（浙江專版）2018年高中物理 第十四章 電磁波 第1、2節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4

《（浙江專版）2018年高中物理 第十四章 電磁波 第1、2節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專版）2018年高中物理 第十四章 電磁波 第1、2節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1、2節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn)__電磁振蕩 [目標(biāo)早知道] 浙江選考·學(xué)習(xí)要求 知識(shí)內(nèi)容 考試要求 1.電磁波的發(fā)現(xiàn) 加試a 2.電磁振蕩 加試c 3.電磁波的發(fā)射和接收 加試b 4.電磁波與信息化社會(huì) 加試a 5.電磁波譜 加試a 偉大的預(yù)言 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖所示，在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 　　 麥克斯韋對(duì)該問題的見解：電路里有感應(yīng)電流產(chǎn)生，一定是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)。該現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)。 2．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)

2、麥克斯韋大膽地假設(shè)，既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。(×) 2．變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。(√) 3．電場(chǎng)周圍一定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定存在電場(chǎng)。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解 恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng) 恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng) 均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng) 均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) 不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng) 振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng) 振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)

3、2.對(duì)電磁場(chǎng)的理解 (1)電磁場(chǎng)的產(chǎn)生： 如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)……變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成了不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。 (2)電磁場(chǎng)與靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)的比較： 三者可以在某空間混合存在，但由靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)混合的空間不屬于電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)是電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā)，相互耦聯(lián)形成的統(tǒng)一體。 [試身手] 1．(多選)某電路的電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是(　　) 解析：選BCD　題圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不產(chǎn)生磁場(chǎng)；題圖B和題圖C中電場(chǎng)都

4、隨時(shí)間做均勻變化，能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；題圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。 電磁波 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．電磁波的產(chǎn)生 如果空間某區(qū)域存在不均勻變化的電場(chǎng)，那么它就會(huì)在空間引起不均勻變化的磁場(chǎng)，這一不均勻變化的磁場(chǎng)又引起不均勻變化的電場(chǎng)——于是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交錯(cuò)產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成電磁波。 2．電磁波是橫波 根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。 3．電磁波的速度 麥克斯韋指出了光的電磁本性，他預(yù)言電磁波的速度等于光速。 4．電磁波的驗(yàn)證 1886年，

5、赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋預(yù)言的正確性，第一次捕捉到了電磁波。 (1)赫茲的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示 (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過火花。 (3)現(xiàn)象分析：當(dāng)感應(yīng)圈使得與它相連的兩個(gè)金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)，空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場(chǎng)。這種電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時(shí)，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了火花。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在。(√) 2．赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。(√) 3．電磁波的傳播需要介質(zhì)，不能在真空中傳播。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)

6、練] 電磁波與機(jī)械波的比較 電磁波是電磁現(xiàn)象，機(jī)械波是力學(xué)現(xiàn)象，兩種波因產(chǎn)生機(jī)理不同，除具有波的共性外，還有不同之處。 機(jī)械波 電磁波 研究對(duì)象 力學(xué)現(xiàn)象 電磁現(xiàn)象 周期性 位移隨時(shí)間和空間做周期性變化 電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化 傳播情況 傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān) 傳播無需介質(zhì)，在真空中波速總等于光速c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān) 產(chǎn)生機(jī)理 由(波源)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)產(chǎn)生 由電磁振蕩(周期性變化的電流)激發(fā) 是否橫波 可以是 是 是否縱波 可以是 否 干涉現(xiàn)象 滿足干涉條件時(shí)均能發(fā)生干涉現(xiàn)象

7、 衍射現(xiàn)象 滿足衍射條件時(shí)均能發(fā)生明顯衍射 [試身手] 2．(多選)關(guān)于電磁波與機(jī)械波，下列說法正確的是(　　) A．電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波傳播需要介質(zhì) B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速率都相同，機(jī)械波在同一種介質(zhì)中傳播速率都相同 C．電磁波和機(jī)械波都不能發(fā)生干涉 D．電磁波和機(jī)械波都能發(fā)生衍射 解析：選AD　電磁波的波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)，傳播時(shí)無需介質(zhì)，而機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)，傳播時(shí)需要介質(zhì)，故A對(duì)，B錯(cuò)；電磁波和機(jī)械波都具有波的一些特征，包括干涉和衍射，故C錯(cuò)，D對(duì)。 電磁振蕩 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．振蕩電流和振蕩電路 (1)振蕩電流：大小

8、和方向都做周期性迅速變化的電流。 (2)振蕩電路：產(chǎn)生振蕩電流的電路。最簡(jiǎn)單的振蕩電路為L(zhǎng)C振蕩電路。 2．電磁振蕩的過程 放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，電容器極板上的電荷逐漸變少，電容器里的電場(chǎng)逐漸減弱，線圈的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能。 充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持原來的方向逐漸減小，電容器將進(jìn)行反向充電，線圈的磁場(chǎng)逐漸減弱，電容器里的電場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能。 此后，這樣充電和

9、放電的過程反復(fù)進(jìn)行下去。 3．電磁振蕩的實(shí)質(zhì) 在電磁振蕩過程中，電容器極板上的電荷量，電路中的電流及與振蕩電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都在周期性的變化，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能周期性的轉(zhuǎn)化。 4．電磁振蕩的周期和頻率 (1)周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間。 (2)頻率：1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。 如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫做固有周期、固有頻率。 (3)周期和頻率公式：T＝2π，f＝。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．當(dāng)振蕩電路中流過電感線圈的電流最大時(shí)，其兩端電壓最大。(×) 2．LC振蕩電路是產(chǎn)生振蕩電流最簡(jiǎn)單的振

10、蕩電路。(√) 3．大小和方向做周期性變化的電流叫振蕩電流。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 振蕩過程中各物理量的變化情況 給LC回路提供能量后，利用電容器的充放電作用和線圈產(chǎn)生自感的作用，使LC回路中產(chǎn)生振蕩電流，同時(shí)電容器極板上電荷q及與q相關(guān)聯(lián)的電場(chǎng)(E，U，E電)，通電線圈的電流i及與i相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)(B，E磁)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，稱電磁振蕩。其中，產(chǎn)生的大小和方向都周期性變化的電流稱振蕩電流。產(chǎn)生振蕩電流的電路稱振蕩電路。最簡(jiǎn)單的振蕩電路是LC振蕩電路。 (1)各物理量變化情況一覽表： 帶電荷量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

11、0→電容器放電 減小 減小 減小 減小 增大 增大 增大 t＝時(shí)刻 0 0 0 0 最大 最大 最大 →反向充電 增大 增大 增大 增大 減小 減小 減小 t＝時(shí)刻 最大 最大 最大 最大 0 0 0 →反向放電 減小 減小 減小 減小 增大 增大 增大 t＝時(shí)刻 0 0 0 0 最大 最大 最大 →T電容器充電 增大 增大 增大 增大 減小 減小 減小 (2)振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖象： [試身手] 3．(多選)在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法正

12、確的是(　　) A．電容器放電完畢時(shí)刻，回路中磁場(chǎng)能最小 B．回路中電流值最大時(shí)刻，回路中磁場(chǎng)能最大 C．電容器極板上電荷最多時(shí)，電場(chǎng)能最大 D．回路中電流值最小時(shí)刻，電場(chǎng)能最小 解析：選BC　電容器放電完畢時(shí)，q＝0，但此時(shí)i最大，所以磁場(chǎng)能最大，則A錯(cuò)；電流最小i＝0時(shí)，q最多，極板間電場(chǎng)最強(qiáng)，電場(chǎng)能最大，則D錯(cuò)；同理分析，選項(xiàng)B、C對(duì)。 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 [典例1]　根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是(　　) A．有電場(chǎng)的空間一定存在磁場(chǎng)，有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng) B．在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) C．

13、均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) D．周期性變化的磁場(chǎng)周圍空間一定產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng) [解析]選D　根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，只有D正確。 電磁波與機(jī)械波的比較 [典例2]　(多選)電磁波和聲波比較，下列說法正確的是(　　) A．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì) B．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波的速度變小，聲波的速度變大 C．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變小，聲波的波長(zhǎng)變大 D．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波的頻率變小，聲波的頻率變大 [解析]選ABC　選項(xiàng)A、B與事實(shí)

14、相符，電磁波本身是物質(zhì)的，傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波的傳播必須借助介質(zhì)，機(jī)械波的波速由介質(zhì)決定，電磁波進(jìn)入介質(zhì)后的傳播遵守折射原理，A、B正確；不論是電磁波還是機(jī)械波，傳播過程中頻率是不變的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由公式λ＝可知C正確。 電磁波和機(jī)械波都遵守波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系公式λ＝，電磁波進(jìn)入介質(zhì)遵守公式n＝。 電磁振蕩過程的分析 [典例3]　LC振蕩中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電 B．若電容器正在放電，則電容器上極板帶負(fù)電 C．若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大 D．若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正

15、在阻礙電流增大 [解析]選C　該題圖中標(biāo)明了電流的磁場(chǎng)方向，由安培定則可判斷出振蕩電流在線圈中逆時(shí)針(俯視)流動(dòng)。若該時(shí)刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于充電階段，電流正在減小，知A選項(xiàng)正確；若該時(shí)刻電容器上極板帶負(fù)電，則可知電容器正在放電，電流正在增大，知B選項(xiàng)正確；由楞次定律知D選項(xiàng)正確。錯(cuò)誤選項(xiàng)只有C。 [典例4]　如圖所示是一個(gè)LC振蕩電路中電流的變化圖線，以下說法正確的是(　　) A．t1時(shí)刻電感線圈兩端電壓最大 B．t2時(shí)刻電容器兩極板間電壓為零 C．t1時(shí)刻電路中只有電場(chǎng)能 D．t1時(shí)刻電容器所帶電荷量為零 [解析]選D　由題圖可知t1時(shí)刻電流i最大，說明放

16、電結(jié)束，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能為零，電壓、電荷量均為零。t2時(shí)刻電流i最小，說明還沒放電，則磁場(chǎng)能為零，電場(chǎng)能最大，電壓、電荷量均最大。綜上所述，只有D正確。 [課堂對(duì)點(diǎn)鞏固] 1．下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(　　) A．均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng) B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同 C．只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波 D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 解析：選A　由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論知A正確；電磁波在真空中傳播速度最大，為c＝3×108 m/s，在介質(zhì)中傳播速度v＝，n為介質(zhì)折射率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，不能產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波只有在同

17、種均勻介質(zhì)中才沿直線傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是(　　) A．機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用 B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播 D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波 解析：選D　波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系對(duì)任何波都是成立的，對(duì)電磁波也成立，故A正確；干涉和衍射是波的特性，機(jī)械波、電磁波都是波，這些特性都具有，故B正確；機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的，所以機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，而電磁波是交替變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播形成的，所以電

18、磁波傳播不需要介質(zhì)，故C項(xiàng)正確；機(jī)械波既有橫波又有縱波，但是電磁波只能是橫波，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(多選)LC振蕩電路中，通過P點(diǎn)的電流變化規(guī)律如圖乙所示(圖中周期為2 s)?，F(xiàn)規(guī)定沿順時(shí)針方向的電流方向?yàn)檎?，則(　　) A．0.5 s至1 s時(shí)間內(nèi)，電容器充電 B．0.5 s至1 s時(shí)間內(nèi)，電容器上極板帶的是正電 C．1 s至1.5 s時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能 D．1 s至1.5 s時(shí)間內(nèi)，電容器下極板的電勢(shì)高 解析：選AD　由振蕩電流的圖象可知，在0.5～1 s的時(shí)間內(nèi)，電流為正方向，且電流值正在減小，由題意可知，LC回路中的電流是沿順時(shí)針方向的，而且電容器C正在充電。由

19、于充電電流是由電容器C的負(fù)極板流出，流向正極板，可知在0.5～1 s的時(shí)間內(nèi)電容器C的上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在1～1.5 s的時(shí)間內(nèi)，電流為負(fù)方向，且電流的值正在增大，由題意可知，此時(shí)間內(nèi)LC回路中的電流是沿逆時(shí)針方向的，所以電容器下極板的電勢(shì)高，而且由于電流值正在增大，所以電場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 4．要增大LC振蕩電路的頻率，可采取的辦法是(　　) A．增大電容器兩極板正對(duì)面積 B．減少極板帶電荷量 C．在線圈中放入軟鐵棒作鐵芯 D．減少線圈匝數(shù) 解析：選D　根據(jù)LC振蕩電路的頻率公式f＝和平行板電容器電容公式C＝知，當(dāng)增大電容器兩

20、極板正對(duì)面積時(shí)，C增大，f減??；減少極板帶電荷量，不影響C，即f不變；在線圈中放入軟鐵棒作鐵芯，L增大，f減??；減少線圈匝數(shù)，L減小，f增大。故D正確。 [課堂小結(jié)] [課時(shí)跟蹤檢測(cè)十七] 一、單項(xiàng)選擇題 1．建立完整的電磁場(chǎng)理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是(　　) A．法拉第 B．奧斯特 C．赫茲 D．麥克斯韋 解析：選D　麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論并且預(yù)言了電磁波的存在，選項(xiàng)D正確。 2．下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．變化的磁場(chǎng)周圍一定存在著電場(chǎng)，與是否有閉合電路無關(guān) B．恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) C．穩(wěn)定電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)

21、 D．均勻變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) 解析：選C　變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場(chǎng)仍然存在，A對(duì)；電場(chǎng)按其是否隨時(shí)間變化分為穩(wěn)定電場(chǎng)(靜電場(chǎng))和變化電場(chǎng)(如運(yùn)動(dòng)電荷形成的電場(chǎng))，穩(wěn)定電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，只有變化的電場(chǎng)周圍空間才存在對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)，故C錯(cuò)，D對(duì)；恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場(chǎng)，B對(duì)。 3．關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說法中正確的是(　　) A．振蕩電流最大時(shí)，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度最大 B．振蕩電流為零時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)為零 C．振蕩電流增大的過程中，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電場(chǎng)能 D．振蕩電流減小的過程中，線圈中的磁場(chǎng)

22、能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能 解析：選D　振蕩電流最大時(shí)處于電容器放電結(jié)束瞬間，電場(chǎng)強(qiáng)度為零，A錯(cuò)誤；振蕩電流為零時(shí)，振蕩電流改變方向，這時(shí)的電流變化最快，電流變化率最大，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大，B錯(cuò)誤；振蕩電流增大時(shí)，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，C錯(cuò)誤；振蕩電流減小時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，D正確。 4．在LC振蕩電路中，電容器上帶的電荷量從最大值變化到零所需的最短時(shí)間是(　　) A. B. C．π D．2π 解析：選B　LC振蕩電路的周期T＝2π，其中電容器上的電荷量從最大值變到零所需的最短時(shí)間為t＝，只有選項(xiàng)B正確。 5．如圖所示的電路中，L是電阻不計(jì)的電感器，C是電容器，閉合開關(guān)S

23、，待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，再斷開開關(guān)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，斷開開關(guān)的時(shí)刻為t＝0，那么選項(xiàng)圖中能正確表示電感器中的電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是(　　) 解析：選C　S斷開前，ab段短路，電流從b→a，電容器不帶電；S斷開時(shí)，ab中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流減小，給電容器充電，此時(shí)電流負(fù)向最大；給電容器充電過程，電容器充電量達(dá)到最大時(shí)，ab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)C正確。 6．有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的電磁波，若要產(chǎn)生波長(zhǎng)比原來短一些的電磁波，可用的措施為(　　) A．增加線圈匝數(shù) B．

24、在線圈中插入鐵芯 C．減小電容器極板正對(duì)面積 D．減小電容器極板間距離 解析：選C　由于電磁波傳播過程中波速v＝λf恒定，因此欲使波長(zhǎng)λ變短，必須使頻率f升高，由于頻率f＝，所以，增加線圈匝數(shù)和在線圈中插入鐵芯，將使線圈自感系數(shù)L增大而降低頻率f；減小電容器極板間距將使電容C增大而降低頻率f；減小電容器極板正對(duì)面積將使電容C減小而升高頻率f?？梢姡x項(xiàng)C正確。 二、多項(xiàng)選擇題 7．某LC回路電容器兩端的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示，則(　　) A．在時(shí)刻t1，電路中的電流最大 B．在時(shí)刻t2，電路中的磁場(chǎng)能最大 C．從時(shí)刻t2至t3，電路的電場(chǎng)能不斷增大 D．從時(shí)刻t

25、3至t4，電容器的電荷量不斷增大 解析：選BC　由LC回路中各物理量的變化規(guī)律可知，時(shí)刻t1電容兩端電壓最高時(shí)，電路中振蕩電流為零，時(shí)刻t2電容兩端電壓為零，電路中振蕩電流最強(qiáng)、磁場(chǎng)能最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在t2至t3的過程中，從題圖可知，電容器兩板電壓增大，故電場(chǎng)能增加，選項(xiàng)C正確；而在t3至t4的過程中，電容器兩板電壓減小，電荷量同時(shí)減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8．一個(gè)LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)為L(zhǎng)，電容器電容為C，從電容器上電壓達(dá)到最大值U開始計(jì)時(shí)，則有(　　) A．至少經(jīng)過π，磁場(chǎng)能達(dá)到最大 B．至少經(jīng)過，磁場(chǎng)能達(dá)到最大 C．在時(shí)間內(nèi)，電路中的平均電流是 D．在時(shí)間內(nèi)，電容

26、器放電量為CU 解析：選BCD　LC振蕩電路周期T＝2π，電容器電壓最大時(shí)，開始放電，至少經(jīng)時(shí)間，放電結(jié)束，此時(shí)電容器電荷量為零，電路中電流最大，磁場(chǎng)最強(qiáng)，磁場(chǎng)能最大。因?yàn)镼＝CU，所以電容器放電量Q＝CU，由I＝，所以I＝ 。 三、非選擇題 9．實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器，其電容C＝1 μF。在兩板帶有一定電荷時(shí)，發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩板間。還有一個(gè)自感系數(shù)L＝0.1 mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路，試分析以下兩個(gè)問題： (1)從S閉合時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過π×10－5 s時(shí)，電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少？ (2)當(dāng)粉塵的加速度為多大時(shí)，線圈中電流最大？ 解析：(1)S

27、斷開時(shí)，電容器內(nèi)帶電粉塵恰好靜止，說明電場(chǎng)力方向向上，且F電＝mg， 閉合S后，L、C構(gòu)成LC振蕩電路， T＝2π＝2π×10－5 s， 經(jīng)過π×10－5 s時(shí)，電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度反向，電場(chǎng)力的大小不變，方向豎直向下， 由牛頓第二定律得 a＝＝2g。 (2)線圈中電流最大時(shí)，電容器兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度為零， 由牛頓第二定律可得a＝＝g，方向豎直向下。 答案：(1)2g　(2)g，方向豎直向下 10．如圖所示，線圈的自感系數(shù)L＝0.5 mH，電容器的電容C＝0.2 μF，電源電動(dòng)勢(shì)E＝4 V，電阻的阻值R＝10 Ω，不計(jì)線圈和電源的內(nèi)阻，閉合開關(guān)S，待電路中電流穩(wěn)定后斷開S，求：

28、 (1)LC回路的振蕩頻率； (2)LC回路振蕩電流的有效值； (3)從斷開S到電容器上極板帶正電荷最多所經(jīng)歷的最短時(shí)間。 解析：(1)根據(jù)f＝得 f＝ Hz≈1.6×104 Hz。 (2)開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)，流過線圈的電流 I＝＝0.4 A 故LC回路振蕩電流的峰值為0.4 A，則有效值 I有＝≈0.28 A。 (3)由T＝2π，得T＝6.28×10－5 s。 S斷開時(shí)，電容器上的電荷量為零，然后電容器開始充電，且下極板帶正電，因此最短經(jīng)電容器上極板帶正電荷最多， 則最短時(shí)間為t＝×6.28×10－5 s≈4.7×10－5 s。 答案：(1)1.6×104 Hz　(2)0.28 A (3)4.7×10－5 s 13