高考物理总复习 第十三章 第1节 机械振动 电磁振荡与电磁波检测(含解析)
机械振动电磁振荡与电磁波
(建议用时：45分钟)
【A级基础题练熟快】
1．(多选)(2018·高考江苏卷)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波( )
A．是横波
B．不能在真空中传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s
解析：选AD.电磁波传播方向与电磁场方向垂直，是横波，A项正确；电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，B项错误；电磁波可以朝任意方向传播，C项错误；电磁波在空气中的传播速度接近光速，D项正确．
2．(2016·高考北京卷)如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向．若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为( )
解析：选A.由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t＝0时，振子的位移为正的最大值，振动图象为余弦函数，A项正确．
3．(多选)关于受迫振动和共振，下列说法正确的是( )
A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B．若驱动力的频率为5 Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为5 Hz
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
D．受迫振动系统的机械能守恒
解析：选BC.火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5 Hz，则振动系统稳定后的振动频率也一定为5 Hz，B正确；由共振的定义可知，C正确；受迫振动系统，驱动力做功，系统的机械能不守恒，D错误．4．(多选)下列说法正确的是( )
A．单摆运动到平衡位置时，回复力为零
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C．水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能
D．单摆的周期随摆球质量的增大而增大
解析：选AC.对于单摆，在平衡位置，所受到的回复力为零，A正确；受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与是否发生共振没有关系，B错误；振动能量是振动系统的动能和
势能的总和，在平衡位置时弹性势能为零，C正确；根据单摆的周期公式T＝2πl
g
可知，
单摆的周期与摆球的质量无关，D错误．
5．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量减小为原来的1
4
，摆球经过平衡位置时速度
增大为原来的2倍，则单摆振动的( ) A．频率、振幅都不变
B．频率、振幅都改变
C．频率不变、振幅改变
D．频率改变、振幅不变
解析：选C.由单摆的周期公式T＝2πl
g
，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振
幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，据动能公式可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，但质量减小，所以摆动最大高度增加，因此振幅改变，故A、B、D错误，C正确．6．如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中( )
A．弹簧的最大弹性势能等于2mgA
B．弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
C．物体在最低点时的加速度大小应为2g
D．物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg
解析：选A.因物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，此时弹簧弹力等于零，物体的重力mg＝F回＝kA，当物体在最低点时，弹簧的弹性势能最大等于2mgA，A正确；在最低点，由F回＝mg＝ma知，C错误；由F弹－mg＝F回得F弹＝2mg，D错误；由能量守恒知，弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变，B错误．
7．(多选)一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是( )
A．质点振动频率是4 Hz
B．在10 s内质点经过的路程是20 cm
C．第4 s末质点的速度最大
D．在t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同
解析：选BC.由题图可知，该简谐运动的周期为4 s，频率为0.25 Hz，在10 s内质点经过的路程是2.5×4A＝20 cm，第4 s末质点的位移为零，在平衡位置，所以其速度最大，在t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相反，选项B、C正确，A、D错误．8．(多选)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知( )
A．两弹簧振子完全相同
B．两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1
C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大
D．两振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2
解析：选CD.从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，则频率之比f甲∶f乙＝1∶2，选项D正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，选项A错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子所受回复力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1，选项B错误；由简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大，在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，速度为零，振子乙恰好到达平衡位置，速度最大，选项C正确．
9．(多选)如图所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段，小球B静止在圆弧轨道的最低点O处，另有一小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下，经时间t与B发生正碰．碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道．当两球第二次相碰时( )
A．间隔时间为4t
B．将仍在O处相碰
C．可能在O点以外的其他地方相碰
D．两球在碰撞的瞬间水平方向上的动量守恒
解析：选BD.小球的运动可视为简谐运动，由单摆振动周期公式T＝2πl
g
(此处l即为
圆弧轨道半径)知，两球周期相同，碰撞后应同时回到平衡位置，即只能在平衡位置处相碰．又
由振动的周期性知，两次相碰的时间间隔为2t ，综上讨论可知，选项B 正确；两球在O 点相碰，水平方向上合外力为零，动量守恒，故选项D 正确．
【B 级 能力题练稳准】
10.(多选)如图所示，长度为l 的轻绳上端固定在点O ，下端系一小球(小球可以看成质点)．在点O 正下方，距点O 为3l
4处的点P 固定一颗小钉子．现将
小球拉到点A 处，轻绳被拉直，然后由静止释放小球．点B 是小球运动的最低
位置，点C (图中未标出)是小球能够到达的左方最高位置．已知点A 与点B 之间的高度差为h ，
h ?l .A 、B 、C 、P 、O 在同一竖直平面内．当地的重力加速度为g ，不计空气阻力．下列说法
正确的是( )
A ．点C 与点
B 高度差小于h B ．点
C 与点B 高度差等于h C ．小球摆动的周期等于
3π
2l g D ．小球摆动的周期等于
3π
4
l g
解析：选BC.由于h ?l ，故小球的运动可看成单摆运动，其周期T ＝1
2
·2π
l g ＋12
·2π
14
l g
＝
3π2 l
g
，故C 正确，D 错误；小球摆动过程不计空气阻力，其机械能守恒，点A 、C 应等高，故A 错误，B 正确．
11.(多选)如图所示，在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的弹簧振子在B 、C 两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹．已知弹簧的劲度系数为k ＝10 N/m ，振子的质量为0.5 kg ，白纸移动速度为2 m/s ，弹簧弹性势能的表达式E p ＝12ky 2
，不计一切摩擦．在
一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说法正确的是( )
A ．该弹簧振子的振幅为1 m
B ．该弹簧振子的周期为1 s
C ．该弹簧振子的最大加速度为10 m/s 2
D ．该弹簧振子的最大速度为2 m/s
解析：选BC.弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为
A ＝0.5 m ，选项A 错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动x ＝2 m ，振动一个周期，
所以弹簧振子的周期为T ＝x
v
＝1 s ，选项B 正确；该弹簧振子所受最大回复力F ＝kA ＝10×0.5
N ＝5 N ，最大加速度为a ＝F
m
＝10 m/s 2
，选项C 正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为E p ＝12ky 2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由12mv 2m ＝12kA 2可得该弹簧振子的最大速度为v m ＝k m
A ＝ 5 m/s ，选项D 错误．
12．弹簧振子以O 点为平衡位置，在B 、C 两点间做简谐运动，在t ＝0时刻，振子从O 、
B 间的P 点以速度v 向B 点运动；在t ＝0.20 s 时，振子速度第一次变为－v ；在t ＝0.50 s
时，振子速度第二次变为－v .
(1)求弹簧振子振动周期T ；
(2)若B 、C 之间的距离为25 cm ，求振子在4.00 s 内通过的路程；
(3)若B 、C 之间的距离为25 cm.从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象．
解析：(1)画出弹簧振子简谐运动示意图如图所示
由对称性可得：T ＝0.5×2 s ＝1 s. (2)若B 、C 之间距离为25 cm ， 则振幅A ＝1
2×25 cm ＝12.5 cm
振子4.00 s 内通过的路程
s ＝4×4×12.5 cm ＝200 cm.
(3)根据x ＝A sin ωt ，A ＝12.5 cm ，ω＝2π
T
＝2π rad/s
得x ＝12.5sin (2πt ) cm. 振动图象为：
答案：(1)1 s (2)200 cm (3)x ＝12.5sin (2πt ) cm 图象见解析
13．如图所示，ACB 为光滑弧形槽，弧形槽半径为R ，C 为弧形槽最低点，R ?AB ︵
.甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从A 点由静止释放，问：
(1)两球第1次到达C 点所用的时间之比；
(2)若在圆弧的最低点C 的正上方h 处由静止释放小球甲，让其自由下落，同时将乙球从圆弧左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在圆弧最低点C 处相遇，则甲球下落的高度h 是多少？
解析：(1)甲球做自由落体运动
R ＝12
gt 21，所以t 1＝
2R g
乙球沿圆弧做简谐运动(由于AC ︵
?R ，可认为摆角θ<5°)．此运动与一个摆长为R 的单摆运动模型相同，故此等效摆长为R ，因此乙球第1次到达C 处的时间为
t 2＝14T ＝14×2π
R g ＝π2 R g
， 所以t 1∶t 2＝22
π
.
(2)甲球从离弧形槽最低点h 高处自由下落，到达C 点的时间为t 甲＝ 2h g
由于乙球运动的周期性，所以乙球到达C 点的时间为
t 乙＝T 4
＋n T 2
＝π2
R
g
(2n ＋1)(n ＝0，1，2，…) 由于甲、乙在C 点相遇，故t 甲＝t 乙
联立解得h ＝（2n ＋1）2
π2
R
8(n ＝0，1，2，…)．
答案：(1)22π (2)（2n ＋1）2
π2
R
8(n ＝0，1，2，…)
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷试卷(word版含答案)
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷试卷（word 版含答案） 一、第十三章 电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难） 1．如图为两形状完全相同的金属环A 、B 平行竖直的固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心O l 、O 2的连线为一条水平线，其中M 、N 、P 为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MO l =O 1N=NO 2 =O 2P ．当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M 点的磁感应强度大小为B 1、N 点的磁感应强度大小为B 2，如果将右侧的金属环B 取走，P 点的磁感应强度大小应为 A ．21 B B - B ．212B B - C ．122B B - D ．13 B 【答案】B 【解析】 对于图中单个环形电流，根据安培定则，其在轴线上的磁场方向均是向左，故P 点的磁场方向也是向左的.设1122MO O N NO O P l ====，设单个环形电流在距离中点l 位置的磁感应强度为1l B ，在距离中点3l 位置的磁感应强度为3l B ，故M 点磁感应强度 113l l B B B =+，N 点磁感应强度211l l B B B =+，当拿走金属环B 后，P 点磁感应强度2312 P l B B B B ==-，B 正确；故选B. 【点睛】本题研究矢量的叠加合成(力的合成，加速度，速度，位移，电场强度，磁感应强度等)，满足平行四边形定则；掌握特殊的方法（对称法、微元法、补偿法等）． 2．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a ）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I 的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B ，若将另一根长导线对折后绕成如图（b ）所示的螺线管，并通以电流强度也为I 的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（ ） A ．0 B ．0.5B C ．B D ．2 B 【答案】A 【解析】 试题分析：乙为双绕线圈，两股导线产生的磁场相互抵消，管内磁感应强度为零，故A 正确． 考点：磁场的叠加 名师点睛：本题比较简单，考查了通电螺线管周围的磁场，弄清两图中电流以及导线的绕法的异同即可正确解答本题．
2020高中物理必备知识点电磁振荡及总结
实验演引出振荡 电流和振 荡电路的 概念 析 荡 流 产 过 电 的 生 程 归纳电磁振 荡的特点、 规律、分析 方法和分析 介绍无 阻尼振 荡和阻 尼振荡 课题第三章电磁振荡电磁波 §3、1 电磁振荡 总课时：1 教学目标知识与技能： 1．知道什么是LC 振荡电路和振荡电流，理解LC 回路中产生振荡电流的过程．了解电容器的充电、放电作用及电感阻碍电流变化的作用． 2．会分析振荡电流变化过程中，电场能和磁场能的相互转化的规律，并会分析振荡电流在一个周期变化过程中，电容器上电荷的变化情况及电感线圈中电流的大小和方向的变化情况． 3．知道阻尼振荡和无阻尼振荡的区别，以及振幅减小的原因．过程和方法：通过观察演示实验，概括出电磁振荡等概念，提高学生通过实验获得实验信息能力，以及理解和概括能力． 情感态度与价值观：通过实验探究，培养学生的科学态度和科学作风。 教学LC回路的工作过程及相关物理量的变化规律。 重点 教学振荡电流产生的物理原因和物理实质。 难点 设计思路：通过举例引入新课→复习电容器充电、放电和线圈的电感作用→演示LC 回路产生 电磁振荡的现象，分析电流变化的特点→引出振荡电流和振荡电路的概念→概括与电场能和磁 场能有关的因素→分析振荡电流的产生过程→归纳电磁振荡的特点、规律、分析方法和分析依据→将LC 回路与简谐运动进行类比→介绍无阻尼振荡和阻尼振荡的概念→练习以巩固所学知识→总结本节课所学内容的重难点→布置作业。 教学流程图： 设计意图
机械波是由机械振动产生的，与此类似，电磁波是由电磁振荡产生的。 ( 引导 学生运用类比的方法学习 ) 学习电磁波先要从学习电磁振荡开始。 新课教学 1．振荡电流与振荡电路： 复习电容器充电、 放电和电感的作用。 用实物展示仪将实验情况投影到大屏幕上， 增加实验的可见度。观察演示实验，分析实验现象。再用 现象，建立理想化振荡电路模型。 ) 实验 (1) ：按右图连接成实验电路。接着把开关扳到电池组 一边，给电容器充电，稍后再把开关扳到线圈一侧，让电容 器放电。(提醒学生注意观察电流表指针的变化) 现象：电流表指针左右摆动几次后停止。 表明：电路中产生了周期性变化的电流，由于存在能量损失， 小。 实验 (2) ：将晶体管振荡器接入 LC 电路，将振荡电流信号接入示波器观察波形 现象：波形按正弦规律变化。 表明：振荡电流实质就是高频的交变电流。 (1) 振荡电流： 大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流。 (2) 振荡电路： 能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。 (3) 理想的 LC 振荡电路： ① LC 回路：由线圈 L 和电容器 C 组成的最简单的振荡电路。 ② 理想的 LC 振荡电路：只考虑电感、电容的作用，而忽略各种能量损耗。 2．电磁振荡的产生过程 (先用动画模拟与电场能、磁场能有关的因素，后对变化关系作定性总结，为学习 电磁振荡的 产生过程、变化规律等作铺垫 ) q ↓→ u ↓→ i ↓ (1) 与电场能和磁场能有关的因素： ＋＋＋＋ 电路中电流表逐渐减 实验演示激 发学生兴 趣、激发学 生思考 L E a
电磁波测试题
电磁波测试题 班级姓名 1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是() A．在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场B．在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场C．恒定电流在其周围不产生磁场D．恒定电流周围存在着稳定的磁场 2．在LC振荡电路中，下列哪个说法是错误的() A．电容器开始放电时，电路中电流最大B．电路中电流最大时，电路中的电场能最小 C．电容器放电结束时，电路中的电流最大D．电容器反向充电开始时，电路中的磁场能最大 3、关于电磁场理论，下列说法中正确的是() A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 4、如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波() 5、如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是() A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在增加 C．电感线圈中的电流正在增大D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 6、一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示．当磁 感应强度均匀增大时，此粒子的() A．动能不变B．动能增大 C．动能减小D．以上情况都可能 7、某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是() A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱 8、关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是() A．恒定的电场能够产生电磁B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变D．电磁波在传播过程中也传递了能量 9、下列关于电磁波的说法正确的是() A．电磁波必须依赖介质传播B．电磁波可以发生衍射现象 C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播 10、关于电磁波的传播，下列叙述正确的是() A．电磁波频率越高，越易沿地面传播 B．电磁波频率越高，越易沿直线传播 C．电磁波在各种媒质中传播波长恒定 D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传播到全世界 11、关于电磁波的接收，下列说法正确的是() A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流 B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
电磁感应 电磁场和电磁波(附答案)
一 填空题 1. 把一个面积为S ，总电阻为R 的圆形金属环平放在水平面上，磁感应强度为B 的匀强磁场竖直向下，当把环翻转?180的过程中，流过环某一横截面的电量为 。 答：R BS 2。 2. 一半径为m 10.0=r 的闭合圆形线圈，其电阻Ω=10R ，均匀磁场B ρ 垂直于线圈平面。欲使线圈中有一稳定的感应电流A 01.0=i ，B 的变化率应为多少 1s T -?。 答：1s T 18.3-?。 3. 如图所示，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次动作快，线圈中产生的感应电动势为1ε；第二次慢，线圈中产生的感应电动势为2ε，则两电动势的大小关系是1ε 2ε 答：>。（也可填“大于”） 4. 如图所示，有一磁感强度T 1.0=B 的水平匀强磁场，垂直匀强磁场放置一很长的金属框架，框架上有一导体ab 保持与框架边垂直、由静止开始下滑。已知ab 长 m 1.0，质量为kg 001.0，电阻为Ω1.0，框架电阻不计，取2s m 10?=g ，导体ab 下落的最大速度 1s m -?。
答：1s m 10-?。 5. 金属杆ABC 处于磁感强度T 1.0=B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里（如图所示）。已知BC AB =m 2.0=，当金属杆在图中标明的速度方向运动时，测得C A ,两点间的电势差是V 0.3，则可知B A ,两点间的电势差ab V Ｖ。 答：V 0.2。 6. 半径为r 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为n ，通以交变电流 t I I ωcos 0=，则围在管外的同轴圆形回路(半径为R )上的感生电动势为 。 答：t nI r ωωμsin π002。 7. 铁路的两条铁轨相距L ，火车以v 的速度前进，火车所在地处地磁场强度在竖直方向上的分量为B 。两条铁轨除与车轮接通外，彼此是绝缘的。两条铁轨的间的电势差U 为 。 答：BLv 。 8. 图中，半圆形线圈感应电动势的方向为 （填：顺时针方向或逆时针方向）。 答：逆时针方向。 9. 在一横截面积为0.2m 2的100匝圆形闭合线圈，电阻为0.2Ω。线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈截面，其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图所示。线圈中感应电流的大小是 A 。
高考物理专题 机械振动与机械波(含答案)
专题十六机械振动与机械波 考纲解读 分析解读在新课标省区的高考中,对该部分知识点的考查不会面面俱到,以中等难度的题目为主。对简谐运动的考查相对较少,主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律等,考查的题型在不同省、市略有差别,但大多以非选择题的形式出现。 本专题综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识,讨论机械振动和机械波的特点和规律,以及它们之间的联系和区别。熟练掌握振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系及机械波的干涉、衍射等知识对后面电磁振荡及电磁波的干涉、衍射等内容的复习具有较大的帮助。
命题探究 解法一图像法 由题意可知此波t=0时的图像如图所示 (1)A点第一次回到平衡位置时t=,即T=4s; A点比O点晚到平衡位置Δt=s。即Δt=T,故O、A平衡位置间的距离x=λ 即5cm=λ,λ=30cm,v==7.5cm/s (2)设质点O的位移随时间变化的关系式为y=Acos 代入数据4=Acosφ0 0=Acos 联立解得φ0=,A=8cm 故质点O的位移随时间变化的关系式为 y=0.08cos(国际单位制) 或y=0.08sin(国际单位制) 解法二解析法 (ⅰ)设振动周期为T。由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是个周期,由此可
知 T=4s① 由于质点O与A的距离5cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=s时回到平衡位置,而A在t=1s时回到平衡位置,时间相差s。两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度 v=7.5cm/s② 利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长 λ=30cm③ (ⅱ)设质点O的位移随时间变化的关系为 y=Acos④ 将①式及题给条件代入上式得 ⑤ 解得 φ0=,A=8cm⑥ 质点O的位移随时间变化的关系式为 y=0.08cos(国际单位制)⑦ 或y=0.08sin(国际单位制)
高中物理第十三章 电磁感应与电磁波精选测试卷综合测试卷(word含答案)
高中物理第十三章电磁感应与电磁波精选测试卷综合测试卷（word含答案） 一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难） 1．如图甲，一电流强度为I的通电直导线在其中垂线上A点处的磁感应强度B∝，式中r 是A点到直导线的距离．在图乙中是一电流强度为I的通电圆环，O是圆环的圆心，圆环的半径为R，B是圆环轴线上的一点，OB间的距离是r0，请你猜测B点处的磁感应强度是( ) A． 2 2 R I B r ∝ B．()3 222 I B R r ∝ + C．() 2 3 222 R I B R r ∝ + D．() 2 3 222 r I B R r ∝ + 【答案】C 【解析】 因一电流强度为I的通电直导线在其中垂线上A点处的磁感应强度B∝ I r ，设比例系数为k，得：B=K I r ，其中 I r 的单位A/m； 2 2 R I r 的单位为A，当r0为零时，O点的磁场强度变 为无穷大了，不符合实际，选项A错误．()3 222 I R r + 的单位为A/m3，单位不相符，选项B错误，() 2 3 222 R I R r + 的单位为A/m，单位相符；当r0为零时，也符合实际，选项C正 确． () 2 3 222 r I R r + 的单位为A/m，单位相符；但当r0为零时，O点的磁场强度变为零了，不符合实际，选项D错误；故选C． 点睛：本题关键是结合量纲和特殊值进行判断，是解决物理问题的常见方法，同时要注意排除法的应用，有时能事半功倍．
2．如下左图所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab 上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( ) A．B． C．D． 【答案】C 【解析】 试题分析：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，根据磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小． 解：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，因此根据磁感线的分布，再由磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小可知， 因为ab线段的长度大于通电螺线管的长度，由条形磁铁磁感线的分布，可知应该选C，如果ab线段的长度小于通电螺线管的长度，则应该选B． 由于足够长的直线ab，故C选项正确，ABD错误； 故选C 点评：考查通电螺线管周围磁场的分布，及磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小，本题较简单但会出错． 3．降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱．某型号降噪耳机工作原理如图所示，降噪过程包括如下几个环节：首先，由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵能听到的环境中的中、低频噪声（比如 100Hz～1000Hz）；接下来，将噪声信号传至降噪电路，降噪电路对环境噪声进行实时分析、运算等处理工作；在降噪电路处理完成后，通过扬声器向外发出与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声；最后，我们的耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失
电磁辐射检测方法
常规电磁辐射监测方法 1.电磁辐射污染源监测方法 1)环境条件 应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。 2)测量仪器 可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。采用有方向性探头时，应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射电平。 测量仪器工作频带应满足待测场要求，仪器应经计量标准定期鉴定。 3)测量时间 在幅射体正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15秒，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间。 4)测量位置 测量位置取作业人员操作位置，距地面0.5、1、1.7m三个部位。 辐射体各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面0.5—1.7m。 辐射体附近的固定哨位、值班位置等。 数据处理 出每个测量部位平均场强值（若有几次读数）。 根据各操作位置的E值（H、P d）按国家标准《电磁辐射防护规定》（GB 8702—88）或其它部委制定安全限值”作出分析评价。 2.环境电磁辐射测量方法 1）测量条件 气候条件： 气候条件应符合待业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度相对湿度。 测量高度： 离地面1.7~2m高度。也可根据不同目的，选择测量高度。 测量频率： 电场强度测量值＞50 dBμV/m的频率作为测量频率。 测量时间： 本测量时间为5：00~9：00，11：00~14：00，18：00~23：00城市环境电磁辐射的高峰期。 24小时昼夜测量，昼夜测量点不应少于10点。 测量间隔时间为1h，每次测量观察时间不应小于15s，若指针摆动过大，应适当延长观察时间。 2）布点方法 典型辐射体环境测量布点
第十三章电磁感应与电磁波初步
第十三章电磁感应与电磁波初步 1.磁场磁感线 练习与应用 1. 音箱中的扬声器、电话、磁盘、磁卡等生活中的许多器具都利用了磁体的磁性。请选择一个你最熟悉的器具，简述它是怎样利用磁体的磁性来工作的。 2. 日常生活中，磁的应用给我们带来方便。例如：在柜门上安装“门吸”能方便地把柜门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。请你关注自己的生活，看看还有哪些地方如果应用磁性可以带来方便。写出你的创意，并画出你设计的示意图。 3. 磁的应用非常广泛，不同的人对磁应用的分类也许有不同的方法。请你对磁的应用分类，并每类举一个例子。 4. 通电直导线附近的小磁针如图13.1-13所示，标出导线中的电流方向。 5. 如图13.1-14，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时N 极的指向。 6. 通电螺线管内部与管口外相比，哪里的磁场比较强？你是根据什么判断的？ 7. 为解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的。在图13.1-15 中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。
2.磁感应强度磁通量 练习与应用 1. 有人根据B ＝IlF 提出：磁场中某点的磁感应强度B 与通电导线在磁场中所受的磁场力F 成正比，与电流I 和导线长度l 的乘积成反比。这种说法有什么问题？ 2. 在匀强磁场中，一根长0.4 m 的通电导线中的电流为20 A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.015 N，求磁感应强度的大小。 3. 如图13.2-8，匀强磁场的磁感应强度B为0.2 T，方向沿x轴的正方向，且线段MN、DC相等，长度为0.4 m，线段NC、EF、MD、NE、CF相等，长度为0.3 m，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量Φ1、Φ2、Φ3 各是多少？ 4. 在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图13.2-9中的图像表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I 的关系。A、B各代表一组F、I 的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？说明道理 3.电磁感应现象及应用 练习与应用 1. 图13.3-7 所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图13.3-7 甲）。 （2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图13.3-7 乙）。 （3）线框绕轴线转动（图13.3-7 丙）。
4第四章 机械振动
- 81 - 第二篇振动与波 振动和波动是物质的基本运动形式。 在力学中有机械振动和机械波 在电学中有电磁振荡和电磁波 声是一种机械波 光则是电磁波 量子力学又叫波动力学。 第四章 机械振动 教学时数：6学时 本章教学目标 了解简谐振动的动力学特征，掌握描述简谐振动的重要参量，理解简谐振动的运动学方程，知道弹簧振子的动能和势能随时间变化的规律；了解简谐振动的合成，掌握同方向、同频率谐振动的合成方法，能够求相关问题的合振动方程，了解同方向不同频率简谐振动的合成，了解阻尼振动、受迫振动、共振的含义。 教学方法：讲授法、讨论法等 教学重点：掌握同方向、同频率谐振动的合成方法，能够求相关问题的合振动方程 机械振动：物体在某固定位置附近的往复运动叫做机械振动，它是物体一种普遍的运动形式。例如活塞的往复运动、树叶在空气中的抖动、琴弦的振动、心脏的跳动等都是振动。 广义地说，任何一个物理量在某一量值附近随时间作周期性变化都可以叫做振动。例如交流电路中的电流、电压，振荡电路中的电场强度和磁场强度等均随时间
- 82 - 作周期性的变化，因此都可以称为振动。 §4—1 简谐振动的动力学特征 简谐振动是振动中最基本最简单的振动形式，任何一个复杂的振动都可以看成是若干个或是无限多个谐振动的合成。 定义：一个作往复运动的物体，如果其偏离平衡位置的位移z(或角位移口)随时间f 按余弦(或正弦)规律变化，即 x = A cos(ωt + φ0) 则这种振动称之为简谐振动。 研究表明，作简谐振动的物体(或系统)，尽管描述它们偏离平衡位置位移的物理量可以千差万别，但描述它们动力学特征的运动微分方程则完全相同。 一、弹簧振子模型 将轻弹簧(质量可忽略不计)一端固定，另一端与质量为m 的物体相连，若该系统在振动过程中，弹簧的形变较小(即形变弹簧作用于物体的力总是满足胡克定律)，那么，这样的弹簧——物体系统称为弹簧振子。 如图所示，将弹簧振子水平放置，使振子在水平光滑支撑面上振动。以弹簧处于自然状态(弹簧既未伸长也未压缩的状态)的稳定平衡位置为坐标原点，当振子偏离平衡位置的位移为x 时，其受到的弹力作用为 F= - kx 式中k 为弹簧的劲度系数，负号表示弹力的方向与振子的位移方向相反。即振子在运动过程中受到的力总是指向平衡位置，且力的大小与振子 偏离平衡位置的位移成正比，这种力就称之为线性回复力。 如果不计阻力(如振子与支撑面的摩擦力，在空气中运动时受到的介质阻力及其 2=-x d m kx
电磁场与电磁波检测(A)
第三章检测(A) (时间:90分钟满分:100分) 一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的或不答的得0分) 1.关于电磁波,下列说法正确的是() A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间中的电磁波随即消失 解析:电磁波在真空中的传播速度都相同,为光速c,与电磁波的频率无关,故A错误。B选项是正确的.电磁波可以在介质中传播,所以可以通过光缆进行有线传输,故C错误.当发射电路的电磁振荡停止了,只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会立即消失,还要继续传播一段时间,故D错误.答案:B 2.下列过程中没有利用电磁波的是() A.电视机接收卫星电视信号 B.移动电话通话 C.雷达发现飞机 D.电风扇通电后正常运转 解析:电视机、移动电话、雷达均是利用电磁波的有关性质工作的,故A、B、C不符合题意;电风扇是利用电动机把电能转化成机械能来工作的,所以没有利用电磁波,故D符合题意. 答案:D 3.如图所示为某LC回路中电容器极板上的电荷随时间变化的图线,由此可知该电路激发的电磁波的波长是() A.2.0 m B.2.4 m C.2.6 m D.2.8 m 答案:B 4.关于电磁波谱,下列说法正确的是() A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B.γ射线是波长最短的电磁波,它比X射线的频率还要高 C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
第十章 机械振动与电磁振荡
第十章 机械振动与电磁振荡 高玉梅 编 姓名 学号 班级 一、选择题 1、下列表述正确的是（ ） A 物体在某一位置附近来回往复的振动是简谐振动 B 质点受到恢复力（恒指向平衡位置的力）的作用，则该质点一定作简谐运动 C 小朋友拍皮球，皮球的运动是简谐运动 D 若某物理量Q 随时间t 的变化满足微分方程2220d Q Q dt ω+=，则此物理量Q 按简谐运动的规律在变化（ω是由系统本身决定的） 2、如图所示，当简谐振子到达正最大位移处，恰有一泥块从正上方落到振子上，并与振子黏在一起，仍做简谐运动，则下述正确的是（ ） A 、振动系统的总能量变大，周期变大 B 、振动系统的总能量不变，周期变大 C 、振动系统的总能量变小，周期变小 D 、振动系统的总能量不变，周期变小 3、把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度θ ，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时．若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为（ ）。 (A) θ。 (B) /2π。 (C) 0。 (D) π 。 4、一质点做简谐振动，周期为T ，但质点由平衡位置向ox 轴正方向运动时，由平衡位置运动到1/2最大位移处所需的最短时间为（ ）。 (A) 14T 。 (B) 112T 。 (C) 16T 。 (D)。18 T 5、一简谐振动曲线图如图所示，则振动周期为（ ）。 (A) 2.62 s (B) 2.40 s (C) 0.42 s (D) 0.382 s 6、一质点做简谐振动，振幅为A ，在起始时刻质点的位移为 /2A ，且向ox 轴正方向运动，代表此简谐运动的旋转矢量图为（ ）。 (A) (B) (C) (D)
高中物理-电磁波单元测试题
高中物理-电磁波单元测试题 一、选择题 1．下列关于电磁波的说法正确的是( ) A．空间站中的宇航员可以通过电磁波与地面控制中心联系 B．电磁波的频率越高在真空中传播的速度越大 C．电磁波可以有偏振现象 D．电磁波可以传播能量Array 2．图1所示的电路为理想LC振荡回路,此时刻电容器极板 间的场强方向和线圈中的磁场方向如图中所示,下列关于图示时 刻电路的情况判断正确的是( ) A．电流方向从a到b B．电路中的电场能在增加 C．电路中的磁场能在增加 D．振荡电路的周期在增加 3．某电路中磁场随时间变化的函数如下列选项所示,能发射电磁波的磁场是( ) A．B=B0B．B=B0+kt C．B=B0-kt D．B=B0sinωt 4．电子石英钟是人类计时史上一个飞跃,它是利用LC振荡电路来工作计时的,现发现电子钟每天要慢8.6s,造成这一现象的原因可能是( ) A．振荡电路中线圈的电感没变,电容器的电容变大了, B．振荡电路中电容器的电容没变,线圈的电感变小了 C．振荡电路中的电流变小了 D．振荡电路中的电压变小了 5．关于电磁波谱,下列说法中正确的是( ) A．红外线比红光直线传播的特性更好 B．紫外线比紫光更容易发生衍射现象
C ．在电磁波谱中,最容易发生衍射现象的是无线电波 D ．在电磁波谱中,γ射线贯穿物体的本领最弱 6．下列现象利用到电磁波的是( ) A ．响尾蛇利用红外线判断猎物的位置 B ．蝙蝠利用超声波绕过障碍物 C ．大象通过次声波与同伴交流信息 D ．鸽子利用地磁场来导航 7．假设一列100m 长的火车以接近光速的速度穿过一根100m 长的隧道,它们的长度都是在静止状态下测量的,下列关于看到的现象判断正确的是( ) A ．相对隧道静止的观察者会看到,火车变短,在某些位置上,隧道能完全遮住它 B ．相对隧道静止的观察者会看到,隧道变短,在某些位置上,火车从隧道的两端伸出来 C ．相对火车静止的观察者会看到,火车变短,在某些位置上,隧道能完全遮住它 D ．相对火车静止的观察者会看到,隧道变短,在某些位置上,火车从隧道的两端伸出来 8．惯性系S 中有一宽为L 、长为1.25L 的长方形,从相对S 系沿x 方向匀速飞行的飞行器上测得图形是边长为L 的正方形,如图2所示,则飞船相对S 系的速度是 ( ) A ．c 54 B ．c 4 5 C ．c 53 D ． c 3 5 二、填空题 9．图3中电容器的电容是C =4×10-6F,电感是L =9×10-4H,图中电键K 先闭合,稳定后再断开,开始电磁振荡时计时,当t =3.14×10-4s 时刻,L 中的电流方向向____(左还是右),磁场能正在_____（增大还是减小）,C 中左极板带_____（正电还是负电） 图2
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷复习练习(Word版 含答案)
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷复习练习(Word 版 含答案) 一、第十三章 电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难） 1．已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度B 的表达式：00 2I B r μπ=，其中r 0是该点到通电直导线的距离，I 为电流强度，μ0为比例系数（单位为N/A 2）．试推断，一个半径为R 的圆环，当通过的电流为I 时，其轴线上距圆心O 点为r 0处的磁感应强度应为（ ） A ．() 20322 202r I R r + B ．()0322202IR R r μ+ C ．()2 0322 202IR R r μ+ D ．()200322 202r I R r μ+ 【答案】C 【解析】 根据，00 2I B r μπ=,μ0单位为：T?m/A ； A 、等式右边单位：23m A =A/m m ，左边单位为T ，不同，故A 错误；B 、等式右边单位：3(T m/A)m A =T/m m ??，左边单位为T ，不同，故B 错误；C 、等式右边单位：23(T m/A)m A =T m ??，左边单位为T ，相同，故C 正确；D 、等式右边单位23(T m/A)m A =T m ??，左边单位为T ，相同，但当r 0=0时B =0，显然不合实际，故D 错误；故选C. 【点睛】本题要采用量纲和特殊值的方法进行判断，即先根据单位判断，再结合r 0取最小值进行分析.结合量纲和特殊值进行判断是解决物理问题的常见方法. 2．如下左图所示，足够长的直线ab 靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab 上各点的磁感应强度B ，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷测试卷(解析版)
第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷测试卷（解析版） 一、第十三章 电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难） 1．如图所示，匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁感线平行，能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种（ ） A ．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动 B ．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动 C ．线圈绕着与磁场平行的直径ab 旋转 D ．线圈绕着与磁场垂直的直径cd 旋转 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故A 错误． B ．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故B 错误． C ．线圈绕着与磁场平行的直径ab 旋转时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故C 错误． D ．线圈绕着与磁场垂直的直径cd 旋转时，磁通量从无到有发生变化，线圈中有感应电流产生；故D 正确． 故选D ． 【点睛】 感应电流产生的条件有两个：一是线圈要闭合；二是磁通量发生变化. 2．三根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正三角形，O 为三角形的重心，通过三根直导线的电流分别用I 1、I 2、I 3表示，方向如图。现在O 点垂直纸面固定一根通有电流为I 0的直导线，当1230I I I I ===时，O 点处导线受到的安培力大小为F 。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，则（ ）
A ．当102303I I I I I ===、时，O 点处导线受到的安培力大小为4F B ．当102303I I I I I ===、时，O 点处导线受到的安培力大小为3F C ．当201303I I I I I ===、时，O 点处导线受到的安培力大小为3F D ．当301203I I I I I ===、时，O 点处导线受到的安培力大小为2F 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 根据安培定则画出123I I I 、、在O 点的磁感应强度123B B B 、、的示意图如图所示 当1230I I I I ===时，三根导线在O 点产生的磁感应强度大小相等，设为0B ，根据磁场叠加原理可知，此时O 点的磁感应强度为 02B B = 此时O 点处对应的导线的安培力 002F B I L = AB ．由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，当 102303I I I I I ===、时，则有 103B B =，230B B B == 根据磁场叠加原理可知，此时O 点的磁感应强度为 04B B = 此时O 点处对应的导线的安培力 0042F B I L F '== 故AB 错误； C ．当201303I I I I I ===、时，有 203B B =，130B B B ==
电磁辐射检测方法
电磁辐射检测方法
常规电磁辐射监测方法 1.电磁辐射污染源监测方法 1)环境条件 应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。 2)测量仪器 可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。采用有方向性探头时，应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射电平。 测量仪器工作频带应满足待测场要求，仪器应经计量标准定期鉴定。 3)测量时间 在幅射体正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15秒，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间。 4)测量位置 测量位置取作业人员操作位置，距地面0.5、1、1.7m三个部位。 辐射体各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面0.5—1.7m。 辐射体附近的固定哨位、值班位置等。 数据处理 出每个测量部位平均场强值（若有几次读数）。 根据各操作位置的E值（H、P d）按国家标准《电磁辐射防护规定》（GB 8702—88）或其它部委制定安全限值”作出分析评价。 2.环境电磁辐射测量方法 1）测量条件 气候条件： 气候条件应符合待业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度相对湿度。 测量高度： 离地面1.7~2m高度。也可根据不同目的，选择测量高度。 测量频率： 电场强度测量值＞50 dBμV/m的频率作为测量频率。 测量时间： 本测量时间为5：00~9：00，11：00~14：00，18：00~23：00城市环境电磁辐射的高峰期。 24小时昼夜测量，昼夜测量点不应少于10点。 测量间隔时间为1h，每次测量观察时间不应小于15s，若指针摆动过大，应适当延长观察时间。 2）布点方法
第十五章 电磁感应与电磁波
第十五章电磁感应与电磁波 [教学时数] 12 [教学内容] 第一节电磁感应的基本定律 第二节动生电动势 第三节感生电动势 第四节自感和互感 第五节磁场的能量 第六节电磁波 [教学要求] （1）熟悉电磁感应现象，掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律； （2）深刻理解动生电动势、感生电动势、自感电动势、互感电动势等概念； （3 （4）了解磁场能量、能量密度等概念，会求磁场能量、能量密度； （5）理解位移电流的概念，知道电磁波的产生机制。 [重点] 求解动生电动势和感生电动势 [难点] 互感电动势 [教学方法] 讲授法、谈话法、启发法、范例教学法 [教学方案] 1. 内容安排 每小节用两个课时完成 2. 活动安排 理论讲授、例题讲解、课堂练习、课后练习
第一节 电磁感应的基本定律 1． 电磁感应现象 2． 1831年实验物理学家法拉第从实验中发现，当通过 任一闭合导体回路所包围面积的磁通量发生变化时，回 路中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的 电流叫感应电流。回路中有电流的原因是电路中有电动 势，直接由电磁感应得到的电动势叫感应电动势。 2．楞次定律 楞次定律指出：闭合回路中的感应电流总是企图使 它自己所产生的磁场反抗原磁通量的变化。因此对感应 (1)原磁场的方向及磁通量Φm 如何变? (2)由“反抗”Φm 的变化确定感应电流的磁场方向； (3)由感应电流的磁场方向确定感应电流(电动势) 这里要注意“反抗”的含义，反抗并不是相反，“反抗”是指Φm 若变大，感应电流的磁场方向应与之相反；而Φm 变小，感应电流的磁场方向应与之相同。例如在图8(a)中，导体CD 向右滑动，(1)回路中B 垂直低面向内，Φm 在增加；(2)由“反抗”知感应电流的磁场方向应相反，即垂直纸面向外；(3)要得到这样的磁场，电流(电动势)必为C →D 。 3．法拉第电磁感应定律 法拉第全面总结了磁通量的变化与感应电动势之间的关系而得出：不论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律 ε = - dt d φ 式中负号表明感应电动势的方向和磁通量变化率之间的关系，是楞次定律的数学表示，判断时先任取一个回路方向(绕行方向)，并按右螺旋法则定出回路法线n 的方向；再定磁通量的正负，与n 同向为正，异向为负；最后由d Φ/dt 的正负确定εi 的正负，如图8.1.2所示。显然用这种方法确定感应电动势的方向很复杂，因此在实际解算中，常常是利用楞次定律来 第二节 动生电动势 1．动生电动势 由于闭合回路或一段导体在稳恒磁场中运动而回路或导体内产生的感应电动势叫动生电动势。 ε = dt d φ = Bl dt dx = Blv 动生电动势的本质是自由电子在磁场中受到洛仑兹力的结果。导体CD 向右运动时，自
5.3电磁振荡与电磁波
§5、3电磁振荡与电磁波 5．3．1、电磁振荡 电路中电容器极板上的电荷和电路中的电流及它们相联系的电场和磁场作周期性变化的现象，叫做电磁振荡。在电磁振荡过程中所产生的强度和方向周期性变化的电流称为振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。最简单的振荡电路，是由一个电感线圈和一个电容器组成的LC 电路，如图5-3-1所示。 在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡应该永远持续下去，电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡 叫做自由振荡或等幅振荡。但是，由于任何电路都有电阻，有一部分能量要转变成热，还有一部分能量要辐射到周围空间中去，这样振荡电路中的能量要逐渐减小，直到最后停止下来。这种振荡叫做阻尼振荡或减幅振荡。 电磁振荡完成一次周期性变化时需要的时间叫做周期。一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率。 振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其它外界的影响，即电路中发生自由振荡时的周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率。 LC 回路的周期T 和频率f 跟自感系数L 和电容C 的关系是:. LC f LC T ππ21 ,2==。 5．3．2、电磁场 任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，任何变化的磁场都要在周围空间产生电场。变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的场，这就是电磁场。麦克斯韦理论是描述电磁场运动规律的理论。 L 图5-3-1
变化的磁场在周围空间激发的电场，其电场呈涡旋状，这种电场叫做涡旋电场。涡旋电场与静电场一样对电荷有力的作用；但涡旋电场又与静电场不同，它不是静电荷产生的，它的电场线是闭合的，在涡旋电场中移动电荷时电场力做的功与路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。 当导体作切割磁感线运动时，导体中的自由电子将受到洛仑兹力而在导体中定向移动，使这段导体两端分别积累正、负电荷，产生感应电动势，这种感应电动势又叫做动生电动势。它的计算公式为 θεsin Blv = 当穿过导体回路的磁通量发生变化时（保持回路面积不变），变化的磁场周围空间产生涡旋电场，导体中的自由电子在该电场的电场力作用下定向移动形成电流，这样产生的感应电动势又叫感生电动势。它的计算公式为 t B S ??=ε 5．3．3、电磁波 如果空间某处产生了振荡电场，在周围的空间就要产生振荡的磁场，这个振荡磁场又要在较远的空间产生新的振荡电场，接着又要在更远的空间产生新的振荡磁场，……，这样交替产生的电磁场由近及远地传播就是电磁波。 电磁波的电场和磁场的方向彼此垂直，并且跟传播方向垂直，所以电磁波是横波。 电磁波不同于机械波，机械波要靠介质传播，而电磁波它可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空个的传播速度8 1000.3?=C 米/秒。 电磁波在一个周期的时间内传播的距离叫电磁波的波长。电磁波在真空中的波长为:.
电磁振荡和电磁波
电磁振荡和电磁波 一、教法建议 抛砖引玉 本章教材的核心内容是麦克斯韦的电磁理论，但由于考查重心以电磁振荡的过程和电磁波特性为主，所以教学时这方面内容应详讲重练，而其它则简单地阐述。 指点迷津 教材对电磁振荡产生过程的分析是从能量转换着眼，重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化上。教学时可引导学生逐步分析教科书中图6-2甲、乙、丙、丁、戊所示的电磁振荡过程要使学生明确何时电场能转化为磁场能，何时磁场能转化为电场能；何时电场能最大，何时磁场能最大。电场能与磁场能间的转化条件是电感线圈的自感作用和电容器的充放电作用。要启发学生从电磁感应的角度搞清楚：为什么充好电的电容器开始放电时电路里的电流不能立刻达到最大值，电场能为什么不能转化为磁场能，为什么电容器放电完毕时电路里的电流还要继续流动。 电磁振荡产生的物理过程比较抽象，为了帮助学生理解可用单摆的摆动作类比，电容器充完电时相当于把摆球从平衡位置拉到最高点，电场能相当于摆球势能，磁场能相当于摆球动能。电容器在放电过程中电场能转化为磁场能，相当于摆球由最高点向平衡位置运动。摆球势能转化为动能。电容器放电完毕电场能全部转化为磁场能，相当于摆球到达平衡位置时摆球势能全部转化为动能。 如果想使学生建立起较完整的电磁振荡概念，就要使学生明确“电”不仅指电容器两极板上的电荷，也指该电荷产生的电场，“磁”不仅指电感线圈中的电流，也指该电流产生的磁场。电磁振荡是指这些电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性的正弦变化的现象，为了使学生分清振荡电流与前章所讲的交变电流的区别，要指出振荡电流是一种频率很高的交变电流，很难用交流发电机产生，一般用LC回路产生。可说明在演示实验中我们有意加大电感线圈的电感L和电容器的电容C使振荡电流周期变大（频率减小）以便观察，无线电技术中所应用的振荡电流频率约1兆赫左右或几十兆赫。 阻尼振荡和无阻尼振荡除了按教材内容介绍外，可与单摆的摆动进行对比说明，还可用示波器演示LC回路产生阻尼振荡时的情形，让同学观察振幅衰减的情况，并用示波器观察补充能量后产生的无阻尼振荡波形，看到振幅一定的情况，通过观察示波器的波形能对教科书中图6-3的图象留下深刻的印象。 教科书在解释什么叫振荡电路的固有周期和固有频率后，通过演示实验改变LC回路中的电感L或电容C，使同学看到电路的振荡周期、频率随之变化，由实验中得出电感L大（小）、电容C大（小）、周期长（短的结论，要启发学生体会到：LC回路的周期频率由电路本身的特性（L，C值）决定，所以把电路的周期、频率叫做固有周期、固有频率，教材没有做进一步的分析和证明，直接给出了周期公式和频率公式，这两个公式的证明在中学不易讲清楚。我们的目的是让学生通过实验现象的观察了解公式内容，能应用公式对有关总是进行简单的分析、计算。教材强调了公式中各个物理量的单位，这是有的学生容易出错的地方，课堂上可以让学生做一些简单的基本练习。 （1）电磁场和电磁波：从理论上说，是磁学的核心内容就是电磁场的概念和麦克斯韦的电磁场方程，但这些内容非常抽象，在中学阶段还没有很好的方法让学生接受，只能要求学生对电磁场的理论有一个初步的定性的了解，教材突出了电磁场理论中最核心的内容：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，变化的电场和磁场交替产生传播出去形成电磁波。 电磁场理论建立的历史过程是对我们有极大启发的激动人心的过程，适当介绍这一历史过程对学生有教育作用，在思想方法上也会受益。我们可简单介绍法拉第关于场的要领和法拉第的一些设想，介绍麦克斯韦的追求和电磁理论的提出、电磁波设想的提出，介绍赫兹对电磁波存在的实验验证。 电磁场理论的核心之一是：变化的磁场产生电场，教材从电磁感应用现象中随时间变化的磁场在线圈中产生感应电动势谈起，为了使学生容易接受，可做一个演示实验，实验装置如图6-1所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光，我们可提出问题，线圈中产生感应电动势说明了什么？指出麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场在线圈中引起了感应电流，我们又提出问题：如果用不导电的塑料线绕制线圈、线圈中还会有电流、电场吗？（有电场，无电流）。再问：想像线圈不存在时线圈所在处的空间还有电