2023高中物理第四章電磁振蕩與電磁波章末整合提升新人教版選擇性

第四章電磁振蕩與電磁波章末整合提升主題一對(duì)電磁振蕩的理解1.兩類物理量.(1)振蕩電流i在電感線圈中形成磁場(chǎng),因此,線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ和磁場(chǎng)能E磁具有與之相同的變化規(guī)律.(2)電容器極板上的電荷量q決定電場(chǎng)能的大小,兩極板間的電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E和電場(chǎng)能E電的變化規(guī)律與電容器極板上的電荷量q的變化規(guī)律相同.振蕩電流i和電容器兩極板間電壓U的變化不同步,規(guī)律如下圖所示.2.兩個(gè)過程.電磁振蕩過程按電容器的電荷量變化可分為充、放電過程.電容器的電荷量增加的過程為充電過程,這個(gè)過程中電路的電流減小;電容器的電荷量減少的過程為放電過程,這個(gè)過程中電路的電流增大.在任意兩個(gè)過程的分界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,各物理量取特殊值(0或最大值).電磁振蕩的一個(gè)周期內(nèi)電容器經(jīng)歷兩次充電、兩次放電.3.兩個(gè)初始條件.圖中的電路甲和乙,分別表示電磁振蕩的兩個(gè)不同初始條件.圖甲中開關(guān)S由1擲向2時(shí),電磁振蕩的初始條件為電容器開始放電;圖乙中S由1擲向2時(shí),電磁振蕩的初始條件為電容器開始充電.甲乙4.電磁振蕩的周期和頻率.(1)周期T=2πLC,頻率f=12(2)對(duì)周期公式T=2πLC的定性分析.①L對(duì)T的影響:L越大,電磁振蕩過程中因自感現(xiàn)象產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就越大,楞次定律中所說的“阻礙”作用也就越大,從而延緩振蕩電流的變化,使振蕩周期T變長.②C對(duì)T的影響:C越大,電磁振蕩過程中無論是充電階段(將電容器充至一定電壓),還是放電階段(將一定電壓下的電容器中的電荷量放完),其時(shí)間都相應(yīng)地變長,從而使振蕩周期T變長.【典例1】(多選)為了測(cè)量儲(chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度,將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中,電容器C可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連,電路如圖所示.當(dāng)開關(guān)從a撥到b時(shí),由線圈與電容器構(gòu)成的電路中產(chǎn)生周期T=2πLC的振蕩電流.當(dāng)罐中的液面上升時(shí) ()A.電容器的電容減小B.電容器的電容增大C.LC電路的振蕩頻率減小D.LC電路的振蕩頻率增大解析:當(dāng)罐中液面上升時(shí),電容器的電容C增大,根據(jù)T=2πLC可知LC電路的振蕩周期T增大,又因?yàn)閒=1T,所以LC答案:BC【典例2】(多選)LC振蕩電路中,某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖所示,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,是電容器的充電過程,根據(jù)安培定則可確定電流由b向a,電場(chǎng)能增大,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,是電容器的放電過程,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,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:ABC【典例3】如圖所示的振蕩電路中,線圈自感系數(shù)L=0.5H,電容器電容C=2μF.現(xiàn)使電容器帶電,從接通開關(guān)S時(shí)開始計(jì)時(shí).(1)當(dāng)t=3.0×102s時(shí),電路中電流方向如何?(2)經(jīng)過多長時(shí)間,線圈中的磁場(chǎng)能第一次達(dá)到最大?解析:(1)LC振蕩電路的周期T=2πLC=2π0.5×當(dāng)t=3.0×102s時(shí),434T<t<5T此時(shí)電容器正處于正向充電階段,所以電流方向?yàn)轫槙r(shí)針.(2)當(dāng)接通開關(guān)S時(shí),電容器開始放電,當(dāng)電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能時(shí),磁場(chǎng)能第一次達(dá)到最大,此時(shí)t=T4=1.57×103s答案:(1)順時(shí)針(2)1.57×103s

主題二電磁波的傳播特點(diǎn)及應(yīng)用1.電磁波譜.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等按波長大小或頻率高低排列起來,便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜.2.各種不同的電磁波既有共性,又有個(gè)性.(1)共性:它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波,都滿足公式v=fλ,它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄=3×108m/s,它們的傳播都不需要介質(zhì).(2)個(gè)性:不同電磁波的頻率或波長不同,表現(xiàn)出不同的特性.波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象;波長越短觀察干涉、衍射現(xiàn)象越困難.正是這些不同的特性決定了它們不同的用途.【典例4】(多選)下列有關(guān)電磁波的說法正確的是 ()A.電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無線電波B.電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線C.頻率大于可見光的電磁波表現(xiàn)為沿直線傳播D.雷達(dá)用的是微波,因?yàn)槲⒉▊鞑サ闹本€性好解析:波長越長,越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,在電磁波譜中,無線電波波長最長,γ射線的波長最短,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.波長越短,頻率越大的電磁波,其衍射現(xiàn)象越不明顯,傳播的直線性越好,遇到障礙物反射性越好,故選項(xiàng)C、D正確.答案:BCD【典例5】目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi),電磁波在空氣中的傳播速度c=3.0×108m/s.(1)雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少?(2)能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離?解析:(1)由c=λf可得λ1