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

矿石收音机是一种简易的无线电接收装置,具有低成本、易制作、无需电源的特点。

如图,线圈$\rm L_{1}$$\rm L_{2}$组成磁性天线,用于接收电磁波信号。

①线圈$\rm L_{1}$$\rm L_{2}$没有用导线连接却能传递信号,利用了       。

$\rm A$.电磁感应原理

$\rm B$.电流的磁效应

$\rm C$.通电导线在磁场中受到安培力

②(多选)线圈$\rm L_{1}$$\rm L_{2}$的匝数分别为$n_{1}$$n_{2}$,线圈$L_{1}$输出功率一定,为了提高耳机的声音强度,可       。

$\rm A$.仅增大$n_{1}$       $\rm B$.仅减小$n_{1}$       $\rm C$.仅增大$n_{2}$       $\rm D$.仅减小$n_{2}$

[["$\\rm A$","$\\rm AD$"]]

①两只线圈$\rm L_{1}$$\rm L_{2}$之间没有导线相连,却能够将$\rm L_{1}$所接收到的高频电磁波传递给$\rm L_{2}$,则依据的是电磁感应原理。

故选:$\rm A$

②由于线圈$\rm L_{1}$输出功率一定,若想提高耳机(与$\rm L_{2}$相连)的输出信号幅度,则需要增大输出电流,根据$\dfrac{I_{1}}{I_{2}}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}$可知,可以仅增大线圈$\rm L_{1}$的匝数$n_{1}$,或者仅减小线圈$L_{2}$的匝数$n_{2}$

故选:$\rm AD$

(多选)如图为$LC$振荡电路某时刻的工作状态,则该时刻$(\quad\ \ \ \ )$

["

电容器极板间电场正在增强

","

电容器极板间电场正在减弱

","

线圈储存的磁场能正在减少

","

线圈储存的磁场能正在增加

","

线圈中感应电流方向与图中电流方向相反

","

线圈中感应电流方向与图中电流方向相同

"]
[["ACF"]]

$\rm AB$.根据图中电流方向可知,该电容器正在充电,则电容器极板间电场正在增强,故$\rm A$正确,$\rm B$错误;

$\rm CD$.根据图中电流方向可知,该电容器正在充电,则磁场能转化为电场能,即线圈储存的磁场能正在减少,故$\rm C$正确,$\rm D$错误;

$\rm EF$.由于磁场能逐渐减少,磁感应强度逐渐减少,磁通量逐渐减少,根据楞次定律可知,线圈中感应电流方向与图中电流方向相同,故$\rm E$错误,$\rm F$正确。

故选:$\rm ACF$

某科技小组将阻值为$R$、长为$L$的直导线缠绕在圆柱体上自制线圈,该线圈匝数为$N$、横截面积为$S$

①将线圈放在与线圈轴线平行的磁场中,磁感应强度$B$随时间$t$变化满足余弦函数,如图所示。线圈中磁通量随时间变化的关系式$\Phi=$                 ;线圈中感应电动势的最大值$E_{m}=$                 

②如图,两条相距为$d$的光滑平行金属导轨位于水平面(纸面)内,其左端接一阻值为$R$的定值电阻,导轨平面与磁感应强度大小为$B$的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。将线圈垂直导轨放置,两端恰好能与导轨接触。在水平拉力作用下,线圈在导轨上以速度$v$匀速向右运动。通过电阻$R$电流大小为                 ;水平拉力的功率为                 

[["$B_{0}S\\cos\\dfrac{2\\pi}{T}t$","$\\dfrac{2\\pi NB_{0}S}{T}$","$\\dfrac{Bdv}{2R}$","$\\dfrac{{(Bdv)}^{2}}{2R}$"]]

①由题意可知,线圈中磁通量随时间变化的关系式为$\Phi=\Phi_{m}\cos \omega t$

其中$\Phi_{m}=B_{0}S$$\omega=\dfrac{2\pi}{T}$

代入可得$\Phi=B_{0}S\cos\dfrac{2\pi}{T}t$

线圈中感应电动势的最大值$E_{\text{m}}=NB_{0}S\omega=\dfrac{2\pi NB_{0}S}{T}$

②线圈在导轨上运动时产生的感应电动势为$E=Bdv$

由闭合电路欧姆定律可知,通过电阻$R$电流大小为$I=\dfrac{E}{2R}=\dfrac{Bdv}{2R}$

水平拉力的功率为$P=Fv=F_{安}v=BIdv=\dfrac{{(Bdv)}^{2}}{2R}$

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