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1、專 題 十 六 電 磁 波 相 對 論高 考 物 理 知 識 清 單 方法一 LC電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程的分析1.電容器充電完成而未開始放電時,電容器兩端電壓U最大,電場E最強,電場能最大,電路電流i=0。2.電容器開始放電后,由于自感L的作用,電流逐漸增大,磁場能增強,電容器中的電荷量減少,電場能減少。在放電完畢瞬間,U=0,E=0,i最大,電場能為零,磁場能最大。3.電容器放完電后,由于自感作用,電流i保持原方向并逐漸減小,對電容器反向充電。隨電流減小,電容器兩端電壓升高,磁場能減小而電場能增大,到電流為零的瞬間,U最大,E最大,i=0,電場能最大,磁場能為零。4.電容器開始放電后,產(chǎn)生
2、反向放電電流,磁場能增大,電場能減小。到放電完畢時,U=0,E=0,i最大,電場能為零,磁場能最大。上述過程反復(fù)循環(huán),電路產(chǎn)生振蕩電流。突 破 方 法 例1在LC振蕩電路中,當(dāng)電容器放電完畢瞬間,以下說法正確的是()A.電容器極板間的電壓等于零,磁場能開始向電場能轉(zhuǎn)化B.電流達到最大值,線圈產(chǎn)生的磁場達到最大值C.如果沒有能量輻射損耗,這時線圈的磁場能等于電容器開始放電時電容器的電場能D.線圈中產(chǎn)生的自感電動勢最大解題思路LC電路中,電容器放電完畢瞬間,U=0,E=0,i最大,電場能為零,磁場能最大,以后T/4內(nèi)磁場能向電場能轉(zhuǎn)化,i減小,U增大。 解析電容器放電完畢的瞬間,還有以下幾種說法:
3、電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢;磁場能開始向電場能轉(zhuǎn)化;電容器開始反方向充電。電容器放電完畢的瞬間有如下特點:電容器電荷量Q=0,板間電壓U=0,板間場強E=0,線圈電流i最大,磁感應(yīng)強度B最大,電路磁場能最大,電場能為零。線圈自感電動勢E自=/t,電容器放電完畢瞬間,雖然最大,但/t為零,所以E自等于零。如果沒有考慮能量的輻射,能量守恒,在這一瞬間電場能E 電=0,磁場能E磁最大,而電容器開始放電時,電場能E電最大,磁場能E磁=0,則E磁=E電,所以選項A、B、C正確。答案 ABC 方法二麥克斯韋電磁場理論的應(yīng)用1.變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場實驗基礎(chǔ):法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如圖甲所示帶有小燈泡的導(dǎo)體
4、環(huán),放在通有交流電的線圈附近,小燈泡會發(fā)光。這是由于穿過導(dǎo)體環(huán)的變化磁場,在環(huán)中產(chǎn)生了電場從而驅(qū)使電荷運動,形成電流。 變化的磁場產(chǎn)生電場(磁場增強時) 麥克斯韋的推廣:沒有導(dǎo)體環(huán),變化的磁場在其周圍空間同樣會產(chǎn)生電場(圖乙)。導(dǎo)體環(huán)的作用僅是用來顯示電場的存在而已。(1)均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場;(2)非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場;(3)振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場。說明 判斷變化的磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電場的方向可以利用楞次定律。2.變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場實驗基礎(chǔ):電容器充放電現(xiàn)象板上電荷量變化,板間場強變化。麥克斯韋的假設(shè):根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化磁場能產(chǎn)生電場的觀點,認(rèn)為
5、變化的電場也會在周圍空間產(chǎn)生磁場(如圖)。 電容器充電時,變化的電場產(chǎn)生磁場(1)均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場;(2)非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場;(3)振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。例2關(guān)于電磁場的理論,下列說法中正確的是()A.變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B.變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C.均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D.振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場解析變化的電場產(chǎn)生磁場有兩層含義。均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場。非均勻變化 的電場產(chǎn)生變化的磁場。振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場。均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場,故B、D正確,A、C錯。答案 BD
6、2-1下列關(guān)于電磁場的說法中正確的是()A.只要空間某處有變化的電場或磁場,就會在其周圍產(chǎn)生電磁場,從而形成電磁波B.任何變化的電場周圍一定有磁場C.振蕩電場和振蕩磁場交替產(chǎn)生,相互依存,形成不可分離的統(tǒng)一體,即電磁場D.電磁波的理論在先,實驗證明在后答案BCD解析根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知,若電場或磁場的變化是均勻的,則不能形成電磁波,A錯誤。若電場的變化是均勻的,則只能形成穩(wěn)定的磁場;若電場的變化是非均勻的,則可形成變化的磁場,B項正確。由電磁場的定義可知C正確。英國物理學(xué)家麥克斯韋從理論上預(yù)測了電磁波的存在,并指出電磁波的特點。多年后由德國物理學(xué)家赫茲用實驗證實電磁波是存在的,所以 D正確。
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