2024年高中物理新教材同步學(xué)案 選擇性必修第二冊(cè) 第4章 章末素養(yǎng)提升（含解析）

章末素養(yǎng)提升物理觀念LC振蕩電路1.電容器的電荷量、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)能的變化規(guī)律2.電路中的電流，線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)能的變化規(guī)律3.周期：T＝2πeq\r(LC)，頻率f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))電磁場(chǎng)與電磁波1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)))2.電磁波的形成：電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向外傳播3.電磁波的特點(diǎn)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(橫波,干涉、衍射、反射、偏振,都遵循v＝λf，真空中波速c＝3×108m/s,傳播過程不需要介質(zhì)))無線電波的發(fā)射和接收1.發(fā)射端eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(采用高頻率和開放電路,調(diào)制：調(diào)幅和調(diào)頻))2.接收端eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(調(diào)諧：產(chǎn)生電諧振,解調(diào)))電磁波譜波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線科學(xué)思維1.會(huì)定性解釋振蕩電流周期性變化的原因2.類比機(jī)械振動(dòng)，推理得到振蕩電流是一種交變電流科學(xué)探究能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果提出問題；能通過實(shí)驗(yàn)收集關(guān)于電磁波如何發(fā)射與接收的信息；能解釋赫茲的實(shí)驗(yàn)及電磁波的發(fā)射與接收；有主動(dòng)與同學(xué)交流的積極性?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任了解麥克斯韋和赫茲對(duì)電磁學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)電磁理論對(duì)現(xiàn)代生活及科技的影響例1(2023·天津北辰高二期末)現(xiàn)代生活中人類與電磁波結(jié)下了不解之緣，關(guān)于電磁波下列陳述中符合事實(shí)的是()A．麥克斯韋首先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在B．紅外線波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng)C．空間有變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))存在，不一定能形成電磁波D．把手機(jī)放在抽成真空的玻璃盒中，撥打該手機(jī)號(hào)碼，手機(jī)由于接收不到電磁波信號(hào)而無法接通答案C解析麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故A錯(cuò)誤；紅外線波長(zhǎng)大于紫外線的波長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)只能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，將不能再產(chǎn)生電磁波，故C正確；電磁波在真空中也能傳播，把手機(jī)放在抽成真空的玻璃盒中，手機(jī)能接收到電磁波的信號(hào)，故D錯(cuò)誤。例2紅外測(cè)溫槍與傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)測(cè)溫儀器相比，具有響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)溫效率高、操作方便防交叉感染(不用接觸被測(cè)物體)的特點(diǎn)。下列關(guān)于紅外測(cè)溫槍的說法中正確的是()A．紅外測(cè)溫槍工作原理和水銀體溫計(jì)測(cè)量原理一樣都是利用熱脹冷縮原理B．紅外測(cè)溫槍能接收到的是身體的熱量，通過熱傳導(dǎo)到達(dá)紅外測(cè)溫槍進(jìn)而顯示出體溫C．紅外測(cè)溫槍利用一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，而且發(fā)射紅外線強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度越高發(fā)射紅外線強(qiáng)度就越大D．紅外線也屬于電磁波，其波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng)答案C解析自然界所有的物體，無時(shí)無刻不在向外輻射紅外線，溫度越高，紅外線強(qiáng)度越大，紅外線屬于電磁波。紅外測(cè)溫槍接收到人體輻射出的紅外線，通過波長(zhǎng)、強(qiáng)度與溫度的關(guān)系，就可以得到人體的溫度，而水銀體溫計(jì)是利用熱脹冷縮的原理工作的，A、B錯(cuò)誤，C正確；紅外線波長(zhǎng)大于紫外線波長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。例3第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)將無線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合起來，能為客戶提供各種通信及信息服務(wù)。關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列敘述正確的是()A．客戶通話時(shí)，手機(jī)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再經(jīng)過調(diào)諧后，把信號(hào)發(fā)送到基站中轉(zhuǎn)B．如果空間某區(qū)域有振蕩的電場(chǎng)和振蕩的磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波C．電磁波是縱波，不能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象D．電磁波和機(jī)械波都不能在真空中傳播答案B解析手機(jī)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過調(diào)制后，把信號(hào)發(fā)送到基站中轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；振蕩的電場(chǎng)或振蕩的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間產(chǎn)生振蕩的電磁場(chǎng)，產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)B正確；電磁波是橫波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波可以在真空中傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。例4(多選)如圖所示的LC振蕩電路，當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)向右邊發(fā)生振蕩后，下列說法中正確的是()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答案ABD解析由LC振蕩電路電磁振蕩的規(guī)律知，振蕩電流最大時(shí)，即是放電剛結(jié)束時(shí)，電容器上的帶電荷量為零，A正確；回路中電流最大時(shí)，線圈中磁場(chǎng)最強(qiáng)，磁場(chǎng)能最大，B正確；振蕩電流為零時(shí)，充電結(jié)束，此時(shí)磁場(chǎng)能為零，電場(chǎng)能最大，C錯(cuò)誤；振蕩電流相鄰兩次為零的時(shí)間間隔恰好等于振蕩周期的一半，D正確。例5實(shí)驗(yàn)室里有一水平放置的平行板電容器，其電容C＝1μF。在兩極板帶有一定電荷量時(shí)，發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩極板間。還有一個(gè)自感系數(shù)L＝0.1mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示的電路，試分析以下兩個(gè)問題：(重力加速度為g)(1)從S閉合時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過2π×10－5s時(shí)，電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少？(假設(shè)此時(shí)粉塵未到達(dá)極板)(2)當(dāng)粉塵的加速度為多大時(shí)，線圈中電流最大？答案(1)0(2)g解析(1)LC振蕩電路的周期為T＝2πeq\r(LC)＝2πeq\r(0.1×10－3×1×10－6)s＝2π×10－5s因此t＝2π×10－5s時(shí)，LC振蕩電路恰好經(jīng)歷一個(gè)周期，此時(shí)電容器兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度