教科版高中物理选修3-4第三章 电磁振荡 电磁波.docx

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第三章电磁振荡电磁波第1节电磁振荡1．在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的________、通过线圈的________以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化．电场和磁场周期性的相互转变的过程也就是____________和____________周期性相互转化的过程．我们把这种现象称为电磁振荡．2．在电磁振荡中，如果没有________损失，振荡将永远持续下去，振荡电流的________将永远保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，由于振荡电路中有电阻，电路中的能量有一部分要转化成________，还有一部分能量以____________的形式辐射到周期空间去了，这样，振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的______逐渐减小，直到停止振荡，这种振荡叫做阻尼振荡．3．电磁振荡完成________________________需要的时间叫做周期，1 s内完成的______________________的次数叫做频率．振荡电路里发生________________________时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率．LC振荡电路的周期T和频率f跟电感线圈的自感系数L和电容C的关系是：T＝________，f＝____________.4．关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是()A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大B．电荷量为零时，线圈中振荡电流最大C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能D．电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能5．有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采用的措施为()A．增加线圈匝数B．在线圈中插入铁芯C．减小电容器极板正对面积D．减小电容器极板间距离6．电磁振荡与机械振动相比()A．变化规律不同，本质不同B．变化规律相同，本质相同C．变化规律不同，本质相同D．变化规律相同，本质不同概念规律练知识点一振荡电路的各物理量的变化1．关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是()A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能2．如图1所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是()图1①在b和d时刻，电路中电流最大②在a→b时间内，电场能转变为磁场能③a和c时刻，磁场能为零④在O→a和c→d时间内，电容器被充电A．只有①和③B．只有②和④C．只有④D．只有①②和③知识点二电磁振荡的周期和频率3．在LC振荡电路中，用以下哪种办法可以使振荡频率增大一倍()A．自感L和电容C都增大一倍B．自感L增大一倍，电容C减小一半C．自感L减小一半，电容C增大一倍D．自感L和电容C都减小一半4．要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是()A．增大电容器两极板的间距B．升高电容器的充电电压C．增加线圈的匝数D．在线圈中插入铁芯方法技巧练自感现象和振荡电路的综合性问题分析技巧5．如图2所示电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合电键S，待电路达到稳定状态后，再断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡．图2如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻t＝0，那么图中能正确表示电感线圈中电流i随时间t变化规律的是()6．如图3所示，线圈自感系数为L，其电阻不计，电容器的电容为C，开关S闭合．现将S突然断开，并开始计时，以下说法中错误的是()图3A ．当t ＝π2LC 时，由a 到b 流经线圈的电流最大B ．当t ＝πLC 时，由b 到a 流经线圈的电流最大C ．当t ＝π2LC 时，电路中电场能最大D ．当t ＝3π2LC 时，电容器左极板带有正电荷最多1．在LC 回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是( ) A ．电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小 B ．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大 C ．电容器极板上电荷量最多时，电场能最大 D ．回路中电流值最小时刻，电场能最小2．在LC 电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是( )A ．电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期B ．当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零C ．提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大D ．要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积3．当LC 振荡电路中的电流达到最大值时，电感L 中磁场的磁感应强度B 和电容器C 中电场的场强E 是( )A ．B 和E 都达到最大值 B ．B 和E 都为零C ．B 达到最大值而E 为零D ．B 为零而E 达到最大值4．LC 振荡电路中，平行板电容器两极板间电场强度随时间变化关系如图4所示，则与该图中A 点相对应的是( )图4A ．电路中的振荡电流最大B ．电路中的磁场能最大C ．电路中的振荡电流为零D ．电容器两极板所带电荷量最少5．LC 振荡电路中，某时刻磁场方向如图5所示，则下列说法正确的是( )图5A ．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B ．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C ．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正增大D ．若电容器正放电，则自感电动势正在阻碍电流增大6．如图6所示，L 为一电阻可忽略的线圈，D 为一灯泡，C 为电容器，开关S 处于闭合状态，灯泡D 正常发光，现突然断开S ，并开始计时，能正确反映电容器a 极板上电荷量q 随时间变化的图象是下图中的(图中q 为正值表示a 极板带正电)( )图67. 图7中的LC 振荡电路，先把开关S 掷到1处给电容器C 充电，充好电后再将开关S 掷到2处(组成LC 振荡电路)，这时电容器开始放电，但电流不能立刻达到最大值，而是直到电容器C 放电完毕时电流才达到最大值，造成此现象的原因是( )图7A ．线圈的自感作用B ．电容器的本身特点C ．电子做定向移动需要一定的时间D ．以上答案都错误8. 某时刻LC 振荡电路的状态如图8所示，则此时刻( )图8A ．振荡电流i 在减小B ．振荡电流i 在增大C ．电场能正在向磁场能转化D ．磁场能正在向电场能转化9．一台电子钟，是利用LC 振荡电路来制成的，在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min ，造成这种现象的可能原因是( )A ．L 不变C 变大了B ．L 不变C 变小了 C ．L 变小了C 不变D ．L 、C 均减小了 10．在LC 振荡电路中，由容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间( ) A.π4 LC B.π2 LC C ．π LC D ．2π LC11.振荡电路中线圈的自感系数为L ，电容器的电容为C ，则电容器两极板间的电压从最大值变为零，所用的最少时间为________．图912．如图9所示，LC 电路中C 是带有电荷的平行板电容器，两极板水平放置．开关S 断开时，极板间灰尘恰好静止．当开关S 闭合时，灰尘在电容器内运动，若C ＝0.4 μF ，L ＝1 mH ，求：(1)从S 闭合开始计时，经2π×10－5 s 时，电容器内灰尘的加速度大小为多少？ (2)当灰尘的加速度多大时，线圈中电流最大？第三章电磁振荡电磁波第1节电磁振荡答案课前预习练1．电荷电流电场能磁场能2．能量振幅内能电磁波振幅3．一次周期性变化周期性变化无阻尼振荡2πLC12πLC4．BC5．C[由电磁波波速、波长、频率关系c＝fλ＝恒量知，欲使λ减小，只有增大f；由LC回路的固有频率公式f＝12πLC可知：欲增大f，应减小LC，故选C.]6．D[电磁振荡是电容器的电场能和线圈的磁场能相互转化的过程，而机械振动是振子的动能和势能相互转化的过程，它们都是按正弦规律变化的，故D正确．] 课堂探究练1．D[振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间，场强为零，A选项错误；振荡电流为零时，其要改变方向，这时电流变化最快，电流变化率最大，线圈中的自感电动势最大，B 选项错误；振荡电流增大时，线圈中的电场能转化为磁场能，C选项错误；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，D选项正确．]2．D[a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，③正确；b 和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，①正确；a→b是放电过程，电场能转化为磁场能，②正确；O→a是充电过程，而c→d是放电过程，④错误．] 点评分析振荡电路各量的变化规律时要抓住两条线索．一个是i随时间的变化规律，同时B、E B与i的变化规律一致；一个是q随时间的变化规律，同时E、E电、u与q的变化规律一致．并且要知道i与q变化规律的关系，否则会造成思路混乱．3．D[由LC振荡电路的频率公式f＝12πLC知，当自感系数L和电容C都减小一半时，其振荡频率恰好增大一倍．]点评LC振荡电路的周期T和频率f只与自感系数L和电容C有关，与其他因素无关，则T＝2πLC，f＝12πLC其中：①C ＝εs4πkd ，即C 与正对面积s 、板间距离d 及介电常数ε有关．②L 与线圈匝数、粗细、长度、有无铁芯等因素有关．4．A [该题考查决定振荡频率的因素．振荡电流的频率由LC 回路本身的特性决定，f ＝12πLC .增大电容器两极板的间距，电容减小，振荡电流的频率升高，A 对；升高电容器的充电电压不能改变振荡电流的频率，B 错；增加线圈匝数和插入铁芯，电感L 都增大，振荡电流的频率降低，C 、D 错．]点评 注意平行板电容器电容C ＝εS4πkd ，而自感系数的大小与线圈粗细、长度、匝数及有无铁芯有关．5．B [本题属含自感现象和振荡电路的综合性问题，应从下面几个方向考虑： (1)S 断开前，ab 段短路，电容器不带电．(2)S 断开时，ab 中产生自感电动势，阻碍电流减小，同时，电容器C 充电，此时电感线圈中电流正向最大．(3)给电容器C 充电的过程中，电容器的充电电荷量最大时，ab 中电流减为零，此后LC 发生电磁振荡，形成交变电流．]6．A [断开开关S 时，由于自感作用，线圈中产生的感应电流是最大的，且由a 到b.根据LC 振荡电路的周期公式T ＝2πLC ，可知A 是错误的，故选A.]方法总结 电感线圈L 发生自感现象时，L 上的电流在原基础上开始变化，根据自感规律判断出电流的变化规律，再由i 与q 及其他各量的对应关系即可一一突破所有问题．课后巩固练 1．BC2．D [电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A 错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B 错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C 错误；提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C ，达到增大振荡频率的目的，D 正确．]3．C 4．C5．BCD [由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论．(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C 对，A 错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，则可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B 对，由楞次定律可判定D 对．]6．B [当S 断开时，LC 振荡电路中，电容器充电，b 带正电，故B 正确．] 7．A 8.AD9．BCD [根据T ＝2πLC ，又根据钟表变快是LC 振荡电路周期变小了，钟就变快了．] 10．B [LC 振荡电路的周期T ＝2πLC ，其电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间t ＝T/4，所以t ＝π2LC.]11.π2LC解析 电容器两极板间的电压从最大值到零所用的最少时间为14T ，而T ＝2πLC ，故t＝12πLC. 12．(1)2g (2)加速度大小为g ，且方向竖直向下解析 (1)开关S 断开时，极板间灰尘处于静止状态，则有mg ＝q·QCd ，式中m 为灰尘质量，Q 为电容器所带的电荷量，d 为板间距离，由T ＝2πLC ，得T ＝2π1×10－3×0.4×10－6s ＝4π×10－5 s ，当t ＝2π×10－5 s 时，即t ＝T 2，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t ＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为F 合＝mg ＋q·QCd ＝2mg ，又因为F 合＝ma ，所以a ＝2g ，方向竖直向下．(2)当线圈中电流最大时，电容器所带的电荷量为零，此时灰尘仅受重力，灰尘的加速度为g ，方向竖直向下．。