课时跟踪检测（十四） 电磁波的产生

课时跟踪检测（十四）电磁波的产生A组—重基础·体现综合1．关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是()A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大B．振荡电流为0时，线圈中自感电动势为0C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化成电容器极板间的电场能D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电容器极板间的电场能解析：选D振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间，电场强度为0，A错误；振荡电流为0时，LC回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最快，电流强度变化率最大，线圈中自感电动势最大，B错误；振荡电流增大时，电容器极板间的电场能转化为线圈中的磁场能，C错误；振荡电流减小时，线圈中磁场能转化为电容器极板间的电场能，D正确。2．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是()A．变化的磁场一定会产生变化的电场B．电磁波在真空中和介质中传播速度相同C．电磁波能产生干涉和衍射现象D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析：选C均匀变化的磁场产生稳定的电场，故A项错误；电磁波在介质中传播速度比真空中的小，故B项错误；电磁波能产生干涉和衍射现象，故C项正确，D项错误。3.某空间中出现了如图中虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是()A．在中心点O有一静止的点电荷B．沿AB方向有一段通有恒定电流的直导线C．沿BA方向的磁场在减弱D．沿AB方向的磁场在减弱解析：选C首先应知道闭合的电场线是由变化的磁场产生的，故A、B错误；闭合的电场线类似于环形电流，根据楞次定律可知，环形电流产生的磁场方向由B→A，阻碍原磁场的变化，所以沿BA方向的磁场在减弱，或沿AB方向的磁场在增强，故C正确，D错误。4.如图所示，某瞬间回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器的上极板A带正电，则该瞬间()A．电流i正在增大，线圈L中的磁场能也正在增大B．电容器两极板间的电压正在增大C．电容器带电荷量正在减小D．线圈中电流产生的磁感应强度正在增强解析：选B根据电流方向由电容器上极板带正电可知，电容器正处于充电状态，电容器充电过程中，回路中电流在减小，磁场能减小，电场能增大，电容器带电荷量正在增大，电容器两极板间的电压正在增大，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱，故只有B正确。5．(2021·南阳高二检测)LC振荡电路中，电容器两极板上的电荷量随时间变化的关系如图所示，则()A．在t1时刻，电路中的电流最大B．在t2时刻，电路中的电流最大C．在t3时刻，电路中的电流最大，电感线圈两端电压最大D．t3～t4时间内，电路中的电流不断增大解析：选A在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，A正确。在t2时刻，极板上的电荷量最大，电路中的电流为0，B错误。在t3时刻，极板上的电荷量为0，电路中电流最大，电感线圈两端电压为0，C错误。t3～t4时间内，极板上的电荷量不断增大，电路中的电流不断减小，D错误。6．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是()A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波解析：选D机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A项正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B项正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C项正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D项错误。7.如图所示，闭合开关S，待电容器充电结束后，再断开开关S，用绝缘工具使电容器两极板距离稍稍拉开一些，在电容器周围空间()A．会产生变化的磁场 B．会产生稳定的磁场C．不会产生磁场 D．会产生振荡的磁场解析：选C两平行板电容器接入直流电源后两极板间的电压等于电源的电动势，断开开关后，电容器带电荷量不变，由电容器定义式和平行板电容器公式可得两板间电场强度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，当用绝缘工具将两极板距离稍稍拉开一些，电容器两板间的电场不发生变化，所以不会产生磁场，C正确。8．(多选)已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的变化规律同步，若在电容器开始放电时计时(此时摆球位于最大位移处)，则()A．单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为0B．单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大C．单摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为0，电路中电流为0D．单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐增大解析：选AB电场能为0时，磁场能达到最大，电路中电流最大，C错误；电容器充电过程中，电路中电流逐渐减小，所以D错误；对于A、B，首先要明确电路中的电流与单摆的速度相对应，则一个周期内变化如下表所示(摆球处于最低点时势能为零)：时刻相关物理量t＝0(开始放电)t＝eq\f(T,4)t＝eq\f(T,2)t＝eq\f(3,4)Tt＝T电流i、磁场能0最大0最大0电场能(E电，q，U)最大0最大0最大速度v、动能Ek0最大0最大0势能Ep最大0最大0最大由上表可知，第一组同步变化的是电流、磁场能和速度、动能；第二组同步变化的是电场能和单摆的势能。由表可知选项A、B正确。9．在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5mH，电容C＝4μF。则：(π取3.14)(1)该回路的周期多大？(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？解析：(1)该回路的周期T＝2πeq\r(LC)＝2×3.14×eq\r(2.5×10－3×4×10－6)s＝6.28×10－4s。(2)因为t＝9.0×10－3s相当于14.33个周期，又eq\f(T,4)<0.33T<eq\f(1,2)T，所以当t＝9.0×10－3s时，LC回路中的电磁振荡正处在第二个eq\f(T,4)的变化过程中。由t＝0时电容器上电压最大可得LC振荡电路的电流变化图线如图所示。显然，在t＝9.0×10－3s时，即在第二个eq\f(1,4)T内，线圈中的电流在减小，电容器正处在充电过程中。答案：(1)6.28×10－4s(2)减小充电过程B组—重应用·体现创新10.如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电荷小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，则()A．小球受到的向心力大小不变B．小球受到的向心力大小不断增大C．洛伦兹力对小球做了功D．小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比解析：选B根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同，因小球带正电荷，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m\f(v2,r)))随之增大，A错误，B正确；带电小球所受的洛伦兹力F＝qBv，因为速率v随时间逐渐增大，且B∝t，故D错误，因洛伦兹力始终与小球速度方向垂直，对小球不做功，故C错误。11．(多选)如图甲所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器(原来不带电)，闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。如果规定电感线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为t＝0，那么断开开关后()A．图乙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律B．图丙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律C．图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律D．图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律解析：选AD闭合开关S，电路达到稳定状态时，线圈内有电流而电容器两端没有电压，线圈中的电流从a流向b，断开开关瞬间，线圈内的电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减小，则电流方向不变，大小在慢慢减小，同时对电容器充电，电容器的右极板先带正电；当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大。接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大，电容器放电完毕时，电流达到反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充、放电过程，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现按余弦规律变化的电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、D正确，B、C错误。12.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例，圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线中具有向上的电流，则下列说法中正确的是()A．电容器正在充电B．两平行板间的电场强度E在减小C．该变化电场产生顺时针方向(俯视)的磁场D．两极板间电场快达到最强时，板间电场产生的磁场接近最强解析：选A由题图可以看出，极板间的电场方向是竖直向上的，说明下极板带正电，上极板带负电，如果等效电流的方向是向上的，即外电流流向下极板，流出上极板，也就是相当于正电荷流向下极板，而下极板本来就是带正电的，下极板所带的电荷量会增加，所以电容器在充电，故A正确；充电的过程中，两极板间的电压在增大，由电场强度E＝eq\f(U,d)可知，极板间的电场强度在增大，故B错误；由安培定则可以判断出，该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场，故C错误；两极板间的电场快达到最强时，就是充电快充满的时候，此时电流反而比较小，故这个电场产生的磁场也比较弱，故D错误。13.如图所示，LC电路中C是带有电荷的平行板电容器，两极板水平放置。开关S断开时，极板间灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动。若C＝0.4μF，L＝1mH，重力加速度为g，则：(1)从开关S闭合开始计时，经2π×10－5s时，求电容器内灰尘的加速度大小；(2)当线圈中电流最大时，求灰尘的加速度。解析：(1)开关S断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有mg＝q·eq\f(Q,Cd)(式中m为灰尘质量