電磁場與電磁波-知識點總結2201

電磁場與電磁波-知識點總結LT能E磁在轉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，與電容器帶電量、極板間電壓及電路中電流都無關，只取決于線圈的自感系數(shù)L及電容器的電容C。周期的決定式：T2πLC頻率的決定式：f12、電磁場2πLC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)，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作介質，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（3）電磁波三個特征量的關系：v=λf4、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：天線接收到電磁波后產(chǎn)生感應電流，經(jīng)過調諧、解調等處理，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?。＝馕觯河冒才喽▌t可知回路中的電流方向為逆時針方向，而上極板是正極板，圖所以這時電容器正在充電；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。1.1、如圖所示的圖18-2的4個圖中，開關先撥向位置1，然后撥向位置2時，電路中能夠產(chǎn)生振蕩電流的是()1.2、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()A、t1、t3兩個時刻電路中電流最圖大，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D．t2、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23圖211223明電容器正在反向充電。選項C正確。（4）在t時刻，電容器放電結束，極板上電量為零，電4點撥：此題是一個理解題，考查的是LC電路中能量的轉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，在電容器放電結束的時刻（）B．電容器極板間的場強為零C．電場能全部轉變?yōu)榇艌瞿蹹．磁場能全部轉變?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()中電鍵K先接a，充電結束后將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=3.14×10－4s時圖刻，C的上極板正在____電,帶_____電；L2中的1電流方向向____，磁場能正在_____。,t=3.14sT2LC1.2104×10－4s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；當電容器的電容調為4C時，它產(chǎn)生的振蕩電流的周期變?yōu)?)A、4T；B．T/4；C．2T；D．T/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5～250PF，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：mv2πr2qvB=①T=1②rv由①、②兩式得：③，LC振蕩的周期公2πmT=1Bq式為：T=2πLC④2T=T⑤12由③、④、⑤式得：m2LC=Bq22答：該振蕩器的電感L和電容C的乘積應滿足LC=m2/B2q2。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2πmT=Bq速率、軌道半徑無關?；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、關于電磁場理論，下列說法正確的是（）場周圍，一定產(chǎn)生同頻率的振蕩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187~560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=λf可先得出整個頻率范圍，f=C/minλ=3×108/560=5.357×105Hz,fmax=C/λmax=3×108/187=16.043×105Hz,故可容納電臺數(shù)N=(fmax－fmin)/104=108個答案：Bmin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系。.v=λf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來傳播C．發(fā)射電磁波的兩個重要條件是采用高頻和開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，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?；B．變?yōu)樵瓉淼囊话隒．變?yōu)樵瓉淼乃谋叮籇．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)Δ0.4ms歷時間t=，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=cΔt=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=fλ可得λ=0.1m答案：120km、0.1m.λ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下列關于電視接收原理的說法，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、傳播，也可以實現(xiàn)進行有線傳輸。2.電磁波在真空中的傳播速度大小為ｍ/ｓ；地球上一發(fā)射器向月球發(fā)射電磁波，需經(jīng)ｓ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600kHz到1.5MHz的電磁波其波長由4.一列真空中的電磁波波長為=30ｍ，它的頻率是Hz。當它進入水中后，m到m．的過程，稱為方式有調幅信號和方式。其中。信號的調制兩種信號由于抗干擾能力強，操作性強，因此高質量的音樂和語言節(jié)目，電視伴音采用這種信號調制方式。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1，若圖示時刻電容LC器正在充電,則充電至最大電荷量的時間3為．7.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)圖形鋁圈，與螺線管共軸放置，圖中表示電流i的箭頭所指方向為正，那么在t~t時間12內，鋁圈受到向的力．(填左、右)8.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，圖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系式T=2.9×103ｍ·Ｋ，若mTm貓頭鷹的獵物——蛇在夜間體溫是27℃，則它發(fā)出光的最大波長為波段。ｍ，屬于二、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.以下有關在真空中傳播的正確的是()A．頻率越大，傳播的速度越大電磁波的說法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，得到如下結論，你認為是錯誤的是()A．機械波的傳播依賴于介質，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、衍射現(xiàn)象D．當機械波和電磁波從空氣中進入水中變，波長和波速都變小14.電磁波在傳播保持不變的物理量是()A．頻率C．振幅B．波長D．波S撥到b，電容器充電，在電磁振蕩過程中下列說法中正確的是()再把開關撥到a，A、電容器開始放電時，電路中電流最大圖流最大時，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，現(xiàn)將開關S先接至b，待電容器充電后，再將S接至a，經(jīng)T/2，則()A、電容器內電場最強。強方向向下B．線圈L內電流最強。流方向向下圖C．電容器C內的電場能全部轉化為L內的磁場能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過程中，關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壓不變，場強逐漸減小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、轉換電視頻道，選擇自己喜歡的電視節(jié)目，稱為()A．調幅B．調頻C．調制D．調諧20、電磁波在空氣中的傳播速度為3×108ｍ/臺能夠發(fā)射波長為50ｍ的無線電波，那么收音機接收這個電臺時頻率應工作在()ｓ，某廣播電調諧的A．150MHzC．6.00MHzB．500MHzD．3.00MHz21.關于電磁波的發(fā)射與接收，下列說法中正確的是()A．調頻與調幅都是用高頻載波發(fā)送信號，原理相同，無本質區(qū)別B．解調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送D．調諧就是將接收電路的振幅調至與電磁載波的振幅相同23．用遙控器調換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程。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．電子和質子組成的系統(tǒng)能量一定守恒恒D．電子和質子組成的系統(tǒng)動量一定守三、計算題25．某振蕩電路采用可變電容器，當電容器的電容調到390pF時，其振蕩頻率為520kHz,當電容器電容調到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，電容內的電場最強？圖28.雷達是用脈沖電ＡＡＢＢ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)一架飛甲乙圖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示，A脈沖為發(fā)射波，B脈沖為目標反射波，經(jīng)=170st后雷達向正上方發(fā)射和被反射的波形如圖乙所示，則該飛機的飛行速度約為多少？29、電子感應加速器是利用變化磁場產(chǎn)生的電場來加速電子的。在圓形磁鐵的兩極之間有一環(huán)形真空室，用交變電流勵磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場，從而在環(huán)形室內產(chǎn)生很強的電場，使電子加速。被加速的電子同時在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運動。設法把高能電子引入靶室，能使其進一步加速。在一個半徑為r=0.84m的電子感應加速器中，電子在被加速的4.2ms內獲得的能量為120MeV。這期間電子軌道內的高頻交變磁場是線性變化的，磁通量從零增到1.8Wb，求電子共繞行了多少周？（改為1。5倍行距）第18章:電磁場與電磁波參考答案小試身手答案：1.1、B1.2、D2