人教物理電磁波

第十四章電磁波2電磁振蕩知識(shí)內(nèi)容選考要求課時(shí)要求電磁振蕩c1.知道振蕩電路、振蕩電流及LC振蕩電路的概念.了解LC振蕩電路的振蕩周期(頻率)與電感、電容的關(guān)系.2.了解振蕩過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化及損失情況，電容器極板上電荷量、電路中的電流、電壓的變化情況.3.會(huì)用LC振蕩電路的周期、頻率公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算.NEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)課時(shí)對(duì)點(diǎn)練注重雙擊強(qiáng)化落實(shí)自主預(yù)習(xí)一、電磁振蕩的產(chǎn)生1.振蕩電流：大小和方向都做

迅速變化的電流.2.振蕩電路：能產(chǎn)生

的電路.3.LC振蕩電路的放電、充電過(guò)程(1)電容器放電：線圈有

作用，放電電流不會(huì)立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，極板上的電荷逐漸

.放電完畢時(shí)，極板上的電荷量為零，放電電流達(dá)到____

.該過(guò)程電容器的

全部轉(zhuǎn)化為線圈的

.(2)電容器充電：電容器放電完畢時(shí)，線圈有

作用，電流并不會(huì)立刻減小為零，而會(huì)保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開(kāi)始

，極板上的電荷逐漸

，電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷量達(dá)到

.該過(guò)程中線圈的

又全部轉(zhuǎn)化為電容器的

.周期性振蕩電流自感減少最大值電場(chǎng)能磁場(chǎng)能自感反向充電增多最大值磁場(chǎng)能電場(chǎng)能二、電磁振蕩的周期和頻率1.周期：電磁振蕩完成一次

需要的時(shí)間.2.頻率：1s內(nèi)完成的

的次數(shù).如果振蕩電路沒(méi)有能量損失，也不受其他外界影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫做振蕩電路的

周期和

頻率.周期性變化周期性變化固有固有1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)LC振蕩電路的電容器放電完畢時(shí)，回路中磁場(chǎng)能最小，電場(chǎng)能最大.(

)(2)LC振蕩電路中電流增大時(shí)，電容器上的電荷一定減少.(

)(3)LC振蕩電路中，電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板帶最多的負(fù)電荷為止，這一段時(shí)間為一個(gè)周期.(

)(4)要提高LC振蕩電路的振蕩頻率，可以減小電容器極板的正對(duì)面積.(

)即學(xué)即用×√×√2.在LC振蕩電路中，電容器C帶的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖象如圖1所示.1×10－6s到2×10－6s內(nèi)，電容器處于______(填“充電”或“放電”)過(guò)程，由此產(chǎn)生的電磁波在真空中的波長(zhǎng)為_(kāi)_____m.充電1200圖1重點(diǎn)探究如圖所示，將開(kāi)關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開(kāi)關(guān)擲向2，(1)電容器通過(guò)線圈放電過(guò)程中，線圈中的電流怎樣變化？電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？一、電磁振蕩的產(chǎn)生導(dǎo)學(xué)探究答案電容器放電過(guò)程中，線圈中的電流逐漸增大，電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能.(2)在電容器反向充電過(guò)程中，線圈中電流如何變化？電容器和線圈中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？答案在電容器反向充電過(guò)程中，線圈中電流逐漸減小，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能.(3)線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的作用是什么？答案線圈中電流變化時(shí)，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化.電磁振蕩過(guò)程各物理量的變化規(guī)律知識(shí)深化項(xiàng)目過(guò)程電荷量q電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì)差U電場(chǎng)能電流i磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁場(chǎng)能減少減小減小減少增大增大增加0000最大最大最大電容器放電增加增大增大增加減小減小減少最大最大最大最大000減少減小減小減少增大增大增加0000最大最大最大增加增大增大增加減小減小減少反向充電反向放電電容器充電例1

(多選)如圖2所示，L為一電阻可忽略的線圈，D為一燈泡，C為電容器，開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)，燈泡D正常發(fā)光，現(xiàn)突然斷開(kāi)S，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，能正確反映電容器a極板上電荷量q及LC回路中電流i(規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?隨時(shí)間變化的圖象是(圖中q為正值表示a極板帶正電)圖2√√解析S斷開(kāi)前，電容器C短路，線圈中電流從上向下，電容器不帶電；S斷開(kāi)時(shí)，線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流減小，電容器C充電，此時(shí)LC回路中電流i沿順時(shí)針?lè)较?正向)最大；電容器充電過(guò)程，電容器帶電荷量最大時(shí)(a板帶負(fù)電)，線圈L中電流減為零.此后，LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流.綜上所述，選項(xiàng)B、C正確.LC振蕩電路充、放電過(guò)程的判斷方法1.根據(jù)電流流向判斷：當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，電容器的電荷量增加，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于充電過(guò)程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時(shí)，電荷量減少，電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于放電過(guò)程.2.根據(jù)物理量的變化趨勢(shì)判斷：當(dāng)電容器的電荷量

q(電壓U、場(chǎng)強(qiáng)E、電場(chǎng)能EE)增大或電流i(磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB)減小時(shí)，處于充電過(guò)程；反之，處于放電過(guò)程.3.根據(jù)能量判斷：電場(chǎng)能增加時(shí)，充電；磁場(chǎng)能增加時(shí)，放電.總結(jié)提升針對(duì)訓(xùn)練

(多選)(2017·海寧檢測(cè))LC振蕩電路中，某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖3所示，則

A.若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向aB.若磁場(chǎng)正在減弱，則電場(chǎng)能正在增大，電容器上極板帶負(fù)電C.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電場(chǎng)能正在減小，電容器上極板帶正電D.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電容器正在充電，電流方向由a向b解析若磁場(chǎng)正在減弱，則電流在減小，是充電過(guò)程，電場(chǎng)能正在增大，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，上極板帶負(fù)電，故選項(xiàng)A、B正確；若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電流在增大，是放電過(guò)程，電場(chǎng)能正在減小，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.√√√圖3二、電磁振蕩的周期和頻率如圖所示的電路，(1)如果僅更換自感系數(shù)L更大的線圈，將開(kāi)關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開(kāi)關(guān)擲向2，電容器通過(guò)線圈放電，線圈因自感現(xiàn)象產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)是否更大？“阻礙”作用是否也更大？由于延緩了振蕩電流的變化，振蕩周期T會(huì)怎樣變化？導(dǎo)學(xué)探究答案自感電動(dòng)勢(shì)更大，“阻礙”作用更大，周期變長(zhǎng).(2)如果僅更換電容C更大的電容器，將開(kāi)關(guān)S擲向1，先給電容器充電，電容器的帶電荷量是否增大？再將開(kāi)關(guān)擲向2，電容器通過(guò)線圈放電，放電時(shí)間是否相應(yīng)地變長(zhǎng)？振蕩周期T是否變長(zhǎng)？答案帶電荷量增大，放電時(shí)間變長(zhǎng)，周期變長(zhǎng).解電磁振蕩周期相關(guān)題目的方法(1)明確振蕩周期T＝2π，即T取決于L、C，與極板所帶電荷量、兩板間電壓無(wú)關(guān).(2)明確電感線圈的自感系數(shù)L及電容C由哪些因素決定.L一般由線圈的長(zhǎng)度、橫截面積、單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)及有無(wú)鐵芯決定，由公式C＝

可知，電容C與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)εr、極板正對(duì)面積S及板間距離d有關(guān).知識(shí)深化例2要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用的方法是

A.增大電容器兩極板的間距B.升高電容器的充電電壓C.增加線圈的匝數(shù)D.在線圈中插入鐵芯√升高電容器的充電電壓，電容不變，B錯(cuò)誤；增加線圈的匝數(shù)、在線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)增大，故C、D錯(cuò)誤.[學(xué)科素養(yǎng)]例2首先提出問(wèn)題，提出要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用什么方法.在解答問(wèn)題的過(guò)程中，考查了頻率和相關(guān)物理量的關(guān)系，讓學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)更加深刻.這體現(xiàn)了“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).例3如圖4所示為振蕩電路在某一時(shí)刻的電容器帶電情況和電感線圈中的磁感線方向情況.由圖可知，電感線圈中的電流正在______(填“增大”“減小”或“不變”).如果電流的振蕩周期為T＝10－4s，電容C＝250μF，則線圈的自感系數(shù)L＝______H.解析根據(jù)磁感線方向，應(yīng)用安培定則可判斷出電流方向，從而可知電容器在充電，電流會(huì)越來(lái)越小.圖4減小10－6達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(電磁振蕩)(2018·北侖中學(xué)高二第二學(xué)期期末)如圖5為L(zhǎng)C振蕩電路中電流隨時(shí)間變化的圖象，則

A.0－t1時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)能在增加B.t1－t2時(shí)間內(nèi)，電容器處于放電狀態(tài)C.t2－t3時(shí)間內(nèi)，電容器兩極板間電壓在減小D.t3－t4時(shí)間內(nèi)，線圈中電流變化率在增大√1234圖5解析0－t1時(shí)間內(nèi)電路中的電流不斷減小，說(shuō)明電容器在不斷充電，則磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，磁場(chǎng)能在減小，故A錯(cuò)誤；在t1到t2時(shí)間內(nèi)電路中的電流不斷增大，說(shuō)明電容器在不斷放電，故B正確；在t2到t3時(shí)間內(nèi)，電路中的電流不斷減小，說(shuō)明電容器在不斷充電，則電容器兩極板間電壓在增大，故C錯(cuò)誤；電流變化率就是i－t圖象的斜率，由題圖可知，在t3－t4時(shí)間內(nèi)，圖象的斜率在變小，因此線圈中電流變化率在減小，故D錯(cuò)誤.12342.(電磁振蕩)(2018·湖州高二下學(xué)期期末)如圖6所示的LC振蕩電路中，某時(shí)刻電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，則以下判斷正確的是

A.若上極板A帶正電，則電流在增大B.若電容器在放電，則電流在減小C.若電流減小，則線圈兩端電壓減小D.若只減小電容C，則振蕩電流周期變小√解析通過(guò)題圖所示電流方向，知電容器在充電，則電容器上極板A帶正電，振蕩電流正在減小，電容器上的電荷量正在增加，由U＝

知A、B兩板間的電壓在增加，線圈兩端電壓增加，故A、B、C錯(cuò)誤；根據(jù)T＝2π可知，若只減小電容C，則振蕩電流周期變小，選項(xiàng)D正確.圖623413.(電磁振蕩的周期和頻率)在LC振蕩電路中，電容器放電時(shí)間的長(zhǎng)短決定于

A.充電電壓的大小B.電容器帶電荷量的多少C.放電電流的大小D.電容C和自感系數(shù)L的數(shù)值√12344.(電磁振蕩的周期和頻率)如圖7所示，線圈L的自感系數(shù)為25mH，電阻為零，電容器C的電容為40μF，燈泡D的規(guī)格是“4V

2W”.開(kāi)關(guān)S閉合后，燈泡正常發(fā)光，S斷開(kāi)后，LC中產(chǎn)生振蕩電流.若從S斷開(kāi)開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：圖7答案

正電荷解析S斷開(kāi)后，LC中產(chǎn)生振蕩電流，1234(2)當(dāng)t＝π×10－3s時(shí)，LC回路中的電流大小.答案

0.5A1234課時(shí)對(duì)點(diǎn)練一、選擇題考點(diǎn)一電磁振蕩1.(多選)在LC振蕩電路中，若某個(gè)時(shí)刻電容器極板上的電荷量正在增加，則

A.電路中的電流正在增大B.電路中的電場(chǎng)能正在增加C.電路中的電流正在減小D.電路中的電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化12345678910√√解析電荷量增加，電容器充電，電場(chǎng)能增加，磁場(chǎng)能減少，電流減小.2.(多選)(2018·嘉興高級(jí)中學(xué)高二期中)在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器充電完畢尚未開(kāi)始放電時(shí)，下列說(shuō)法正確的是

A.電容器中的電場(chǎng)最強(qiáng)B.電路中的磁場(chǎng)最強(qiáng)C.電場(chǎng)能已有一部分轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能D.此時(shí)電路中電流為零12345678910√√3.(多選)LC回路中電容器兩端的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖1所示，則

A.在t1時(shí)刻，電路中的電流最大B.在t2時(shí)刻，電路中的磁場(chǎng)能最多C.在t2至t3的過(guò)程中，電路中的電場(chǎng)能不斷增加D.在t3至t4的過(guò)程中，電容器帶的電荷量不斷增加12345678910√圖1√解析t1時(shí)刻電容器兩端電壓最高，電路中振蕩電流為零，t2時(shí)刻電容器兩端電壓為零，電路中振蕩電流最大，磁場(chǎng)能最多，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確.在t2至t3的過(guò)程中，由題圖可知，電容器兩極板間電壓增大，必有電場(chǎng)能增加，選項(xiàng)C正確.而在t3至t4的過(guò)程中，電容器兩極板間電壓減小，電容器帶的電荷量不斷減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.123456789104.(多選)在如圖2甲所示的LC振蕩電路中，通過(guò)P點(diǎn)的電流隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，若把通過(guò)P點(diǎn)向右的電流規(guī)定為i的正方向，則

A.0至0.5ms內(nèi)，電容器C正在充電B.0.5ms至1ms內(nèi)，電容器上極板帶正電C.1ms至1.5ms內(nèi)，Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)高D.1.5ms至2ms內(nèi)，磁場(chǎng)能在減少12345678910圖2√解析由題圖乙知0至0.5ms內(nèi)i在增大，電容器正在放電，A錯(cuò)誤.0.5ms至1ms內(nèi)，電流在減小，應(yīng)為充電過(guò)程，電流方向不變，電容器上極板帶負(fù)電，B錯(cuò)誤.在1ms至1.5ms內(nèi)，為放電過(guò)程，電流方向改變，Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)高，C正確.1.5ms至2ms內(nèi)為充電過(guò)程，磁場(chǎng)能在減少，D正確.√5.(多選)(2017·余姚中學(xué)高二期中)如圖3所示為L(zhǎng)C振蕩電路某時(shí)刻的情況，以下說(shuō)法正確的是

A.電容器正在充電B.電感線圈中的磁場(chǎng)能正在增加C.電感線圈中的電流正在增大D.此時(shí)刻線圈中自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流的增加√圖3√√解析由題圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和安培定則可知，此時(shí)電流向著電容器帶負(fù)電的極板流動(dòng)，也就是電容器處于放電過(guò)程，這時(shí)兩極板帶電荷量、兩極板間電壓和電場(chǎng)能處于減少過(guò)程，而電流和線圈中的磁場(chǎng)能處于增加過(guò)程，由楞次定律可知，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加.12345678910考點(diǎn)二電磁振蕩的周期和頻率6.某LC電路的振蕩頻率為520kHz，為能提高到1040kHz，以下說(shuō)法正確的是

A.調(diào)節(jié)可變電容，使電容增大為原來(lái)的4倍B.調(diào)節(jié)可變電容，使電容減小為原來(lái)的C.調(diào)節(jié)電感線圈，使線圈匝數(shù)增加到原來(lái)的4倍D.調(diào)節(jié)電感線圈，使線圈電感變?yōu)樵瓉?lái)的√123456789107.(多選)電子鐘是利用LC振蕩電路來(lái)工作計(jì)時(shí)的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢30s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是

A.電池用久了B.振蕩電路中電容器的電容大了C.振蕩電路中線圈的電感大了D.振蕩電路中電容器的電容小了12345678910√解析電子鐘變慢，說(shuō)明LC回路的振蕩周期變大，根據(jù)公式T＝2π可知，振蕩電路中電容器的電容變大或線圈的電感變大都會(huì)導(dǎo)致振蕩電路的周期變大.故選B、C.√8.(多選)為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度，將