2019高中物理 課下能力提升二十 第十四章 第1、2節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩（含解析）新人教版選修3-4.doc

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電磁波的發(fā)現(xiàn)　電磁振蕩 [基礎(chǔ)練] 一、選擇題 1．[多選]關(guān)于電磁波與機(jī)械波，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波傳播需要介質(zhì) B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速率都相同，機(jī)械波在同一種介質(zhì)中傳播速率都相同 C．電磁波和機(jī)械波都不能發(fā)生干涉 D．電磁波和機(jī)械波都能發(fā)生衍射 2．(2016漯河高二檢測(cè))如圖所示為某時(shí)刻LC振蕩電路所處的狀態(tài)，則該時(shí)刻(　　) A．振蕩電流i在增大 B．電容器正在放電 C．磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 D．電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化 3．如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)S，待電容器充電結(jié)束后，再打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，用絕緣工具使電容器兩極板距離稍稍拉開(kāi)一些，在電容器周?chē)臻g(　　) A．會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) B．會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) C．不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) D．會(huì)產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng) 4．有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的電磁波，若要產(chǎn)生波長(zhǎng)比原來(lái)短些的電磁波，可采取的措施為(　　) A．增加線圈的匝數(shù) B．在線圈中插入鐵芯 C．減小電容器極板間的距離 D．減小電容器極板正對(duì)面積 二、非選擇題 5．如圖所示，是通過(guò)電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)容器內(nèi)液面高低的儀器原理圖，容器中裝有導(dǎo)電液體，是電容器的一個(gè)電極，中間的導(dǎo)電芯柱是電容器的另一個(gè)電極，芯柱外面套有絕緣管作為電介質(zhì)，電容器的這兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線與一個(gè)線圈的兩端相連，組成LC振蕩電路，根據(jù)其振蕩頻率的高低(用與該電路相連的頻率計(jì)顯示)就可知道容器內(nèi)液面位置的高低。 (1)如果頻率計(jì)顯示該振蕩電路的振蕩頻率變大了，則液面是升高還是降低(并說(shuō)明理由)? (2)容器內(nèi)的導(dǎo)電液體與大地相連，若某一時(shí)刻線圈內(nèi)磁場(chǎng)方向向右，且正在增強(qiáng)，則此時(shí)導(dǎo)電芯柱的電勢(shì)正在升高還是降低(并說(shuō)明理由)? [提能練] 一、選擇題 1．如圖所示是空間磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化圖象，在它周?chē)臻g產(chǎn)生的電場(chǎng)中某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng)是(　　) A．逐漸增強(qiáng) B．逐漸減弱 C．不變 D．無(wú)法確定 2．有關(guān)電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．麥克斯韋首先預(yù)言并證明了電磁波的存在 B．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) C．使用空間波來(lái)傳播信息時(shí)主要是應(yīng)用無(wú)線電波波長(zhǎng)大、衍射現(xiàn)象明顯，即可以繞過(guò)地面上的障礙物 D．頻率為750 kHz的電磁波在真空中傳播時(shí)，其波長(zhǎng)為400 m 3．為了增大LC振蕩電路的固有頻率，下列辦法中可采取的是(　　) A．增大電容器兩極板的正對(duì)面積并在線圈中放入鐵芯 B．減小電容器兩極板間的距離并增加線圈的匝數(shù) C．減小電容器兩極板間的距離并在線圈中放入鐵芯 D．減小電容器兩極板的正對(duì)面積并減少線圈的匝數(shù) 4．一個(gè)電容為C的電容器，充電至電壓等于U以后，與電源斷開(kāi)并通過(guò)一個(gè)自感系數(shù)為L(zhǎng)的線圈放電。從開(kāi)始放電到第一次放電完畢的過(guò)程中，下列判斷錯(cuò)誤的是(　　) A．振蕩電流一直在增大 B．振蕩電流先增大、后減小 C．通過(guò)電路的平均電流等于 D．磁場(chǎng)能一直在增大 5．[多選]根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖所示時(shí)，可能是(　　) A．向上方向的磁場(chǎng)在增強(qiáng) B．向上方向的磁場(chǎng)在減弱 C．向上方向的磁場(chǎng)先增強(qiáng)，然后反向減弱 D．向上方向的磁場(chǎng)先減弱，然后反向增強(qiáng) 二、非選擇題 6．如圖所示，LC電路中C是帶有電荷的平行板電容器，兩極板水平放置。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，極板間灰塵恰好靜止。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，灰塵在電容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)。若C＝0.4 μF，L＝1 mH，重力加速度為g，求： (1)從S閉合開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)2π10－5 s時(shí)，電容器內(nèi)灰塵的加速度大小為多少？ (2)當(dāng)灰塵的加速度多大時(shí)，線圈中電流最大？ 答 案 [基礎(chǔ)練] 1．解析：選AD　電磁波傳播不需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，其傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)，A正確，B錯(cuò)誤；電磁波和機(jī)械波都具有波的一些特性，包括干涉和衍射，D正確，C錯(cuò)誤。 2．解析：選C　從圖中電容器兩極板的帶電情況和電流方向可知電容器正在充電，故磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，C正確。 3．解析：選C　兩平行板電容器接入直流電源后兩極板間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，斷開(kāi)電源后，電容器帶電荷量不變，由電容器定義式和平行板電容器公式可得兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度E＝＝＝，當(dāng)用絕緣工具將兩極板距離稍稍拉開(kāi)一些，電容器兩板間的電場(chǎng)不發(fā)生變化，所以不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，C正確。 4．解析：選D　LC振蕩電路產(chǎn)生的電磁波的頻率為f＝，再由v＝λf，解得λ＝2πv，所以減小波長(zhǎng)的方法是減小自感系數(shù)L或電容C；選項(xiàng)A、B都是增大L或C的措施，A、B錯(cuò)誤；對(duì)電容有C＝，可知，C錯(cuò)誤，D正確。 5．解析：(1)根據(jù)頻率公式f＝可知，若使振蕩頻率變大，則電容C減小；由C＝可知，若使電容減小，則正對(duì)面積S減小，即液面降低。(2)線圈內(nèi)磁場(chǎng)方向向右且增強(qiáng)，則線圈內(nèi)電流沿順時(shí)針?lè)较?從左向右看)增大，是放電過(guò)程。導(dǎo)電芯柱所帶負(fù)電正逐漸減少，其電勢(shì)是負(fù)值，兩極板的電勢(shì)差逐漸減小，所以導(dǎo)電芯柱的電勢(shì)正在升高。 答案：(1)降低　理由見(jiàn)解析 (2)升高　理由見(jiàn)解析 [提能練] 1．解析：選C　由題圖可知，磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故E不變，C正確。 2．解析：選D　赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，A錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，B錯(cuò)誤；空間波沿直線傳播，C錯(cuò)誤；λ＝＝ m＝400 m，D正確。 3．解析：選D　根據(jù)公式f＝，要增大頻率，必須使LC的乘積變小，減小電容器兩極板的正對(duì)面積并減少線圈的匝數(shù)可使LC的乘積變小，故D正確。 4．解析：選B　由電磁振蕩的知識(shí)可知，在放電過(guò)程中電流逐漸增大，放電完畢時(shí)電流最大，故B錯(cuò)誤，A正確；電容器儲(chǔ)存電量q＝CU，第一次放電完畢的時(shí)間為，T＝2π，所以平均電流I＝＝，故C正確；放電過(guò)程中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場(chǎng)能，故D正確。 5．解析：選AC　判斷電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化的關(guān)系仍可利用楞次定律，只不過(guò)是用電場(chǎng)線方向代替了電流方向。向上方向的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增強(qiáng)，感應(yīng)電流方向如圖中E的方向所示，根據(jù)安培定則知，A正確，B錯(cuò)誤；同理，當(dāng)磁場(chǎng)反向減弱，即向下的磁場(chǎng)減弱時(shí)，也會(huì)得到如圖中E的方向，C正確，D錯(cuò)誤。 6．解析：(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，極板間灰塵處于靜止?fàn)顟B(tài)，則有mg＝q ( 式中m為灰塵質(zhì)量，Q為電容器所帶的電荷量，d為板間距離)，由T＝2π，代入數(shù)據(jù)解得T＝4π10－5 s 當(dāng)t＝2π10－5 s即t＝時(shí)，振蕩電路中電流為零，電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)方向跟t＝0時(shí)刻方向相反，則此時(shí)灰塵所受的合力為F合＝mg＋q＝2mg 又因?yàn)镕合＝ma，所以a＝2g (2)當(dāng)線圈中電流最大時(shí)，電容器所帶的電荷量為零，此時(shí)灰塵僅受重力，灰塵的加速度為g，方向豎直向下。故當(dāng)加速度為g，且方向豎直向下時(shí)，線圈中電流最大。 答案：(1)2g　(2)加速度為g，且方向豎直向下時(shí)