高三物理優(yōu)質(zhì)考場-13-3(劉樹安)

1、.英才苑網(wǎng)站 會員交流資料 高三物理優(yōu)質(zhì)考場-13-3(劉樹安)13-3 電磁場和電磁波知識梳理電磁振蕩1振蕩電路定義：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。常見的振蕩電路是由一個電感線圈和一個電容組成的，簡稱LC回路。2電磁振蕩定義：在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷，通過線圈的電流，以及與電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，叫電磁振蕩。3振蕩電流定義：大小和方向隨時間作周期性變化的電流叫振蕩電流。說明：振蕩電流是一種交變電流。無線電技術(shù)中需要的振蕩電流頻率比照明用的交變電流頻率要高得多。通常在幾十千赫幾十萬兆赫。振蕩電流是由于電容器通過自感線圈不斷的充、放電產(chǎn)生

2、的，按正弦（或余弦）規(guī)律作周期性的變化。在LC回路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，磁場能和電場能之間不斷的相互轉(zhuǎn)化著，電容器放電時，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，放電完畢的瞬間，電場能為零，振蕩電流及磁場能達到最大值；接著電容器被反向充電，這時磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，在振蕩電流減小為零的瞬間，磁場能為零，電容器極板上的電荷及電場能達到最大。4電磁振蕩的周期和頻率LC回路的固有周期和頻率只取決于線圈的自感系數(shù)L及電容器的電容C，與電容器的帶電荷量，極板間電壓及回路中電流都無關(guān)。周期的決定式頻率的決定式電磁場和電磁波1麥克斯韋的電磁場理論（1）變化的磁場（電場）能夠在周圍空間產(chǎn)生電場（磁場）；（2）均勻變化的磁場（電場）

3、能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場（磁場）；（3）振蕩的磁場（電場）能夠在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場（磁場）。2電磁場和電磁波：變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即為電磁場，電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波。3電磁波的波速公式：v=f復(fù)習(xí)時注意以下的幾個方面：麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實驗成功的證實了電磁波的存在。在電磁波中，電場強度和磁感應(yīng)強度是互相垂直的，且都和電磁波的傳播方向垂直，所以電磁波為橫波。電磁波的傳播過程，也是電磁能的傳播過程。電磁波的傳播不需要介質(zhì)。無線電波的發(fā)射1調(diào)制：在無線電應(yīng)用技術(shù)中，首先將聲音、圖像等信息通過聲電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等方式

4、轉(zhuǎn)為電信號，這種電信號頻率很低，不能用來趨勢發(fā)射電磁波，把要傳播的低頻率電信號“加”到高頻電磁波上，使電磁波隨各種信號而改變叫調(diào)制。2調(diào)幅和調(diào)頻：使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調(diào)幅，使高頻振蕩的頻率隨信號而改變叫做調(diào)頻。3無線電波的發(fā)射：由振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去。無線電波的接收1電諧振：當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫做電諧振。2調(diào)諧：調(diào)諧電路的固有頻率可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變，將調(diào)諧電路的頻率調(diào)節(jié)到與需要接收的某個頻率的電磁波相同，即接收

5、電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。3檢波：從接收到的高頻振蕩中分離出所攜帶的信號的過程叫做檢波，檢波是調(diào)制的逆過程，也叫解調(diào)。4無線電的接收：天線接收到所有的電磁波，經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波，再經(jīng)檢波取出攜帶的信號，放大后再還原成聲音或圖像的過程。5電視的基本原理電視系統(tǒng)主要由攝像機和接收機組成，把圖像各個部分分成一系列小點，稱為像素，每幅圖像至少要有向十萬個像素，攝像機將畫面上各個部分的光點根據(jù)明暗情況逐點逐行逐幀地變?yōu)閺娙醪煌男盘栯娏?，隨電磁波發(fā)射出去。電視機接收到電磁波，經(jīng)調(diào)諧、檢波得到電信號，按原來的次序在顯像管的熒光屏上匯成圖像。中國電視廣播標準采用每秒鐘傳送25幀畫面，每幀由625

6、條線組成。雷達的基本原理1雷達是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備，一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置（顯示器）、電源、用于控制雷達工作和處理信號的計算機以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成。2雷達的四個特點（1）雷達毀是無線電波的發(fā)射端，又是無線電波的接收端；（2）雷達使用的無線電波是直線性好、反射性能強的微波波段；（3）雷達發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波，每次發(fā)射時間約為百萬分之一秒，兩次發(fā)射的時間間隔約為萬分之一秒；（4）障礙物的距離等情況都由顯示器趨勢顯示出來。典例精析例1 關(guān)于LC回路發(fā)生的電磁振蕩，下列說法正確的是 （ ）A在電容器極板電荷為零的瞬間，電路中的振蕩電流也為零B自感線圈兩端的

7、電壓最大時，電路中的電流最大C電容器被振蕩電流充電時，電路中的磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能D當自感線圈兩端電壓最小時，電路的磁場能最大解析 電容器極板電荷為零的瞬間，兩板間電壓為零，電場能為零，磁場能最大，電路中電流最大，所以A項不對。線圈兩端電壓最大時，即電容器兩板間電壓最大，電場能最大，磁場能為零，電路中電流為零，故B項也不對。電容器充電時，極板上的電量增加，電路中電流減小，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能。線圈兩端電壓最小時，電容器放電完畢，電場能為零，磁場能量大。故選項C、D正確。例2 有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長的電磁波，若要產(chǎn)生波長比原來短些的電磁波，可采取的措施為 （ ）A增加線圈匝數(shù)B在線

8、圈中插入鐵芯C減小電容器極板正對面積D減小電容器極板間距離解析 由電磁波波速、波長、頻率關(guān)系c=f=恒量知，知使減小，只有增大f；由LC回路固有頻率公式可知；欲增大f，應(yīng)減小L或C；由影響L、C大小因素知選項C正確。點評 LC回路的周期和頻率與電容器的電量Q、電容器兩極之間的電壓U、回路中的電流I無關(guān)，而只取決于電路本身的特征（線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C）。因此LC回路的周期和頻率又稱為固有周期和固有頻率。例3 按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的是 （ ）A恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場C均勻變化的電場周

9、圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電路解析 麥克斯韋電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場產(chǎn)生磁場；變化的磁場產(chǎn)生電場。對此理論應(yīng)全面正確理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場，變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場，也可產(chǎn)生不變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。由變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與上相同。故此題正確選項是B、D。例4 某時刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖所示，則此時刻 （ ）A振蕩電流i在減小B振蕩電流i在增大C電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化解析 由圖中電容器上極板帶正電荷、下極板帶負電荷，圖中給出的振

10、蕩電流方向，說明正電荷正向上極板聚集，所以電容器正在充電。電容器充電的過程中，電流減小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化。所以A、D選項正確。點評 解決本題的關(guān)鍵是識圖。不能只單純看電流方向，還要看電容器極板上電荷的正負。若圖中電流方向不變，而把電容器上極板畫為帶負電而下極板帶正電，則是電容器放電（正負電荷中和）的過程。例5 如圖所示，有一水平放置、內(nèi)壁光滑、絕緣的真空圓形管，半徑為R。有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)。整個裝置處于豎直向上的磁場中，要使帶電粒子能沿管做圓周運動，所加的磁場可能是 （ ）A勻強磁場B均勻增加的磁場C均勻減小的磁場D由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場都不能使帶電粒子繞管運動解析 本題是考查麥克斯韋電磁場理論和牛頓運動定律應(yīng)用能力。磁場對靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用，但當磁場變化時可產(chǎn)生電場，電場對帶電粒子產(chǎn)生電場力作用。帶電粒子在電場力作用下可以產(chǎn)生加速度。選項BC正確。例6 某雷達工作時，發(fā)射電磁波的波長=20cm，每秒脈沖數(shù)n=5000，每個脈沖持續(xù)時間t=0.02s，問電磁波的振蕩頻率為多少？雷達最大的偵察距離是多少？解析 電磁波在空中的傳播速度可認為等于真空中的光帶c，由波速、波長和頻率三者間的關(guān)系可求得