第8.2節(jié)電磁波的產(chǎn)生與發(fā)射（原卷版）

第八章·電磁振蕩與電磁波第2節(jié)電磁波產(chǎn)生與發(fā)射◎目標(biāo)導(dǎo)航知識(shí)要點(diǎn)難易度1．電磁振蕩（LC振蕩電路）2．周期公式T=2πLC3．電磁波產(chǎn)生、發(fā)射、接受★★★★★★★◎知識(shí)精講1．LC電路：由線圈和電容器組成的電路，就是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，稱為振蕩電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個(gè)極板上。先把開(kāi)關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電；稍后再把開(kāi)關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過(guò)線圈放電。觀察電腦顯示器（或示波器）顯示的電壓的波形。2．電磁振蕩圖甲①：當(dāng)開(kāi)關(guān)擲向線圈的瞬間，也就是電容器剛要放電的瞬間，電路里沒(méi)有電流，電容器兩極板上的電荷最多．此時(shí)電容器里的電場(chǎng)最強(qiáng)，電路里的能量全部?jī)?chǔ)存在電容器的電場(chǎng)中．圖甲②：電容器開(kāi)始放電后，由于線圈的自感作用，放電電流不能立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸減少．到放電完畢時(shí)，電容器極板上沒(méi)有電荷，放電電流達(dá)到最大值．在這個(gè)過(guò)程中，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．在放電完畢的瞬間，電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能．圖甲③：電容器放電完畢時(shí)，由于線圈的自感作用，電流并不會(huì)立即減小為零，而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減?。娙萜髟谂c原來(lái)相反的方向重新充電，電容器兩極板帶上相反的電荷，并且電荷逐漸增多．到反方向充電完畢的瞬間，電流減小為零，電容器極板上的電荷量達(dá)到最大值．在這個(gè)過(guò)程中，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．到反方向充電完畢的瞬間，磁場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能．圖甲④：此后電容器再放電．圖甲⑤：此后電容器再充電．這樣不斷地充電和放電，電路中就出現(xiàn)了大小、方向都在變化的電流，即出現(xiàn)了振蕩電流．在這個(gè)過(guò)程中，電容器極板上的電荷量、電路中的電流、電容器里的電場(chǎng)場(chǎng)度、線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度，都在周期性地變化著．這種現(xiàn)象就是電磁振蕩．在電磁振蕩的過(guò)程中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化．圖乙、丙表示電路中的電流和電容器極板上的電荷量周期性變化的情況．①②③④⑤甲電磁振蕩過(guò)程乙電流的周期性變化（以圖甲中順時(shí)針?lè)较螂娏鳛檎佗冖邰堍荼娙萜鳂O板上電荷量的周期性變化（為圖甲中上面極板的電荷量）時(shí)刻t0eq\f(T,4)eq\f(T,2)eq\f(3T,4)T電荷量q最多0最多0最多電壓u最大0最大0最大電場(chǎng)能E電最大0最大0最大電場(chǎng)強(qiáng)度E最大0最大0最大電流i0最大0最大0磁場(chǎng)能E磁0最大0最大0磁感應(yīng)強(qiáng)度B0最大0最大03．無(wú)阻尼振蕩和阻尼振蕩（1）振蕩電路中，若沒(méi)有能量損耗，則振蕩電流的振幅（）將不變，如圖所示，叫做無(wú)阻尼振蕩（或等幅振蕩）（2）阻尼振蕩，任何振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減小，如圖所示，這叫做阻尼振蕩（或叫減幅振蕩），如果用振蕩器周期性地給振蕩電路補(bǔ)充能量，就可以保持等幅振蕩，這類似于受迫振動(dòng)．4．電磁振動(dòng)的周期和頻率周期公式T=2πLC頻率公式LC振蕩電路的周期（頻率）只由電路本身的特性（、值）決定，所以叫做固有周期和固有頻率。5．電磁波的發(fā)射①開(kāi)放電路．②提高振蕩電路頻率．③對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制(兩種方式：調(diào)幅、調(diào)頻)．實(shí)際電路由振蕩器和開(kāi)放電路兩部分組成?！蚶}精講例1.判斷正誤A．振蕩的電場(chǎng)一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng)（）B．周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波（）C．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失（）D．LC振蕩電路中，當(dāng)電流最大時(shí)，線圈L中的磁通量變化率最大（）E．電磁波的頻率等于激起電磁波的振蕩電流的頻率 （）例2.如圖所示，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電．t＝0時(shí)開(kāi)關(guān)S打到b端，t＝0.02s時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值．則()A．LC回路的周期為0.02s B．LC回路的電流最大時(shí)電容器中電場(chǎng)能最大C．t＝1.01s時(shí)線圈中磁場(chǎng)能最大 D．t＝1.01s時(shí)回路中電流沿順時(shí)針?lè)较蚶?.某收音機(jī)中的LC電路，由固定線圈和可調(diào)電容器組成，能夠產(chǎn)生535kHz到1605kHz的電磁振蕩?？烧{(diào)電容器的最大電容和最小電容之比是多少？◎鞏固練習(xí)1.(多選)關(guān)于電磁振蕩電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)LC電路里有振蕩電流時(shí)，電路里就產(chǎn)生了電磁振蕩B．LC電路里電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性交替變化叫電磁振蕩C．只要空間某處的電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生了變化，就會(huì)在其周圍空間產(chǎn)生電磁波D．電磁場(chǎng)在空間的傳播叫電磁波2.如圖所示為L(zhǎng)C振蕩電路中振蕩電流隨時(shí)間變化的圖象，由圖可知，在OA時(shí)間內(nèi)________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能，在AB時(shí)間內(nèi)電容器處于________(填“充電”或“放電”)過(guò)程，在時(shí)刻C，電容器帶電荷量________(填“為零”或“最大”)．3.如圖示，LC回路中電流和電容器電量變化圖線，下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()A．0～t1過(guò)程，電容器充電，回路中電流增大B．t1～t2過(guò)程，電容器放電，回路中電流增大C．t2～t3過(guò)程，回路中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能D．t3～t4過(guò)程，回路中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能4.(多選)如圖所示，圖甲是LC振蕩回路中電流隨時(shí)間的變化關(guān)系，若以圖乙回路中順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳛檎琣、b、c、d均為電場(chǎng)能或磁場(chǎng)能最大的時(shí)刻，下列說(shuō)法正確的是()A．圖乙中的a是電場(chǎng)能最大的時(shí)刻，對(duì)應(yīng)圖甲中的eq\f(3T,4)時(shí)刻B．圖乙中的b是電場(chǎng)能最大的時(shí)刻，此后的eq\f(T,4)內(nèi)電流方向?yàn)檎鼵．圖乙中的c是磁場(chǎng)能最大的時(shí)刻，對(duì)應(yīng)圖甲中的eq\f(T,4)時(shí)刻D．圖乙中的d是磁場(chǎng)能最大的時(shí)刻，此后電容C的下極板將充上正電荷5.(多選)對(duì)振蕩電路，下列說(shuō)法正確的是()A．振蕩電路中、電容器充電或放電一次所用的時(shí)間為πeq\r(LC)B．振蕩電路中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化周期為2πeq\r(LC)C．振蕩過(guò)程中，電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化周期為2πeq\r(LC)D．振蕩過(guò)程中，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化周期為2πeq\r(LC)6.實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器，知道其電容C＝1μF.在兩極板上帶有一定電荷時(shí)，發(fā)現(xiàn)一帶負(fù)電的粉塵恰好靜止在兩極板間．手頭上還有一個(gè)電感L＝0.1mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路，分析以下問(wèn)題：(重力加速度為g)(1)從S閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間電容器電場(chǎng)方向向上？此時(shí)粉塵的加速度大小是多少？(2)從S閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間線圈中電流最大？此時(shí)粉塵的加速度大小是多少？7.如圖甲所示的LC電路中，保持L不變，改變電容器的電容，回路中電容器兩端的電壓變化如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是（）多選A．圖甲時(shí)刻回路中的磁場(chǎng)能正在變大B．曲線2對(duì)應(yīng)的電容為曲線1對(duì)應(yīng)的電容的2倍C．曲線2對(duì)應(yīng)的電容器所帶最大電荷量與曲線1對(duì)應(yīng)的電容器所帶的最大電荷量相等D．曲線2對(duì)應(yīng)的電流最大時(shí)，曲線1對(duì)應(yīng)的電流也一定最大8.某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)=20cm，每秒脈沖數(shù)n=5000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間μs，問(wèn)電磁波進(jìn)入海水中的振蕩頻率為多少？在空氣中最大的偵察距離是多少？9.如圖所示的LC振蕩電路中，已知某時(shí)刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則（

）A．A板帶正電B．線圈L兩端電壓在增大C．電容器C正在充電D．電場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能10.如圖所示的LC振蕩電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)S轉(zhuǎn)向右邊發(fā)生振蕩后，下列說(shuō)法中正確的是()A．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，電容器上的帶電荷量為零B．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，磁場(chǎng)能最大C．振蕩電流為零時(shí)，電場(chǎng)能為零D．振蕩電流相鄰兩次為零的時(shí)間間隔等于振蕩周期的一半11．電子鐘是利用LC振蕩電路來(lái)工作計(jì)時(shí)的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢30s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是（）A．電池用久了B．振蕩電路中電容器的電容大了C．振蕩電路中線圈的電感大了D．振蕩電路中電容器的電容小了12.在LC振蕩電路中，電容器極板上的帶電荷量從最大值變化到零所需的最短時(shí)間是()A.eq\f(π,4)eq\r(LC)B.eq\f(π,2)eq\r(LC)C．πeq\r(LC) D．2πeq\r(LC)13.在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器充電完畢尚未開(kāi)始放電時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．電容器中的電場(chǎng)最強(qiáng)B．電路里的磁場(chǎng)最強(qiáng)C．電場(chǎng)能已有一部分轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能D．磁場(chǎng)能已有一部分轉(zhuǎn)化成電場(chǎng)能14.在LC振蕩電路中，電容器放電時(shí)間取決于（）A.

充電電壓的大小

B.

電容器儲(chǔ)電量的多少

C.

自感L和電容C的數(shù)值

D.

回路中電流的大小15.在LC振蕩電路中，用以下哪種辦法可以使振蕩頻率增大一倍()A.

自感L和電容C都增大一倍

B.

自感L增大一倍，電容C減小一半

C.

自感L減小一半，電容C增大一倍

D.

自感L和電容C都減小一半16.在LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)L＝2.5mH，電容C＝4μF.求：(1)該回路的周期多大？(2)設(shè)t＝0時(shí)，電容器上電壓最大，在t＝9.0×10－3s時(shí)，通過(guò)線圈的電流是增大還是減小，這時(shí)電容器是處在充電過(guò)程還是放電過(guò)程？17.要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用的方法是()A.

增大電容器兩極板的間距

B.

升高電容器的充電電壓

C.

增加線圈的匝數(shù)

D.

在線圈中插入鐵芯18.如圖所示，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S先置于a端。當(dāng)t=0時(shí)刻開(kāi)關(guān)S置于b端，若LC振蕩電路的周期T。下列說(shuō)法正確的是（）A．t時(shí)回路中的電流順時(shí)針?lè)较蜻_(dá)到最大值B．t時(shí)電感線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)值最小C．t時(shí)間內(nèi)，電容器極板間電場(chǎng)方向豎直向上且逐漸增大D．t時(shí)間內(nèi)，線圈中的磁場(chǎng)能逐漸減小19.圖中是一個(gè)振蕩電路電流隨時(shí)間變化圖象，下述看法中正確的是：（）A．在時(shí)刻電容器兩端電壓最大B．在時(shí)刻電容器帶的電荷量為零C．在時(shí)刻電路中只有電場(chǎng)能D．在時(shí)刻電容器兩板間電壓最大20.在振蕩電路中，當(dāng)振蕩電流等于零的那一瞬間，一定是（）A．電容器極板間電場(chǎng)最強(qiáng)的瞬間B．電容器開(kāi)始充電的瞬間C．電場(chǎng)能最小的瞬間D．電容器充電完畢的瞬間21.如圖表示LC振蕩電路某時(shí)刻的情況，以下說(shuō)法正確的是（）A．電容器正在充電B．電感線圈中的磁場(chǎng)能正在增加C．電感線圈中的電流正在減小D．該時(shí)刻自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流減小22.在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）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23.如圖所示是通過(guò)電容器的變化來(lái)檢測(cè)