电磁波电磁振荡12节习题带答案.pdf

1电磁波的发现学 科 素 养 与 目 标 要 求 物 理 观 念 ： 1.知 道 麦 克 斯 韦 电 磁 场 理 论 .2.了 解 电 磁 波 的 基 本 特 点 、 发 现 过 程 及 传 播 规 律 ， 知道 电 磁 波 与 机 械 波 的 区 别 科 学 态 度 与 责 任 ： 1.了 解 电 磁 波 的 发 现 对 人 类 文 明 的 影 响 .2.了 解 麦 克 斯 韦 电 磁 场 理 论 在 物 理学 发 展 史 上 的 意 义 一、伟大的预言 1 变 化 的 磁 场 产 生 电 场(1)实 验 基 础 ： 如 图 1 所 示 ， 在 变 化 的 磁 场 中 放 一 个 闭 合 电 路 ， 电 路 里 就 会 产 生 感 应 电 流 图 1(2)麦 克 斯 韦 的 见 解 ： 电 路 里 感 应 电 流 的 产 生 ， 一 定 是 变 化 的 磁 场 产 生 了 电 场 ， 自 由 电 荷 在 电场 的 作 用 下 发 生 了 定 向 移 动 (3)实 质 ： 变 化 的 磁 场 产 生 了 电 场 2 变 化 的 电 场 产 生 磁 场麦 克 斯 韦 假 设 ， 既 然 变 化 的 磁 场 能 产 生 电 场 ， 那 么 变 化 的 电 场 也 会 在 空 间 产 生 磁 场 二、电磁波1 电 磁 波 的 产 生 ： 变 化 的 电 场 和 变 化 的 磁 场 交 替 产 生 ， 由 近 及 远 向 周 围 传 播 ， 形 成 电 磁 波 2 电 磁 波 是 横 波 ： 根 据 麦 克 斯 韦 的 电 磁 场 理 论 ， 电 磁 波 在 真 空 中 传 播 时 ， 它 的 电 场 强 度 和 磁感 应 强 度 互 相 垂 直 ， 而 且 二 者 均 与 波 的 传 播 方 向 垂 直 ， 因 此 电 磁 波 是 横 波 3 电 磁 波 的 速 度 ： 麦 克 斯 韦 指 出 了 光 的 电 磁 本 性 ， 他 预 言 电 磁 波 的 速 度 等 于 光 速 三、赫兹的电火花 赫 兹 证 实 了 麦 克 斯 韦 关 于 光 的 电 磁 理 论 ， 为 了 纪 念 他 ， 把 频 率 的 单 位 定 为 赫 兹 判 断 下 列 说 法 的 正 误 (1)在 电 场 周 围 ， 一 定 存 在 着 和 它 联 系 着 的 磁 场 ( )(2)在 变 化 的 磁 场 周 围 一 定 会 产 生 变 化 的 电 场 ( )(3)电 磁 波 不 能 在 真 空 中 传 播 ( )(4)电 磁 波 是 横 波 ( ) 一、麦克斯韦电磁场理论对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)变 化 的 磁 场 产 生 电 场 均 匀 变 化 的 磁 场 产 生 恒 定 的 电 场 非 均 匀 变 化 的 磁 场 产 生 变 化 的 电 场 周 期 性 变 化 的 磁 场 产 生 同 频 率 的 周 期 性 变 化 的 电 场 (2)变 化 的 电 场 产 生 磁 场 均 匀 变 化 的 电 场 产 生 恒 定 的 磁 场 非 均 匀 变 化 的 电 场 产 生 变 化 的 磁 场 周 期 性 变 化 的 电 场 产 生 同 频 率 的 周 期 性 变 化 的 磁 场 例1 关 于 电 磁 场 理 论 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A 在 电 场 周 围 一 定 产 生 磁 场 ， 磁 场 周 围 一 定 产 生 电 场B 在 变 化 的 电 场 周 围 一 定 产 生 变 化 的 磁 场 ， 在 变 化 的 磁 场 周 围 一 定 产 生 变 化 的 电 场C 均 匀 变 化 的 电 场 周 围 一 定 产 生 均 匀 变 化 的 磁 场D 周 期 性 变 化 的 电 场 周 围 一 定 产 生 周 期 性 变 化 的 磁 场答案D解析根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场 针对训练某 电 路 中 电 场 随 时 间 变 化 的 图 象 如 下 列 各 图 所 示 ， 能 发 射 电 磁 波 的 电 场 是 ( ) 答案D解析图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生恒定的磁场，不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这个磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波二、电磁波电磁波与机械波的比较机 械 波 电 磁 波 研 究 对 象 力 学 现 象 电 磁 现 象周 期 性 位 移 随 时 间 和 空 间 做 周 期 性 变 化 电 场 强 度 E和 磁 感 应 强 度 B随 时间 和 空 间 做 周 期 性 变 化传 播 情 况 传 播 需 要 介 质 ， 波 速 与 介 质 有 关 ，与 频 率 无 关 传 播 无 需 介 质 ， 在 真 空 中 波 速 等于 光 速 c， 在 介 质 中 传 播 时 ， 波速 与 介 质 和 频 率 都 有 关产 生 机 理 由 质 点 (波 源 )的 振 动 产 生 由 电 磁 振 荡 激 发是 横 波 还 是 纵 波 可 能 是 横 波 ， 也 可 能 是 纵 波 横 波干 涉 和 衍 射 可 以 发 生 干 涉 和 衍 射 例2 (多选)以 下 关 于 机 械 波 与 电 磁 波 的 说 法 中 ， 正 确 的 是 ( )A 机 械 波 和 电 磁 波 ， 本 质 上 是 一 致 的B 机 械 波 的 波 速 只 与 介 质 有 关 ， 而 电 磁 波 在 介 质 中 的 波 速 不 仅 与 介 质 有 关 ， 而 且 与 电 磁 波的 频 率 有 关C 机 械 波 可 能 是 纵 波 ， 而 电 磁 波 必 定 是 横 波D 它 们 都 能 发 生 反 射 、 折 射 、 干 涉 和 衍 射 现 象答案BCD解析机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象， 故选项B、C、D正确例3 (多选)(2018江苏卷)梳 子 在 梳 头 后 带 上 电 荷 ， 摇 动 这 把 梳 子 在 空 中 产 生 电 磁 波 该 电磁 波 ( )A 是 横 波 B 不 能 在 真 空 中 传 播C 只 能 沿 着 梳 子 摇 动 的 方 向 传 播D 在 空 气 中 的 传 播 速 度 约 为 3 108 m /s答案AD解析电磁波是横波，传播方向与振动方向垂直，既能在真空中传播，也能在介质中传播电磁波在空气中的传播速度约为3 108 m /s，故选项A、D正确.1 (麦克斯韦电磁场理论)下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( ) A 任 何 变 化 的 磁 场 都 要 在 周 围 空 间 产 生 变 化 的 电 场 ， 振 荡 磁 场 在 周 围 空 间 产 生 同 频 率 的 振荡 电 场B 任 何 电 场 都 要 在 周 围 空 间 产 生 磁 场 ， 振 荡 电 场 在 周 围 空 间 产 生 同 频 率 的 振 荡 磁 场C 任 何 变 化 的 电 场 都 要 在 周 围 空 间 产 生 磁 场 ， 振 荡 电 场 在 周 围 空 间 产 生 同 频 率 的 振 荡 磁 场D 电 场 和 磁 场 总 是 相 互 联 系 着 ， 形 成 一 个 不 可 分 割 的 统 一 体 ， 即 电 磁 场答案C解析根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁场(电场)是恒定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场故选C. 2 (电磁波的特点)(多选)下 列 关 于 电 磁 波 的 说 法 中 ， 正 确 的 是 ( )A 电 磁 波 是 电 磁 场 由 发 生 区 域 向 远 处 的 传 播B 电 磁 波 在 任 何 介 质 中 的 传 播 速 度 均 为 3.0 108 m /sC 电 磁 波 由 真 空 进 入 介 质 传 播 时 ， 波 长 将 变 短D 只 要 空 间 中 某 个 区 域 有 变 化 的 电 场 或 变 化 的 磁 场 ， 就 能 产 生 电 磁 波答案AC解析电磁波在真空中的传播速度为光速c3.0 108 m /s，且cf，从一种介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变化电磁波仍具有波的特征，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.010 8 m/s，在其他介质中的传播速度小于3.0 108 m /s，波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波3 (电磁波与机械波的比较)关 于 电 磁 波 ， 下 列 叙 述 中 正 确 的 是 ( )A 电 磁 波 在 真 空 中 的 传 播 速 度 远 小 于 真 空 中 的 光 速B 电 磁 波 可 以 发 生 衍 射 现 象C 电 磁 波 和 机 械 波 一 样 依 赖 于 介 质 传 播D 随 着 科 技 的 发 展 ， 可 以 实 现 利 用 机 械 波 从 太 空 向 地 球 传 递 信 息 答案B解析电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生衍射现象等波特有的现象，故B正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故C、D错误4 (电磁波与机械波的比较)(2018新余一中高二下学期第三次段考)电 磁 波 与 机 械 波 相 比 较 ，下 列 说 法 中 不 正 确 的 是 ( )A 电 磁 波 传 播 不 需 要 介 质 ， 机 械 波 传 播 需 在 介 质 中B 电 磁 波 与 机 械 波 的 波 动 频 率 都 由 波 源 确 定C 电 磁 波 、 机 械 波 都 能 发 生 衍 射 和 干 涉 现 象D 电 磁 波 、 机 械 波 都 包 括 横 波 和 纵 波 答案D考点一麦克斯韦电磁场理论1 (多选)(2018沈阳市郊联体高二下学期期中)关 于 电 磁 场 理 论 的 叙 述 正 确 的 是 ( )A 变 化 的 磁 场 周 围 一 定 存 在 电 场 ， 与 是 否 有 闭 合 电 路 无 关B 周 期 性 变 化 的 磁 场 产 生 同 频 率 变 化 的 电 场C 周 期 性 变 化 的 电 场 和 周 期 性 变 化 的 磁 场 相 互 关 联 ， 形 成 一 个 统 一 的 场 ， 即 电 磁 场D 电 场 周 围 一 定 存 在 磁 场 ， 磁 场 周 围 一 定 存 在 电 场 答案ABC2 (多选)根 据 麦 克 斯 韦 电 磁 场 理 论 ， 以 下 叙 述 中 正 确 的 是 ( )A 教 室 中 亮 着 的 日 光 灯 周 围 空 间 必 有 磁 场 和 电 场B 打 点 计 时 器 工 作 时 周 围 必 有 磁 场 和 电 场C 恒 定 的 电 场 产 生 恒 定 的 磁 场 ， 恒 定 的 磁 场 激 发 恒 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 直答案ABD3 在 下 图 所 示 的 四 种 磁 场 情 况 中 能 产 生 恒 定 的 电 场 的 是 ( ) 答案C解析A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随时间做非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误 4 如 图 1 所 示 是 空 间 磁 感 应 强 度 B 随 时 间 t 的 变 化 图 象 ， 在 它 周 围 空 间 产 生 的 电 场 中 的 某 一点 场 强 E 应 ( ) 图 1A 逐 渐 增 强B 逐 渐 减 弱 C 不 变D 无 法 确 定答案C解析由题图可知，磁场均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故场强E不变，选项C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2 所 示 时 ， 可 能 是 ( ) 图 2A 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AC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，根据安培定则知感应电场方向如题图中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弱时，感应电场方向同样如题图中E的方向，选项C正确，D错误考点二电磁波 6 下 列 关 于 电 磁 波 的 说 法 ， 正 确 的 是 ( )A 只 要 有 电 场 和 磁 场 ， 就 能 产 生 电 磁 波B 电 场 随 时 间 变 化 时 ， 一 定 产 生 电 磁 波C 做 非 匀 变 速 运 动 的 电 荷 可 以 产 生 电 磁 波D 麦 克 斯 韦 第 一 次 用 实 验 证 实 了 电 磁 波 的 存 在 答案C解析只有变化的电场和磁场，才能激发电磁波，而稳定的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；均匀变化的电场，产生恒定的磁场，但是恒定的磁场不能产生电场，故不能产生电磁波，B错误；做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；赫兹证实了电磁波的存在，D错误7 关 于 电 磁 理 论 ， 下 列 描 述 正 确 的 是 ( )A 电 磁 场 不 是 一 种 物 质B 静 止 的 电 荷 能 够 在 周 围 空 间 产 生 稳 定 的 磁 场C 稳 定 的 磁 场 能 够 在 周 围 空 间 产 生 稳 定 的 电 场D 变 化 的 电 场 和 变 化 的 磁 场 互 相 激 发 ， 由 近 及 远 传 播 形 成 电 磁 波 答案D解析变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；静止的电荷周围不能激发磁场，故B错误；稳定的磁场不能产生电场，C错误8 (多选)以 下 关 于 电 磁 波 的 说 法 中 正 确 的 是 ( )A 只 要 电 场 或 磁 场 发 生 变 化 ， 就 能 产 生 电 磁 波B 电 磁 波 传 播 需 要 介 质C 赫 兹 用 实 验 证 实 了 电 磁 波 的 存 在D 电 磁 波 具 有 能 量 ， 电 磁 波 的 传 播 是 伴 随 有 能 量 向 外 传 递 的答案CD 解析如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是稳定的，就不能再产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波；电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质；赫兹用实验证实了电磁波的存在；电磁波具有能量，它的传播是伴随有能量传递的故选C、D.9 有 关 电 磁 波 和 声 波 ， 下 列 说 法 错 误 的 是 ( )A 电 磁 波 的 传 播 不 需 要 介 质 ， 声 波 的 传 播 需 要 介 质B 由 空 气 进 入 水 中 传 播 时 ， 电 磁 波 的 传 播 速 度 变 小 ， 声 波 的 传 播 速 度 变 大C 电 磁 波 是 横 波 ， 声 波 也 是 横 波D 由 空 气 进 入 水 中 传 播 时 ， 电 磁 波 的 波 长 变 短 ， 声 波 的 波 长 变 长答案C解析电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，故选项A 正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度比其在空气中大，故选项B正确；电磁波的传播方向与电场、磁场的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，故选项C错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变短，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变长，故选项D正确 10 声 呐 (水 声 测 位 仪 )向 水 中 发 出 的 超 声 波 遇 到 障 碍 物 (如 鱼 群 、 潜 水 艇 、 礁 石 等 )后 被 反 射 ，测 出 从 发 出 超 声 波 到 接 收 到 反 射 波 的 时 间 及 方 向 ， 即 可 测 算 出 障 碍 物 的 方 位 ； 雷 达 则 向 空 中发 射 电 磁 波 ， 遇 到 障 碍 物 后 被 反 射 ， 同 样 根 据 发 射 电 磁 波 到 接 收 到 反 射 波 的 时 间 及 方 向 ， 即可 测 算 出 障 碍 物 的 方 位 超 声 波 与 电 磁 波 相 比 较 ， 下 列 说 法 正 确 的 有 ( )A 超 声 波 与 电 磁 波 传 播 时 ， 都 向 外 传 递 了 能 量B 这 两 种 波 都 既 可 以 在 介 质 中 传 播 ， 也 可 以 在 真 空 中 传 播C 在 空 气 中 传 播 的 速 度 与 在 其 他 介 质 中 传 播 的 速 度 相 比 较 ， 这 两 种 波 在 空 气 中 传 播 时 均 具有 较 大 的 传 播 速 度D 这 两 种 波 传 播 时 ， 在 一 个 周 期 内 均 向 前 传 播 了 两 个 波 长答案A 声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，机械波在空气中传播时速度小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波正好相反。 2电磁振荡学 科 素 养 与 目 标 要 求 物 理 观 念 ： 1.知 道 什 么 是 LC 振 荡 电 路 和 振 荡 电 流 .2.知 道 LC振 荡 电 路 中 振 荡 电 流 的 产 生 过 程 ，知 道 电 磁 振 荡 过 程 中 能 量 转 化 情 况 .3.知 道 电 磁 振 荡 的 周 期 与 频 率 科 学 思 维 ： 会 求 LC 振 荡 电 路 的 周 期 与 频 率 科 学 探 究 ： 通 过 多 次 振 荡 的 演 示 实 验 ， 获 得 对 电 磁 振 荡 的 感 性 认 识 一、电场振荡的产生 1 振 荡 电 流 ： 大 小 和 方 向 都 做 周 期 性 变 化 的 电 流 2 振 荡 电 路 ： 能 产 生 振 荡 电 流 的 电 路 3 LC 振 荡 电 路 的 放 电 、 充 电 过 程(1)电 容 器 放 电 ： 线 圈 有 自 感 作 用 ， 放 电 电 流 不 会 立 刻 达 到 最 大 值 ， 而 是 由 零 逐 渐 增 大 ， 极 板上 的 电 荷 逐 渐 减 少 放 电 完 毕 时 ， 极 板 上 的 电 荷 量 为 零 ， 放 电 电 流 达 到 最 大 值 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 ， 线 圈 有 自 感 作 用 ， 电 流 并 不 会 立 刻 减 小 为 零 ， 而 会 保 持原 来 的 方 向 继 续 流 动 ， 并 逐 渐 减 小 ， 电 容 器 开 始 反 向 充 电 ， 极 板 上 的 电 荷 逐 渐 增 多 ， 电 流 减小 到 零 时 ， 充 电 结 束 ， 极 板 上 的 电 荷 量 达 到 最 大 值 该 过 程 中 线 圈 的 磁 场 能 又 全 部 转 化 为 电容 器 的 电 场 能 二、电磁振荡的周期和频率1 周 期 ： 电 磁 振 荡 完 成 一 次 周 期 性 变 化 需 要 的 时 间 2 频 率 ： 1s 内 完 成 的 周 期 性 变 化 的 次 数 如 果 振 荡 电 路 没 有 能 量 损 失 ， 也 不 受 其 他 外 界 影 响 ， 这 时 的 周 期 和 频 率 分 别 叫 做 振 荡 电 路 的固 有 周 期 和 固 有 频 率 3 周 期 和 频 率 公 式 ： T 2 LC， f 12 LC .1 判 断 下 列 说 法 的 正 误 (1)LC 振 荡 电 路 的 电 容 器 放 电 完 毕 时 ， 回 路 中 磁 场 能 最 小 ， 电 场 能 最 大 ( )(2)LC 振 荡 电 路 中 电 流 增 大 时 ， 电 容 器 上 的 电 荷 一 定 减 少 ( )(3)LC 振 荡 电 路 中 ， 电 容 器 的 某 一 极 板 ， 从 带 最 多 的 正 电 荷 放 电 到 这 一 极 板 带 最 多 的 负 电 荷为 止 ， 这 一 段 时 间 为 一 个 周 期 ( ) (4)要 提 高 LC 振 荡 电 路 的 振 荡 频 率 ， 可 以 减 小 电 容 器 极 板 的 正 对 面 积 ( )2 在 LC 振 荡 电 路 中 ， 电 容 器 C 带 的 电 荷 量 q 随 时 间 t 变 化 的 图 象 如 图 1 所 示 .1 10 6 s 到2 +10 6 s 内 ， 电 容 器 处 于 _(填 “ 充 电 ” 或 “ 放 电 ” )过 程 ， 由 此 产 生 的 电 磁 波 在 真空 中 的 波 长 为 _ m . 图 1答案充 电 1 200 一、电磁振荡的产生电磁振荡过程各物理量的变化规律项 目过 程 电 荷 量 q 电 场强 度 E 电 势差 U 电 场 能 电 流 i 磁 感 应强 度 B 磁 场 能 0 T4电 容 器 放 电 减 少 减 小 减 小 减 少 增 大 增 大 增 加t T4时 刻 0 0 0 0 最 大 最 大 最 大T4 T2反 向 充 电 增 加 增 大 增 大 增 加 减 小 减 小 减 少t T2时 刻 最 大 最 大 最 大 最 大 0 0 0T2 3T4 反 向 放 电 减 少 减 小 减 小 减 少 增 大 增 大 增 加t 3T4 时 刻 0 0 0 0 最 大 最 大 最 大 3T4 T 电 容 器 充 电 增 加 增 大 增 大 增 加 减 小 减 小 减 少例1 (多选)如 图 2 所 示 ， L 为 一 电 阻 可 忽 略 的 线 圈 ， D 为 一 灯 泡 ， C 为 电 容 器 ， 开 关 S 处 于 闭 合 状 态 ， 灯 泡 D 正 常 发 光 ， 现 突 然 断 开 S， 并 开 始 计 时 ， 能 正 确 反 映 电 容 器 a 极 板 上 电荷 量 q 及 LC 回 路 中 电 流 i(规 定 顺 时 针 方 向 为 正 )随 时 间 变 化 的 图 象 是 (图 中 q 为 正 值 表 示 a 极板 带 正 电 )( ) 图 2 答案BC解析S断开前，电容器C短路，线圈中电流从上向下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，电容器C充电，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大；电容器充电过程，电容器带电荷量最大时(a板带负电)，线圈L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B、C正确LC振荡电路充、放电过程的判断方法1根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转 化，处于放电过程2根据物理量的变化趋势判断：当电容器的电荷量q (电压U、场强E、电场能EE)增大或电流i(磁感应强度B、磁场能EB)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程3根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电针对训练(多选)(2017海宁检测)LC 振 荡 电 路 中 ， 某 时 刻 的 磁 场 方 向 如 图 3 所 示 ， 则 ( )图 3 A 若 磁 场 正 在 减 弱 ， 则 电 容 器 正 在 充 电 ， 电 流 由 b 向 aB 若 磁 场 正 在 减 弱 ， 则 电 场 能 正 在 增 大 ， 电 容 器 上 极 板 带 负 电C 若 磁 场 正 在 增 强 ， 则 电 场 能 正 在 减 小 ， 电 容 器 上 极 板 带 正 电D 若 磁 场 正 在 增 强 ， 则 电 容 器 正 在 充 电 ， 电 流 方 向 由 a 向 b答案ABC解析若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a， 电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误二、电磁振荡的周期和频率解电磁振荡周期相关题目的方法(1)明 确 T 2 LC， 即 T 取 决 于 L、 C， 与 极 板 所 带 电 荷 量 、 两 板 间 电 压 无 关 (2)明 确 电 感 线 圈 的 自 感 系 数 L 及 电 容 C 由 哪 些 因 素 决 定 L 一 般 由 线 圈 的 长 度 、 横 截 面 积 、单 位 长 度 上 的 匝 数 及 有 无 铁 芯 决 定 ， 由 公 式 C rS4kd可 知 ， 电 容 C 与 电 介 质 的 相 对 介 电 常 数r、 极 板 正 对 面 积 S 及 板 间 距 离 d 有 关 例2 要 想 增 大 LC 振 荡 电 路 中 产 生 的 振 荡 电 流 的 频 率 ， 可 采 用 的 方 法 是 ( )A 增 大 电 容 器 两 极 板 的 间 距B 升 高 电 容 器 的 充 电 电 压C 增 加 线 圈 的 匝 数D 在 线 圈 中 插 入 铁 芯答案A解析LC振荡电路中产生的振荡电流的频率f1 2 LC，要想增大频率，应该减小电容C，或减小线圈的自感系数L，再根据CrS4kd，增大电容器两极板的间距，电容减小，所以A正确；升高电容器的充电电压，电容不变，B错误；增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯，自感系数增大，故C、D错误例3 如 图 4 所 示 为 振 荡 电 路 在 某 一 时 刻 的 电 容 器 带 电 情 况 和 电 感 线 圈 中 的 磁 感 线 方 向 情况 由 图 可 知 ， 电 感 线 圈 中 的 电 流 正 在 _(填 “ 增 大 ” “ 减 小 ” 或 “ 不 变 ” ) 如 果 电流 的 振 荡 周 期 为 T 10 4 s， 电 容 C 250 F， 则 线 圈 的 自 感 系 数 L _H.图 4答案减 小 10 6解析根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小根据振荡电流的周期公式T2 LC， 得LT242C10424 3.142 250 106 H 106 H.1 (电磁振荡)(多选)在 LC 回 路 中 ， 电 容 器 两 端 的 电 压 随 时 间 t 变 化 的 关 系 如 图 5 所 示 ， 则( ) 图 5A 在 时 刻 t1， 电 路 中 的 电 流 最 大B 在 时 刻 t2， 电 路 中 的 磁 场 能 最 大C 从 时 刻 t2至 t3， 电 路 中 的 电 场 能 不 断 增 大D 从 时 刻 t3至 t4， 电 容 器 的 带 电 荷 量 不 断 增 大答案AD解析电磁振荡中的物理量可分为两组：电容器带电荷量q、极板间电压u、电场强度E及电场能为一组；自感线圈中的电流i、磁感应强度B及磁场能为一组同组物理量的大小变化规律一致，同增、同减、同为最大或同为零异组物理量的大小变化规律相反，若q、E、u等物理量按正弦规律变化，则i、B等物理量必按余弦规律变化根据上述分析由题图 可以看出，本题正确选项为A、D.2.(电磁振荡)(2017西安中学高二第二学期期中)在 LC 振 荡 电 路 中 (理 想 情 况 )， 某 时 刻 上 部 分电 路 中 电 流 方 向 向 右 ， 如 图 6 所 示 ， 且 电 流 正 在 增 大 ， 则 该 时 刻 ( )图 6A 电 容 器 上 极 板 带 正 电 ， 下 极 板 带 负 电B 电 容 器 上 极 板 带 负 电 ， 下 极 板 带 正 电C 磁 场 能 正 在 向 电 场 能 转 化 D 线 圈 和 电 容 器 两 边 的 电 压 可 能 不 等答案A3 (电磁振荡的周期和频率)在 LC 振 荡 电 路 中 ， 电 容 器 放 电 时 间 的 长 短 决 定 于 ( )A 充 电 电 压 的 大 小 B 电 容 器 带 电 荷 量 的 多 少C 放 电 电 流 的 大 小D 电 容 C 和 电 感 L 的 数 值答案D解析电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期T2 LC，周期T是由振荡电路的电容C和电感L决定的，与充电电压、带电荷量、放电电流等无关4 (电磁振荡的周期和频率)如 图 7 所 示 ， 线 圈 L 的 自 感 系 数 为 25 m H， 电 阻 为 零 ， 电 容 器 C的 电 容 为 40 F， 灯 泡 D 的 规 格 是 “ 4 V 2 W” 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 开 始 计 时 ， 求 ： 图 7(1)当 t 2 10 3 s 时 ， 电 容 器 的 右 极 板 带 何 种 电 荷 ；(2)当 t 10 3 s 时 ， LC 回 路 中 的 电 流 大 小 答案(1)正 电 荷 (2)0.5A解析(1)S断开后，LC中产生振荡电流，振荡周期为T2 LC2 25 10 3 40 106 s2 103 s，则t2 103 sT4时，电容器充电完毕，右极板带正电荷(2)开关S闭合后，灯泡正常发光时电路中的电流IPU24 A0.5A，当t 10 3 sT2时，LC回路中的电流达到反向最大，即I0.5A.一、选择题考点一电磁振荡1 (多选)在 LC 振 荡 电 路 中 ， 若 某 个 时 刻 电 容 器 极 板 上 的 电 荷 量 正 在 增 加 ， 则 ( )A 电 路 中 的 电 流 正 在 增 大B 电 路 中 的 电 场 能 正 在 增 加C 电 路 中 的 电 流 正 在 减 小 D 电 路 中 的 电 场 能 正 在 向 磁 场 能 转 化答案BC解析电荷量增加，电容器充电，电场能增加，磁场能减少，电流减小2 (多选)关 于 LC 振 荡 电 路 中 电 容 器 两 极 板 上 的 电 荷 量 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A 电 荷 量 最 大 时 ， 线 圈 中 振 荡 电 流 最 大B 电 荷 量 为 零 时 ， 线 圈 中 振 荡 电 流 最 大C 电 荷 量 增 大 的 过 程 中 ， 电 路 中 的 磁 场 能 转 化 为 电 场 能D 电 荷 量 减 少 的 过 程 中 ， 电 路 中 的 磁 场 能 转 化 为 电 场 能答案BC 解析电容器电荷量最大时，振荡电流为零，A错；电荷量为零时，放电结束，线圈中振荡电流最大，B对；电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C对；同理可判断D错3 (多选)LC 回 路 中 电 容 器 两 端 的 电 压 U 随 时 间 t 变 化 的 关 系 如 图 1 所 示 ， 则 ( )图 1A 在 t 1时 刻 ， 电 路 中 的 电 流 最 大B 在 t2时 刻 ， 电 路 中 的 磁 场 能 最 多C 在 t2至 t3的 过 程 中 ， 电 路 中 的 电 场 能 不 断 增 加D 在 t3至 t4的 过 程 中 ， 电 容 器 带 的 电 荷 量 不 断 增 加答案BC解析t1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零，t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最大，磁场能最多，故选项A错误，B正确在t2至t3的过程中，由题图可知，电容器两极板间电压增大，必有电场能增加，选项C正确而在t 3至t4的过程中，电容器两极板间电压减小，电容器带的电荷量不断减少，选项D错误4 (多选)在 如 图 2 甲 所 示 的 LC 振 荡 电 路 中 ， 通 过 P 点 的 电 流 随 时 间 变 化 的 图 线 如 图 乙 所 示 ，若 把 通 过 P 点 向 右 的 电 流 规 定 为 i 的 正 方 向 ， 则 ( )图 2A 0 至 0.5 m s 内 ， 电 容 器 C 正 在 充 电B 0.5 m s 至 1 m s 内 ， 电 容 器 上 极 板 带 正 电 C 1 m s 至 1.5 m s 内 ， Q 点 比 P 点 电 势 高D 1.5 m s 至 2 m s 内 ， 磁 场 能 在 减 少答案CD解析由题图乙知0至0.5 m s内i在增大，电容器正在放电，A错误.0.5 m s至1 m s内，电流在减小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，B错误在1 m s至1.5 m s内，为放电过程，电流方向改变，Q点比P点电势高，C正确.1.5 m s至2 m s内为充电过程，磁场能在减少，D正确5.(多选)如 图 3 所 示 为 LC 振 荡 电 路 某 时 刻 的 情 况 ， 以 下 说 法 正 确 的 是 ( ) 图 3A 电 容 器 正 在 充 电B 电 感 线 圈 中 的 磁 场 能 正 在 增 加C 电 感 线 圈 中 的 电 流 正 在 增 大D 此 时 刻 线 圈 中 自 感 电 动 势 正 在 阻 碍 电 流 的 增 加答案BCD解析由题图中磁感应强度的方向和安培定则可知，此时电流向着电容器带负电的极板流动，也就是电容器处于放电过程，这时两极板带电荷量、两极板间电压和电场能处于减少过程，而电流和线圈中的磁场能处于增加过程，由楞次定律可知，线圈中自感电动势阻碍电流的增加考点二电磁振荡的周期和频率 6 某 LC 电 路 的 振 荡 频 率 为 520 kHz， 为 能 提 高 到 1 040 kHz， 以 下 说 法 正 确 的 是 ( )A 调 节 可 变 电 容 ， 使 电 容 增 大 为 原 来 的 4 倍B 调 节 可 变 电 容 ， 使 电 容 减 小 为 原 来 的 14C 调 节 电 感 线 圈 ， 使 线 圈 匝 数 增 加 到 原 来 的 4 倍D 调 节 电 感 线 圈 ， 使 线 圈 电 感 变 为 原 来 的 12答案B解析由振荡频率公式f12 LC可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的1 4，或减小电感使之变为原来的14，故B正确，A、C、D错误7 (多选)电 子 钟 是 利 用 LC 振 荡 电 路 来 工 作 计 时 的 ， 现 发 现 电 子 钟 每 天 要 慢 30 s， 造 成 这 一现 象 的 原 因 可 能 是 ( ) A 电 池 用 久 了B 振 荡 电 路 中 电 容 器 的 电 容 大 了C 振 荡 电 路 中 线 圈 的 电 感 大 了D 振 荡 电 路 中 电 容 器 的 电 容 小 了答案BC解析电子钟变慢，说明LC回路的振荡周期变大，根据公式T2 LC可知，振荡电路中电容器的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的周期变大故选B、C.8.(多选)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 4 所 示 当 开 关 从 a 拨 到b 时 ， 由 L 与 C 构 成 的 电 路 中 产 生 周 期 T 2 LC的 振 荡 电 流 当 罐 中 的 液 面 上 升 时 ( ) 图 4A 电 容 器 的 电 容 减 小B 电 容 器 的 电 容 增 大C LC 电 路 的 振 荡 频 率 减 小D LC 电 路 的 振 荡 频 率 增 大答案BC解析当罐中液面上升时，相当于插入的电介质变多，电容器两极板间的介电常数变大，则电容器的电容C增大，根据T2 LC，可知LC电路的振荡周期T增大，又f1T，所以振荡频率减小，故选项B、C正确，A、D错误 二、非选择题9.如 图 5 所 示 ， LC 振 荡 电 路 中 振 荡 电 流 的 周 期 为 2 10 2 s， 自 振 荡 电 流 沿 逆 时 针 方 向 达 最 大值 时 开 始 计 时 ， 当 t 3.4 10 2 s 时 ， 电 容 器 正 处 于 _(填 “ 充 电 ” “ 放 电 ” “ 充 电 完毕 ” 或 “ 放 电 完 毕 ” )状 态 这 时 电 容 器 的 上 极 板 _(填 “ 带 正 电 ” “ 带 负 电 ” 或 “ 不带 电 ” ) 图 5 答案充 电 带 正 电解析根据题意画出此LC电路的振荡电流随时间的变化图象如图所示结合图象，t3.4 10 2 s时刻设为图象中的P点，则该时刻正处于反向电流的减小过程，所以电容器正处于反向充电状态，上极板带正电10 LC 振 荡 电 路 的 电 容 C 556 pF， 电 感 L 1 m H， 若 能 向 外 发 射 电 磁 波 ， 则 其 周 期 是 多 少 ？电 容 器 极 板 所 带 电 荷 量 从 最 大 变 为 零 ， 经 过 的 最 短 时 间 是 多 少 ？答案4.68 10 6 s 1.17 10 6 s解析T2 LC2 3.14 1 10 3 556 1012 s 4.68 106 sLC振荡电路周期即其发射的电磁波的周期，电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的最短时间为T4，则tT41.17 106 s.