1、电磁振荡电磁场与电磁波(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1关于电磁波，下列说法中正确的是()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3108 m/sC电磁波由真空进入某种介质传播时，波长将变长D电磁波只能在真空中传播【解析】选A。电磁波是交替变化的电磁场由发生区域向远处的传播，在真空中的传播速度是3108 m/s。在其他介质中的传播速度小于3108 m/s。电磁波在传播的过程中，频率f不变，由vf可知传播速度变小时，波长变短，故B、C、D均错误。2(2021东城区高二检测)2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。
2、所谓5G是指第五代通信技术，采用3 3005 000 MHz(1 M106)频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1 8802 635 MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50100倍。下列说法正确的是()A4G信号和5G信号都是纵波B4G信号更容易发生衍射现象C4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象D5G信号比4G信号在真空中的传播速度快【解析】选B。电磁波均为横波，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选
3、项B正确；两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。故选B。【加固训练】(多选)无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车，国内外各大企业正在紧密布局发展之中。其核心设备是各种车载传感器，如图像传感器(可见光和红外摄像头)、超声波雷达、激光雷达以及毫米波雷达。以下关于各种光和波的说法正确的是()A超声波和毫米波一样都能在真空中传播B红外线的光子能量比可见光的小C真空中激光的传播速度比毫米波的大D可见光能发生偏振现象，而超声波不能【解析】选B、D。毫米波可以在真空中传播，而超声波不
4、能在真空中传播，故A错误；红外线的频率比可见光的小，所以红外线的光子能量比可见光的小，故B正确；真空中激光的传播速度与毫米波的速度相等，故C错误；可见光是横波，所以能发生偏振现象，而超声波是纵波，所以不能发生偏振现象，故D正确。故选B、D。3LC振荡电路中，在电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，下述说法正确的是()A线圈中的电流最大B电容器两极板间的电场能最强C线圈中的磁场能最强D电容器极板上的电荷量为零【解析】选B。电容器充电完毕但未开始放电的瞬间，振荡电流为零，磁场能为零，电容器极板上的电荷量最多，电场能最强，故B正确。4.如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在
5、增强，则此时()Aa点电势比b点高B电容器两极板间场强正在减小C电容器中储存的电场能正在增大D线圈中感应电动势正在增大【解析】选B。磁场方向向上，说明回路中电流是顺时针的；电路的电流正在增强，说明电容器正在放电。所以下极板带正电，上极板带负电，a点电势比b点低，故A错误；由于电流正在增强，知电容器在放电，则电容器两极板间电荷量减小，电压减小，场强正在减小，电路中电场能正在减小，故B正确，C错误；电容器放电电流增加逐渐变慢，线圈中感应电动势正在减小，故D错误。故选B。5. (2021三亚高二检测)LC振荡电路中，电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图所示，由图线可知()A在t1时刻，电路中的电
6、流最大B在t2时刻，电路中磁场能最小C在t2t3时间内，电容器的电场能不断增大D在t3t4时间内，电容器的电量不断增大【解析】选C。在t1时刻，LC回路中电容器两极板间的电压最大，电场能最大，磁场能为零，对应电流为零，A错误；在t2时刻，电压为零，电场能为零，磁场能最大，B错误；在t2t3时间内，电容器两极板间电压增大，电场能不断增大，C正确；在t3t4时间内，电压变小，电容器的电荷量不断减小，D错误。故选C。6(2021菏泽高二检测)要增大LC振荡电路的频率，可采取的办法是()A增大电容器两极板正对面积B减少极板所带的电荷量C在线圈中放入软铁棒D减少线圈匝数【解析】选D。由LC振荡电路的频率
7、公式f和平行板电容器电容公式C知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小。减少极板所带的电荷量，不影响C，即f不变。在线圈中放入软铁棒，L增大，f减小。减少线圈匝数，L减小，f增大。故选D。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7(12分)(2020江苏高考)国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务团队创造了多项世界第一。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为t。已知电磁波在月壤层中传播
8、的波长为，求该月壤层的厚度d。【解析】电磁波在月壤层中的传播速度满足vf根据题意可知2dvt解得月壤层厚度为dt。答案：t8. (12分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 F，灯泡D的规格是“4 V2 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：(1)当t103 s时，电容器的右极板带何种电荷；(2)当t103 s时，LC回路中的电流大小。【解析】 (1)S断开后，LC中产生振荡电流，振荡周期为T22 s2103 s，则t103 s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
9、I A0.5 A，当t103 s时，LC回路中的电流反向达到最大，即I0.5 A。答案：(1)正电荷(2)0.5 A(15分钟40分)9. (6分)(多选)(2020重庆高二检测)如图所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是()A振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零B振荡电流达到最大值时，磁场能最大C振荡电流为零时，电场能为零D振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半【解析】选A、B、D。由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是电容器放电刚结束时，电容器上电荷量为零，A正确；回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时充电
10、结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错误；由图可知电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D正确。【加固训练】(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t2t1，则()A.在t1时刻电容器正充电B在t2时刻电容器两极板间电场正在增强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B、C。由t2t1知t2t1，从题图可看出t1、t2两个时刻自感线圈处的电流都是从左向右穿过自感线圈，t1时刻与电容器放电电流方向相同，故电容器处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，A错误，C正确；t2时刻，电流从左向右通过自感线圈
11、，与电容器放电电流方向相反，所以t2时刻电容器在充电，随着极板上电荷增多，两极板间电场增强，B正确；又由于充电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场也减弱，D错误。10(6分)如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么()A小球受到的向心力大小不变B小球受到的向心力大小不断增加C洛伦兹力对小球做了功D小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比【解析】
12、选B。根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球运动方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率增大，向心力的大小(m)随之增大，A错误，B正确。带电小球所受的洛伦兹力FqBv，因为速率v随时间逐渐增大，且Bt，故F与t不成正比，故D错误。因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误。11(6分)(多选)已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的变化规律同步，若在电容器开始放电时计时，则()A单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为零B单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大C单
13、摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为零，电路中电流为零D单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐增大【解析】选A、B。由电场能为零时，磁场能达到最大，电路中电流最大，判断C错误；又因为电容器处于充电过程，电路中电流逐渐减小，所以D错误。对于A、B，首先要明确电路中的电流与单摆的速度相对应，则一个周期内的变化情况如表：由表可知，第一组同步变化的是电流、磁场能和速度、动能；第二组同步变化的是电场能和单摆的势能。故A、B正确。12(22分)如图所示的电路中，电容器的电容C1 F，线圈的自感系数L0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，经过3.14105 s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？(g取10 m/s2，取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)【解析】当S拨至a时，油滴受力平衡，显然带负电；所以mg。当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为T223.14 s6.28105 s。当t3.14105 s时，电容器恰好反向充电结束，由牛顿第二定律得，mgma以上式子联立，代入数据解得a20 m/s2。当振荡电流最大时，两极板间无电场，油滴仅受重力作用，所以mgma，ag10 m/s2答案：20 m/s210 m/s2