2018年粤教版物理选修3-4 第3章 第1节 课后实践导练

学生P81

课标基础

1．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，线圈中振荡电流也最大

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

【解析】电磁振荡过程中，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，振荡电流最大，B正确；电荷量增大的过程，即是电容器的充电过程，磁场能正在转化为电场能，故C正确；同理分析，D错．【答案】BC

2．LC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】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．

【答案】 B

3．如图3－1－10(a)所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图(b)所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则()

图3－1－10

A．0.5 s至1 s时间内，电容器C在放电

B．0.5 s至1 s时间内，电容器C的上极板带正电

C．1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高

D．1 s至1.5 s时间内，电场能正在转变成磁场能

【解析】0.5 s至1 s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板；1 s至1.5 s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P.

【答案】CD

4．已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图3－1－11所示，则()

图3－1－11

A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同

B．a、c两时刻电路中电流最大，方向相反

C．b、d两时刻电路中电流最大，方向相同

D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反

【解析】电磁振荡过程中，电容器极板电荷量最大时，振荡电流为零，故A、B均错；而极板电荷量为零时，振荡电流最大，b、d两点分别代表正、反向放电结束的时刻，故电流方向相反，C错、D正确．

【答案】 D

5．如图3－1－12所示，为LC振荡电路在电磁振荡中电容器极板间电压随时间变化的u-t图线()

图3－1－12

A．t1～t2时间内，电路中电流不断增大

B．t2～t3时间内，电场能越来越小

C．t3时刻，磁场能为零

D ．t 3时刻电流方向要改变

【解析】 由图知t 1～t 2时间内，电容器两端电压增大，电容器充电，电流减小，A 错；t 2～t 3两端电压减小，电场能转化为磁场能，B 对；t 3时刻回路中磁场能最大，电流方向不变，C 、D 两项都错．

【答案】 B

能力提升

6．在LC 振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是( ) A.π4LC B.π2LC C ．πLC D ．2πLC

【解析】 LC 振荡电路的周期T ＝2π LC ，其电容器上的带电荷量从最大

值变化到零的最短时间t ＝T /4，故t ＝π2 LC .

【答案】 B

7．LC 振荡电路的周期为T ，频率为f .若将线圈的自感系数增为原来的2倍，可变电容器的电容也增为原来的2倍，则此振荡电路的周期将变为________，频率将变为__________________．

【解析】 由题意L ′＝2L ，C ′＝2C ，则周期T ′＝2πL ′C ′＝4πLC ＝

2T ，频率f ′＝1T ′

＝0.5f . 【答案】 2T 0.5f

考向观摩

8．如图3－1－13所示为一LC 振荡电路，线圈的电感量L ＝2.5 mH ，电容器的容量C ＝4 μF.起初，电容器充电后上极板带正电荷，下极板带负电荷．设开关闭合的时刻t ＝0，那么当t ＝9×10－4s 时，电容器的上极板带________(正或负)电荷，通过线圈的电流正在________(增大或减小)，此时电容器正在________(充电或放电)．

图3－1－13

【解析】 振荡电流周期T ＝2πLC ＝6.28×10－4s.14T ＝1.57×10－4s,114T ＜t

＜112T ，在t 时刻，相对图所示状态，回路正处反向充电过程．

【答案】 负 减小 充电

创新探究

9．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C ＝1μF.在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间．手头上还有一个自感系数L ＝0.1 mH 的电感器，现连成如图3－1－14所示电路，试分析以下两个问题：

图3－1－14

(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)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？

【解析】 (1)电键断开时，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，L 、C 构成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．