新教材同步系列2024春高中物理第4章電磁振蕩與電磁波第1節(jié)電磁振蕩第2節(jié)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論學(xué)生用書粵教版選擇性必修第二冊(cè)

第一節(jié)電磁振蕩其次節(jié)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1．了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程；知道產(chǎn)生電磁振蕩過(guò)程中，LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換狀況。2．知道什么是電磁振蕩的周期和頻率，了解LC回路的周期和頻率公式。3．了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本內(nèi)容以及電磁波的預(yù)言。4．體會(huì)赫茲試驗(yàn)證明電磁波存在的重大意義。學(xué)問(wèn)點(diǎn)一振蕩電流的產(chǎn)生1．電磁振蕩電路的演化如圖甲所示，一個(gè)電流計(jì)與一個(gè)閉合線圈連接，當(dāng)一條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時(shí)，電流計(jì)的指針會(huì)不斷地?fù)u擺，這說(shuō)明電路中產(chǎn)生了____和____都不斷變更的電流。假如將電流計(jì)拿走，如圖乙所示，當(dāng)條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時(shí)，電路斷開處的A、B兩點(diǎn)間仍存在__________，即A、B兩點(diǎn)間仍存在變更的______。振蕩電路的演化：假如在A、B兩點(diǎn)間接一個(gè)平行板電容器，如圖丙所示，當(dāng)條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時(shí)，在兩板之間的空間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生____和____不斷變更的____，即電容器在不斷地進(jìn)行____、____。2．振蕩電流(1)振蕩電流：上述試驗(yàn)中產(chǎn)生的____和____都做周期性變更的電流。(2)振蕩電路：能夠產(chǎn)生________的電路。(3)LC振蕩電路：__________和________組成的電路，LC振蕩電路是一種最簡(jiǎn)潔的振蕩電路。3．振蕩電流的變更規(guī)律LC振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電流是按____或____規(guī)律變更的。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流過(guò)程中，電容器極板上____、兩極板間____、電路中____以及跟電荷有關(guān)的____、與電流有關(guān)的____都發(fā)生周期性變更的現(xiàn)象。在電磁振蕩過(guò)程______和______相互轉(zhuǎn)化。學(xué)問(wèn)點(diǎn)三電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T電磁振蕩完成一次周期性變更須要的____。2．電磁振蕩的頻率f一段時(shí)間內(nèi)做周期性變更的次數(shù)與所用時(shí)間____。3．LC振蕩電路的周期(頻率)公式周期、頻率公式：T＝2πLC，f＝____，式中周期T、頻率f、自感系數(shù)L、電容C的國(guó)際單位制單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。學(xué)問(wèn)點(diǎn)四麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本思想1．變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生____是一種普遍存在的現(xiàn)象。2．變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生____是一種普遍存在的現(xiàn)象。總之，變更的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不行分別的統(tǒng)一體，這就是______。學(xué)問(wèn)點(diǎn)五宏大的預(yù)言1．產(chǎn)生變更的____和變更的____交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向四周空間傳播出去，就形成電磁波。2．傳播特點(diǎn)(1)電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互____，電磁波在與兩者均____的方向傳播。因此電磁波是__波。(2)電磁波的頻率即為________的頻率，它由____確定，與____無(wú)關(guān)。電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，即c＝__________________。(3)電磁波傳播不須要借助于任何____，在真空中也能傳播。光波的本質(zhì)是______。學(xué)問(wèn)點(diǎn)六赫茲試驗(yàn)1．原理圖2．試驗(yàn)現(xiàn)象當(dāng)放射器兩球間有火花產(chǎn)生時(shí)，接收器兩球間也有火花產(chǎn)生。3．現(xiàn)象分析：火花在A、B間來(lái)回跳動(dòng)時(shí)，在四周空間建立了一個(gè)快速變更的電磁場(chǎng)，這種變更的電磁場(chǎng)以______的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波經(jīng)過(guò)接收器時(shí)，導(dǎo)致接收器產(chǎn)生__________，使接收器兩球間隙處產(chǎn)生電壓，當(dāng)電壓足夠高時(shí)，兩球之間產(chǎn)生________現(xiàn)象。4．試驗(yàn)結(jié)論：赫茲證明白______的存在。5．試驗(yàn)意義：證明白________的預(yù)言，為麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論奠定了堅(jiān)實(shí)的試驗(yàn)基礎(chǔ)。1．思索推斷(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)(1)在電場(chǎng)四周肯定產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)四周肯定產(chǎn)生電場(chǎng)。 ()(2)勻稱變更的電場(chǎng)四周肯定產(chǎn)生勻稱變更的磁場(chǎng)。 ()(3)周期性變更的電場(chǎng)四周肯定產(chǎn)生周期性變更的磁場(chǎng)。 ()(4)放電時(shí)，由于線圈的自感作用，放電電流由零漸漸增大。 ()(5)放電時(shí)，電容器兩極板間的電場(chǎng)能漸漸轉(zhuǎn)化為線圈的磁場(chǎng)能。 ()(6)振蕩電流最大時(shí)，放電完畢。 ()2．(2024·吉林遼源田家炳高級(jí)中學(xué)校高二期末)關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是()A．在真空中，頻率越高的電磁波速度越大B．在真空中，電磁波的能量越大，傳播速度越大C．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，速度變小，波長(zhǎng)也變小，而頻率不變D．只要放射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波馬上消逝3．關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說(shuō)法正確的是()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(guò)程中，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能D．振蕩電流減小的過(guò)程中，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能如圖所示，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)擲向2，從今時(shí)起，電容器通過(guò)線圈放電，線圈中是否會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)？自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生什么效果？線圈中的電流怎樣變更？電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，是否會(huì)對(duì)電容器充電？此時(shí)線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？電磁振蕩過(guò)程分析1．用圖像對(duì)應(yīng)分析i、q的變更關(guān)系2．板間電壓u、電場(chǎng)能EE、磁場(chǎng)能EB隨時(shí)間變更的圖像(充電時(shí))u、EE規(guī)律與q-t圖像相對(duì)應(yīng)；EB規(guī)律與i-t圖像相對(duì)應(yīng)。3．分類分析(1)同步關(guān)系。在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：電量q、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE是同步變更的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB也是同步變更的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)(2)同步異變關(guān)系。在LC振蕩過(guò)程中，電容器上的三個(gè)物理量q、E、EE與線圈中的三個(gè)物理量i、B、EB是同步異向變更的，即q、E、EE同時(shí)減小時(shí)，i、B、EB同時(shí)增大，且它們的變更是同步的，即：q、E、EE↑同步異向變化i、B、EB↓。留意：自感電動(dòng)勢(shì)E的變更規(guī)律與q-t圖像相對(duì)應(yīng)?！镜淅?】(多選)LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電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)正在阻礙電流增大[聽課記錄]電磁振蕩狀態(tài)分析的三點(diǎn)留意(1)推斷電容器是充電還是放電，一般依據(jù)電流的方向，電流由正極板流出為放電，向正極板流入為充電。(2)推斷電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化要依據(jù)電流的增減或極板上電量的增減。(3)自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙電流的增大還是阻礙電流的減小，可依據(jù)放電電流不斷增大，充電電流不斷減小來(lái)推斷。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖所示為L(zhǎng)C回路中電流隨時(shí)間變更的圖像，規(guī)定回路中順時(shí)針電流方向?yàn)檎?。在t＝34TABCD電磁振蕩的周期和頻率1．LC振蕩電路的周期T和頻率f只與自感系數(shù)L和電容C有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)。T＝2πLC，f＝122．電容C與正對(duì)面積S、板間距離d及介電常數(shù)εr有關(guān)，即依據(jù)C＝εrS43．變更回路中電容器的電容和線圈的自感系數(shù)達(dá)到我們須要的振蕩頻率?！镜淅?】(多選)在LC回路中，電容器充電后向線圈放電發(fā)生電磁振蕩時(shí)，若將電容器兩板間距離增大，則振蕩過(guò)程中()A．電容器兩板間最大電壓變大B．振蕩電流的最大值變大C．振蕩電流的頻率變大D．電容器所帶電荷量最大值變大[聽課記錄]①周期T、頻率f叫作LC回路的固有周期和固有頻率；②電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的變更周期是電磁振蕩周期的一半，即T＝πLC，頻率則是電磁振蕩頻率的2倍，即f＝1π[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采納的方法是()A．增大電容器兩極板的間距B．上升電容器的充電電壓C．增加線圈的匝數(shù)D．在線圈中插入鐵芯對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和電磁場(chǎng)的理解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)勻稱變更的電場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)勻稱變更的磁場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不勻稱變更的電場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)不勻稱變更的磁場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生變更的電場(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)2．對(duì)電磁場(chǎng)的理解(1)電磁場(chǎng)的產(chǎn)生：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)，周期性變更的電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成的電磁場(chǎng)一環(huán)套一環(huán)，如圖所示。(2)電磁場(chǎng)并非簡(jiǎn)潔地將電場(chǎng)、磁場(chǎng)相加，而是相互聯(lián)系、不行分割的統(tǒng)一整體。在電磁場(chǎng)示意圖中，電場(chǎng)E矢量和磁場(chǎng)B矢量在空間相互激發(fā)時(shí)，相互垂直，以光速c在空間傳播?！镜淅?】(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)的理論，下列說(shuō)法正確的是()A．變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生的磁場(chǎng)肯定是變更的B．變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生的磁場(chǎng)不肯定是變更的C．勻稱變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生的電場(chǎng)也是勻稱變更的D．振蕩電場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場(chǎng)[聽課記錄]麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱變更的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變更的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。須要著重對(duì)以下兩點(diǎn)加以理解：(1)勻稱變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，勻稱變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。(2)不勻稱變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生變更的電場(chǎng)，不勻稱變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)。[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變更的圖像如圖所示，能放射電磁波的電場(chǎng)是()ABCD1．建立了完整的電磁場(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2．(多選)依據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下敘述正確的是()A．教室中正在發(fā)光的日光燈四周空間必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)B．工作時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器四周必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)C．穩(wěn)定的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)D．電磁波在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和傳播方向三者相互垂直3．(多選)(2024·山東臨沂高二期末)如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過(guò)P點(diǎn)的電流隨時(shí)間變更的圖線如圖乙所示，若把通過(guò)P點(diǎn)向右規(guī)定為電流的正方向，則()A．0.5～1ms內(nèi)，Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)低B．1～1.5ms內(nèi)，電容器C正在放電C．0.5～1ms內(nèi)，電場(chǎng)能正在增加D．增大電容器C的電容值該電路振蕩頻率將變大4．如圖所示，L是不計(jì)電阻的電感線圈，C是電容器，閉合開關(guān)，待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，再斷開開關(guān)，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩。假如規(guī)定自感線圈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，圖中能夠正確表示自感線圈L中的電流隨時(shí)間變更規(guī)律的是()ABCD回來(lái)本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問(wèn)題：1．什么叫振蕩電流？2．電磁振蕩過(guò)程中能量如何變更？3．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的內(nèi)容？第一節(jié)電磁振蕩其次節(jié)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論[必備學(xué)問(wèn)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備]學(xué)問(wèn)梳理學(xué)問(wèn)點(diǎn)一1．大小方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電勢(shì)差大小方向電場(chǎng)充電放電2．(1)大小方向(2)振蕩電流(3)自感線圈L電容器C3．正弦余弦學(xué)問(wèn)點(diǎn)二電荷電壓電流電場(chǎng)磁場(chǎng)電場(chǎng)能磁場(chǎng)能學(xué)問(wèn)點(diǎn)三1．時(shí)間2．之比3．1學(xué)問(wèn)點(diǎn)四1．電場(chǎng)2．磁場(chǎng)電磁場(chǎng)學(xué)問(wèn)點(diǎn)五1．電場(chǎng)磁場(chǎng)2．(1)垂直垂直橫(2)電磁振蕩波源介質(zhì)3×108m/s(3)介質(zhì)電磁波學(xué)問(wèn)點(diǎn)六3．電磁波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)火花放電4．電磁波5．麥克斯韋基礎(chǔ)自測(cè)1．(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)√2．C[在真空中，全部電磁波的傳播速度都相同，與頻率、能量無(wú)關(guān)，故A、B錯(cuò)誤；電磁波的頻率由波源確定，電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不變，而波速減小，波長(zhǎng)減小，故C正確；當(dāng)放射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波不會(huì)馬上消逝，還會(huì)在空間接著傳播，直到能量消耗殆盡，故D錯(cuò)誤。]3．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)，LC回路振蕩電流變更方向，這時(shí)的電流變更最快，電流變更率最大，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)最大，B錯(cuò)誤；振蕩電流增大時(shí)，電容器中的電場(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。][關(guān)鍵實(shí)力·情境探究達(dá)成]情境探究提示：線圈中的電流發(fā)生變更時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙線圈中電流的變更，電流漸漸增大，電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能；線圈中電流減小時(shí)，對(duì)電容器充電，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能。典例1BCD[由電流的磁場(chǎng)方向和安培定則可推斷振蕩電流方向，由于題目中未標(biāo)明電容器兩極板帶電狀況，可分兩種狀況探討：(1)若該時(shí)刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于放電階段，電流增大，則C正確，A錯(cuò)誤；(2)若該時(shí)刻電容器下極板帶正電，可知電容器處于充電狀態(tài)，電流在減小，則B正確，由楞次定律可判定D正確。]跟進(jìn)訓(xùn)練1．B[由題圖可知，在34T時(shí)回路中電流為零，則回路中磁場(chǎng)能為零，電場(chǎng)能最大，說(shuō)明電容器充電完畢；由題圖可得，在12T～34T典例2ABC[在LC回路中，電容器充電后向線圈放電發(fā)生電磁振蕩時(shí)，若將電容器兩板間距離增大，則其電容減小，由電磁振蕩周期公式T＝2πLC得頻率為f＝12πLC，振蕩電流的頻率變大，電容器極板上所帶的最大電量總是等于充電時(shí)的電量，保持不變，依據(jù)U＝QC知，電容減小時(shí)，兩極板上的最大電壓Um變大，故A、C正確，D錯(cuò)誤；因?yàn)長(zhǎng)C回路的振蕩頻率增大，振蕩周期變小，而極板上所帶最大電量不變，所以在14T內(nèi)振蕩電流的平均值I跟進(jìn)訓(xùn)練2．A[該題考查確定振蕩頻率的因素。振蕩電流的頻率由LC回路本身的特性確定，f＝12πLC。增大電容器兩板間距，電容減小，振蕩頻率上升，典例3BD[變更的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)有兩層含義：①勻稱變更的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)；②非勻稱變更的電場(chǎng)產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)。振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場(chǎng)。勻稱變更的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒