人教版高二物理选修3-4课堂同步精选练习：14.1电磁波的发现 14.2电磁振荡(解析版)

人教版高二物理选修3-4课堂同步精选练习14.1电磁波的发现14.2电磁振荡（解析版）基础达标：一、选择题1.(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是()A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场【答案】B、D解析：麦克斯韦电磁场理论指出，如果场的变化是均匀的，产生新的场是稳定的，如果场的变化是不均匀的，产生新的场也是变化的，振荡电场按正弦(或余弦)规律变化，它产生的磁场也按正弦(或余弦)规律变化。

2. (多选)关于物理学史，下列说法中正确的是 ()A.最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特B.电磁感应现象是特斯拉发现的C.建立完整电磁场理论的科学家是麦克斯韦D.最早证明有电磁波存在的科学家是赫兹【答案】A、C、D解析：1820年4月，丹麦科学家奥斯特在一次演讲中发现了电流的磁效应；1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象；19世纪中叶，英国科学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论；1886年，德国科学家赫兹证明了电磁波的存在。

3.如图所示，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，LC振荡电路工作时的周期为T，在t=0时断开电键K，则在0到这段时间内，下列叙述正确的是()A.电容器C放电，A板上正电荷逐渐减少，LC回路中电流逐渐增大，当t=时电流达到最大B.电容器C放电，A板上正电荷逐渐减少，LC回路中电流逐渐减小，t=0时放电电流最大C.电容器C被充电，B板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=时电流为零D.电容器C被充电，A板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=时电流为零【答案】C解析：开关闭合时，通过L的电流从上往下，电容器带电量为零；在t=0时断开电键K，则在0到这段时间内，电容器C被充电，B板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=时电流为零，故选项C正确，A、B、D错误。

故选C。

4.(多选)LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示，若t2-t1=，则()A.在t1时刻电容器正充电B.在t2时刻电容器两极板间电场正在增强C.在t1时刻电路中电流正在增大D.在t2时刻自感线圈中磁场正在增强【答案】B、C解析：由t2-t1=知t2-t1=，从题图可看出t1、t2两个时刻自感线圈处的电流都是从左向右穿过自感线圈，由于电流方向是正电荷运动方向，t1时刻正电荷从左极板流出然后穿过自感线圈，正处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，故A不对，C对。

t2时刻，电流从左向右通过自感线圈，而右极板带正电，说明正电荷正往右极板上聚集，所以t2时刻电容器在充电，随着极板上电荷增多，两极板间电场增强，故B对。

又由于充电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场也减弱，故D不对。

5. (多选)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()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.向上方向的磁场先减弱，然后反向增强【答案】A、C解析：在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的。

麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场。

判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向。

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，选项B错误。

同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如图中E的方向，选项C正确，选项D错误。

6.(多选) 在LC振荡电路中产生振荡电流的过程中，理想的情况是能量没有损耗，振荡电流的振幅保持不变。

但实际的振荡电路如果没有外界能量及时补充，振荡电流的振幅总是要逐渐减小。

下面的几种情况中，哪些是造成振幅减小的原因()A.电路中电阻对电流的阻碍作用B.线圈中铁芯内感应电流产生热量C.线圈自感电动势对电流的阻碍作用D.向空间辐射电磁波【答案】A、B、D解析：电路中电阻对电流的阻碍作用，使得电路中的能量不断被消耗，造成振幅减小，选项A正确；线圈中铁芯内感应电流产生热量，从而消耗能量，使振幅减小，选项B正确；线圈自感电动势对电流的阻碍作用，使得磁场能转化为电场能，但是总能量不变，不会使振幅减小，选项C错误；向空间辐射电磁波，使得振动能量减小，振幅减小，选项D正确。

故选A、B、D。

7.如图甲电路中，L是电阻不计的电感器，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，如果规定电感器L中的电流方向从a到b 为正，断开开关的时刻为t=0，那么图乙中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是()【答案】C解析：S断开前，ab段短路，电流从b→a，电容器不带电；S断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小，给电容器C充电，此时电流负向最大；给电容器充电过程，电容器充电量最大时，ab中电流减为零；此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流。

综上所述，选项C正确。

8.图甲中通过P点电流(向右为正)的变化规律如图乙所示，则()A.0～0.5 s间，电容器C正在充电B.0.5～1 s间，电容器C上极板带正电C.1～1.5 s内，Q点的电势比P点的电势高D.1～1.5 s内，磁场能转化为电场能【答案】C解析:由题图乙知，0～0.5 s内，电流逐渐增大，电容器正在放电，A项错误；0.5～1 s内，电流沿正方向逐渐减小，是充电过程，电容器上极板带负电、下极板带正电，B项错误；1～1.5 s间，电流沿负方向逐渐增大，是放电过程，Q点比P点电势高，C项正确；放电过程中电场能转化为磁场能，故D项错误。

9.(多选)如图所示为LC振荡电路中电容器极板上的电量q随时间t变化的图象，由图可知()A.t1时刻，电路中的磁场能最小B.从t1到t2电路中的电流值不断减小C.从t2到t3电容器不断充电D.在t4时刻，电容器的电场能最小【答案】A、C、D解析：由图可知，t1时刻电容器极板上的电量q最大，此时刚刚充电完毕，故电路中的磁场能最小，选项A正确；从t1到t2，电容器放电，电路中的电流从0增加到最大值，故选项B错误；从t2到t3，电容器的电荷量不断增加，故电容器在不断充电，选项C正确；t4时刻放电刚刚结束，电容器的电场能最小，故选项D正确。

二、非选择题10.如图所示，电源的电动势为E，电容器的电容为C，线圈的电感为L。

将开关S从a拨向b，经过一段时间后电容器放电完毕。

求电容器的放电时间，放电电流的平均值是多少。

【答案】选π【解析】电容器放电时间为T，与电源电动势无关，即t=×2π=π。

在T内电流平均值为I===。

11. 有一LC振荡电路，如图所示，当电容调节为C1=200 pF时，能产生频率为f1=500 kHz 的振荡电流，要获得频率为f2=1.0×103 kHz的振荡电流，则可变电容器应调为多大？(设电感L保持不变)【答案】50 pF解析：LC电路的振荡频率:f=，由于电感L保持不变，所以=代入数据，解得C2=50 pF。

12.实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C=1 μF。

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×10-5 s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×10-5 s，经=π×10-5 s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。

能力提升：13.(1)(5分)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失(2)(10分)有一LC振荡电路，自感系数为30 μH。

电容可调范围为1.2～270 pF。

求:①回路产生电磁波的频率范围。

②最大波长与最小波长的比值。

【答案】(1)A、B、C(2)①×108～×109 Hz ②15解析：(1)电磁波在真空中传播速度不变，与波长、频率无关，选项A正确；电磁波的形成是变化的电场和变化的磁场互相激发得到，选项B正确；电磁波传播方向与电场方向和磁场方向垂直，选项C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，选项D错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，选项E错误。

(2)①因为f=，所以f max==×Hz=×109 Hz。

f min==×Hz=×108 Hz其电磁波的频率范围是:×108～×109 Hz。

②因为λ==c·2π，所以===15。