2019-2020学年高中物理第14章电磁波第1节电磁波的发现第2节电磁振荡练习含解析 人教版选修3-4 5页

1 第 1 节 电磁波的发现 第 2 节 电磁振荡 一、选择题 1．(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是( ) A．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象 B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，楞次用实验证实了电磁波的存在 C．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 解析：选 AC 由物理学史可知，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应 现象，A 正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B 错误； 库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，C 正确； 洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D 错误． 2．(多选)(2019·江西南昌二中期中)用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场 产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间 t 的变化规律，正确的是( ) 解析：选 ABD 恒定的电场不产生磁场，选项 A 正确；均匀变化的电场产生恒定的磁场， 选项 B 正确；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场的电场强度与磁 场的磁感应强度的变化率成正比，对于正弦曲线，t＝0 时，磁场的磁感应强度的变化率最 大，故产生的电场的电场强度最大，选项 C 错误，D 正确． 3.已知穿过某一平面的磁通量随时间变化的规律，如图所示．则关于在该磁场周围的某 位置产生的电场的电场强度( ) A．逐渐增强 B．逐渐减弱 C．不变 D．无法确定 解析：选 C 由磁通量随时间变化的规律的图象可知，穿过平面的磁场在均匀变化，则 在磁场周围产生的电场是稳定不变的，C 正确． 4．下列对电磁波的特点的认识正确的是( ) 2 A．电磁波在任何介质中的传播速度都为 3×108 m/s B．电磁波不能产生干涉现象 C．电磁波的传播方向可以与电场强度的方向一致 D．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短 解析：选 D 电磁波只有在真空中传播的速度才为 3×108 m/s，A 错误；电磁波是一种 波，它具有波的一切特征，能发生反射、折射、干涉、衍射等现象，B 错误；电磁波的传播 方向与电场强度的方向垂直，C 错误；电磁波在传播过程中频率不变，由于电磁波在介质中 传播速度变小，由波动公式 v＝λf 知，波长变短，D 正确． 5．(多选)下列说法正确的是( ) A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电 场 B．只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波 C．电磁波必须依赖于介质传播 D．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直 解析：选 BD 只有变化的电场(磁场)周围才能产生磁场(电场)，并且均匀变化的电场 (磁场)周围产生的磁场(电场)是稳定的，A 错误；只要空间某个区域有振荡的电场或磁场， 电磁场就能由近及远地传播，形成电磁波，B 正确；电磁波是周期性变化的电场与磁场交替 激发由近及远传播的，所以传播不需要介质，C 错误；变化的电场与变化的磁场共同产生电 磁场，电磁波的电场强度与磁感应强度总是相互垂直的，且与传播方向垂直，D 正确． 6．如图所示，L 是不计电阻的电感器，C 是电容器，闭合电键 K，待电路达到稳定状态 后，再断开电键 K，LC 电路中将产生电磁振荡．如果规定电感 L 中的电流方向从 a 到 b 为正， 断开电键 K 的时刻为 t＝0，那么下列四个图中能够正确表示电感中的电流随时间变化规律 的是( ) 解析：选 B 电键闭合时，电流从 a 流向 b 为正，当断开电键后，电感器与电容器构成 一振荡电路，此时 ab 中有正向最大电流随后形成振荡电流，根据振荡电流的规律，可知选 项 B 正确． 7. (2019·潍坊一中期中)在如图所示的 LC 振荡电路中，已知线圈的自感系数不变，电 容器为可调电容器，开始时电容器的电容为 C0，欲使振荡电路的固有频率加倍．则电容器的 电容应变为( ) 3 A．4C0 B．2C0 C.1 2 C0 D.1 4 C0 解析：选 D 由题意，固有频率变为原来的 2 倍，即周期变为原来的1 2 ，由 T＝2π LC知， L 不变，只有 C＝1 4 C0 时符合要求，D 正确． 8．(2018·西南大学附中期末)某 LC 振荡电路在正常工作，某一时刻回路中的电流沿顺 时针方向，且此时上极板带正电如图所示．假设此时电流的大小为 i，两板间的电势差用 U 表示，电容器所带的电荷量用 q 表示，线圈中的磁场能用 EB 表示，线圈周围的磁感应强度 用 B 表示．则此时( ) A．i 和 EB 都在逐渐增大 B．U 正在增大 C．q 正在减小 D．B 正在增强 解析：选 B 题图中标明电流方向为顺时针方向，且电容器上极板带正电，说明电容器 正处于充电状态．电容器充电过程中，回路中电流减小，磁场能减小，A 错误；电压正在增 大，B 正确；电场能增多，电容器带电量正在增大，C 错误；线圈中电流产生的磁场的磁感 应强度正在减弱，D 错误． 9．(多选)图甲所示 LC 振荡电路中，通过 P 点的电流变化规律如图乙所示(规定沿顺时 针方向的电流为正)．则( ) A．0.5 s 至 1 s 时间内，电容器充电 B．0.5 s 至 1 s 时间内，电容器上极板带的是正电 C．1 s 至 1.5 s 时间内，磁场能正在转化为电场能 D．1 s 至 1.5 s 时间内，电容器下极板的电势高 解析：选 AD 由题图乙可知，在 0.5～1 s 的时间内，电流为正方向，且电流值正在减 4 小，由题意可知，LC 回路中的电流是沿顺时针方向的，而且电容器 C 正在充电，由于充电 电流是由电容器 C 的负极板流出，流向正极板，可知在 0.5～1 s 的时间内电容器 C 的上极 板带负电，下极板带正电，选项 A 正确，B 错误；在 1～1.5 s 的时间内，电流为负方向， 且电流瞬时值正在增大，所以电场能正在转化为磁场能，由题意可知，此时间内 LC 回路中 的电流是沿逆时针方向的，所以电容器下极板的电势高，选项 C 错误，D 正确． 10．(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＝π 2 LC，则( ) A．在 t1 时刻电容器正在充电 B．在 t2 时刻电容器两极间电场正在增强 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 解析：选 BC 由 t2－t1＝π 2 LC知 t2－t1＝T 4 ，从题图可看出 t1、t2 两个时刻螺线管处的 电流都是从左向右通过螺线管，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 出然后通过螺线管，正处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，故 A 错误，C 正 确；t2 时刻，电流从左向右通过螺线管，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，两极间电场增强，故 B 正确；又由于充 电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场在减弱，故 D 错误． 二、非选择题 11．麦克斯韦在 1865 年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光 的内在联系及统一性，即光是电磁波．一单色光波在折射率为 1.5 的介质中传播，某时刻电 场横波图象如图所示，求该光波的频率． 解析：设光在介质中的传播速度为 v，波长为λ，频率为 f，则 f＝ v λ ① 又 n＝c v ② 5 联立①②式得 f＝ c nλ ③ 从波形图上读出波长λ＝4×10－7 m，代入数据解得 f＝5×1014 Hz. 答案：5×1014 Hz 12．实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容 C＝1 μF.在两极板带有一定电荷 时，发现一粉尘恰好静止在两极板间．还有一个自感系数 L＝0.1 mH 的电感器，现连成如图 所示的电路，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)当线圈中电流最大时，粉尘的加速度为多少？ 解析：(1)开关断开时，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，形成 LC 振荡电路， T＝2π LC＝2π×10－5 s，经T 2 ＝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＝F 电＋mg m ＝2g. (2)线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为零，由牛顿第二定律可得 a＝mg m ＝g， 方向竖直向下． 答案：(1)2g (2)g，方向竖直向下