2024-2025学年高中物理第14章电磁波1-2电磁波的发现电磁振荡课时练习含解析新人教版选修3-4

PAGE5-电磁波的发觉电磁振荡(25分钟50分)一、选择题(本题共3小题,每小题7分,共21分)1.麦克斯韦电磁场理论告知我们 ()A.任何电场四周都要产生磁场B.任何改变的电场都要在四周空间产生改变的磁场C.任何改变的电场都要在四周空间产生恒定的磁场D.周期性改变的电场要在四周空间产生周期性改变的磁场【解析】选D。依据麦克斯韦的电磁场理论可知,改变的磁场产生电场,改变的电场产生磁场;匀称改变的电(磁)场只能产生恒定不变的磁(电)场,周期性改变的电场要在四周空间产生周期性改变的磁场,故A、B、C错误,D正确,故选D。【加固训练】(多选)关于物理学史,下列说法中正确的是 ()A.最早发觉电和磁有亲密联系的科学家是奥斯特B.电磁感应现象是特斯拉发觉的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【解析】选A、C、D。1820年4月,丹麦科学家奥斯特在一次演讲中发觉了电流的磁效应;1831年,英国科学家法拉第发觉了电磁感应现象;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白电磁波的存在。2.如图所示,L是直流电阻可以忽视的电感线圈,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板上正电荷渐渐削减,LC回路中电流渐渐增大,当t=时电流达到最大B.电容器C放电,A板上正电荷渐渐削减,LC回路中电流渐渐减小,t=0时放电电流最大C.电容器C被充电,B板上正电荷渐渐增多,LC回路中电流渐渐减小,到t=时电流为零D.电容器C被充电,A板上正电荷渐渐增多,LC回路中电流渐渐减小,到t=时电流为零【解析】选C。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板上正电荷渐渐增多,LC回路中电流渐渐减小,到t=时电流为零,故选项C正确,A、B、D错误。故选C。3.如图所示,单刀双掷开关S先打到a端让电容器充溢电。t=0时开关S打到b端,t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则 ()A.LC回路的周期为0.02sB.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C.t=1.01s时线圈中磁场能最大D.t=1.01s时回路中电流沿顺时针方向【解析】选C。以顺时针电流方向为正方向,LC电路中电流和电荷量改变的图象如图:t=0.02s时电容器下极板带正电荷且最多,依据图象可知周期为T=0.04s,故A错误;依据图象可知电流最大时,电容器中电荷量为0,电场能最小为0,故B错误;t=1.01s时,经过25T,依据图象可知此时电流最大,电流沿逆时针方向,说明电容器放电完毕,电能全部转化为磁场能,此时磁场能最大,故C正确,D错误。故选C。【加固训练】(多选)依据麦克斯韦电磁场理论,改变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 ()A.向上方向的磁场在增加B.向上方向的磁场在减弱C.向上方向的磁场先增加,然后反向减弱D.向上方向的磁场先减弱,然后反向增加【解析】选A、C。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改变时,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改变造成的。麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的状况,即改变的磁场产生电场。推断电场与磁场改变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。向上方向的磁场增加时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增加而方向向下,依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。二、非选择题(14分)4.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。【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===。答案:π5.(15分)(1)(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.周期性改变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逝(2)如图所示,线圈L的自感系数为25mH,电阻为零,电容器C的电容为40μF,灯泡D的规格是“4V2W”。开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流。若从S断开起先计时,求:①当t=×10-3s时,电容器的右极板带何种电荷。②当t=π×10-3s时,LC回路中的电流。【解析】(1)选A、B、C。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;电磁波的形成是改变的电场和改变的磁场相互激发得到,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接着传播,选项E错误。(2)①S断开后,LC中产生振荡电流,周期为T=2π=2πs=2π×10-3s,则当t=×10-