高考物理電磁振蕩電磁波復習

1、高考物理電磁振蕩電磁波復習復習要點1了解電磁振蕩的產(chǎn)生過程，認識電磁振蕩過程的物理本質(zhì)。2掌握LC振蕩電路的振蕩規(guī)律。3了解麥克斯韋電磁場理論的要點4掌握電磁波傳播的簡單規(guī)律二、難點剖析1對LC振蕩過程的認識。（1）從振蕩的表象上看：LC振蕩過程實際上是通過線圈L對電容器C充、放電的過程。（2）從物理本質(zhì)上看：LC振蕩過程實質(zhì)上是磁場能和電場能之間通過充、放電的形式相互轉化的過程。2LC振蕩過程中規(guī)律的表達。（1）定性表達。在LC振蕩過程中，磁場能及與磁場能相磁的物理量（如線圈中電流強度、線圈電流周圍的磁場的磁感強度、穿過線圈的磁通量等）和電場能及與電場能相關的物理量（如電容器的極板間電壓、極

2、板間電場的電場強度、極板上電量等）都隨時間做周期相同的周期性變化。這兩組量中，一組最大時，另一組恰最小；一組增大時，另一組正減小。這一特征正是能的轉化和襯恒定律所決定的。 （2）定量表達。在LC振蕩過程中，盡管磁場能和電場能的變化曲線都比較復雜，但與之相關的其他物理量和變化情況卻都可以用簡單的正（余）弱曲線給出定量表達。以LC振蕩過程中線圈L中的振蕩電流i（與磁場能相關）和電容器C的極板間交流電壓u（與電場能相關）為例，其變化曲線分別如圖1中的（a）、（b）所示。（a） （b） 圖13LC振蕩過程中一個周期內(nèi)四個階段的分析。如圖221所示，在O、t2、t4時刻，線圈中振蕩電流i為0，磁場能最小

3、，而電容器極板間電壓u恰好達到最大值，電場能最多，在t1、t3時刻則正相反，振蕩電流、磁場能均達到最大值，而電壓為0，電場能最少。在Ot1和t2t3階段，電流增強，磁場能增多，而電壓降低，電場能減小，這是電容器放電把電場能轉化為磁場能的階段；在t1t2和t3t4階段，電流減弱，磁場能減小，而電壓升高，電場能增多，這是電容器充電把磁場能轉化為電場能的階段。4LC振蕩過程一個周期內(nèi)的幾個特別狀態(tài)振蕩電路的狀態(tài)時刻t=0t=t=t=TT電容器極板上的電量最大零最大零最大振蕩電流ii=0正向最大i=0反向最大I=0電場能最大零最大零最大磁場能零最大零最大零5LC振蕩過程與單擺擺動過程的比較。如把LC振

4、蕩過程中的物理量及各階段與單擺擂動過程中相應的物理量及各階段作出如下表所示的對照比較，則可以認為LC振蕩與單擺擺動實際上是極其相似的兩個物理過程：單擺擺動過程實質(zhì)上是通過擺球的擺動而使擺球動能與擺球勢能相互轉化，LC振蕩過程實質(zhì)上是通過對電容器的充、放電而使磁場能與電場能相互轉化（見下表）：過程LC電磁振蕩過程單擺的擺動過程物理量振蕩過程擺球的速度電容器電壓擺球的高度能量磁場能擺球的動能電場能擺球的勢能階段充電階段擺球上升階段放電階段擺球下降階段6對周期公式T=2的定性分析。（1）L對T的影響：L越大，振蕩過程中因自感現(xiàn)象產(chǎn)生的自感電動勢就越大，楞次定律中所說的“阻礙”作用也就將越大，從而延緩

5、著振蕩電流的變化，使振蕩周期T變長。（2）C對T的影響：C越大，振蕩過程中無論是充電階段將C充至一定電壓，或是放電階段一定電壓下的C中的電放完，其時間都應當相應地變長，從而使振蕩周期T變長。7麥克斯韋電磁場理論的要點（1）變化的磁（電）場將產(chǎn)生電（磁）場。（2）變化的磁（電）場所產(chǎn)生的電（磁）場取決于磁（電）場的變化率。具體地說，均勻變化的磁（電）場將產(chǎn)生恒定的電（磁）場，非均勻變化的磁（電）場將產(chǎn)生變化的電（磁）場，周期性變化的磁（電）場將產(chǎn)生周期相同的周期性變化的電（磁）場。（3）變化的磁場和變化的電場互相聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體電磁場。8電磁波傳播規(guī)律。電磁波在真空（空氣）中傳播

6、速度為C=3×108m/s其波長，頻率f與波速C間的關系為C=f.三、典型例題例1 如圖2所示為LC振蕩電路某時刻的情況下，以下說法正確的是A電容器正在充電B電感線圈中的磁場能正在增加C電感線圈中的電流正在增大D此時刻線圈中的自感電動勢正在阻礙電流增大 圖2 分析：從所給磁場方向和電容器極板所帶電的性質(zhì)即可判斷振蕩過程所處的階段。解答：由圖2B的方向及電容器極板上帶電性質(zhì)可判斷電流方向，進而知電容器正處在放電階段，于是又出可知磁場能正在增加放電電流正在增強，而自感電動勢正阻礙放電電流的增強。即應選BCD。例2 如圖3所示的LC振蕩回路中振蕩電流的周期為2×102s。自振蕩電

7、流沿逆時針方向達最大值時開始計時，當t=3.4×1023s時，電容器正處于_狀態(tài)（填充電、放電、充電完畢或放電完畢）。這時電容器的上極板_（填帶正電、帶負電或不帶電）。分析：把握住LC振蕩過程的周期性特征即可得出正確解答。 圖3解答：電磁振蕩過程是電路中振蕩電流、極板帶電量等物理量周期性變化的過程，為分析某時刻t（tT）振蕩情況，可由下列變換式t=nT+t/(n為正整數(shù)，0t/T)，轉而分析t/時刻的振蕩狀態(tài)。設t=3.4×10 2s=2×102s+1.4×102s=T+t/，則T/2t/3T/4，t時刻與t/時刻電路振蕩狀態(tài)相同。作出振蕩電流i隨時間變

8、化圖象如圖4所示，t軸上方圖線表示蕩電流沿逆時針方向。在T/23T/4時間內(nèi)，振蕩電流不斷減小，磁場能不斷減小，電場能不斷增加，因此電容器處于充電狀態(tài)。 圖4從圖線處于t軸下方可右，電路中振蕩電流沿順時針方向，故上極板應帶正電。即應依次填充：充電；帶正電。 例3有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長的電磁波，若要產(chǎn)生波長比原來短些的電磁波，可用的措施為A增加線圈匝數(shù) B在線圈中插入鐵芯C減小電容器極板正對面積 D減小電容器極板間距離分析：解答的基礎有二：波長、頻率、波速間關系；影響頻率的因素。解答：由于電磁波傳播過程中波速=f恒定，因此欲使波長變短，必須使頻率f升高。而由于頻率f=所以：增加線圈匝數(shù)

9、和在線圈中插入鐵芯境外將由于使線圈自感系數(shù)L增大而降低頻率f；減小電容器極板間距將由于使電容C增大而降低頻率f；減小電容器極板正對面積將由于電容C減小而升高頻率f?？梢姡捍死龖xC。例4按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的是A恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場C均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場解答：麥克斯韋電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場產(chǎn)生磁場；變化的磁場主產(chǎn)生電場。對此理論全面正確理解為：不變化的電場周

10、圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場，也可產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。由變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與上似同。由此可知：此例應選B、D。分析：此例所考查的是對麥克斯韋電磁場理論要點的把握。例5如圖225（甲）電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器，閉合電鍵S，待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，再打開電鍵S，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩，如果規(guī)定電感器L中的電流方向從a到b為正，打開電鍵的時刻為t=0，那么圖5（乙） 圖5（甲）中能正確表示電感器中的電流隨時間t變化規(guī)律的是 圖5（乙） 分析：要正確理解電磁振蕩過程中線圈中電流和兩端壓（即電容器電極板間電壓）的變化關系，一定要注意克服