4.1 电磁振荡（原卷版）

4.1电磁振荡模块一学问把握学问点一电磁振荡的产生及能量变化【情境导入】如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2.(1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？(2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？(3)线圈中自感电动势的作用是什么？【学问梳理】1．振荡电流：大小和方向都做快速变化的电流．2．振荡电路：能产生的电路．最简洁的振荡电路为LC振荡电路．3．LC振荡电路电容器的放电、充电过程(1)电容器放电：由于线圈的作用，放电电流不会马上达到最大值，而是由零渐渐增大，同时电容器极板上的电荷渐渐．放电完毕时，极板上没有电荷，放电电流达到．该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能．(2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的作用，电流并不会马上减小为零，而要保持原来的方向连续流淌，并渐渐减小，电容器开头，极板上的电荷渐渐，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多．该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能．4．电磁振荡的实质在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在，电场能和磁场能也随着发生周期性的．【重难诠释】1．各物理量随时间的变化图像：振荡过程中电流i、极板上的电荷量q之间的对应关系．(如图)2．相关量与电路状态的对应状况电路状态abcde时刻t0eq\f(T,4)eq\f(T,2)eq\f(3T,4)T电荷量q最多0最多0最多电场能EE最大0最大0最大电流i0正向最大0反向最大0磁场能EB0最大0最大03.(1)在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中，与电容器有关的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．与线圈有关的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE增大时，线圈中的三个物理量i、B、EB减小，即q、E、EE↑eq\o(→,\s\up7(异向变化))i、B、EB↓.（2023春•潮州期末）某时刻LC振荡电路自感线圈L中电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法错误的是（）A．若磁场正在增加，则电容器正在放电 B．若电路中电流正在减弱，则电场能在增大 C．若电容器正在放电，则电容器上极板应带正电 D．若电容器正在充电，则线圈中的磁感应强度也在增大（2023春•昆山市期末）如图所示是某时刻LC振荡电路中振荡电流i的方向，下列对回路状况的推断正确的是（）A．若电路中电容的上板带正电，则该电路中电流在增大 B．若电路中电容的下板带正电，则电感产生的磁场在增加 C．若电路中电流i正在增大，则该电路中电容上的电荷量也在增大 D．若电路中电流i正在减小，则该电路中电容器里的电场必定向下（2023春•天宁区校级月考）如图（a）所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图（b）所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则（）A．0.5～1s时间内，电容器C在放电 B．0.5～1s时间内，电容器C的上极板带正电 C．1～1.5s时间内，Q点的电势比P点的电势低 D．1～1.5s时间内，电场能正在转变成磁场能（2023春•番禺区期末）无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用，在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器的上极板带正电，下列说法正确的是（）A．电流沿a流向b B．电场能正在向磁场能转化 C．振荡电流正在增大 D．电容器正在充电学问点二电磁振荡的周期和频率【情境导入】如图所示的电路．(1)假如仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？(2)假如仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？【学问梳理】1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次需要的时间．2．电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的的次数．假如振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的周期和频率．3．LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC)).其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．【重难诠释】1．LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC)).2．说明：(1)LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)打算，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的凹凸、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC电路的固有周期和固有频率．(2)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC电路的振荡周期T＝2πeq\r(LC)，在一个周期内上述各量方向转变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期T＝2πeq\r(LC)；而电场能、磁场能变化周期是振荡周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC).（2023春•南山区期末）图一为某超声波发生器中的核心元件—压电陶瓷片。为使得压电陶瓷片发生超声振动，需要给它通入同频率的高频电信号。图二为高频电信号发生原理图，已知某时刻电流i的方向指向A极板，且正在增大，下列说法正确的是（）​A．A极板带负电 B．线圈L两端的电压在增大 C．磁场能正在转化为电场能 D．减小自感系数L，超声振动的频率不变（2023春•南通期末）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，如图所示当S从a拨到b时，LC电路中产生振荡电流．则（）A．当储罐中的液面上升时，电容器的电容减小 B．当储罐中的液面上升时，振荡电流的频率减小 C．当S从a拨到b的瞬间，线圈中的电流最大 D．当S从a拨到b的瞬间，电容器中的电场能最小（2023春•杨浦区校级期末）把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关依据图示连成电路。把示波器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，从今刻开头计时，电容器通过线圈放电。电路工作过程中，向外辐射电磁波，则电压Uab随时间t变化的波形是（）A． B． C． D．（2023春•道里区校级期中）某时刻LC振荡电路的状态如图所示，则此时刻（）A．电感L和电容C都增大一倍，以使振荡频率增大一倍 B．振荡电流i在增大 C．电场能正在向磁场能转化 D．磁场能正在向电场能转化模块二巩固提高（2023春•无锡期末）如图所示是电磁波放射的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负电．则以下说法正确的是（）A．线圈中的磁场向上且正在减弱 B．电容器中的电场向上且正在增加 C．该时刻电路中的电流减小 D．若在线圈中插入铁芯，则放射电磁波的频率变小（2023春•如皋市校级月考）LC振荡电路中的电流图像如图所示，规定回路中顺时针电流方向为正。下图中正确反映出1～2ms内电场强度E和磁感应强度B方向的是（）A． B． C． D．（2023春•昌平区期末）图甲为LC振荡电路，取回路中顺时针电流方向为正，回路中电流i随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是​（）A．在t1～t2内，电容器C在放电 B．在t1～t2内，电容器C的上极板带正电 C．在t2～t3内，磁场能正在转化为电场能 D．在t2～t3内，电容器C两极板间电压在不断减小（2023•南通模拟）规定图甲LC振荡电路中逆时针方向的电流为正，M是电容器的上极板。从某时刻起记录图甲中的电流随时间变化的关系如图乙所示。则图像乙中的a～b段对应电路甲中的（）A．M板带正电 B．M板的带电量在变大 C．线圈L中的磁场能在变大 D．线圈L的自感电动势在变大（2023春•重庆期末）如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向如图所示，且正在减小，则此时（）A．电容器C正在放电 B．A板带负电 C．电感线圈L两端电压在增加 D．电场能正在转化为磁场能（2023•黄埔区三模）图甲为车辆智能道闸系统的简化原理图：预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙，则下列有关说法正确的是（）A．t1时刻电容器间的电场强度为最大值 B．t1～t2时间内，电容器处于放电过程 C．汽车靠近线圈时，振荡电流频率变大 D．从图乙波形可推断汽车正远离地感线圈（2023•重庆模拟）某收音机中的LC振荡电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生频率范围为f到kf（k＞1）的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比为（）A．k4 B．k3 C．k2 D．k（2023春•杨浦区校级月考）LC振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。下列说法中正确的是（）A．电路中的电流在削减 B．电路中电流沿顺时针方向 C．电容器上的自由电荷在削减 D．电路中磁场能正在向电场能转化（2023春•佛山期末）某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力，电容器的上极板是一片弹性金属薄膜，微小物体放置在金属膜中心会使其下凹，测量时先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b。通过电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足以下关系式f=1A．物体质量越大，开关拨向a时，电容器存储的电量越小 B．开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流最大 C．开关由a拨向b后，该LC电路发生阻尼振荡，但周期不变 D．测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体质量越大（2023•桃城区校级模拟）被誉为“救命神器”的自动体外除颤仪（AED），是一种用于抢救心脏骤停患者的便携式的医疗设备。其结构如图所示，低压直流电经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时，开关拨到2，利用电极将脉冲电流作用于心脏，使患者心脏恢复正常跳动，若无其他条件变化时，下列说法正确的是（）A．脉冲电流作用于不同人体时，电流大小相同 B．放电过程