高中 | LC电磁振荡 题目答案及解析

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选修3-4

第十四章 电磁波

14.2 电磁振荡

LC电磁振荡

机械振动与电磁振荡、机械波与电磁波往往表现出相似的规律。

一列向右传播的水波在某时刻的剖面如图,图中标记各点中此时具有竖直向上的最大速度的是                

[["$C$"]]

根据波形图可知,波向右传播,根据平移法且处于平衡位置的速度最大,故具有竖直向上的最大速度的是$C$

某同学设计了一种不使用秒表的测重力加速度方案。使一摆长为$L$的单摆与一弹簧劲度系数为$k$、振子质量为$m$的水平弹簧振子一起做简谐振动,数得单摆振动$p$次时振子恰振动$q$次。

①当地重力加速度值可表示为$g=$                 

②为使测量准确,振动次数$p$$q$宜取                   

$\rm A$.几次   $\rm B$.十几次   $\rm C$.几十次   $\rm D$.几百次

[["①$\\dfrac{p^{2}Lk}{q^{2}m}$","②$C$"]]

①振子的振动周期$T_{\text{1}}= 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$

单摆的周期公式$T_{2}=2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}$

根据题意有$pT_{2}=qT_{1}$

解得$g=\dfrac{p^{2}Lk}{q^{2}m}$

②为使测量准确方便,振动次数$p$$q$宜取几十次。

故选:$\rm C$

将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电流传感器按如图($a$)所示电路连接,先把开关置于$1$,电容器充电完毕后将开关置于$2$组成振荡回路,电流传感器记录的电流变化如图($b$)所示。

①若电容器的电容为$C$,电池电动势为$E$,则发生电磁震荡的前四分之一周期内,电流图线与横轴所围成的图形面积大小应为                 

②该振荡回路所辐射出的电磁波在真空中的波长约为                 $m$(保留$1$位有效数字),属于电磁波谱中的                 

③若上述过程发生在以$0.9$倍光速沿地面水平运动的车厢内。车厢中的观察者与地面上的静止观察者观测到该振荡回路中电磁震荡的周期分别为$T_{1}$$T_{2}$、发出的电磁波的传播速度大小分别为$v_{1}$$v_{2}$,则有                   。

$\rm A$$T_{1}=T_{2}$$v_{1}=v_{2}$           $\rm B$$T_{1}=T_{2}$$v_{1}≠v_{2}$

$\rm C$$T_{1}≠T_{2}$$ v_{1}=v_{2}$           $\rm D$$T_{1}≠T_{2}$$ v_{1}≠v_{2}$

④从某震荡回路发出的一束电磁波在大气中的传播路径如图所示。与在底层大气中的传播相比,该电磁波在上层大气中                 

$\rm A$.折射率更大、波速更大             $\rm B$.折射率更小、波速更大

$\rm C$.折射率更大、波速更小             $\rm D$.折射率更小、波速更小

[["①$CE$","②$3 \\times10^{6}$","无线电波","③$\\rm C$","$\\rm B$"]]

①电流图线与横轴所围成的图形面积表示电量,所以电容器的电容为$C$,电池电动势为$E$,则发生电磁震荡的前四分之一周期内$q=CE$

②根据图$b$可知,周期为$0.01\;\rm s$,电磁波在真空中的波长约为$\lambda=cT=3\times10^{6}\;\rm m$

属于电磁波谱中的无线电波。

③根据相对论时间延缓效应可知,车厢中的观察者与地面上的静止观察者观测到该振荡回路中电磁震荡的周期分别为$T_{1}$$T_{2}$,则$T_{1}≠T_{2}$

根据光速不变原理可知,发出的电磁波的传播速度大小分别为$v_{1}$$v_{2}$,则$v_{1}=v_{2}$

故选:$\rm C$

④与在底层大气中的传播相比,该电磁波在上层大气中空气稀薄,折射率更小,根据$v=\dfrac{c}{n}$可知,波速更大。

故选:$\rm B$

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