8.2 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

8.2 电磁波的产生与发射（解析版） 目　录 2 一、电磁波的产生与发射 2 二、电磁波的特性与电磁波谱 4 三、振荡电路的周期与频率 6 四、振荡过程中的电流、电荷与能量 8 五、观察充放电与电磁波发射的实验 11 14 一、电磁波的产生与发射 1．关于电磁波，下列说法中正确的是（     ） A．电磁波是横波 B．均匀变化的电场激发磁场形成电磁波 C．电磁波波长越长，能量越大 D．电磁波是一种特殊的物质，只能在真空中传播 【答案】A 【详解】A．根据横波的特征，传播方向与振动方向相互垂直，而电磁场方向都垂直于波的传播方向，且B垂直于E，所以电磁波是横波，故A正确； B．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B错误； C．根据电磁波波长、频率以及在真空中传播的速度，结合 可知波长越长，频率越低，能量越小，故C错误； D．电磁波既能在真空中传播，也能在介质（空气、水、玻璃等）中传播，故D错误。 故选A。 2．如图所示电场随时间变化的图像，能产生持续电磁波的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．图A中电场随时间均匀减小，图B中电场随时间均匀增大，均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波，故AB错误； C．图C中电场随时间做非均匀的指数衰减，属于短时脉冲变化，并非周期性的变化，故不会产生持续的电磁波，故 C 错误； D．图D中电场随时间做周期性变化，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，电场和磁场交替激发并向外传播，形成持续的电磁波，故 D 正确。 故选D。 3．实际发射无线电波的电路示意图如图甲所示；高频振荡器产生的高频等幅振荡信号如图乙所示；人对着话筒说话产生的低频振荡信号如图丙所示。发射出去的电磁波图像应是图丁中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】高频等幅振荡信号是载波，低频声音信号是调制信号。调幅时载波的频率保持不变，振幅随低频声音信号的变化而变化；调制后的高频电流仍正、负交替，正、负包络关于时间轴对称。 故选B。 4．如图所示是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，电容器正在______（填“充电”或“放电”），线圈中的磁场正在______（填“增强”或”减弱”），若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的频率______（填“变大”或“变小”）。 【答案】 充电 减弱 变大 【详解】[1]电流方向沿逆时针方向，则电子定向移动方向沿顺时针方向，可知，电容器上极板失电子，由于上极板先前已经带正电，则极板所带电荷量增大，即电容器正在充电； [2]结合上述，电容器在充电，电场能增大，LC电磁振荡电路中，只有电场能与磁场能之间发生转化，可知，线圈中的磁场能正在减弱； [3]LC电磁振荡电路的频率 平行板电容器的电容 若增大电容器极板间的距离，电容器的电容减小，则发射电磁波的频率变大。 5．为了使振荡电路更有效地将电磁波发射出去，我们可以采用________________、________________等方法。 【答案】开放电路 提高振荡频率 【详解】[1][2]为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率。 二、电磁波的特性与电磁波谱 6．真空中某电磁波波长为6m，根据电磁波公式，其频率为（     ）（） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】真空中电磁波的传播速度等于光速，满足波速公式，变形可得频率计算公式 代入已知条件 、，计算得 故选A。 7．关于电磁波的性质，下列叙述正确的是（     ） A．电磁波是纵波 B．电磁波传播需要介质，不能在真空中传播 C．真空中所有电磁波的传播速度大小相等 D．电磁波的频率越高，在真空中波速越大 【答案】C 【详解】A．电磁波中的电场和磁场均沿垂直于传播方向振动，因此电磁波是横波，不是纵波，故A错误； B．电磁波是变化的电场和磁场相互激发形成的，可以在真空中传播，不需要介质，故B错误； C．真空中电磁波的传播速度由真空介电常数和真空磁导率决定，有 其大小约为，与电磁波的频率无关，因此真空中所有电磁波的传播速度大小相等，故C正确； D．真空中电磁波满足，频率越高，波长越短，但波速保持不变，故D错误。 故选C。 8．下列关于电磁波的说法正确的是（     ） A．电磁波在任何介质中传播速度均为 B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 【答案】B 【详解】A．电磁波只有在真空中传播速度为 在介质中传播速度满足（为介质折射率，） 所以在介质中的光速小于真空中光速，故A错误； B．电磁波谱按波长从大到小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，因此红外线的波长比紫外线大，故B正确； C．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场会激发出恒定的磁场，恒定磁场无法继续激发电场，不能产生电磁波，故C错误； D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，法拉第的核心贡献是发现电磁感应现象，故D错误。 故选B。 9．关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A．电磁波不能在真空中传播 B．电磁波传播需要介质 C．电磁波是横波，电场和磁场相互垂直 D．电磁波的波长与频率成正比 【答案】C 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播（如太阳光作为电磁波可穿越真空到达地球），故A错误； B．电磁波传播不需要介质，只有机械波传播才需要介质，故B错误； C．电磁波是横波，其电场方向、磁场方向、传播方向三者两两相互垂直，因此电场和磁场相互垂直，故C正确； D．真空中电磁波满足波速公式，其中光速为定值，因此波长与频率成反比，故D错误。 故选C。 10．电磁波在真空中传播的速度为c，某电磁波的频率为f，则其波长为（     ） A． B． C．c·f D． 【答案】A 【详解】电磁波在真空中传播时，根据 可得波长 故选A。 11．下列各种不同频率的电磁波按频率从小到大的排列顺序正确的是（　　） A．无线电波、红外线、紫外线、X射线、射线 B．无线电波、红外线、紫外线、射线、X射线 C．X射线、射线、红外线、紫外线、无线电波 D．射线、X射线、紫外线、红外线、无线电波 【答案】A 【详解】根据电磁波谱的性质，电磁波按照频率从小到大的排列顺序为：无线电波（频率最低）、红外线、可见光、紫外线、射线、射线（频率最高）。 故选A。 三、振荡电路的周期与频率 12．关于振荡电路，下列说法正确的是（     ） A．工作中，电场能和磁场能相互转化 B．电容变大，振荡电路的频率也变大 C．自感变大，振荡电路的频率也变大 D．振荡电流的振幅变小，频率也减小 【答案】A 【详解】A．振荡电路工作过程中，充电时磁场能转化为电场能，放电时电场能转化为磁场能，电场能和磁场能持续相互转化，故A正确； BC．振荡电路的固有周期为 故振荡频率为 可知电容变大时，频率减小；自感变大时，频率也减小，故B、C错误； D．振荡电流振幅变小是能量损耗导致的阻尼振荡现象，振荡频率由、的取值共同决定，和振幅无关，频率保持不变，故D错误。 故选A。 13．一个LC振荡电路，若增大电容器的电容，则振荡频率（     ） A．增大 B．减小 C．不变 D．可能增大也可能减小 【答案】B 【详解】LC振荡电路的固有频率为 其中为电路的电感，为电容器的电容，若增大电容器的电容，则振荡频率减小。 故选B。 14．为测量储罐中不导电液体的高度，将两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。不计电源内阻。下列说法中正确的是（   ） A．开关S接b，向储罐中注入液体时，振荡电流频率不变 B．开关S接b，从储罐中抽走液体时，振荡电流频率升高 C．开关S接a给不带电的电容器充电，电源非静电力做的功等于电容器储存的电场能 D．开关S接a给不带电的电容器充电，电源非静电力做的功等于电容器储存的电场能和液体中电流热效应产生的热能之和 【答案】B 【详解】AB．根据LC振荡周期，向储罐中注入液体，电容器充入的电介质增多，电容增大，可知回路的振荡周期变大，故振荡频率变小； 从储罐中抽出液体，电容器充入的电介质减少，电容减小，可知回路的振荡周期变小，故振荡频率升高，A错误，B正确； C．电源非静电力做功，电容器储存的电场能，非静电力做的功只有一半转化为电场能，C错误； D．储罐中液体不导电，液体不会产生电流的热效应，非静电力做的另一半功通过电阻、电磁辐射消耗掉了，D错误。 故选B。 15．某智能停车位通过预埋在车位地面下方的LC振荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率发生变化，计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 B．时刻，线圈的磁场能为零 C．时刻，电容器的电场能为零 D．过程，电容器带电量逐渐增加 【答案】A 【详解】A．由图乙可知，振荡电路的周期越来越小，则根据可知，线圈的自感系数变得越来越小，所以汽车正驶离智能停车位，故A正确； B．时刻电路中的电流最大，说明此时电容器C中的电荷量为零，所以此时电容器的电场能最小，线圈的磁场能最大，故B错误； C．时刻电路中的电流为零，说明此时电容器C中的电荷量最大，所以此时电容器的电场能最大，线圈的磁场能为零，故C错误； D．过程，电路中的电流逐渐增大，电场能逐渐转化为磁场能，所以电容器C处于放电过程，其带电量逐渐减小，故D错误。 故选A。 16．收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收到波长为的电磁波，c为电磁波在空气中的传播速度，应把调谐电路中电容器的电容调至（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】调谐电路发生电谐振时，其固有频率应与接收电磁波的频率相等，根据波速公式有 LC振荡电路的固有频率为 联立解得 故选D。 四、振荡过程中的电流、电荷与能量 17．LC振荡电路中，电容器放电完毕的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．电场能最大，磁场能为零 B．磁场能最大，电场能为零 C．电场能和磁场能都达到最大 D．电流为零 【答案】B 【详解】ABC．LC振荡电路放电过程中，电容器极板电荷量逐渐减小，电场能逐步转化为磁场能，回路电流逐渐增大。放电完毕瞬间，电容器极板的电荷量，回路电流达到最大值，电场能为0，磁场能最大，故AC错误，B正确； D．放电完毕瞬间回路电流达到最大值，故D错误。 故选B。 18．LC振荡电路中，在电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．线圈中的电流最大 B．电容器两极板间的电场能最大 C．线圈中的磁场能最大 D．电容器极板上的电荷量为0 【答案】B 【详解】LC振荡电路的充电过程是磁场能不断向电场能转化的过程，在充电完毕未开始放电的瞬间，此时电路的电流为0，因此线圈的磁场能为0，该时刻电容器极板上积累的电荷量达到最大值，两极板间电场强度最大，电场能达到最大值。 故选B。 19．如图所示，已知在LC振荡电路中，某时刻电流的方向由b流向a，且电流强度正在增强，则（     ） A．线圈的磁场能在增大 B．电容器两极板间的电场强度正在加强 C．该时刻电容器下极板带正电荷 D．线圈的自感电动势在增大 【答案】A 【详解】某时刻电流的方向由b流向a，且电流强度正在增强，则线圈的磁场能在增大，电场能正在减小，即电容器带电量正在减小，两极板间的电场强度正在减弱，电容器正在放电，即该时刻电容器上极板带正电荷，电流的变化率正在减小，则线圈的自感电动势在减小。 故选A。 20．LC 振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（　　） A．若磁感应强度正在减弱，则电场能正在减小，电容器上极板带负电 B．若磁感应强度正在减弱，则电容器正在充电，电流方向由b向a C．若磁感应强度正在增强，则电场能正在增强，电容器上极板带正电 D．若磁感应强度正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b 【答案】B 【详解】结合图中线圈内磁场向上，可判断出该时刻电路上的电流从b指向a。 AB．若磁感应强度正在减弱： 线圈的磁感应强度和回路电流大小正相关，B减弱说明回路电流在减小，对应LC振荡的充电过程：磁场能向电场能转化，电场能增大；电流流向电容器的下极板，使下极板带正电、上极板带负电，故A错误，B正确； CD．若磁感应强度正在增强： B增强说明回路电流在增大，对应LC振荡的放电过程：电场能向磁场能转化，电场能减小；电容器处于放电状态，故CD错误。 故选 B。 21．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法错误的是（     ） A．电容器正在充电 B．电感线圈中的电流正在增大 C．电感线圈中的磁场能正在增加 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 【答案】A 【详解】A．根据安培定则，由线圈中磁场的方向（向上）及线圈绕向可知，线圈中电流方向向下（即从上端流入，下端流出），电流从电容器带正电的上极板流出，说明电容器正在放电，故A错误，符合题意； B．电容器放电过程中，电场能转化为磁场能，电路中电流正在增大，故B正确，不符合题意； C．由于电流正在增大，根据磁场能公式可知，电感线圈中的磁场能正在增加，故C正确，不符合题意； D．由于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，不符合题意。 故选A。 22．在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器下极板带正电，则此时（     ） A．电流流向沿a到b B．电容器所带的电荷量正在逐渐减少 C．极板间的电场强度正在逐渐增大 D．磁场能正在逐渐减小 【答案】B 【详解】AB．根据安培定则，可知电流流向沿b到a，电容器下极板带正电，电容器正在放电，电容器所带的电荷量正在减小，故A错误，B正确； CD．电容器正在放电，电场能正在向磁场能转化，极板间的电场强度正在逐渐减小，线圈中的磁场正在增大，故CD错误； 故选B。 五、观察充放电与电磁波发射的实验 23．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 (1)开关S改接2后，电容器进行的是__________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的图像如图2所示。已知图像围成的面积为，则该电容器的电容为__________。 (2)如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将_____________（选填“减小”、“不变”或“增大”），充电时间将_________（填“变长”、“不变”或“变短”）；如果不改变电路其他器材，只将电容器换成另一个电容较大的电容器进行实验，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将____________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)电容器多次充、放电，其两端的电压随时间周期性变化，如图所示，A、 B为图线上的两个点。在B点时，电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”）在_________点时（填“A”或“B”），通过电阻R的电流更大； (4)电感L、电容C与电流传感器构成的回路中产生的振荡电流如图所示，内电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”）。 【答案】(1) 放电 575 (2) 不变 变短 变大 (3) 充电 B (4)充电 【详解】（1）[1]开关接1时，对电容器充电，接2时电容器放电 [2]根据 且，图像围成的面积为 解得 （2）[1]在图像中，阴影部分表示的物理意义是是电容器放出的电荷量，因为总电荷量不会因为电阻R而变化，则曲线与坐标轴所围成的面积不变。 [2]只减小电阻的阻值，平均电流变大，则充电时间变短； [3]如果不改变电路其他器材，只将电容器换成另一个电容较大的电容器进行实验，根据可知充电的电荷量变大，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将变大。 （3）[1]电容器充电时，电压增大，故在B点时，电容器处于充电状态； [2]根据可知在B点时，通过电阻R的电流更大； （4）内电流变大，电容器处于充电状态。 24．利用电流和电压传感器，以及信息系统强大的数据处理能力和实时显示功能，可以为电学量的观察与测量带来便捷。电路中的电流传感器（相当于电流表）与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电动势，内阻忽略不计，实验前电容器不带电。 (1)先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。若计算机测得图乙中阴影面积，则电容器的电容为_____（结果保留两位有效数字），由甲、乙两图可判断阻值_____（选填“>”“<”或“=”）； (2)先使与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使与“3”端相连，此时，经过时间时，该电路中的磁场能为_________（选填“最大”或“最小”），再经过最短时间_________，回路中电流最大，若换用匝数更少的电感线圈，振荡电路的周期将_________（选填“变大”“变小”“不变”）。 【答案】(1) 0.20 ＞ (2) 最小 变小 【详解】（1）[1]图乙中阴影面积表示电容器充电的总电荷量，即电容器充满电后的带电量 充电结束后电容器电压等于电源电动势 则电容器的电容为。 [2]由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则有。 （2）[1][2]LC振荡电路的周期为 使与“3”端相连，电容器开始放电，经过，反向充电完成，电流为零，电场能最大，磁场能最小；再经过最短时间，反向放电完成，回路中电流最大。 [3]若换用匝数更少的电感线圈，电感线圈自感系数变小，振荡电路的周期将变小。 25．（22-23高二下·上海黄浦·期中）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 【答案】 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。 26．如图所示为理想LC振荡电路，已充电平行板电容器两极板水平放置，两板间距为d，电压为U。开关断开时，极板间有一质量为m的带电灰尘恰好静止。不计灰尘对电路的影响，灰尘运动时间远大于振荡电路的周期，下列说法正确的是（     ） A．灰尘带负电，电荷量大小为 B．仅闭合，灰尘在两极间做往复运动 C．闭合后，在电流为0瞬间突然闭合，回路周期变大，电容器上电压的最大值不变 D．闭合后，在电流为0瞬间突然闭合，回路周期变小，电流的最大值变大 【答案】D 【详解】A．当开关断开时，灰尘静止，则有 解得电荷量大小 灰尘所受静电力方向竖直向上，但由于两极板间电场强度方向未知，所以电荷的正负无法确定，故A错误； B．仅闭合，极板间电场强度先减小后反向增加，则灰尘会向下极板运动，当电场反向增加到最大时，静电力竖直向下，灰尘此时的加速度为2g。根据板间电场大小和方向周期性变化特点，可知灰尘的加速度不可能向上，灰尘的加速度大于等于0，且一直向下，所以灰尘不会在两极板间做往复运动，故B错误； C．闭合后，在电流为0瞬间，电容器电量最大，此时板间电压仍然为U，突然闭合，则电感线圈的L变小，根据可知回路的频率变大，周期变小，电容器上电压的最大值不变仍为U，故C错误； D．振荡回路的图像与x轴所围图形的面积表示充、放电过程的电量，由于振荡回路周期变小，所以电流最大值变大，故D正确。 故选D。 27．（25-26高二下·上海普陀·期中）电容器与电感器，电容器和电感器是两种常见的元件，常用于各种电路中。 (1)如图所示是一个由电感器L与电容器C组成的电路，其中电感器的电感为L=9×10-4H，电容器的电容为C=4×10-6F，R为定值电阻。 ①当开关S接通1后，达到稳定前，电阻R两端的电势差________（选涂：A．增大  B．不变  C．减小）； ②达到稳定后，电容器上极板带______（选涂：A．正  B．负）电； ③再将开关S接通2，记此时t=0，则当t=1×10-4s时，通过电感器的电流方向________（选涂：A．上  B．下），电流________（选涂：A．增大  B．不变  C．减小）。 (2)如图所示，L1和L2是两个相同的小灯泡，R为定值电阻，L是自感系数很大、阻值与R相同的线圈。开关S接通时，灯泡________先达到最亮；开关S断开时，灯泡________先暗（均选涂：A．L1  B．L2）。 【答案】(1) 减小 正 下 减小 (2) L1 L2 【详解】（1）[1] 当开关S接通1后，电容器充电，但是充电电流越来越小，根据可知电阻R两端的电势差减小。 [2]达到稳定后，电容器上极板连接电源正极，可知上极板带正电。 [3][4] 振荡电路的周期 再将开关S接通2，记此时t=0，则当t=1×10-4s时，此时处于之间，电容器反向充电，此时通过电感器的电流向下，电流不断减小。 （2）[1]线圈的自感电动势会阻碍电流增大，初始时线圈支路电流几乎为0，电流全部通过L1，L2和定值电阻并联，L1的电流大于L2，因此L1先达到最亮。 [2]电源被切断，线圈产生自感电动势，维持电流通过L1，而L2所在支路无持续电流通路，因此L2先暗。 28．（24-25高二下·上海·期末）电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 (1)一个平行板电容器的电容为0.05μF，两极板间电势差为3V，电容器所带电荷量______C；保持电容带电量不变，增大两极板间距，则两极板间电势差U ______选填“>”、“<”或“=”。 (2)某组同学在研究自感现象的实验电路如图所示，其中定值电阻阻值为R，电源电动势为E，内电阻为r，开关S处于断开状态，先把S拨到1，一段时间后再拨到2。 ①实验软件记录上述过程中的图像应为______。 A．    B． C．     D． ②在开关S刚拨到1后的时刻，图线的斜率大小为、图线的斜率大小为，则应等于______。 A．r   B.R    C.     D． (3)在图甲用示电路中，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2，电流传感器记录的电流变化如图乙所示。 ①当电流达到正向最大时______即图中b点 A．L中的磁场最弱 B．L中的磁场最强 C．C中的电场强度为零 D．电场能部分转化成磁场能 ②若某段过程中，回路的磁场能正在减小，而上极板始终带正电，则对应图像中的______。 A．ab段  B．bc段   C．cd段  D．de段 【答案】(1) > (2) BC C (3) BC D 【详解】（1）[1]根据电容的定义式可得 [2]根据电容的决定式 可知增大两极板间距d，电容变小。 两极板间电势差 则两极板间电势差增大，即。 （2）①[1]开关S拨到1，电感线圈L产生通电自感现象，其阻碍电流增大，回路中的电流慢慢增大，自感电动势逐渐减小，此过程电感线圈L相当于阻值逐渐变小的电阻，稳定后电流最大且保持不变，电感线圈两端电压最小，若不计电感线圈的直流电阻，稳定时电感线圈两端电压为零；一段时间后再拨到2，电感线圈L产生断电自感现象，其阻碍电流减小，回路中的电流慢慢减小，自感电动势逐渐减小，此过程电感线圈L相当于电动势逐渐减小的电源，自感现象消失后回路的电流和电感线圈两端电压均为零，故选BC。 [2]在开关S拨到1后，根据闭合电路欧姆定律得 由此式可得 在时刻，图线的斜率大小为，则有 在时刻，图线的斜率大小为，则有 联立可得 故选C。 （3）①[1]LC振荡电路中电流增大的过程是电场能向磁场能转化的过程，是电容器放电的过程，当电流达到正向最大时即图中的b点电容放电结束，此时磁场能最大，电场能为零，故此时L中的磁场最强，C中的电场强度为零，电场能全部转化成磁场能，故选BC。 ②[2]若某段过程中，回路的磁场能正在减小，则电流减小，电场能增大，电容器处于充电过程，而上极板始终带正电，则电流方向为负方向，则对应图像中的de段，故选D。 29．如图所示，LC振荡电路中线圈的自感系数，线圈内阻忽略不计，电容器电容，电源电动势，内阻不计，电阻。先闭合开关S，待电路稳定后再断开S。试求： (1)LC电路的振荡频率； (2)从断开S到电容器a板带正电荷且电荷量最大所经历的最短时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）LC电路的振荡频率 （2）LC电路的振荡周期 当S断开时，电容器上的带电量为零，然后电容器开始充电，且下极板带正电，故当电容器上极板带正电荷量最大,经历的最短时间为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 8.2 电磁波的产生与发射（原卷版） 目　录 2 一、电磁波的产生与发射 2 二、电磁波的特性与电磁波谱 3 三、振荡电路的周期与频率 4 四、振荡过程中的电流、电荷与能量 5 五、观察充放电与电磁波发射的实验 6 8 一、电磁波的产生与发射 1．关于电磁波，下列说法中正确的是（     ） A．电磁波是横波 B．均匀变化的电场激发磁场形成电磁波 C．电磁波波长越长，能量越大 D．电磁波是一种特殊的物质，只能在真空中传播 2．如图所示电场随时间变化的图像，能产生持续电磁波的是（     ） A． B． C． D． 3．实际发射无线电波的电路示意图如图甲所示；高频振荡器产生的高频等幅振荡信号如图乙所示；人对着话筒说话产生的低频振荡信号如图丙所示。发射出去的电磁波图像应是图丁中的（　　） A． B． C． D． 4．如图所示是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，电容器正在______（填“充电”或“放电”），线圈中的磁场正在______（填“增强”或”减弱”），若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的频率______（填“变大”或“变小”）。 5．为了使振荡电路更有效地将电磁波发射出去，我们可以采用________________、________________等方法。 二、电磁波的特性与电磁波谱 6．真空中某电磁波波长为6m，根据电磁波公式，其频率为（     ）（） A． B． C． D． 7．关于电磁波的性质，下列叙述正确的是（     ） A．电磁波是纵波 B．电磁波传播需要介质，不能在真空中传播 C．真空中所有电磁波的传播速度大小相等 D．电磁波的频率越高，在真空中波速越大 8．下列关于电磁波的说法正确的是（     ） A．电磁波在任何介质中传播速度均为 B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 9．关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A．电磁波不能在真空中传播 B．电磁波传播需要介质 C．电磁波是横波，电场和磁场相互垂直 D．电磁波的波长与频率成正比 10．电磁波在真空中传播的速度为c，某电磁波的频率为f，则其波长为（     ） A． B． C．c·f D． 11．下列各种不同频率的电磁波按频率从小到大的排列顺序正确的是（　　） A．无线电波、红外线、紫外线、X射线、射线 B．无线电波、红外线、紫外线、射线、X射线 C．X射线、射线、红外线、紫外线、无线电波 D．射线、X射线、紫外线、红外线、无线电波 三、振荡电路的周期与频率 12．关于振荡电路，下列说法正确的是（     ） A．工作中，电场能和磁场能相互转化 B．电容变大，振荡电路的频率也变大 C．自感变大，振荡电路的频率也变大 D．振荡电流的振幅变小，频率也减小 13．一个LC振荡电路，若增大电容器的电容，则振荡频率（     ） A．增大 B．减小 C．不变 D．可能增大也可能减小 14．为测量储罐中不导电液体的高度，将两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。不计电源内阻。下列说法中正确的是（   ） A．开关S接b，向储罐中注入液体时，振荡电流频率不变 B．开关S接b，从储罐中抽走液体时，振荡电流频率升高 C．开关S接a给不带电的电容器充电，电源非静电力做的功等于电容器储存的电场能 D．开关S接a给不带电的电容器充电，电源非静电力做的功等于电容器储存的电场能和液体中电流热效应产生的热能之和 15．某智能停车位通过预埋在车位地面下方的LC振荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率发生变化，计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 B．时刻，线圈的磁场能为零 C．时刻，电容器的电场能为零 D．过程，电容器带电量逐渐增加 16．收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收到波长为的电磁波，c为电磁波在空气中的传播速度，应把调谐电路中电容器的电容调至（     ） A． B． C． D． 四、振荡过程中的电流、电荷与能量 17．LC振荡电路中，电容器放电完毕的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．电场能最大，磁场能为零 B．磁场能最大，电场能为零 C．电场能和磁场能都达到最大 D．电流为零 18．LC振荡电路中，在电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．线圈中的电流最大 B．电容器两极板间的电场能最大 C．线圈中的磁场能最大 D．电容器极板上的电荷量为0 19．如图所示，已知在LC振荡电路中，某时刻电流的方向由b流向a，且电流强度正在增强，则（     ） A．线圈的磁场能在增大 B．电容器两极板间的电场强度正在加强 C．该时刻电容器下极板带正电荷 D．线圈的自感电动势在增大 20．LC 振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（　　） A．若磁感应强度正在减弱，则电场能正在减小，电容器上极板带负电 B．若磁感应强度正在减弱，则电容器正在充电，电流方向由b向a C．若磁感应强度正在增强，则电场能正在增强，电容器上极板带正电 D．若磁感应强度正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b 21．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法错误的是（     ） A．电容器正在充电 B．电感线圈中的电流正在增大 C．电感线圈中的磁场能正在增加 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 22．在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器下极板带正电，则此时（     ） A．电流流向沿a到b B．电容器所带的电荷量正在逐渐减少 C．极板间的电场强度正在逐渐增大 D．磁场能正在逐渐减小 五、观察充放电与电磁波发射的实验 23．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 (1)开关S改接2后，电容器进行的是__________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的图像如图2所示。已知图像围成的面积为，则该电容器的电容为__________。 (2)如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将_____________（选填“减小”、“不变”或“增大”），充电时间将_________（填“变长”、“不变”或“变短”）；如果不改变电路其他器材，只将电容器换成另一个电容较大的电容器进行实验，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将____________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)电容器多次充、放电，其两端的电压随时间周期性变化，如图所示，A、 B为图线上的两个点。在B点时，电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”）在_________点时（填“A”或“B”），通过电阻R的电流更大； (4)电感L、电容C与电流传感器构成的回路中产生的振荡电流如图所示，内电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”）。 24．利用电流和电压传感器，以及信息系统强大的数据处理能力和实时显示功能，可以为电学量的观察与测量带来便捷。电路中的电流传感器（相当于电流表）与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电动势，内阻忽略不计，实验前电容器不带电。 (1)先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。若计算机测得图乙中阴影面积，则电容器的电容为_____（结果保留两位有效数字），由甲、乙两图可判断阻值_____（选填“>”“<”或“=”）； (2)先使与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使与“3”端相连，此时，经过时间时，该电路中的磁场能为_________（选填“最大”或“最小”），再经过最短时间_________，回路中电流最大，若换用匝数更少的电感线圈，振荡电路的周期将_________（选填“变大”“变小”“不变”）。 25．（22-23高二下·上海黄浦·期中）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 26．如图所示为理想LC振荡电路，已充电平行板电容器两极板水平放置，两板间距为d，电压为U。开关断开时，极板间有一质量为m的带电灰尘恰好静止。不计灰尘对电路的影响，灰尘运动时间远大于振荡电路的周期，下列说法正确的是（     ） A．灰尘带负电，电荷量大小为 B．仅闭合，灰尘在两极间做往复运动 C．闭合后，在电流为0瞬间突然闭合，回路周期变大，电容器上电压的最大值不变 D．闭合后，在电流为0瞬间突然闭合，回路周期变小，电流的最大值变大 27．（25-26高二下·上海普陀·期中）电容器与电感器，电容器和电感器是两种常见的元件，常用于各种电路中。 (1)如图所示是一个由电感器L与电容器C组成的电路，其中电感器的电感为L=9×10-4H，电容器的电容为C=4×10-6F，R为定值电阻。 ①当开关S接通1后，达到稳定前，电阻R两端的电势差________（选涂：A．增大  B．不变  C．减小）； ②达到稳定后，电容器上极板带______（选涂：A．正  B．负）电； ③再将开关S接通2，记此时t=0，则当t=1×10-4s时，通过电感器的电流方向________（选涂：A．上  B．下），电流________（选涂：A．增大  B．不变  C．减小）。 (2)如图所示，L1和L2是两个相同的小灯泡，R为定值电阻，L是自感系数很大、阻值与R相同的线圈。开关S接通时，灯泡________先达到最亮；开关S断开时，灯泡________先暗（均选涂：A．L1  B．L2）。 28．（24-25高二下·上海·期末）电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 (1)一个平行板电容器的电容为0.05μF，两极板间电势差为3V，电容器所带电荷量______C；保持电容带电量不变，增大两极板间距，则两极板间电势差U ______选填“>”、“<”或“=”。 (2)某组同学在研究自感现象的实验电路如图所示，其中定值电阻阻值为R，电源电动势为E，内电阻为r，开关S处于断开状态，先把S拨到1，一段时间后再拨到2。 ①实验软件记录上述过程中的图像应为______。 A．    B． C．     D． ②在开关S刚拨到1后的时刻，图线的斜率大小为、图线的斜率大小为，则应等于______。 A．r   B.R    C.     D． (3)在图甲用示电路中，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2，电流传感器记录的电流变化如图乙所示。 ①当电流达到正向最大时______即图中b点 A．L中的磁场最弱 B．L中的磁场最强 C．C中的电场强度为零 D．电场能部分转化成磁场能 ②若某段过程中，回路的磁场能正在减小，而上极板始终带正电，则对应图像中的______。 A．ab段  B．bc段   C．cd段  D．de段 29．如图所示，LC振荡电路中线圈的自感系数，线圈内阻忽略不计，电容器电容，电源电动势，内阻不计，电阻。先闭合开关S，待电路稳定后再断开S。试求： (1)LC电路的振荡频率； (2)从断开S到电容器a板带正电荷且电荷量最大所经历的最短时间。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $