(统编版)2020学年高中物理第三章第2节电磁场和电磁波教学案教科版选修3
2019版高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波 1 电磁振荡 2 电磁场和电磁波学案 教科版选修3-4
1 电磁振荡2 电磁场和电磁波[学习目标] 1.了解振荡电流、LC回路中振荡电流的产生过程，会求LC回路的周期与频率.2.了解阻尼振荡和无阻尼振荡.3.了解麦克斯韦电磁理论的基础内容以及在物理学发展史上的意义.4.了解电磁波的基本特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质.一、电磁振荡1.振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流.2.振荡电路：能够产生振荡电流的电路.3.LC振荡电路及充、放电过程(1)LC振荡电路：由线圈L和电容器C组成的电路，是最简单的振荡电路.(2)电容器放电：由于电感线圈对交变电流的阻碍作用，放电电流不能立即达到最大值，而是由零逐渐增大，线圈产生的磁场逐渐增强，电容器里的电场逐渐减弱，电场能逐渐转化为磁场能.放电完毕后，电场能全部转化为磁场能.(3)电容器充电：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，电流并不立即消失，仍保持原来的方向继续流动，电容器被反向充电.在这个过程中，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，充电完毕时，磁场能全部转化为电场能.4.无阻尼振荡和阻尼振荡(1)无阻尼振荡：如图1所示，如果没有能量损失，振荡电流的振幅永远保持不变的电磁振荡.图1(2)阻尼振荡：如图2所示，能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡的电磁振荡.图2二、电磁振荡的周期和频率1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.频率：1s内完成的周期性变化的次数.2.固有周期和频率振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期、固有频率，简称振荡电路的周期和频率. 3.LC 振荡电路的周期T 和频率f 跟电感线圈的电感L 和电容器的电容C 的关系是T ＝2πLC 、f ＝12πLC.三、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 1.变化的磁场能够在周围空间产生电场 (1)磁场随时间变化快，产生的电场强；(2)磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场； (3)稳定的磁场周围不产生电场. 2.变化的电场能够在周围空间产生磁场. (1)电场随时间变化快，则产生的磁场强； (2)电场随时间的变化不均匀，产生变化的磁场； (3)稳定的电场周围不产生磁场. 四、电磁场和电磁波 1.电磁场变化的电场和变化的磁场交替产生，形成的不可分割的统一体.2.电磁波的产生：由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波.3.麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在，1888年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在.赫兹还运用自己精湛的实验技术测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度，证实了这个速度等于光速.4.电磁波的波长λ、波速v 和周期T 、频率f 的关系： λ＝vT ＝v f.5.电磁波在真空中的传播速度v ＝c ≈3×108m/s.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)LC 振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小，电场能最大.( × ) (2)要提高LC 振荡电路的振荡频率，可以减小电容器极板的正对面积.( √ ) (3)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场.( × ) (4)电磁波是横波.( √ )2.在LC 振荡电路中，电容器C 带的电荷量q 随时间t 变化的图像如图3所示.1×10－6s 到 2×10－6s 内，电容器处于(填“充电”或“放电”)过程，由此产生的电磁波的波长为m.图3答案 充电1200一、电磁振荡的产生[导学探究] 如图4所示，将开关S 掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2.图4(1)在电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？ (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ (3)线圈中自感电动势的作用是什么？答案 (1)电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能. (2)电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能. (3)线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化. [知识深化] 振荡过程各物理量的变化规律例1 (多选)如图5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 及LC 回路中电流i (规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q 为正值表示a 极板带正电)( )图5答案 BC解析 S 断开前，电容器C 断路，线圈中电流从上到下，电容器不带电；S 断开时，线圈L 中产生自感电动势，阻碍电流减小，给电容器C 充电，此时LC 回路中电流i 沿顺时针方向(正向)最大；给电容器充电过程，电容器带电荷量最大时(a 板带负电)，线圈L 中电流减为零.此后，LC 回路发生电磁振荡形成交变电流.综上所述，选项B、C正确.LC振荡电路充、放电过程的判断方法1.根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程.2.根据物理量的变化趋势判断：当电容器的电荷量q (电压U、场强E、电场能E E)增大或电流i(磁感应强度B、磁场能E B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程.3.根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电.例2(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图6所示，则( )图6A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB.若磁场正在减弱，则电场能正在增加，电容器上极板带负电C.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b答案ABC解析若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增加，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误.二、电磁振荡的周期和频率1.由公式T＝2πLC、f＝12πLC可知T、f取决于L、C，与极板所带电荷量、两板间电压无关.2.L、C的决定因素L一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有无铁芯决定，电容C由公式C＝εr S4πkd可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关.例3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.在线圈中插入铁芯答案 A解析LC振荡电路中产生的振荡电流的频率f＝12πLC，要想增大频率，应该减小电容C，减小线圈的电感L，再根据C＝εr S4πkd，增大电容器两极板的间距，电容减小，所以A正确；升高电容器的充电电压，电容不变，B错误；增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯，电感L增大，故C、D错误.三、麦克斯韦电磁场理论[导学探究] (1)电子感应加速器就是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图7所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来越大.请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？如果线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们什么道理？图7(2)用导线将手摇发电机与水平放置的平行板电容器两极相连，平行板电容器两极板间的距离为4cm左右，在下极板边缘放上几个带绝缘底座的可转动小磁针，当摇动发电机给电容器充电或放电时，小磁针发生转动，充电结束或放电结束后，小磁针静止不动.请思考：小磁针受到什么力的作用而转动？这个现象告诉我们什么道理？答案(1)带电粒子受到电场力作用做加速运动.线圈中通入恒定电流时，带电粒子不会被加速.变化的磁场能产生电场.(2)小磁针受到磁场力的作用而转动.变化的电场可以产生磁场.[知识深化] 对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)变化的磁场产生电场①均匀变化的磁场产生恒定的电场.②非均匀变化的磁场产生变化的电场.③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场.(2)变化的电场产生磁场①均匀变化的电场产生恒定的磁场.②非均匀变化的电场产生变化的磁场.③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.例4某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，能产生电磁场的是( )答案 D解析图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生恒定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D 中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这个磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场. 四、电磁波[导学探究] 如图8所示是赫兹证明电磁波存在的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，检波器上两铜球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么问题？图8答案 当A 、B 两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到检波器时，它在检波器中激发出感应电动势，使检波器上两铜球间也会产生电火花.这个实验证实了电磁波的存在. [知识深化] 电磁波与机械波的比较例5 (多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( ) A.机械波和电磁波，本质上是一致的B.机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C.机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 答案 BCD解析 机械波由波源的振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B 、C 、D 正确.1.(电磁振荡)如图9所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向如图所示，且正在增大，则此时( )图9A.A板带正电B.线圈L两端电压在增大C.电容器C正在充电D.电场能正在转化为磁场能答案 D解析电路中的电流正在增大，说明电容器正在放电，选项C错误；电容器放电时，电流从带正电的极板流向带负电的极板，则A板带负电，选项A错误；电容器放电，电容器两板间的电压减小，线圈两端的电压减小，选项B错误；电容器放电，电场能减小，电流增大，磁场能增大，电场能正在转化为磁场能，选项D正确.2.(电磁振荡的周期和频率)在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于( )A.充电电压的大小B.电容器带电荷量的多少C.放电电流的大小D.电容C和电感L的数值答案 D解析电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期T＝2πLC，T是由振荡电路的电容C和电感L决定的，与充电电压、带电荷量、放电电流等无关.故选D.3.(麦克斯韦电磁场理论)下列说法中正确的是( )A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场C.任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场答案 C解析根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁场(电场)是恒定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场.故选C.4.(电磁波的特点)(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是( )A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/sC.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D.只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波答案AC解析电磁波在真空中的传播速度为光速c＝3.0×108m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变化.电磁波仍具有波的特征，电磁波只有在真空中的速度才为 3.0×108 m/s，在其他介质中的传播速度小于3.0×108m/s.只有交变的电场和磁场才能产生电磁波.一、选择题考点一电磁振荡1.(多选)在LC振荡电路中，若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加，则( )A.电路中的电流正在增大B.电路中的电场能正在增加C.电路中的电流正在减小D.电路中的电场能正在向磁场能转化答案BC解析电荷量增加，电容器充电，电场能增加，磁场能减小，电流减小.故选B、C.2.(多选)LC振荡电路中电容器两端的电压U随时间t变化的关系图像如图1所示，则( )图1A.在t1时刻，电路中的电流最大B.在t2时刻，电路中的磁场能最多C.在t2至t3的过程中，电路中的电场能不断增加D.在t3至t4的过程中，电容器带的电荷量不断增加答案BC解析t1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零，t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最大，磁场能最多，故选项A错误，选项B正确；在t2至t3的过程中，由题图可知，电容器两极板间电压增大，必有电场能增加，选项C正确；而在t3至t4的过程中，电容器两极板间电压减小，电容器带的电荷量不断减少，选项D 错误.3.(多选)在如图2甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为i的正方向，则( )图2A.0至0.5ms内，电容器C正在充电B.0.5ms 至1ms 内，电容器上极板带正电C.在1ms 至1.5ms 内，Q 点比P 点电势高D.在1.5ms 至2ms 内，磁场能在减少 答案 CD解析 由题图乙知0至0.5 ms 内i 在增大，电容器正在放电，A 错误；0.5 ms 至1 ms 内，电流在减小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，B 错误；在1 ms 至1.5 ms 内，为放电过程，电流方向改变，Q 点比P 点电势高，C 正确；在1.5 ms 至2 ms 内为充电过程，磁场能在减少，D 正确.考点二 电磁振荡的周期和频率4.某LC 电路的振荡频率为520kHz ，为能提高到1040kHz ，以下说法正确的是( ) A.调节可变电容，使电容增大为原来的4倍 B.调节可变电容，使电容减小为原来的14C.调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍D.调节电感线圈，使线圈电感变为原来的12答案 B解析 由振荡频率公式f ＝12πLC可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的14，或减小电感使之变为原来的14，故B 正确，A 、C 、D 错误.5.(多选)电子钟是利用LC 振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s ，造成这一现象的原因可能是( ) A.电池用久了B.振荡电路中电容器的电容大了C.振荡电路中线圈的电感大了D.振荡电路中电容器的电容小了 答案 BC解析 电子钟变慢，说明LC 回路的振荡周期变大，根据公式T ＝2πLC 可知，振荡电路中电容器的电容变大或线圈的电感变大都会导致振荡电路的振荡周期变大.故选B 、C.6.(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C 置于储罐中，电容器可通过开关S 与线圈L 或电源相连，如图3所示.当开关从a 拨到b 时，由L 与C 构成的电路中产生周期T ＝2πLC 的振荡电流.当罐中的液面上升时( )图3A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大C.LC 电路的振荡频率减小D.LC 电路的振荡频率增大 答案 BC解析 当罐中液面上升时，电容器两极板间的介电常数变大，则电容器的电容C 增大，根据T ＝2πLC ，可知LC电路的振荡周期T 增大，又f ＝1T，所以振荡频率减小，故选项B 、C 正确，A 、D 错误.考点三 麦克斯韦电磁场理论7.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，以下叙述中正确的是( ) A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场 B.打点计时器工作时周围必有磁场和电场C.恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场激发恒定的电场D.电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直 答案 ABD8.在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是( )答案 C解析 A 中磁场不变，则不会产生电场，故A 错误；B 中磁场方向变化，但大小不变，不会产生恒定的电场，故B 错误；C 中磁场随时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C 正确；D 中磁场随时间做非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D 错误.9.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图4所示时，可能是( )图4A.向上方向的磁场在增强B.向上方向的磁场在减弱C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱D.向上方向的磁场先减弱，然后反向增强答案BD解析在电磁感应现象的规律中，当一个闭合电路中通过它的磁通量发生变化时，电路中就有感应电流产生，电路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的.麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场.判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向.向上方向的磁场减弱时，感应电流的磁场阻碍原磁场的减弱而方向向上，根据安培定则知感应电流方向如题图中E的方向所示，选项A错误，B正确.同理，当磁场反向即向下的磁场增强时，也会得到如题图中E的方向，选项C错误，D正确.考点四电磁波10.(多选)以下关于电磁波的说法中正确的是( )A.只要电场或磁场发生变化，就能产生电磁波B.电磁波传播需要介质C.赫兹用实验证实了电磁波的存在D.电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随有能量向外传递的答案CD解析如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，就不能再产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波；电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质；赫兹用实验证实了电磁波的存在；电磁波具有能量，它的传播是伴随有能量传递的.故选C、D.11.关于电磁波，下列叙述中正确的是( )A.电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播D.随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息答案 B解析电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生衍射现象等波特有的现象，故B正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故C、D错误.12.声呐(水声测位仪)向水中发出的超声波遇到障碍物(如鱼群、潜水艇、礁石等)后被反射，测出从发出超声波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位；雷达则向空中发射电磁波，遇到障碍物后被反射，同样根据发射电磁波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位.超声波与电磁波相比较，下列说法正确的有( )A.超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量B.这两种波都既可以在介质中传播，也可以在真空中传播C.在空气中传播的速度与在其他介质中传播的速度相比较，这两种波在空气中传播时均具有较大的传播速度D.这两种波传播时，在一个周期内均向前传播了两个波长 答案 A 二、非选择题13.(电磁振荡的周期和频率)如图5所示，LC 振荡电路中振荡电流的周期为2×10－2s ，自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时，当t ＝3.4×10－2s 时，电容器正处于(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态.这时电容器的上极板(填“带正电”“带负电”或“不带电”).图5答案 充电 带正电解析 根据题意画出此LC 电路的振荡电流随时间的变化图像如图所示.结合图像，t ＝3.4×10－2s 时刻设为图像中的P 点，则该时刻正处于反向电流减小的过程，所以电容器正处于反向充电状态，上极板带正电.14.(电磁振荡的周期和频率)LC 振荡电路的电容C ＝556pF ，电感L ＝1mH ，若能向外发射电磁波，则其周期是多少？电容器极板所带电荷量从最大变为零，经过的最短时间是多少？ 答案 4.68×10－6s 1.17×10－6s 解析 T ＝2πLC＝2×3.14×1×10－3×556×10－12s ≈4.68×10－6sLC 振荡电路周期即其发射的电磁波周期，电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的最短时间为T 4，则t ＝T4＝1.17×10－6s.。
2019-2020学年高中物理 第3章 电磁波 第2节 电磁波的发射、传播和接收教案 鲁科版选修3-4.doc
2019-2020学年高中物理 第3章 电磁波 第2节 电磁波的发射、传播和接收教案 鲁科版选修3-4三点剖析一、电磁波在发射、接收时的电路要有效地发射电磁波,发射电路必须具备:1.足够高的振荡频率,频率越高,发射本领越大.2.要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间.要接收空中某频率的电磁波必须通过改变接收电路电容、电感使其电谐振.【例1】 用一平行板电容器和一个线圈组成LC 振荡电路,要增大发射电磁波的波长,可采用的做法是( )A.增大电容器两极板间的距离B.减小电容器两极板间的距离C.减小电容器两极板正对面积D.在电容器两极板间加入电介质解析:由λ=c/f 知,要增大发射电磁波的波长,必须减小振荡电路的振荡频率f,由f=12πLC 可知,要减小f,就必须增大电容器的电容C 或电感L,由C=εS4πkd,可判断B 、D 操作满足要求.答案:BD二、电磁波的发射和接收的过程发射:1.调制:在无线电应用技术中,首先将声音、图像等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号,这种电信号频率很低,不能用来直接发射电磁波,而需要把传递的低频电信号“加”到高频电磁波上,使高频电磁波随各种信号而改变,这个过程叫做调制.2.调幅和调频:使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅.使高频振荡的频率随信号而改变叫调频.3.无线电波的发射:由振荡器(常用LC 振荡器)产生高频振荡电流,用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上,再耦合到一个开放电路中激发出无线电波,向四周发射出去.接收:1.电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振.2.调谐:调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变,将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同,使接收电路产生电谐振,这个过程叫调谐.3.检波:从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波,检波是调制的逆过程,也叫解调.4.无线电波的接收:天线接收到所有的电磁波,经调谐选择出所需要的电磁波,再经检波取出携带的信号,放大后再还原成声音或图像.【例2】 调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入仍接收不到某较低频率电台发出的信号,要收到该电台的信号,可采用下列办法中的（ ）A.增加调谐电路中线圈的匝数B.加大电源电压C.在线圈两端并联一个较小的电容器D.减小电源电压解析:由题中条件可知,要接收到较低频率的信号,则应使调谐电路的频率减小,由f=LC π21和电容公式C=kdS πε4可知,加大调谐电路中的线圈匝数,可以增大L,减小f,故A 选项对.在线圈两端并联一个更小的电容,从而使C 更大,故f 减小,C 选项对,故A 、C 正确. 答案:AC各个击破类题演练1调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号,应( )A.增大调谐电路中线圈的匝数B.加大电源电压C.减小调谐电路中线圈的匝数D.将线圈中的铁芯取走解析:当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐振才能收听到电台信号.由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低,由f=LC π21,可知在C 无法调节的前提下,可减小电感L,即可通过C 、D 的操作升高f.答案:CD变式提升1世界各地有许多无线电台同时广播,试想为什么我们用收音机只能听到某一个电台的播音,而不是同时听到许多电台?解答:此问题涉及无线电波的接收和电磁振荡的相关知识,转动收音机旋钮,实际上是借助于改变电容器的电容间接地改变固有接收频率,当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这样就选出某一确定的电台.类题演练2一收音机调谐回路中线圈电感是30 μH,电容器电容可变,最大电容是270μF,最小电容是30 pF,求接收到的无线电波的波长范围是多大?解析:由T=2πLC 可知:电磁波的周期变化范围;由λ=T·c 进一步确定波长范围. 因为T=2πLC 所以T max =2π126102701030--⨯⨯⨯s=18π×10-8s T min =2π2610301030--⨯⨯⨯=6π×10-8s又因为λ=cT所以λmax =3×108×18π×10-8s=169.6 mλmin =3×108×3π×10-8s=56.5 m故169.6 m≥λ≥56.5 m.答案:56.5 m —169.6 m变式提升2在电视节目中，我们经常看到主持人与被派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”,这是为什么?如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话?(已知地球的质量为6.0×1024kg,地球半径为6.4×106 m,万有引力常量为6.67×10-11N·m 2·kg -2)解析：主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的.设同步卫星高度为H,由万有引力定律及卫星圆周运动规律可得2224)(Tm H R GMm π=+(R+H)H=2224GMT -R=3.6×107 m 则一方讲话,另一方听到对方讲话的最少时间t=c H 2=0.24 s. 答案:0.24 s。
2020-2021学年高中物理 第三章 磁场 阶段提升课学案 教科版选修3-1-2020_202
第三章知识体系·思维导图考点整合·素养提升考点带电粒子在复合场中的运动1.三种运动类型:(1)静止或匀速直线运动:当带电粒子在复合场中所受合外力为零时,将处于静止状态或做匀速直线运动。
(2)匀速圆周运动:当带电粒子所受的重力与电场力大小相等,方向相反时,带电粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。
(3)一般的曲线运动:当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在同一条直线上,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线。
2.对应分析方法:3.带电粒子在复合场中运动的关键词转化:是(重力加速度为g)( )A.E=,B=B.E=,B=C.E=,B=D.E=,B=【解析】选A。
假设粒子带负电,则其所受的电场力水平向左,根据左手定则,洛伦兹力方向斜向右下方与速度v垂直,根据平衡条件,这种情况粒子无法做匀速直线运动,所以粒子带正电,受力情况如图,根据平衡条件qvBsin45°=mg,qvBcos45°=qE,联立解得E=,B=,A正确,B、C、D错误。
如图,一个质量为m、带电量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。
现给圆环一个水平向右的初速度v0,在以后的运动中下列说法正确的是( )A.圆环可能做匀减速运动B.圆环不可能做匀速直线运动C.圆环克服摩擦力所做的功可能为mD.圆环克服摩擦力所做的功不可能为m-【解析】选C。
分情况对圆环受力分析,第一种情况圆环受到向下的重力、向上的支持力、向上的洛伦兹力、水平向左的摩擦力,圆环受到的洛伦兹力变小,支持力变大,摩擦力增大,圆环做加速度增大的减速运动,最后速度减为零;第二种情况支持力为零,圆环受到的摩擦力为零,这种情况下圆环做匀速直线运动;第三种情况随着速度减小,支持力减小,摩擦力减小,此时圆环做加速度减小的减速运动,当支持力减为零后做匀速运动。
高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波 第3、4节 电磁波谱 电磁波的应用 无线电波的发射教学案 教科版
第3、4节电磁波谱电磁波的应用无线电波的发射、传播和接收1.在电磁波谱中波长由长到短的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
不同的电磁波，频率不同，特性不同，产生机理也不同。
2．要有效地发射电磁波必须具备两个条件：(1)开放电路，(2)足够高的振荡频率。
3．将要传递的信号加到载波上的过程叫调制，调制有调幅和调频两种。
对应学生用书P44电磁波谱电磁波的应用[自读教材·抓基础]1．电磁波谱按波长(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱。
按照波长从长到短依次排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
2．不同电磁波的比较波长、频率特点应用无线电波波长大于可见光许多自然过程也辐射无线电波广播和通讯，天体卫星研究红外线所有物体都会发射红外线，热物体的红外线辐射比冷物体强红外线摄影红外线遥感可见光复色光波长(红)――→大小小大(紫)频率⎭⎪⎬⎪⎫太空黑暗天空明亮――→原因没有大气，天空蓝色――→原因短波散射，傍晚阳光红色――→原因短波吸收紫外线能量较高灭菌消毒促进人体对钙的吸收，利用荧光效应防伪X射线对生命物质有较强作用，过量会引起病变，穿透本领强检查人体内部器官、零件内部缺陷γ射线能量很高，破坏生命物质治疗疾病探测金属部件内部缺陷[跟随名师·解疑难]1．电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。
(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s。
(3)它们的传播都不需要介质。
(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。
2．电磁波的个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。
(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同。
不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。
2020学年高中物理第三章磁场第3讲磁感应强度学案教科版选修3-1
第3讲磁感应强度[目标定位] 1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度.2.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位.3.掌握安培力的计算方法.4.知道磁通量和磁通密度概念；会计算磁通量的大小．一、磁感应强度1．实验发现：在磁场中某一点，安培力F与电流I和导线长度L乘积的比值是一个定值，与I、L无关；不同点的比值不相等，与所在位置的磁场强弱有关，因此，我们可以用这个比值来描述磁场的性质，把它称为磁感应强度．2．定义式：B＝FIL ．3．单位：特斯拉，简称特，符号是T，1 T＝1NA·m.4．磁感应强度的方向：磁感应强度B是矢(填“矢”或“标”)量，磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针N极受力的方向．5．匀强磁场(1)定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．(2)磁感线：在匀强磁场中，磁感线是一组平行而且等距的直线．深度思考据公式B＝FIL知，磁场中某处的磁感应强度的大小与通电导线在该处所受磁场力F成正比，与导线中的电流I和导线长度L的乘积IL成反比，这种说法正确吗？为什么？答案不正确．公式B＝FIL只是磁感应强度的定义式，磁场中某处的磁感应强度只与磁场本身有关，与该处是否放导线、导线所受磁场力以及导线的长度、通电电流大小均无关．例1磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为5.0×10－2N ．求：(1)这个位置的磁感应强度；(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A 时，这一位置的磁感应强度；(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有磁场？解析 (1)由磁感应强度的定义式得B ＝F IL ＝ 5.0×10－22.5×1×10－2 T ＝2 T. (2)磁感应强度B 是由磁场自身决定的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T.(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行．答案 (1)2 T (2)2 T (3)不能肯定(1)在定义式B ＝F IL 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的磁场力不相等．(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短很短，IL 称为“电流元”，相当于静电场中电场强度公式E ＝F q 中的“试探电荷”．(3)磁感应强度B 是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F 、I 、L 无关，与磁场中有没有通电导线无关．例2 如图1所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M 、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a 、O 、b 在M 、N 的连线上，O 为MN 的中点，c 、d 位于MN 的中垂线上，且a 、b 、c 、d 到O 点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )图1A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同解析由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项A错误；由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M 在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C正确，选项D错误．答案 C磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．二、安培力的大小1．公式：F＝ILB⊥＝ILB sin__θ．θ指通电导线与磁场方向的夹角．2．对公式的理解同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图2所示．图2(1)如图甲，I⊥B，即θ＝90°时，安培力最大，F＝BIL．(2)如图乙，I∥B，即θ＝0°或180°时，安培力最小，F＝0．(3)如图丙，当I与B成θ角时，可以把磁感应强度B分解，如图丁所示．此时F＝BIL sin__θ，这是一般情况下安培力的表达式．例3长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( )解析A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BIL cos θ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误．答案 A例4如图3所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线abcd所受到的磁场的作用力的合力( )图3A．方向竖直向上，大小为(2＋1)BILB．方向竖直向上，大小为(2－1)BILC ．方向竖直向下，大小为(2＋1)BILD ．方向竖直向下，大小为(2－1)BIL解析 导线abcd 的有效长度为线段ad ，由几何知识知L ad ＝(2＋1)L ，故线段abcd 所受磁场力的合力大小F ＝BIL ad ＝(2＋1)BIL ，导线有效长度的电流方向为a →d ，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A 项正确．答案 A当导线垂直放入磁场时，安培力大小F ＝ILB ，其中L 为导线的有效长度，即连接两端点直线的长度，如图4所示．注意在丁中L ＝2R 而不等于2πR .图4三、磁通量1．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一块垂直磁感线方向的面积为S 的平面，我们定义BS 为通过这个面的磁通量，简称磁通，用Φ表示．它在数值上等于穿过这个面的磁感线条数．2．公式：Φ＝BS ．国际制单位为韦伯，简称韦，符号是Wb.1 Wb ＝1 T ·m 2.说明：当平面与磁场夹角为θ时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B 的方向的投影面积进行计算，Φ＝BS ⊥＝BS cos__θ．3．适用条件：(1)匀强磁场；(2)磁感线与平面垂直．4．引申：由于B ＝ΦS，因此，磁感应强度B 又叫做磁通密度．例5如图5所示，线圈abcd平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？图5解析解法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·S cos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb ＝0.12 Wb.解法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝B cos θ，则Φ＝B⊥S＝B cos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.答案0.12 Wb(1)磁通量的计算①公式：Φ＝BS适用条件：a.匀强磁场；b.磁感线与平面垂直．②当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥.(2)磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然．1．(磁感应强度的理解)关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是( )A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 ND．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T答案 A解析在B为零的地方，则F一定为零，而F为零时，则B不一定为零，可能B与I平行．故A正确，B错误；若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，根据F＝BIL sin θ，知只有B垂直于I时，F ＝BIL＝1 N，故C错误；若F＝1 N，I＝1 A，L＝1 m，根据F＝BIL sin θ，知只有B垂直于I时，F＝BIL＝1 N，B＝1 T，故D错误．2．(磁感应强度的叠加)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图6所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )图6A．b、d两点的磁感应强度相等B．a、b两点的磁感应强度相等C．c点的磁感应强度的值最小D．b点的磁感应强度的值最大答案 C解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误．a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确．3．(安培力的大小)如图7所示，在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力的大小．图7答案 A ．ILB cos α B ．ILB C.2ILB D ．2BIR E ．04．(对磁通量的理解)如图8所示，一个单匝线圈abcd 水平放置，面积为S ，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，当线圈以ab 边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？图8答案 BS 2 BS 2解析 当线圈分别转过30°和60°时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，S ⊥＝S 2，所以磁通量相同，都等于BS 2.题组一 对磁感应强度的理解1．(多选)下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )A ．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B ．小磁针N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C ．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D ．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向答案 BD解析 磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场方向，磁场方向也就是小磁针N 极受力的方向．但电流受力的方向不是磁场的方向．2．下列说法中正确的是( )A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：测出一小段通电导线受到的磁场力F，与该导线的长度L、以及通过的电流I，根据B＝FIL可算出该点的BB．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．放置在磁场中的1 m长的导线，通以1 A的电流，受力为1 N，该处的磁感应强度大小为1 T答案 C3．(多选)下列关于磁感应强度和电场强度的概念的说法正确的是( )A．电场强度是描述电场强弱的物理量，反映了电场的性质，磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，反映了磁场的性质B．电荷周围激发电场，运动电荷周围会激发磁场C．电场中任何位置处的电场强度与引入的试探电荷无关，磁场中各处的磁感应强度与引入的电流元无关D．电荷在电场中受到的电场力方向就是该处电场的方向，电流元在磁场中受到的磁场力的方向就是该处磁场的方向答案ABC解析电场强度和磁感应强度分别是描述电场和磁场的物理量，反映了电场和磁场的性质，选项A对；电荷周围存在电场、电流周围存在磁场，选项B对；电场强度和磁感应强度分别由电场和磁场本身决定，选项C对；正电荷所受电场力方向才是该处电场的方向，电流元受到的磁场力方向不是磁场的方向，选项D错．题组二磁感应强度的叠加4．(多选)如图1所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是( )图1A．直导线中的电流方向垂直纸面向外B．b点的实际磁感应强度为 2 T，方向斜向上，与B的夹角为45°C．c点的实际磁感应强度也为零D．d点的实际磁感应强度跟b点的相同答案AB解析由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1 T，由安培定则知A项正确．另由平行四边形定则知B项也正确．5．如图2所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共线；b点在两导线之间，b、d的连线与两导线所在直线垂直．磁感应强度可能为零的点是( )图2A．a点 B．b点 C．c点 D．d点答案 C解析要使合磁感应强度为零，必有I1和I2形成的两个磁场中的某一点磁感应强度等大反向，只有c点有可能，选C.6．三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图3所示，现使每条通电导线在斜边中点O所产生的磁感应强度的大小均为B，则该处的磁感应强度的大小和方向是( )图3A．大小为B，方向垂直斜边向下B．大小为B，方向垂直斜边向上C．大小为5B，斜向右下方D．大小为5B，斜向左下方答案 C解析由题意可知，三平行的通电直导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向如图．则：B合＝B2＋（2B）2＝5B，故A、B、D错误，C正确．题组三安培力的大小7．下列关于安培力的说法正确的是( )A．把通电导线放入磁场中一定会受到安培力作用B．把导线垂直放入匀强磁场中就会受到安培力作用C．安培力方向的判定需要左手定则D．通电导线受到安培力的大小正比于磁感应强度B、导线的长度L和导线中电流I的乘积BIL 答案 C解析导线与磁场方向平行时，导线受到的安培力为0，A错，若导线中没有电流，导线受到的安培力一定为0，B错；安培力方向需根据左手定则判定，C对；通电导线受到的安培力与导线放置有关，D错．8．(多选)把通有电流I长度为L的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，下列关于安培力大小的说法正确的是( )A．可能为0 B．一定为BILC．可能小于BIL D．可能大于BIL答案AC解析导线与磁场方向平行时，导线受到的安培力为0，A对；当导线与磁场方向垂直时，导线受到的安培力最大为BIL，C对，B、D错．9．如图4所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，ab与cd相距为l，则MN所受安培力大小( )图4 A．F＝BIlB．F＝BIl sin θC．F＝BIlsin θD．F＝BIl cos θ答案 C解析题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN间夹角，不是电流与磁场的夹角．10．(多选)如图5所示，纸面内的金属圆环中通有电流I，圆环圆心为O、半径为R，P、Q 为圆环上两点，且OP垂直于OQ，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里，则( )图5A．整个圆环受到的安培力大小为2πBIRB．整个圆环受到的安培力大小为0C．圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD．圆弧PQ受到的安培力大小为2BIR答案BD解析根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A错，B对；圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小，为2BIR，选项C错，D对．题组四磁通量的理解和计算11．(多选)下列关于磁通量的说法正确的是( )A．穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B．在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积C．穿过某一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线净条数D．地磁场穿过地球表面的磁通量为0答案CD解析只有当磁场与该面垂直时穿过该面的磁通量才等于磁感应强度与该面面积的乘积，选项A、B均错；磁通量的物理意义为穿过该面的磁感线的净条数，选项C对；地球表面是一个封闭曲面，穿进它的磁感线又全部从另一面穿出，则磁通量为0，选项D对．12．如图6所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )图6A．πBR2 B．πBr2C．nπBR2 D．nπBr2答案 B13．如图7所示，框架abcd的面积为S，框架平面的初始位置与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则图7(1)穿过框架平面的磁通量为多少？(2)若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为多少？(3)若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为多少？(4)若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化量大小是多少？答案 (1)BS (2)12BS (3)0 (4)2BS 解析 (1)初始位置Φ1＝BS ；(2)框架转过60°角时Φ2＝BS ⊥＝BS cos 60°＝12BS ； (3)框架转过90°角时Φ3＝BS ⊥＝BS cos 90°＝0；(4)若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180°角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即Φ4＝－BS ，所以ΔΦ＝|Φ4－Φ1|＝|－BS －BS |＝2BS .。
教科版高中物理选修3-4第三章 电磁振荡 电磁波
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**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8 A ．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 LCB.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．C4．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·Q Cd，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·Q Cd＝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．。
2018-2019学年高中物理教科版选修3-4教学案：第三章 第2节 电磁场和电磁波 Word版含答案
第2节电磁场和电磁波对应学生用书P40[自读教材·抓基础]1．变化的磁场能够在周围空间产生电场(1)麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。
(2)电场可由两种方式产生：①由电荷产生；②由变化的磁场产生。
2．变化的电场能够在周围空间产生磁场麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场。
稳定的电场周围不产生磁场。
[跟随名师·解疑难]1．对麦克斯韦电磁场理论的认识 变化的磁场产生电场：如图3－2－1所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关。
导体环的作用只是用来显示电场的存在。
1.变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性振荡变化的电场产生同频率周期性振荡变化的磁场。
2．变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性振荡变化的磁场产生同频率周期性振荡变化的电场。
3．变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场在空间传播形成电磁波，电磁波为横波，可以在真空中传播，波速为c ＝3.0×108 m/s 。
4．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在。
图3－2－1(2)变化的电场产生磁场：如图3－2－2所示，根据麦克斯韦理论，在LC 振荡电路中，当电容器充、放电的时候，不仅导线中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场。
图3－2－22．对麦克斯韦电磁场理论的理解[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图3－2－3所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是 ( )图3－2－3解析：选BC A 图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A 图中的下图是错误的；B 图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B 图正确；C 图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差π2，C 图是正确的；D 图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误。
高中物理第3章电磁场与电磁波本章优化总结课件选修34高二选修34物理课件
电磁振荡的三个“两” 1.两类物理量 一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量. (1)电流 i，它决定了磁场能的大小.振荡电流 i 在电感线圈中形 成磁场，因此，线圈中的磁感应强度 B、磁通量 Φ 和磁场能 E 磁具有与之相同的变化规律. (2)电荷量 q，它决定了电场能的大小.电容器两极板间的电压 U、 场强 E、电场能 E 电、线圈的自感电动势 E 的变化规律与 q 的 相同.
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(多选)电磁波与机械波相比较有( ) A.电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质 B.电磁波在任何介质中传播速度都相同，机械波在同一介质中 的传播速度都相同 C.电磁波与机械波都不能产生干涉现象 D.电磁波与机械波都能产生衍射现象 [解析] 电磁波的传播不需要介质，且在不同介质中，传播速 度不同，即 v＝nc，故 A 正确，B 错误；电磁波和机械波都能产 生干涉和衍射现象，故 C 错误，D 正确. [答案] 12/13/2021 AD
(多选)在 LC 振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以 下说法正确的是( ) A.电容器极板间的电压等于零，磁场能开始向电场能转化 B.电流达到最大值，线圈产生的磁场能达到最大值 C.如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始 放电时电容器的电场能 D.线圈中产生的自感电动势最大
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3.两类初始条件 下图中的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两类不同初始条件.
(1)图甲中开关 S 从 1 合向 2 时，振荡的初始条件为电容器开始 放电. (2)图乙中开关 S 从 1 合向 2 时，振荡的初始条件为电容器开始 充电.
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1 第2节 电磁场和电磁波 对应学生用书P40
麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 [自读教材·抓基础] 1．变化的磁场能够在周围空间产生电场 (1)麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。 (2)电场可由两种方式产生：①由电荷产生；②由变化的磁场产生。 2．变化的电场能够在周围空间产生磁场 麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场。稳定的电场周围不产生磁场。
[跟随名师·解疑难] 1．对麦克斯韦电磁场理论的认识 变化的磁场产生电场： 如图3－2－1所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关。导体环的作用只是用来显示电场的存在。
1.变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性振荡变化的电场产生同频率周期性振荡变化的磁场。 2．变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性振荡变化的磁场产生同频率周期性振荡变化的电场。 3．变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场在空间传播形成电磁波，电磁波为横波，可以在真空中传播，波速为c＝3.0×108 m/s。
4．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在。 2 图3－2－1 (2)变化的电场产生磁场： 如图3－2－2所示，根据麦克斯韦理论，在LC振荡电路中，当电容器充、放电的时候，不仅导线中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场。
图3－2－2 2．对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图3－2－3所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是 ( )
图3－2－3 解析：选BC A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间 3
不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率
的振荡电场，且相位相差π2，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误。所以只有B、C两图正确。
电磁场和电磁波 [自读教材·抓基础] 1．电磁场 变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。 2．电磁波 (1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。 (2)电磁波的特点：①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108 m/s。 (3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 3．赫兹实验 (1)赫兹实验原理图(如图3－2－4)：
图3－2－4 (2)实验现象：当感应线圈两个铜球间有火花跳过时，导线环两铜球间也有火花产生。 (3)现象分析：火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收线圈时，导致接收线圈产生感应电动势，使接收线圈两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间就会产生火花放电现象。 (4)实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。 (5)实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。 4．麦克斯韦理论在物理发展史上的意义 麦克斯韦电磁场理论把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和 4
光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景，为深入研究物质的电磁结构及客观性提供理论基础。 [跟随名师·解疑难] 1．对电磁场的理解 (1)电磁场的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。 (2)电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示：
2．电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf，λ＝cf 同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小。不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。 3．电磁波与机械波的比较 电磁波 机械波 研究对象 电磁现象 力学现象
周期性 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 位移随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关
传播需要介质，波速与介质有关，
与频率无关
产生机理 由电磁振荡(周期性变化的电流)激发 由(波源)质点的振动产生 5
是否横波 是 可以是 是否纵波 否 可以是 干涉现象 满足干涉条件时均能产生干涉现象 衍射现象 满足衍射条件时均能发生明显衍射
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) (上海高考)电磁波与机械波具有的共同性质是( ) A．都是横波 B．都能传输能量 C．都能在真空中传播 D．都具有恒定的波速 解析：选B 电磁波是横波，但机械波有横波也有纵波，A错误；机械波的传播需要介质，两者在不同介质中波速不同，C、D错误；电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，B正确。
对应学生用书P42
对电磁理论的理解 [典题例析] 1．关于电磁场理论，下列说法正确的是( ) A．在电场周围一定产生磁场，变化的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 [思路点拨] 要注意电场或磁场是如何变化的，变化规律不同，产生的场的特点也不相同。 解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场。 答案：D [探规寻律] (1)麦克斯韦电磁理论的两大支柱：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场，而产生的电场或磁场如何变化，与原磁场或电场的变化规律有关。 6
(2)洛伦兹力对运动电荷永不做功，但变化的磁场产生的感应电场可以对运动电荷做功。 [跟踪演练] 如图3－2－5所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，其半径为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场可能是( )
图3－2－5 A．匀强磁场 B．均匀增加的磁场 C．均匀减小的磁场 D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子沿管运动 解析：选BC 磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力的作用，带电粒子在电场力作用下可以产生加速度。
电磁波与机械波的比较
[典题例析] 2．关于电磁波与声波的说法，下列正确的是( ) A．电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播 B．电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质 C．由空气进入水中传播时， 电磁波的传播速度变小，声波传播速度变大 D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变小 [思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)电磁波本身是一种物质，机械波只是一种振动形式在介质中的传播； (2)电磁波在真空中的传播速度最大，机械波在固体、液体、气体中的传播速度逐渐减小，但传播过程中它们的频率都不变。 解析：由电磁波和声波的概念可知A正确。因为电磁波可以在真空中传播，而声波属于机械波，它的传播需要介质，在真空中不能传播，故B错。电磁波在空气中的传播速度大于 7
在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故C正确。无论是电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质频率都不变，所以由
波长λ＝vf及它们在不同介质中的速度可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故D错。 答案：AC
[跟踪演练] 电磁波与机械波相比较( ) A．电磁波传播不需介质，机械波需要介质 B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波在同一介质中传播速度相同 C．电磁波和机械波都不能产生干涉 D．电磁波和机械波都能产生衍射 解析：选AD 电磁波的传播不需要介质，而机械波的传播需要介质，所有电磁波的传播速度只有在真空中才相同，但在其他某种介质如玻璃中则不同，而不同的机械波即使在同种介质中传播，速度一般也不一样。电磁波和机械波有波的特性，故能发生干涉和衍射现象，故A、D项正确。
对应学生用书P43
[课堂双基落实] 1．关于麦克斯韦的电磁场理论及其成就，下列说法正确的是( ) A．变化的电场可以产生磁场 B．变化的磁场可以产生电场 C．证实了电磁波的存在 D．预见了真空中电磁波的传播速度大于光速 解析：选AB 选项A和B是电磁场理论的两大支柱，所以A和B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，C错误；麦克斯韦预见了真空中电磁波的传播速度等于光速，D错误。 2．某电路中电场随时间变化的图像如图3－2－6所示，能发射电磁波的电场是( )