高二物理选修34第十四章：14.1电磁波的发现和14.2电磁振荡(有答案)

第1页电磁波物理名言：自从牛顿奠定了理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的最伟大变革，是由法拉第、麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的——爱因斯坦（1879-1955）。犹太人，20世纪最伟大的科学家之一。自古以来，人类一直在用自己的智慧解决远距离通讯的问题。大约3000年前，在我过的周代就出现了利用火和烟传递信息的设施——烽火台。然而，直到100多年前，信息主要还是依靠人或动物的移动来传递，即使使用车、船，传递信息的速度任然很慢。19世纪末，电磁波的发现为信息插上了飞翔的翅膀。100多年来，通信技术得到了飞速的发展，电报、电话、广播、电视等现代化通讯技术的应用，大大加快了现代生活的节奏，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想成了现实。14.1、2电磁波的发现、电磁振荡三维教学目标1、知识与技能（1）了解电磁振荡产生的过程。2、过程与方法3、情感、态度与价值观教学重点：教学难点：教学方法：教学过程：第一节电磁波的发现、电磁振荡（一）引入学习电磁振荡和电磁波的重要性。无线电广播是利用电磁波传播的，电视广播也是利用电磁波传播的，导弹，人造地球卫星的控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是利用电磁波。那么，电磁波是什么呢？它是怎样产生的，有些什么性质以及怎样利用它来传递各种信号呢？这一章就要研究这些问题。要了解电磁波，首先就要了解什么是电磁振荡，我们就从电磁振荡开始学习。（二）新课教学1、实验：将电键K扳到1，给电容器充电，然后将电键扳到2，此时可以见到G表的指针来回摆动。2、总结：能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。3、振荡电流是一种交变电流，是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。4、那么振荡电路中的交变电流有一些什么样的性质：（1）介绍振荡电路中交变电流的一些重要性质：对应的电流图像：对应电容器所带的电量：（2）电路分析：甲图：电场能达到最大，磁场能为零，电路感应电流i=0甲→乙：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转1K2εCLG—甲乙丙丁戊第2页化，叫放电过程。乙图：磁场能达到最大，电场能为零，电路中电流I达到最大。乙→丙：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。丙图：电场能达到最大（与甲图的电场反向），磁场能为零，电路中电流为零。丙→丁：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。丁图：磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反），丁→戊：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。戊与甲是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。综述：第一、充电完毕（充电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。第二、放电完毕（放电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。第三、充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。第四、放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。归纳：在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。例题1、在LC振荡电路中，某时刻若磁场B正在增加，则电容器处于（放）电状态,电场能正在（减小）磁场能正在（增加）能量转变状态为（电场能正在向磁场能转化）电容器上板带（正）电。例题2、在LC的回路中，电流i——t的关系如图所示，①若规定逆时针方向为电流的正方向，说明t0时刻电路中能量变化情况，及电场能、磁场能、充放电等情况。②下列分析情况正确的是：（D）A、t1时刻电路的磁场能正在减小。B、t1→t2时间电路中的电量正在不断减少。C、t2→t3时间电容器正在充电。D、t4时刻电容中的电场能最大。5、阻尼振荡与无阻尼振荡。（1）阻尼振荡：在振荡电路中由于能量被逐渐消耗，振荡电路中的电流要逐渐减小，直到最后停下来。（2）无阻尼振荡：在电磁振荡的电路中，如果没有能量损失，振荡应该永远地持续下去，电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫无阻尼振荡。课后练习电磁波的发现1、变化的电场能够产生__________，变化的磁场够产生__________，变化的电场和磁场组成一个统一体，叫______________。这个理论是由__________________提出的。BabCit0t1t0t2t3t4第3页2、均匀变化的电场能产生__________________，均匀变化的磁场能产生__________________，3、随时间周期性变化的振荡电场能产生同频率的_________，随时间周期性变化的振荡磁场能产生同频率的__________。4、交替产生的__________和__________向周围的空间传播形成了电磁波。电磁波是__________波，空间各处电场的场强与磁场的磁感应强度方向总是____________________，且与电磁波的传播方向__________。5、关于电磁场理论，下列说法正确的是()A．稳定的电场周围能产生磁场B．变化的电场周围产生的磁场一定也是变化C．均匀变化的电场周围产生的磁场一定也是均匀变化D．振荡电场周围产生同频率的振荡磁场6、一个电子向一个固定不动的质子运动过程中()A．有可能发射电磁波B．不可能发射电磁波C．电子和质子组成的系统机械能一定守恒D．电子和质子组成的系统能量一定守恒7、下列关于电磁波与机械波的说法正确的是()A．机械波和电磁波的传播都需要介质B．机械波和电磁波都是横波C．机械波和电磁波都是传播能量或信息的一种方式D．公式v＝λf都适用8、下列关于电磁波的说法正确的是()A．电磁波是电磁场由近及远的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度都为3×108m/sC．电磁波也能发生干涉和衍射现象D．电磁波由真空进入某种介质时，波长将变短9、关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是()A．当一个磁场变化时，其周围一定能形成电磁波B．一个匀强磁场和一个匀强电场正交就形成了电磁场C．电磁波的传播不一定需要介质D．电磁波的频率等于激起它的振荡电流的频率10、关于电磁波的传播速度、波长和频率的关系式v＝λf，下列说法正确的是()A．波长越长，传播速度越大B．频率越高，传播速度越大C．发射时的能量越大，传播速度越大D．电磁波的传播速度与介质有关11、当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长将()A．不变B．增大C．减小D．无法确定12、已知月地距离为38万公里，从地球向月球发射电磁波，经过多长时间才能在地球上接收到反射回来的电磁波？13、按有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.05W/s·m2。若某小型无线通讯装置的电磁辐射功率为1W，则距离该装置多远以外是符合规定的安全区域？14、某人所的居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一发射站。该第4页0t1t2t3t4tu发射站发送频率为400kHz的无线电波和频率为300MHz的电磁波，已知无线电波和电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s，（1）求该无线电波和电磁波的波长；（2）从发射站发出的电磁波通过哪一种现象才能到达居住地A？（3）该人发现两种波的接收效果不同，哪一种波的接收效果更好？为什么？电磁振荡1、和都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流，能够产生这种电流的电路叫__________。2、在LC回路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的__________、通过线圈中的__________，以及与之相联系的__________和__________发生周期性变化的现象叫电磁振荡。3、在LC回路产生振荡电流的过程中不同的能量在不断地相互转化，电容器放电时，__________能转化为__________能，放电完毕瞬间，__________能达到最大，__________能为零；电容器充电时，__________能转化为__________能，放电完毕瞬间，__________能达到最大，__________能为零。4、LC振荡电路的周期只由____________________和____________________决定，与电容器极板上的__________、极板间的__________和线圈中的__________无关。5、在LC回路中，电容器两端的电压随时间的变化关系如图所示，则()A．在t1时刻电路中的电流达到最大B．在t2时刻电容器极板上的电荷量达到最大C．从t2到t3的过程中，电容器中的电场能不断增大D．从t3到t4的过程中，线圈中的磁场能不断减小6、关于LC振荡电路，下列说法正确的是()A．电容器放电完毕瞬间，回路中的电流最大，电场能最大B．若线圈的电感增大，则充放电过程变慢C．若减小电容器两极板间的距离，则充放电过程变快D．每一个周期内，电容器完成一次充、放电过程7、要增大LC振荡电路的振荡频率，下列可行的方法是()A．减少线圈匝数B．在线圈中插入铁芯C．增大电容器两极板间的距离D．将电容器两极板间插入电介质8、在LC振荡电路中，电容器上的电荷量从最大值变化到零的最短时间为()A．LC4B．LC2C．LCD．LC29、一LC振荡电路能产生一定波长的电磁波，若要产生波长更短的电磁波，则可以()A．增加线圈匝数B．在线圈中插入铁芯C．减小电容器两极板间的距离D．将电容器两极板错开一些10、已知某LC振荡电路中，电容器的电容为C，线圈的电感为L，则()A．电容器放电的时间，取决于充电电压的大小B．电容器放电的时间，取决于L和C的数值C．电场能和磁场能相互转化的周期为LC2第5页D．线圈中电流变化的快慢和电容器充放电的快慢相同11、如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，则以下说法正确的是()A．电容器正在放电B．电容器极板上的电荷量正在增大C．线圈中的磁场能正在增大D．电容器两端的电压正在减小12、一LC振荡电路中，线圈的自感系数范围为0.1～0.4mH，电容器电容的范围为4～9pF，求该电路产生的振荡电路的频率范围。13、如图所示，开关S先接通触点a，让电容器充电后再接通触点b，设此时可变电容器的电容为C，线圈的电感为L，（1）经过多长时间电容器极板上的电荷第一次释放完？（2）上述时间内回路中的电流如何变化？电容器两极板间的电压如何变化？（3）在振荡过程中将电容C减小，则与振荡有关的物理量中哪些将随之变化？如何变化？哪些保持不变？14、如图所示为一LC振荡回路，电容器的电容C＝4μF，线圈的电感L＝0.1mH。开关断开时，电容器两极板间一带电灰尘恰好静止，当开关闭合后，灰尘在两极板间运动，设灰尘在运动过程中始终不与极板接触，求：（1）从开关闭合开始计时，经过2π×10-5s，灰尘的加速度大小；（2）当线圈中的磁场能最大时灰尘的加速度大小。电磁波的发现1、磁场，电场，电磁场，麦克斯韦2、稳定的磁场，稳定的电场3、磁场，电场4、电场，磁场，横，相互垂直，垂直5、D6、AD7、BCD8、ACD9、CD10、D11、B12、2.4s13、1.26m14、（1）750m，1m（2）衍射（3）400kHz，因为它的波长长，衍射现象更明显电磁振荡1、振荡电路2、电荷，电流，电场，磁场3、电场，磁场，磁场，电场，磁场，电场，电场，磁场4、线圈的自感系数，电容器的电容，电量，电压，电流5、BC6、B7、AC8、A9、D10、B11、B12、2.6×106Hz~8×106Hz13、（1）LC2（2）增大，从最大减小到零（3）频率增大，周期、电场能、磁场能、磁感应强度、电流、电量都减小，电压不变14、（1）20m/s2（2）10m/s2