電磁場與電磁波知識點總結(jié)

1、已經(jīng)將文本間距加為24磅,第18章:電磁場與電磁波一、知識網(wǎng)絡LC回路中電磁振蕩過程中電荷、電場。電路電流與磁場的變化規(guī)律、電場能與磁場能相互變化。分類：阻尼振動和無阻尼振動。振蕩周期：。改變L或C就可以改變T。電磁振蕩變化的電場產(chǎn)生磁場變化的磁場產(chǎn)生電場麥克斯韋電磁場理論電磁場與電磁波接收應用：電視、雷達。特點：為橫波，在真空中的速度為3.0×108m/s目的：傳遞信息調(diào)制：調(diào)幅和調(diào)頻發(fā)射電路：振蕩器、調(diào)制器和開放電路。發(fā)射電磁波原理：電磁波遇到導體會在導體中激起同頻率感應電流選臺：電諧振檢波：從接收到的電磁波中“檢”出需要的信號。接收電路：接收天線、調(diào)諧電路和檢波電路定義：機械能

2、是指動能和勢能的總和。轉(zhuǎn)化：動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化。機械能守恒：無阻力，動能和勢能之間總量不變。機械能及其轉(zhuǎn)化二、重、難點知識歸納1振蕩電流和振蕩電路 （1）大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫振蕩電流。能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。自由感線圈和電容器組成的電路，是一種簡單的振蕩電路，簡稱LC回路。在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷，通過線圈的電流以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象叫電磁振蕩。（2）LC電路的振蕩過程:在LC電路中會產(chǎn)生振蕩電流，電容器放電和充電，電路中的電流強度從小變大，再從大變小，振蕩電流的變化符合正弦規(guī)律當電容器上的帶電量變小

3、時，電路中的電流變大，當電容器上帶電量變大時，電路中的電流變小(3) LC電路中能量的轉(zhuǎn)化 :a、電磁振蕩的過程是能量轉(zhuǎn)化和守恒的過程電流變大時，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，電流變小時，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能。b、電容器充電結(jié)束時，電容器的極板上的電量最多，電場能最大，磁場能最??；電容器放電結(jié)束時，電容器的極板上的電量為零，電場能最小，磁場能最大 c、理想的LC回路中電場能E電和磁場能E磁在轉(zhuǎn)化過程中的總和不變?；芈分须娏髟酱髸r，L中的磁場能越大。極板上電荷量越大時，C中電場能越大（板間場強越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大）。 (4) LC電路的周期公式及其應用 LC回路的固有周期和固有頻率，與電容

4、器帶電量、極板間電壓及電路中電流都無關(guān)，只取決于線圈的自感系數(shù)L及電容器的電容C。2、電磁場麥克斯韋電磁理論:變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(這個電場叫感應電場或渦旋場，與由電荷激發(fā)的電場不同，它的電場線是閉合的，它在空間的存在與空間有無導體無關(guān))，變化的電場能在周圍空間產(chǎn)生磁場。a、均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；b、不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。c、振蕩的(即周期性變化的)磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。d、變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著、形成一個不可分離的統(tǒng)一體,稱為電磁場。電場和磁場只是這個

5、統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。 3、電磁波：（1）變化的電場和變化的磁場不斷地互相轉(zhuǎn)化，并且由近及遠地傳播出去。這種變化的電磁場在空間以一定的速度傳播的過程叫做電磁波。（2）電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。電磁波的傳播不需要靠別的物質(zhì)作介質(zhì)，在真空中也能傳播。在真空中的波速為c=3.0×108m/s。 振蕩電路發(fā)射電磁波的過程，同時也是向外輻射能量的過程 （3）電磁波三個特征量的關(guān)系：v=f 4、電視和雷達（1）電視發(fā)射、接收的基本原理 a、發(fā)射：把攝取的圖像信號和錄制的伴音信號轉(zhuǎn)換為電信號，天線把帶有這些信號的電磁波發(fā)射出去b、接收：天

6、線接收到電磁波后產(chǎn)生感應電流，經(jīng)過調(diào)諧、解調(diào)等處理，將得到的圖像信號和伴音信號送到顯像管和揚聲器c、發(fā)射電磁波的條件：要有足夠高的振蕩頻率、振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間、必須不斷地補充能量。（2）雷達a、雷達是利用定向發(fā)射和接收不連續(xù)的無線電波，根據(jù)時間間隔測量距離的 b、雷達發(fā)射的無線電波是微波，波長短、直線性好、反射性能強三、典型例題例1、某時刻LC回路中電容器中的電場方向和線圈中的磁場方向如右圖18-1所示。則這時電容器正在_（充電還是放電），電流大小正在_（增大還是減?。?。 圖18-1解析：用安培定則可知回路中的電流方向為逆時針方向，而上極板是正極板，所以這時電容器正在

7、充電；因為充電過程電場能增大，所以磁場能減小，電流在減小。點撥：此題是一個基礎題，考查的是振蕩電路中電路電流與磁場的變化規(guī)律。小試身手1.1、如圖所示的圖18-2的4個圖中，開關(guān)先撥向位置1，然后撥向位置2時，電路中能夠產(chǎn)生振蕩電流的是( )圖18-21.2、在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器極板上的電量q隨時間t變化的圖像如圖18-3所示，由圖可知( )圖18-3A、t1、t3兩個時刻電路中電流最大，且方向相同；B、t1、t3兩個時刻電路中電流最大，且方向相同C、t2、t4兩個時刻電路中電流最大，且方向相同Dt2、t4兩個時刻電路中電流最大，且方向相反例2、圖18-4所示為LC振蕩電路中

8、電容器極板上的電量q隨時間t變化的曲線，由圖18-4可知（ ）A、 在t1時刻，電路中磁能最小B、 從t1- t2時刻，電路中電流值不斷變小C、 從t2- t3時刻，電容器不斷充電圖18-4D、 在t2時刻，電容器的電場能最小解析：在LC振蕩電路中，電容器極板上的電量與兩板間電壓、電場強度成正比，電量q多的時候，兩板間電場的電場能也隨之增多；電量q少的時候，兩板間電場弱，相應的電場能量也隨之減少。忽略LC電路振蕩過程中線圈電阻發(fā)熱以及向空間輻射電磁波，那么線圈中的磁場能與電容器兩極板之間的電場能互相轉(zhuǎn)換過程中，總的電磁場能量應保持不變。答案：（1）在t1時刻，電容器極板上電量q為最大值，兩板間

9、電場能為最大，線圈中磁場能應是最小值。選項A正確。（2）從t1t2時刻，電容器極板上電量q從正的峰值降為零值，電場能正在不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿?，與磁場能相應的電路中的電流強度正在不斷增強，選項B錯誤。（3）從t2t3時刻，電容器極板上電量q又不斷增大，表明電容器正在反向充電。選項C正確。（4）在t4時刻，電容器放電結(jié)束，極板上電量為零，電場能也為零，已全部轉(zhuǎn)化為磁場能。選項D正確。本題選項A、C、D正確。點撥：此題是一個理解題，考查的是LC電路中能量的轉(zhuǎn)化和電路中電流與磁場的變化規(guī)律。小試身手2.1、在LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程中，在電容器放電結(jié)束的時刻（ ）A、電路中的電流為零 B電容器極板間的

10、場強為零C電場能全部轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿?D磁場能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿?.2、LC電路發(fā)生電磁振蕩的過程中，當電感線圈無電流時( 工藝)A、電感線圈的磁場能達到最大 B電容器內(nèi)的電場能為零C電感線圈的磁場能為零 D電容器所帶電量為零 2.3在LC振蕩電路中，當電容器的電量最大時( )A、電場能開始向磁場能轉(zhuǎn)化 B電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化C電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能 D磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化 圖18-5 例3、右邊兩圖18-5中電容器的電容都是C=4×10-6F，電感都是L=9×104Hz，左圖中電鍵K先接a，充電結(jié)束后將K扳到b；右圖中電鍵K先閉合，穩(wěn)定后斷開。兩圖中LC回路開始電磁振蕩t=

11、3.14×104s時刻，C1的上極板正在_電,帶_電；L2中的電流方向向_，磁場能正在_。 圖18-6解析：先由周期公式求出 , t=3.14×104s時刻是開始振蕩后的1.2T。再看與左圖對應的q-t圖像（以上極板帶正電為正）和與右圖對應的i-t圖像（以LC回路中有逆時針方向電流為正），圖像都為余弦函數(shù)圖像。在1.2T時刻，從左圖對應的q-t圖像看出，上極板正在充正電；從右圖18-6對應的i-t圖像看出，L2中的電流向左，正在增大，所以磁場能正在增大。 點撥：此題是一個簡單計算題，考查的是LC電路中能量的轉(zhuǎn)化、電路中電流與磁場的變化規(guī)律和電磁振蕩的周期。小試身手3.1、無

12、線電發(fā)射機的LC振蕩電路的電感L固定，當電容器的電容為C時，它產(chǎn)生的振蕩電流的周期為T；當電容器的電容調(diào)為4C時，它產(chǎn)生的振蕩電流的周期變?yōu)? )A、4T； BT/4；C2T； DT/23.2在LC振蕩電路中，以下可以使振蕩頻率增大一倍的辦法是( )A、自感L和電容C都減小一半 B自感L增大一倍，電容C減小一半C自感L和電容C都增大一倍 D自感L減小一半，電容C增大一倍 3.3 一個可變電容器的電容變化范圍是5250 PF，用這個電容器和一定值電感組成振蕩回路，其振蕩頻率的最大值約為最小值的 倍 例4、用回旋加速器加速質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子，加速器的磁感應強度為B。用LC振蕩器作為高頻電源

13、對粒子加速，該振蕩器的電感L和電容C的乘積應滿足什么條件？解析：回旋加速器在工作中，基本上可以看成帶電粒子在勻強磁場中，在洛侖茲力的作用下做勻速圓周運動的問題。經(jīng)反復加速，帶電粒子速度不斷增大，做勻速圓周運動的軌道半徑也不斷增大，但粒子做勻速圓周運動的周期未變，這個周期T1的大小，可以通過列動力學方程解答出來。另一方面用LC振蕩器作高頻電源，其振蕩周期T2與電感L、電容C的關(guān)系，也可以用LC振蕩的周期公式表達出來。回旋加速器正常工作時，帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期T1應等于LC振蕩器的周期。據(jù)此可以找到振蕩器的電感L和電容C的乘積應該滿足的條件。解答：由、兩式得：，LC振蕩的周期公

14、式為：由、式得：點撥：此題是一個綜合計算題，主要是考查對LC振蕩的周期公式，帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，它的周期與粒子的運動速率、軌道半徑無關(guān)?；匦铀倨骶褪抢眠@一運動特性與高頻電源巧妙配合實現(xiàn)對帶電粒子的反復加速。小試身手4.1、根據(jù)麥克斯韋電磁理論，以下說法正確的是（ ）A、在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，在磁場周圍一定產(chǎn)生電場B在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化電場C在均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場，在均勻變化的磁場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的電場D在振蕩的電場周圍，一定產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場，在振蕩的磁場周圍一定產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場4.2、關(guān)于電

15、磁場理論，下列說法正確的是（ ）A、在任何變化的電場周圍一定能產(chǎn)生變化的磁場B在任何電場的周圍空間一定存在磁場C均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D振蕩電場的周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場例5、無線電廣播中波段的波長范圍為187560米，為了避免鄰臺干擾，兩個相鄰電臺的頻率至少相差104赫，則在此波段中，最多能容納的電臺數(shù)約：（ ）A、500個 B、100個 C、187個 D、20個。解析：由v=f可先得出整個頻率范圍，f min=C/max=3×108/560=5.357×105Hz, fmax=C/min=3×108/187=16.043×105

16、Hz,故可容納電臺數(shù)N=(fmaxfmin)/104=108個答案：B點撥：此題是一個簡單計算題，考查對電磁波三個量之間的關(guān)系。. v=f 也是我們要求掌握的公式。小試身手5.1、建立完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是（ ）A、法拉第；B奧斯特；C麥克斯韋；D楞次5.2、關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是（ ）A、磁場在它周圍空間能產(chǎn)生電場，電場也能在它周圍空間產(chǎn)生磁場B電磁波必須依靠介質(zhì)來傳播C發(fā)射電磁波的兩個重要條件是采用高頻和開放性LC電路D只有非均勻變化的電場，才能產(chǎn)生變化的磁場；只有非均勻變化的磁場，才能產(chǎn)生變化的電場5.3電磁波在真空中的傳播速度是（ ）A頻率越高，

17、傳播速度越大 B波長越長，傳播速度越大C電磁波能量越大，傳播速度越大D頻率、波長、能量都不影響電磁波在真空中的傳播速度5.4為使發(fā)射的電磁波的波長增加為原來的兩倍，可以將振蕩電路的電容（ ）A、變?yōu)樵瓉淼膬杀叮籅變?yōu)樵瓉淼囊话隒變?yōu)樵瓉淼乃谋?；D變?yōu)樵瓉淼乃姆种焕?、某防空雷達發(fā)射的電磁波頻率為f=3×103MHz，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接受經(jīng)歷時間t=0.4ms，那么被監(jiān)視的目標到雷達的距離為_km。該雷達發(fā)出的電磁波的波長為_m。 解析：由s= ct=1.2×105m=120km。這是電磁波往返的路程，所以目標到雷達的距離為60km。由c= f可得= 0.1m 答

18、案：120km、0.1m.點撥：此題是應用計算題，考查的是c= f的計算和記憶. 。小試身手6.1、下列關(guān)于電視發(fā)射原理的說法正確的是（ ）A電視節(jié)目的光信號是通過電子槍掃描而轉(zhuǎn)換成電信號B電視節(jié)目的聲信號是通過電子槍掃描而轉(zhuǎn)換成電信號C電視發(fā)射天線發(fā)射的是包括聲、光信號的電磁波D電視發(fā)射天線發(fā)射的電磁波只包括光信號6.2下列說法正確的是（ ）A雷達是利用微波無線電脈沖測定物體位置或測距的無線電設備B雷達測量遙遠物體的時候，發(fā)射的是長波無線電脈沖C雷達是利用物體對于無線電波的反射來測得物體距離和方位的D雷達可以探測飛機、艦艇、導彈、臺風、雷雨云和不明飛行物等 6.3下列關(guān)于電視接收原理的說法，

19、正確的是（ ）A電視接收天線接收到的電磁波中包括有圖像信號和伴音信號B電視接收天線接收到電磁波經(jīng)過處理還原成圖像，無線上并不產(chǎn)生感應電流C電視接收機通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的圖像信號D電視接收機通過電子槍的掃描后，經(jīng)揚聲器得到電視節(jié)目的伴音信號四、章節(jié)練習一、填空題1.電磁波可以通過電纜、 進行有線傳播，也可以實現(xiàn) 傳輸。2.電磁波在真空中的傳播速度大小為 /；地球上一發(fā)射器向月球發(fā)射電磁波，需經(jīng) 的時間才能接受到反射波（已知地球與月球間的距離為3.84×105km）。3.頻率為600 kHz到1.5 MHz的電磁波其波長由 m到 m4.一列真空中的電磁波波長為=30，它的頻率是

20、 Hz。當它進入水中后，波速變?yōu)樵瓉淼?/4，此時它的頻率是 Hz。5.把聲音、圖像等信號加載到高頻電磁波上的過程，稱為 。信號的調(diào)制方式有調(diào)幅信號和 兩種方式。其中 信號由于抗干擾能力強，操作性強，因此高質(zhì)量的音樂和語言節(jié)目，電視伴音采用這種信號調(diào)制方式。6. 如圖18-7所示，在LC振蕩電路中，電容為C，線圈自感系數(shù)為L，電容器在圖示時刻的電荷量為Q，若這時電容器正在放電，電荷量放至為零時，所需時間為，若圖示時刻電容器正在充電,則充電至最大電荷量的時間為 圖18-77. 如圖18-8所示，M是通電螺線管，通以如圖所示的交流電.N為環(huán) 形鋁圈，與螺線管共 軸放置，圖中表示電流i的箭頭所指方向

21、為正，那么在t1t2時間內(nèi)，鋁圈受到向 的力(填左、右)圖18-88.有些動物在夜間幾乎什么都看不到，而貓頭鷹在夜間卻有很好的視力，這是因為它能對某個波段的光線產(chǎn)生視覺。根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出光的最大波長與物體的絕對溫度滿足關(guān)系式=2.9×103·，若貓頭鷹的獵物蛇在夜間體溫是27，則它發(fā)出光的最大波長為 ，屬于 波段。二、選擇題 9. 建立完整的電磁場理論并預言電磁波存在的科學家是 ( ) A法拉第 B奧斯特 C赫茲 D麥克斯韋10. 關(guān)于電磁場和電磁波的正確說法是 ( )A電場和磁場總是相互聯(lián)系的，它們統(tǒng)稱為電磁場B電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠處的傳播形成電磁波C在電場周圍

22、一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場D電磁波是一種波，聲波也是一種波，理論上它們是同種性質(zhì)的波動11. 根據(jù)麥克斯韋電磁理論，如下說法正確的是 ( )A變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場B均勻變化的電場一定產(chǎn)生均勻變化的磁場C穩(wěn)定的電場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D振蕩交變的電場一定產(chǎn)生同頻率的振蕩交變磁場12. 以下有關(guān)在真空中傳播的電磁波的說法正確的是 ( )A頻率越大，傳播的速度越大B頻率不同，傳播的速度相同C頻率越大，其波長越大D頻率不同, 傳播速度也不同13. 如果你用心看書，就會發(fā)現(xiàn)機械波和電磁波有許多可比之處，小王同學對此作了一番比較后，得到如下結(jié)論，你認為是錯誤的是 ( ) A機械波的傳播依賴于

23、介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播 B機械波可能是縱波，也可能是橫波，電磁波一定是橫波 C機械波和電磁波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 D當機械波和電磁波從空氣中進入水中時，頻率不變，波長和波速都變小14. 電磁波在傳播過程中，保持不變的物理量是 ( ) A頻率 B波長 C振幅 D波速15. 如圖18-9所示，先把開關(guān)S撥到b，電容器充電，再把開關(guān)撥到a，在電磁振蕩過程中下列說法中正確的是 ( )A、電容器開始放電時，電路中電流最大 圖18-9B電容器放電結(jié)束時，電路中電流為零C電路中電流最大時，磁場能最小 D電容器開始充電時，磁場能最大16. 如圖18-10所示，LC振蕩電路的固有周期為T，

24、現(xiàn)將開關(guān)S先接至b，待電容器充電后，再將S接至a，經(jīng)T/2，則( )A、電容器內(nèi)電場最強。強方向向下圖18-10B線圈L內(nèi)電流最強。流方向向下C電容器C內(nèi)的電場能全部轉(zhuǎn)化為L內(nèi)的磁場能D若開始充電較多，則放電時間將變長17. 要增加 LC振蕩電路的固有周期，下列方法中可行的是 ( )A、增加電容器兩板電壓 B減小振蕩電路中的電容C減小振蕩線圈的截面積 D振蕩線圈中插入鐵芯18.如圖所示，平行板電容器和電池組相連。用絕緣工具將電容器兩板間的距離逐漸增大的過程中，關(guān)于電容器兩極板間的電場和磁場，下列說法中正確的是 （ ） A.兩極板間的電壓和場強都將逐漸減小 B.兩極板間的電壓不變，場強逐漸減小

25、C.兩極板間將產(chǎn)生順時針方向的磁場 D.兩極板間將產(chǎn)生逆時針方向的磁場19、轉(zhuǎn)換電視頻道，選擇自己喜歡的電視節(jié)目，稱為( ) A調(diào)幅 B調(diào)頻 C調(diào)制 D調(diào)諧20、電磁波在空氣中的傳播速度為3×108/，某廣播電臺能夠發(fā)射波長為50的無線電波，那么收音機接收這個電臺時調(diào)諧的頻率應工作在 ( ) A150MHz B500MHz C6.00MHz D3.00MHz21. 關(guān)于電磁波的發(fā)射與接收，下列說法中正確的是 ( )A調(diào)頻與調(diào)幅都是用高頻載波發(fā)送信號，原理相同，無本質(zhì)區(qū)別B解調(diào)是將低頻信號加載到高頻電磁波上進行發(fā)射傳送的過程C手持移動電話與其他用戶通話時，要靠較大的固定的無線電臺轉(zhuǎn)送D

26、調(diào)諧就是將接收電路的振幅調(diào)至與電磁載波的振幅相同23用遙控器調(diào)換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是 ( ) A紅外報警裝置 B走廊照明燈的聲控開關(guān) C自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器24 一個電子合同號一個固定不變的質(zhì)子運動的過程中，則（ ） A有可能發(fā)射電磁波 B不可能發(fā)射電磁波 C電子和質(zhì)子組成的系統(tǒng)能量一定守恒 D電子和質(zhì)子組成的系統(tǒng)動量一定守恒三、計算題25某振蕩電路采用可變電容器，當電容器的電容調(diào)到390pF時，其振蕩頻率為520kHz,當電容器電容調(diào)到39pF時，其振蕩頻率是多少?該振蕩電路的波長范圍是多少? 26一長波的波長是30km，該波從地球傳到月球約需1.3s，則在這一段距離內(nèi)可排滿幾個波長？27如圖18-11所示，可變電容器的電容為C，與自感系數(shù)為L的電感器組成理想的LC振蕩電路。當K接1時，電源給電容C充電；當K再接2時，試求： (1)再過多少時間，線圈中的磁場最強？ (2)再過多少時間，電容內(nèi)的電場最強？ 圖18-11甲乙 圖18-1128. 雷達是用脈沖電磁波來測定目標的位置和速度的設備，某機場引導雷達發(fā)現(xiàn)一架飛機正向雷達正上方勻速飛來，已知該雷達顯示屏上相鄰刻度線之間的時間間隔為1.0×10-4s，某時刻雷達顯示屏上顯示的波形如圖甲所