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- 2021-02-27 发布
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第十四章 第1节 电磁波的发现 第2节 电磁振荡
基础夯实
一、选择题(1~4题为单选题,5、6题为多选题)
1.(吉林省扶余市第一中学2017~2018学年高二下学期期中)某电路中电场随时间变化的图象有如图所示几种情况,能发射电磁波的电场是( D )
解析:图A是稳定的电场,不能产生磁场,图B与图C是均匀变化的电场,产生恒定不变的磁场,也不能形成电磁波;图D是按正弦函数规律周期性变化的电场,会产生同频率的周期性变化的磁场,能形成电磁场,向外发射电磁波。故应选D。
2.根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是( A )
A.变化的电场一定能产生磁场
B.变化的磁场一定能产生变化的电场
C.恒定的电场一定能产生恒定的磁场
D.恒定的电场一定能产生恒定的电场
解析:变化的电场一定产生磁场,变化的磁场一定产生电场,A正确,B错误;恒定的电(磁)场,不能产生磁(电)场,C、D错误。
3.手机A的号码为12345670002,手机B的号码为12345670008,手机A拨手机B时,手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002。若手机A置于一透明真空罩中,用手机B拨叫手机A,则( B )
A.发出响声,并显示B的号码为12345670008
B.不发出响声,但显示B的号码为12345670008
C.不发出响声,但显示B的号码为12345670002
D.即不发出响声,也不显示号码
解析:电磁波可以在真空中传播,而声波传播则需要介质,当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中),A能显示B的号码,不能发出响声,即B正确。
4.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是( D )
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小线圈的匝数
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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的办法是减小L或减小C或同时减小L和C。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。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。综上可知只有选项D是正确的。
5.根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中正确的是( ABD )
A.教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B.工作时打点计时器必有磁场和电场
C.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场激发稳定的电场
D.电磁波在传播过程中,电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
解析:教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确;稳定的电场不会产生磁场,故选项C错误;电磁波是横波,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直,故选项D正确。
6.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是( AC )
A.向上方向的磁场在增强
B.向上方向的磁场在减弱
C.向上方向的磁场先增强,然后反向减弱
D.向上方的磁场减弱,然后反向增强
解析:向上方向的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则感应电流方向如图中E的方向所示。选项A正确,B错误。同理,当磁场反向即向下的磁场减少时,也会得到如图中E的方向,选项C正确,D错误。
二、非选择题
7.在LC振荡电路中,如已知电容C,并测得电路的固有振荡周期为T,即可求得电感L。为了提高测量精度,需多次改变C值并测得相应的T值,现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上,即如图中用“×”表示的点。
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(1)T、L、C的关系为__T2=4π2LC___;
(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线;
(3)求得的L值。
答案:(2)如图所示
(3)36.8mH(35.1~38.9mH都算对)
解析:(1)由周期公式T=2π得T2=4π2LC。
(2)由T2=4π2LC,在L不变的情况下,T2为C的正比例函数,因此T2-C图线为过原点(0,0)的直线,图线如图所示。
(3)在如图所示的直线上任取两点,为减小误差,所取的两点间隔应尽可能大,由T=2π得L=,L=,代入数据得L=36.8mH(在35.1~38.9mH之间均正确)。
能力提升
一、选择题(1~4题为单选题,5、6题为多选题)
1.(物理与生活)甲坐在人民大会堂台前60 m处听报告,乙坐在家里离电视机5 m处听电视转播,已知乙所在处与人民大会堂相距1000 km,不考虑其他因素,则(空气中声速为340 m/s)( B )
A.甲先听到声音 B.乙先听到声音
C.甲、乙同时听到 D.不能确定
解析:声音传到甲所需时间为t1==0.176s,传到乙所需时间为t2=+=0.018s。
2.(郑州一中网校2016年高二下学期期中联考)如图所示,L是不计电阻的电感器,C是电容器,闭合电键K,待电路达到稳定状态后,再断开电键K,LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正,断开电键K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( B )
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解析:在没有断开开关时,电流是从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少,则电流方向不变,大小在慢慢减小,当电容器充电完毕时,电流为零.接着电容器放电,电流方向与之前相反,大小在不断增大,故选B。
3.关于波的现象,下列说法正确的有( D )
A.电磁波具有偏振现象,电磁波是纵波
B.光波从空气进入水中后,更容易发生衍射
C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低
D.不论机械波、电磁波,都满足v=λf,式中三参量依次为波速、波长、频率
解析:电磁波是横波,则能发生偏振现象,故A错误;光波从空气进入水中后,波速变小,根据v=λf,可知,波长变小,因此不容易发生衍射,故B错误;波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高,故C错误;机械波、电磁波,都满足v=λf,故D正确,故选D。
4.(西北大学附中2016年高二下学期期末)如图所示,i-t图象表示LC振荡回路的电流随时间变化的图象,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间是图中( D )
A.Oa段 B.ab段
C.bc段 D.cd段
解析:根据题意,回路中电流在减小,给电容器充电,且M板带正电,则这段时间应是图中cd段,故选D。
5.LC振荡电路中,某时刻磁场方向如图所示,则下列说法正确的是( ABD )
A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电
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B.若电容器正在放电,则电容器上极板带负电
C.若电容器上极板带正电,则自感电动势正在减小
D.若电容器正在充电,则自感电动势正在阻碍电流减小
解析:若磁场正在减弱,由楞次定律可得线圈上端为正极,则电容器上极板带正电,故A正确;若电容器正在放电,由安培定则可得电容器上极板带负电,故B正确;若电容器上极板带正电,说明电容器在充电,磁场能转化为电场能,则线圈中电流应该减小,此时线圈中的自感电动势在增大,故C错误;若电容器正在充电,则线圈自感作用,阻碍电流的减小,故D正确。
6.为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示,当开关从a拨到b时,由L与C构成的回路中产生周期T=2π的振荡电流。当罐中的液面上升时( BC )
A.电容器的电容减小 B.电容器的电容增大
C.LC回路的振荡频率减小 D.LC回路的振荡频率增大
解析:不导电的液体是电介质,其介电常数大于空气的介电常数。当液面上升时,由C=可知C增大,由T=2π知周期增大,频率减小,B、C正确,A、D错误。
二、非选择题
7.实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1μF。在两板带有一定电荷时,发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路,试分析以下两个问题:
(1)从S闭合时开始计时,经过π×10-5s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少?
(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大?
答案:(1)2g (2)g
解析:(1)电键断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且F电=mg,闭合S后,L、C构成LC振荡电路,T=2π=2π×10-5s,经=π×10-5
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时,电容器间的场强反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿第二定律得:a==2g。
(2)线圈中电流最大时,电容器两极间的场强为零,由牛顿第二定律可得a==g,方向竖直向下。
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