高二物理电磁波电磁振荡讲义+例题+过关练习

电磁振荡电磁波知识点一：电磁场与电磁波1、麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。注意：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场。但如果电场是均匀变化的，产生的磁场是恒定的，如果电场是周期性(振荡)变化的，产生的磁场将是同频率的周期性(振荡)变化的磁场，反之也成立。2、电磁场和电磁波的概念变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场；电磁场的传播就是电磁波。3、电磁波在真空中的传播速度v=c光=m/s；电磁波的传播不需要介质。4、电磁波的周期T、频率f、波长λ以及它们与波速v的关系v=λ/T=λfT、f由波源确定，不因介质而变化，而v、λ在不同的介质中其值不同；同一介质中的电磁波频率越高，波长越短。3、关于电磁理论，下面几种说法正确的是：（）A．在电场的周围空间一定产生磁场B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C．均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D．振荡电场在周围空间产生变化的振荡磁场【变式】下面说法正确的是：（）A．变化的电场一定能够在周围空间产生稳定的磁场B．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场C．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定磁场D．均匀变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波知识点二：振荡电流、振荡电路1、振荡电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。2、振荡电路：能产生振荡电流的电路叫振荡电路，常见的是LC振荡电路。知识点三：LC电路中振荡电流的产生过程1、电容器充电而未开始放电时，电容器电压U最大，电场E最强，电场能最大，电路电流i=0；2、电容器开始放电后，由于自感L的作用，电流逐渐增大，磁场能增强，电容器中的电荷减少，电场能减少。在放电完毕瞬间，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。3、电容器放完电后，由于自感作用，电流i保持原方向继续流动并逐渐减小，对电容器反向充电，随电流减小，电容两端电压升高，磁场能减小而电场能增大，到电流为零瞬间，U最大，E最大，i=0，电场能最大，磁场能为零。4、电容器开始放电，产生反向放电电流，磁场能增大电场能减小，到放电完了时，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大．1、LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是：（）A．电容器极板间的电压等于零，磁场能开始向电场能转化B．电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值C．如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能D．线圈中产生的自感电动势最大【变式】在LC振荡电路中，当电容器的电量最大时：（）A．电场能开始向磁场能转化B．电场能正在向磁场能转化C．电场能向磁场能转化完毕D．磁场能正在向电场能转化知识点四：电磁振荡、阻尼振荡和无阻尼振荡1、电磁振荡在振荡电路中，电容器极板上的电量，通过线圈的电流及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。2、电磁振荡的周期和频率(1)周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期。(2)频率f：一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。(3)LC电路的周期和频率：T=2π，f=1／(2π)注意：a．LC电路的周期和频率只取决于电容C和线圈的自感系数L，称为电路的固有周期、频率，跟电容器带电量Q，板间电压U和线路中的电流i无关；b．T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)。2、要想提高LC振荡回路电磁振荡的频率，下列办法中可行的是：（）A．线圈中插入铁心B．提高充电电压C．增加电容器两板间距离D．减小电容器两板间的正对面积例2．如图所示电路，K先接通a触点，让电容器充电后再接通b触点．设这时可变电容器电容为C，线圈自感系数为L，（1）经过多长时间电容C上电荷第一次释放完？（2）这段时间内电流如何变化？两端电压如何变化？（3）在振荡过程中将电容C变小，与振荡有关的物理量中哪些将随之改变？哪些将保持变化？【变式1】把一根软铁棒插入LC振荡回路的空心线圈中，其它条件保持不变，则回路的：（）A．固有振荡频率变高B．固有振荡周期变C．固有振荡频率变低D．振荡电压增加【变式2】使一LC振荡回路中电容器的带电量最大值增大一倍，其他条件保持不变，则回路的：（）A．固有振荡周期增大一倍B．振荡电压最大值提高一倍C．固有振荡周期不变D．固有频率减小为一半3、阻尼振荡和无阻尼振荡：(1)无阻尼振荡：振幅保持不变的振荡叫无阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和不变。(2)阻尼振荡：振幅逐渐减小的振荡叫阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和减少。1、LC振荡回路的核心就是电场能与磁场能相互转化的过程。电场能最大时，磁场能一定最小。而与电场能相对应的物理量U、E、Q，当电场能最大时，U、E、Q都最大；与磁场能相对应的物理量B、i，当磁场能最大时，B、i都最大。2、LC电路的周期和频率：T=2π，其周期也称为LC电路的固有周期，只与本身的因素有关。3、麦克斯韦电磁场理论：变化的电场一定产生磁场；振荡的电场产生振荡的磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场。相反；磁场产生电场也具有相同的规律。4、电磁波的频率f、波长λ以及它们与波速v的关系：v=λ/T=λf。要清楚波速是由介质来决定的。从一种介质进入另外一种介质频率不变，此时波长与波速成正比。例5．LC振荡电路中线圈的电感为2×10-6Hz，欲使它发射出长波长为15m的电磁波，电容器的电容应多大？例6．.一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号。要想收到该电台信号，应该______（增大还是减小）电感线圈的匝数。例7．某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间Δt=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。练习题1.下列关于电磁波的说法正确的是AA．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播2..根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中错误的是（）A．变化的电场可产生磁场B．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场C．振荡电场能够产生振荡磁场D．振荡磁场能够产生振荡电场解析：（1）恒定的磁场不能产生电场，恒定的电场也不能产生磁场。（2）均匀变化的磁场（B是t的一次函数）只能产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。（3）非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场。（4）振荡（按正弦规律变化）的磁场产生同频率振荡的电场，反之也然。3.关于电磁波在真空中传播速度，下列说法中不正确的是（）A．频率越高，传播速度越大B．电磁波的能量越强，传播速度越大C．波长越长，传播速度越大D．频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度解析：频率由波源决定，能量由频率决定，传播速度由介质决定，波长由频率和波源共同决定。4.如图所示的是一个水平放置的玻璃环形小槽，槽内光滑、槽的宽度和深度处处相同．现将一直径略小于槽宽的带正电的小球放入槽内，让小球获一初速度v0在槽内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过小槽外径所包围的面积，磁感应强度的大小随时间成正比增大，设小球运动过程中带电量不变，那么（）A．小球受到的向心力大小不变B．小球受到的向心力大小增加C．磁场力对小球做功D．小球受到的磁场力不断增加解析：变化的磁场产生的电场对带正电的小球加速，速度增加，向心力增加，小球的洛伦兹力增加，5.某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种？（）解析：周期性变化的电磁场会产生周期性变化的磁电场，进而在介质中形成电磁场。6.将下图所示的带电的平行板电容器C的两个极板用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间（）A．会产生变化的磁场B．会产生稳定的磁场C．不产生磁场D．会产生振荡的磁场解析：变化的电场产生磁场，改6.将下图所示的带电的平行板电容器C的两个极板充电完毕后，与电源断开并与电感线圈相连，然后用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间（）A．会产生变化的磁场B．会产生稳定的磁场C．不产生磁场D．会产生振荡的磁场7.电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是（）A．电池用久了B．振荡电路中电容器的电容大了C．振荡电路中线圈的电感大了D．振荡电路中电容器的电容小了解析：LC回路的周期LCT2，由此可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其它因素无关8.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是（）A．法拉第B．奥斯特C．赫兹D．麦克斯韦9.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ACD）A．电磁波是横波B．电磁波的传播需要介质C．电磁波能产生干涉和衍射现象D．电磁波中电场和磁场方向处处互相垂直10．关于电磁场和电磁波的认识正确的是（C）A．任何电场在它周围空间都会产生磁场B．电磁波和机械波一样依赖于介质传播C．电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度D．电磁波是纵波11．四川省宜宾市2010届高三摸底测试关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是（A）A.变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场B.电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波C.电磁波是一种物质，可在真空中传播。所以平日说真空是没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质D.电磁波在真空中的传播速度总是3×108m/s