场能最大 D．时，电路中的磁场能最大 4．（24-25高二下·江苏盐城·阶段练习）如图所示为振荡电路，已知线圈自感系数，电容器电容μF，在电容器开始放电时设为零时刻（取），上极板带正电，下极板带负电，则（　　） A．振荡电路的周期 B．当时，电容器上极板带正电 C．当时，电路中电流方向为顺时针 D．当时，电场能正转化为磁场能 5．（24-25高二下·江苏扬州·期末）金属探测仪内部电路可简化为如图1所示的LC振荡电路，电容器下极板带电荷量q随时间t的变化规律如图2所示，则图1对应的时刻在下列哪个时段中（　　） A． B． C． D． 6．（24-25高二下·江苏宿迁·期中）如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　） A．电容器正在充电 B．电容器中的电场能正在增加 C．电感线圈中的磁场能正在减小 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 7．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）在振荡电路中，某时刻连接电容器的导线中电流如图所示，则（　　） A．电容器正在放电 B．电流正在逐渐减小 C．线圈中的磁感应强度正在减小 D．两平行板间的电场强度正在增大 8．（24-25高二下·江苏连云港·期末）图甲中闭合开关S，电路达到稳定状态后，时断开S，图乙表示某物理量Y随时间t变化的规律。下列说法正确的是（　　） A．Y可能为线圈中的电流 B．Y可能为电容器所带电荷量 C．时刻线圈的磁场能最大 D．将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的 9．（24-25高二下·江苏南通·期末）下列LC振荡电路图中，电容器的电容，线圈的自感系数。则回路中电磁振荡频率最大的是（　　） A． B． C． D． 10．（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． 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第7讲 LC电磁振荡 1、两种振荡电路 振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，即高频交变电流. 振荡电路：产生振荡电流的电路叫做振荡电路.由线圈L与电容器C组成的电路，就是最简单的振荡电路，简称LC振荡电路. 常见LC振荡电路有两种：如图甲、乙所示. 图甲振荡原理：先将开关S接通电源，电源给电容器C充满电，再将开关S接到线圈L，线圈L与电容器C组成振荡电路，初始时电容器C上充满电荷. 图乙振荡原理：开关S闭合，等到电路中电流稳定，此时线圈L相当于导线，电容器C上无电荷；断开开关S，由于线圈L的自感作用，产生与原电流方向相同的感应电流，此时电容器L与线圈C组成振荡电路，初始时电容器C上无电荷. 2.振荡电路的振荡原理分析 图甲振荡电路的振荡原理分析： 过程一(0 ~ )：如图丙(a)所示，接通电路瞬间，电路中没有电流，电容器两极板上充满电荷，电容器C开始放电，回路中产生逆时针的放电电流，如图丙(b)所示.由于线圈L的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，线圈L中的磁场逐渐增强，与此同时，电容器C中电场逐渐减弱，电场能转化成磁场能；放电完毕时，放电电流达到最大，电场能全部转化成磁场能，如图丙(b)所示. 思考：为什么电容器C上电荷量为0时，放电电流达到最大？ 解释：通过解振荡方程得到电流的表达式，电流的表达式中含有电容器的电荷量，当电荷量为0时，电流取最大值. 电流变化的图像如图丁所示，电容器C上电荷量变化的图像如图戊所示. 过程二( ~ )：电容器C放电完毕后，由于线圈L的自感作用，产生与原电流同向的感应电流，并逐渐减小，感应电流对电容器C充电，电容器C两极板带上与原来相反的电荷，当回路中电流减小为0时，电容器重新充满电荷. 在这个过程中，电容器C中的电场逐渐增大，线圈L中的磁场逐渐减小，磁场能逐渐转化为电场能. 在充电完毕的瞬间，磁场能全部转化成电场能. 过程三、四( ~ T)：电容器C再放电，再充电，如图丙(d)、(e)所示. 通过不断充电、放电，回路中就出现了大小、方向都做周期性变化的电流，即振荡电流. 在整个过程中，电容器C极板上的电荷量q、回路中的电流i、电容器中的电场强度E、线圈L中的磁感应强度B都随时间做周期性的变化，这种现象就是电磁振荡. 总结：图甲振荡电路中电容器C先放电后充电，图乙振荡电路中电容器C先充电后放电，图乙的振荡原理与图甲相同，图乙振荡电路的i与q周期性变化规律的图像从图甲变化规律的图像的时刻开始. 3.电磁振荡的周期与频率 笔记 电磁振荡的周期和频率跟电感线圈的自感系数L和电容器的电容C的关系如下： T＝2π，f＝. 4.振荡电路的解题技巧 笔记 电容器：电荷量q、电压U、场强E、电场能E电. 线圈：电流i、磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能E磁. 研究电容器：电荷量q越大，场强E越大，电压U越大，电场能E电越大 ；反之越小. 研究线圈：电流i越大，磁感应强度B越大，磁通量Φ越大，磁场能E磁越大 ；反之越小. 能量守恒：电磁场总能量为定值，其中一种能量增大，另外一种能量一定减小. 必记结论： ①充电过程：q增大→E、U增大→E电增大，因E电变大，故E磁减小→B、Φ减小→i减小； ②放电过程：q减小→E、U减小→E电减小，因E电减小，故E磁增大→B、Φ增大→i增大. 故q、E、E电的变化与i、B、E磁的变化始终相反. 1．（25-26高三下·江苏南通·月考）如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的电场强度方向与线圈内的磁感应强度方向如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．电路中电流正在增大 B．电容器正在充电 C．电场能和磁场能的变化周期与电流的相同 D．增大电容器的电容C，电流的振荡频率增大 【答案】B 【详解】B．由线圈内磁感应强度方向可知电路中的电流为逆时针方向，由极板间电场强度方向可知，下极板带正电，所以电容器正处于充电状态，故B正确； A．电容器正处于充电状态，电容器所带电荷量增大，电容器中的电场能增大，则线圈中的磁场能减小，所以电路中电流正在减小，故A错误； C．电场能和磁场能没有负值，所以电场能和磁场能的变化周期是电流变化周期的一半，故C错误； D．增大电容器的电容，由和 可知振荡周期变大，振荡频率减小，故D错误。 故选B。 2．（2026·江苏·一模）如图所示，两块平行金属板构成的电容器C置于不导电液体中，与线圈L组成振荡电路。先将开关S接a给电容器充电，再将开关S拨到b，下列说法中正确的是（    ） A．开关从a拨到b瞬间，流过线圈L中的电流最大 B．开关拨到b之后，振荡电路中的磁场能一直增加 C．若不导电液体液面上升，则电容器的电容减小 D．若不导电液体液面上升，则电路的振荡频率减小 【答案】D 【详解】A．开关从a拨到b，电容器开始放电，电路中电流从0开始增大，故这一瞬间，流过线圈L中的电流为0，故A错误； B．开关拨到b之后，振荡电路中的电流增大，电场能转化为磁场能，磁场能增加，电容器放电完毕，磁场能最大；之后电容器反向充电，磁场能转化为电场能，磁场能减少。电场能和磁场能周期性的相互转化，故振荡电路中的磁场能不是一直增加，故B错误； C．根据平行板电容器电容的决定式有，不导电液体液面上升时，电容器板间电介质增多，电容增大，故C错误； D．LC回路振荡电流的频率为，由电容增大可知频率减小，故D正确。 故选D。 3．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图甲所示为振荡电路，图乙为该电路中电流随时间变化关系图像。时，电容器a极板带正电，则（　　） A．时，a极板带负电 B．时，b极板带正电 C．时，电路中的电场能最大 D．时，电路中的磁场能最大 【答案】B 【详解】A．根据题意由图可知，在t=0时刻i=0，电容器充电结束，此时a极板带正电，时间0~t1段，电容器放电，回路的磁场能在增大，时，放电完毕，则a极板不带电，故A错误； B．t1~t2时间段，电容器充电，回路的磁场能在减小，电容器的下极板b带正电，则时，b极板带正电，故B正确； C．t2~t3时间段，电容器放电，电场能减小，t=t3时电场能为零，故C错误； D．t3~t4时间段，电容器充电，回路的磁场能在减小，t=t4时磁场能为零，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·江苏盐城·阶段练习）如图所示为振荡电路，已知线圈自感系数，电容器电容μF，在电容器开始放电时设为零时刻（取），上极板带正电，下极板带负电，则（　　） A．振荡电路的周期 B．当时，电容器上极板带正电 C．当时，电路中电流方向为顺时针 D．当时，电场能正转化为磁场能 【答案】A 【详解】A．线圈自感系数，电容器电容，LC振荡电路周期公式，故A正确； B．当时，电容器反向充满电，所以电容器上极板带负电，故B错误； C．当时，是之间，电容器正在放电，所以电流方向为逆时针，故C错误； D．当时，介于之间，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，故D错误。 故选A。 5．（24-25高二下·江苏扬州·期末）金属探测仪内部电路可简化为如图1所示的LC振荡电路，电容器下极板带电荷量q随时间t的变化规律如图2所示，则图1对应的时刻在下列哪个时段中（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由图1可知电容器中场强向上，电容器下极板带正电，根据楞次定律和右手螺旋定则可知电容器下极板电荷量在增加，此时正在对电容器充电，根据能量守恒可知，磁场能在减小，回路电流减小，图像斜率减小。 故选A。 6．（24-25高二下·江苏宿迁·期中）如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　） A．电容器正在充电 B．电容器中的电场能正在增加 C．电感线圈中的磁场能正在减小 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 【答案】D 【详解】ABC．由线圈中的磁场方向根据安培定则可知，电流方向由上极板流向下极板，且上极板带正电，下极板带负电，所以此时电容器正在放电，电容器中的电场能正在减小，电感线圈中的磁场能正在增加，故ABC错误； D．由于电感线圈中的磁场能正在增加，线圈中的电流正在增大，根据楞次定律可知，此时刻自感电动势正在阻碍电流增大，故D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）在振荡电路中，某时刻连接电容器的导线中电流如图所示，则（　　） A．电容器正在放电 B．电流正在逐渐减小 C．线圈中的磁感应强度正在减小 D．两平行板间的电场强度正在增大 【答案】A 【详解】A．图像可知电流从正极板流出，可知电容器正在放电，故A正确； B．电容器放电，电流正在逐渐增大，故B错误； C．电流正在逐渐增大，线圈中的磁感应强度正在增大，故C错误； D．电容器放电，极板间电压减小，根据 可知两平行板间的电场强度正在减小，故D错误。 故选A。 8．（24-25高二下·江苏连云港·期末）图甲中闭合开关S，电路达到稳定状态后，时断开S，图乙表示某物理量Y随时间t变化的规律。下列说法正确的是（　　） A．Y可能为线圈中的电流 B．Y可能为电容器所带电荷量 C．时刻线圈的磁场能最大 D．将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的 【答案】B 【详解】ABC．断开开关前，线圈中存在电流，但电压为零，故此时电容器两端电压为零，电量为零；断开开关S，电感线圈L与电容器构成振荡回路，L中的电流从某一最大值减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从0增加，当L中的电流减为零，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历T，此时磁场能为零，电场能最大，随后电容器放电，所带电荷量减小，L中电流反向增加，电场能转化为磁场能，依此形成振荡电路，则Y可能为电容器所带电荷量，故AC错误，B正确； D．由振荡电路的周期为知，电磁振荡的频率为，将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的倍，故D错误。 故选B。 9．（24-25高二下·江苏南通·期末）下列LC振荡电路图中，电容器的电容，线圈的自感系数。则回路中电磁振荡频率最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据振荡电路电磁振荡频率表达式 由于，，则电磁振荡频率最大值为 故选D。 10．（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 【详解】根据题意可知，将开关由调到时，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。 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 $