【步步高】高中物理 14.114.2 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩 選修34_第1頁(yè)
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第十四章電磁波14.1-14.2電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論及其在物理學(xué)發(fā)展史上的物理意義.2.了解電磁波的基本特點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)過(guò)程及傳播規(guī)律.3.了解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念,了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程.4.知道電磁振蕩的周期與頻率,會(huì)求LC電路的周期與頻率.學(xué)習(xí)目標(biāo)定位一、電磁波的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題設(shè)計(jì)如圖2所示,當(dāng)磁鐵相對(duì)閉合線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中的電荷做定向移動(dòng),是因?yàn)槭艿绞裁戳Φ淖饔??若把閉合線圈換成一個(gè)內(nèi)壁光滑的絕緣環(huán)形管,管內(nèi)有直徑略小于環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球,則磁鐵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)有什么現(xiàn)象?小球受到的是什么力?以上現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題?圖2一、電磁波的發(fā)現(xiàn)答案電荷受到電場(chǎng)力作用做定向移動(dòng).磁鐵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,帶電小球會(huì)做定向滾動(dòng),小球受到的仍然是電場(chǎng)力.空間磁場(chǎng)變化,就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng),與有沒(méi)有閉合線圈無(wú)關(guān).要點(diǎn)提煉1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ):如圖3所示,在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路,電路里就會(huì)產(chǎn)生

.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)圖3電場(chǎng)感應(yīng)電流(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生,如圖4所示.麥克斯韋大膽地假設(shè):既然變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電場(chǎng),那么變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)磁場(chǎng)圖42.電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生:變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播,形成.(2)電磁波是.(3)電磁波在真空中的速度等于.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波橫波光速3.電磁波和機(jī)械波的比較(1)電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn)①二者都能產(chǎn)生干涉和衍射;②二者在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變.(2)電磁波和機(jī)械波的區(qū)別①二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場(chǎng)的傳播,機(jī)械波是的傳播.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)②傳播機(jī)理不同電磁波的傳播機(jī)理是電磁場(chǎng)交替感應(yīng),機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用.③電磁波傳播不需要介質(zhì),而機(jī)械波傳播需要介質(zhì).④電磁波是橫波,機(jī)械波既有橫波又有縱波,甚至有的機(jī)械波同時(shí)有橫波和縱波,例如地震波.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)二、電磁振蕩1.振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖象:2.線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、磁場(chǎng)能E磁與電流i的變化規(guī)律相同;電容器極板間的電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能E電、線圈自感電動(dòng)勢(shì)E的變化規(guī)律與電荷量q的變化規(guī)律相同.二、電磁振蕩一、電磁場(chǎng)理論典例精析例1關(guān)于電磁場(chǎng)理論,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)解析根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論,只有變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng).D二、電磁波典例精析例2下列關(guān)于電磁波的敘述中,正確的是(

)A.電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí),波長(zhǎng)將變短D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象二、電磁波典例精析解析該題考查電磁波的產(chǎn)生及特點(diǎn).電磁波在真空中的傳播速度為光速c=3×108m/s,且c=λ?,從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),頻率不發(fā)生變化,波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化.另外電磁波仍具有波的特征.電磁波只有在真空中的傳播速度才為3×108m/s,在其他介質(zhì)中的傳播速度均小于3×108m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性.當(dāng)電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí),頻率不變,因?yàn)閏>v,所以λ>λ′,波長(zhǎng)變短,波速變小,故選A、C.答案AC典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生例3

LC振蕩電路中,某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖5所示,則(

)A.若磁場(chǎng)正在減弱,則電容器正在充電,電流由b向aB.若磁場(chǎng)正在減弱,則電場(chǎng)能正在增大,電容器上極板帶負(fù)電圖5典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生C.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng),則電場(chǎng)能正在減小,電容器上極板帶正電D.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng),則電容器正在充電,電流方向由a

向b解析若磁場(chǎng)正在減弱,則電流在減小,是充電過(guò)程,根據(jù)安培定則可確定電流由b向a,電場(chǎng)能增大,上極板帶負(fù)電,故選項(xiàng)A、B正確;典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生若磁場(chǎng)正在增強(qiáng),則電流在增大,是放電過(guò)程,電場(chǎng)能正在減小,根據(jù)安培定則,可判斷電流由b向a,上極板帶正電,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.答案ABC典例精析四、電磁振蕩的周期和頻率例4在LC振蕩電路中,可以使振蕩頻率增大一倍的方法是(

)A.自感系數(shù)L和電容C都增大一倍B.自感系數(shù)L增大一倍,電容C減小一半C.自感系數(shù)L減小一半,電容C增大一倍D.自感系數(shù)L和電容C都減小一半典例精析四、電磁振蕩的周期和頻率解析根據(jù)LC振蕩電路頻率公式f=得,當(dāng)L、C都減小一半時(shí),f增大一倍,故選項(xiàng)D正確.答案D課堂要點(diǎn)小結(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)電磁波電磁波的產(chǎn)生電磁波是橫波光波是電磁波振蕩電流振蕩電路放電過(guò)程充電過(guò)程振蕩周期和頻率T=2πf=自我檢測(cè)區(qū)12121.(電磁場(chǎng)理論)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng).當(dāng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖6所示時(shí),可能是(

)A.向上方向的磁場(chǎng)在增強(qiáng)B.向上方向的磁場(chǎng)在減弱C.向上方向的磁場(chǎng)先增強(qiáng),然后反向減弱D.向上方向的磁場(chǎng)先減弱,然后反向增強(qiáng)圖6解析在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律中,當(dāng)一個(gè)閉合電路中由于通過(guò)它的磁通量發(fā)生變化時(shí),電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電路中并沒(méi)有電源,電流的產(chǎn)生是由于磁場(chǎng)的變化造成的.麥克斯韋把以上的觀點(diǎn)推廣到不存在閉合電路的情況,即變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng).判斷電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化的關(guān)系仍可利用楞次定律,只不過(guò)是用電場(chǎng)線方向代替了電流方向.向上方向的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),感應(yīng)電12流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增強(qiáng)而方向向下,根據(jù)安培定則知感應(yīng)電流方向如題圖中E的方向所示,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤.同理,當(dāng)磁場(chǎng)反向即向下的磁場(chǎng)減弱時(shí),也會(huì)得到如題圖中E的方向,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤,故選A、C.答案AC122.(電磁振蕩的周期和頻率)要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率,可采用的方法是(

)A.增大電容器兩極板的間距B.升高電容器的充電電壓C.增加線圈的匝數(shù)D.在線圈中插入鐵芯12解析該題考查決定振蕩電流的頻率的因素.振蕩電流的頻

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