13电磁场与电磁波部分专题

内部资料 电磁场与电磁波专题电磁场与电磁波专题 一、考纲要求考纲要求 十二、电磁振荡和电磁波十二、电磁振荡和电磁波 内容 86．电磁场．电磁波．电磁波的周期、频率、波长和波速 87．无线电波的发射和接收 88．电视．雷达 要求 Ⅰ Ⅰ Ⅰ 说明 本部分内容在高考中很少出现，只要求做简单的了解。 一、典例分类评析一、典例分类评析 1、电磁振荡 ①电磁振荡现象概念物理上把大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做振荡电流. 能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路.由自感线圈和电容器组成的振荡电路， 称为LC回路. （如下图是） ②电磁振荡抽象，过程复杂，难以理解，要抓住问题的本质、关键，即电场能和磁场能交替 转化。L、C 上的变化情况如下图所示。 放电过程在放电过程中，q↓、u↓、E 电场能↓→i↑、B↑、E磁场能↑，电容器的电场能 逐渐转变成线圈的磁场能。放电结束时，q0， E 电场能0，i 最大，E磁场能最大，电场能完全 转化成磁场能。 充电过程在充电过程中，q↑、u↑、E 电场能↑→I↓、B↓、E磁场能↓，线圈的磁场能向 电容器的电场能转化。充电结束时，q、E 电场能增为最大，i、E磁场能均减小到零，磁场能向电 场能转化结束。 ③当电容 C 中储存电场能最大时带电量、场强值最大、电压最高 ，电路中电流为零。磁场 q0iIm qQmi0 能为 L C － 放放电电 q q↓↓i i↑↑ L C 零。 容 C 逐渐放 q q↑↑ ε电能 充充 Q，电压 减小， 而 电电 i i↓↓ ε 磁电流 i 增大。 荡 的 特 qQm 振 i0 点 － 随 着 电 电， 电场 q q↑↑ 充充 带电量 U 逐 渐 电电 磁 场 能 i i↓↓ 将 逐 渐 ④ 电 磁 q0iIm L 一一 个个 周周 期期 化化性性 变变 C 放放电电 q q↓↓i i↑↑ 1 L C 内部资料 LC 回路工作过程具有对称性对称性和周期性周期性，可归结为 ①两个物理过程 放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ 充电过程磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ ②两个特殊状态 放电完毕状态电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。 充电完毕状态磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。 ⑤电磁振荡的变化规律 ①总能量守恒＝ 电场能 ＋ 磁场能 ＝ 恒量 ②电场能与磁场能交替转化 放电 电场能磁场能 同同 同同 充电 步步 步步 电容器电压ｕ 变变 变变 化化 化化 电容器带电量ｑ电路中电流ｉ 步 调 相 反 ⑥电磁振荡变化规律的图象描述 qu ot 电场能 ot i o t 磁场能 ot i ⑦无阻尼振荡和阻尼振荡 1无阻尼振荡振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的 t 振幅将不变，叫做无阻尼振荡（或等幅振荡） ，如图所示。 o 2阻尼振荡任何振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流 i 的振幅逐渐减少，叫做阻尼振荡（或减幅振荡），如图所示。 t o 2、电磁振荡的周期和频率 1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所需的时间叫周期，用T 表示.。 ②频率一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用f 表示。 2固有周期和固有频率 ①自由振荡 振荡电路中发生电磁振荡时， 如果没有能量损失， 也不受其他外界的影响， 这样的振荡 叫做自由振荡。 ②固有周期和固有频率 2 内部资料 自由振荡的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率， 简称振荡电路的周期和频 率。 固有周期和固有频率由振荡电路本身的特点所决定。 （3）与 LC 回路周期和频率有关的因素 LC 回路的周期和频率与电容器的电容C 和线圈的自感系数 L 有关。 电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周期变短，频率变高； （4LC 回路的周期和频率只与电容和自感系数有关. 公式T2π LC f 1 2LC 例 1、已知LC 振荡电路中电容器的极板1 上的电量随时间变化曲线如图所示，则 A. a、c 两时刻电路中电流最大，方向相同。 B. a、c 两时刻电路中电流最大，方向相反。 C. b、d 两时刻电路中电流最大，方向相同。 D. b、d 两时刻电路中电流最大，方向相反。 例 2、下图（a）中LC振荡回路中电流随时间 的变化关系图像，如图（b）所示，在t0 时 刻，电容器M板带正电，在某段时间里， 电路 中的磁场能在减小，M板仍带正电，则这段时 间是图 b 中的 A.Oa段 B.ab段 C.bc段 D.cd段 例 3、一个LC 回路能够产生 535 kHz 到 1605 kHz 的电磁振荡，如线圈不变，可变电容的最 大电容量和最小电容量之比应是（） A.3∶1B.2∶1C.9∶1D.4∶1 例 4、要使 LC 振荡电路的周期变大，可用的方法是 A.增大电容器初始带电量 B.在线圈中插入铁芯 C.增大电容器两极板间的正对面积 D.增大平行板电容器两极板间的距离 例 5、LC 回路振荡的某时刻线圈中的磁场方向如下图所示，下列说法正确的是（） A.若磁场正在减弱，则极板A 带负电 B.若电容器正在放电，则极板A 带负电 C.若电路中电流正在增大， 则极板 A 的带电量正在减小 D.若电容器正在放电， 则线圈的自感电动势正在阻碍电 流减小 2、电磁场变化的电场和磁场相互联系，形成一个统 一的场叫电磁场； 麦克斯韦电磁场理论的两大支柱 （1） 变化的磁场产生电场（2）变化的电场产生磁场。 3 内部资料 电磁波电磁波1电磁波电磁场由近及远地传播，就形成电磁波。 2发射电磁波的条件 第一，要有足够高的振荡频率。 第二， 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间， 才能有效地把电磁场的能量 传播出去。 电磁波的特点电磁波的特点 1电磁波中的电场和磁场互相垂直，并且都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波。 2三个特征量的关系 v＝λ/T＝λf 4电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中，电磁波能发生 反射、折射、干涉和衍射。 例 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，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 例 2、如图所示,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正电的小球, 以速率 V0 沿逆时针方向匀速转动.若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度 B 随时 间成正比增加的变化磁场.设运动过程中小球带电量不变,那么 . A、小球对玻璃环的压力一定不断增大 B、小球受到的磁场力一定不断增大 C、小球先沿逆时针方向减速运动,过一段时间后沿顺时针方向加速运动 D、磁场力对小球一直不做功 例 3、电磁波和机械波相比较，下列说法正确的有（） A.电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质 B.电磁波在任何物质中传播速