電磁場與電磁波-知識點(diǎn)總結(jié)2195

已經(jīng)將文本間距加為24磅,第18章:電磁場與電磁波一、知識網(wǎng)絡(luò)LC回路中電磁振蕩過程中電荷、電場。電路電流與磁場的變化規(guī)律、電場能與磁場能相互變化。分類：阻尼振動和無阻尼振動。電磁振蕩2LC。改變L或C就可以改變T。振蕩周期：T麥克斯韋電磁變化的電場產(chǎn)生磁場電磁場與電磁波場理論變化的磁場產(chǎn)生電場特點(diǎn)：為橫波，在真空中的速度為3.0×108m/s目的：傳遞信息發(fā)射調(diào)制：調(diào)幅和調(diào)頻電磁波發(fā)射電路：振蕩器、調(diào)制器和開放電路。原理：電磁波遇到導(dǎo)體會在導(dǎo)體中激起同頻率感應(yīng)電流選臺：電諧振接收檢波：從接收到的電磁波中“檢”出需要的信號。接收電路：接收天線、調(diào)諧電路和檢波電路應(yīng)用：電視、雷達(dá)。二、重、難點(diǎn)知識歸納1．振蕩電流和振蕩電路（1）大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫振蕩電流。能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。自由感線圈和電容器組成的電路，是一種簡單的振蕩電路，簡稱LC回路。在振蕩電路里產(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跟電荷和電流相聯(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。（2）LC電路的振蕩過程:在LC電路中會產(chǎn)生振蕩電流，電容器放電和充電，電路中的電流強(qiáng)度從小變大，再從大變小，振蕩電流的變化符合正弦規(guī)律．當(dāng)電容器上的帶電量變小時(shí)，電路中的電流變大，當(dāng)電容器上帶電量變大時(shí)，電路中的電流變小(3)LC電路中能量的轉(zhuǎn)化:a、電磁振蕩的過程是能量轉(zhuǎn)化和守恒的過程．電流變大時(shí)，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，電流變小時(shí)，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能。b、電容器充電結(jié)束時(shí)，電容器的極板上的電量最多，電場能最大，磁場能最?。浑娙萜鞣烹娊Y(jié)束時(shí)，電容器的極板上的電量為零，電場能最小，磁場能最大．c、理想的LC回路中電場能E電和磁場能E磁在轉(zhuǎn)化過程中的總和不變?；芈分须娏髟酱髸r(shí)，L中的磁場能越大。極板上電荷量越大時(shí)，C中電場能越大（板間場強(qiáng)越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大）。(4)LC電路的周期公式及其應(yīng)用LC回路的固有周期和固有頻率，與電容器帶電量、極板間電壓及電路中電流都無關(guān)，只取決于線圈的自感系數(shù)L及電容器的電容C。周期的決定式：T2πLC1頻率的決定式：f2πLC2、電磁場麥克斯韋電磁理論:變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(這個(gè)電場叫感應(yīng)電場或渦旋場，與由電荷激發(fā)的電場不同，它的電場線是閉合的，它在空間的存在與空間有無導(dǎo)體無關(guān))，變化的電場能在周圍空間產(chǎn)生磁場。a、均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；b、不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。c、振蕩的(即周期性變化的)磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。d、變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著、形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體,稱為電磁場。電場和磁場只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。3、電磁波：（1）變化的電場和變化的磁場不斷地電磁場在空間以一定的速度傳播的過程叫做電磁波。（2）電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直，而且都跟波波是橫波。電磁波的傳播不需要靠別的物質(zhì)作介質(zhì)，在真空中也能傳播。在真空中的波互相轉(zhuǎn)化，并且由近及遠(yuǎn)地傳播出去。這種變化的的傳播方向垂直，因此電磁速為c=3.0×108m/s。振蕩電路發(fā)射電磁波的過程，同時(shí)也是向外輻射能量的過程．（3）電磁波三個(gè)特征量的關(guān)系：v=λf4、電視和雷達(dá)（1）電視發(fā)射a、發(fā)射電磁波發(fā)射出去．b、接收：天線接收到電：把攝取的圖像信號和錄制的伴音信號轉(zhuǎn)換為電信號，天線把帶有這些信號的磁波后產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過調(diào)諧、解調(diào)等處理，將得到的圖像信號和伴音信號送到顯像管和揚(yáng)聲器．c、發(fā)射電磁波的條件：要有足夠高的振蕩頻率、振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間、必須不斷地補(bǔ)充能量。（2）雷達(dá)a、雷達(dá)是利用定向發(fā)射和接收不連續(xù)的無線電波，根據(jù)時(shí)間間隔測量距離的．b、雷達(dá)發(fā)射波是微波，波長短、直線性好、反射性能強(qiáng)．解析：用安培定則可知回路中的電極板是正極板，所以這時(shí)電容器正在充電；因?yàn)槌潆娨源艌瞿軠p小，電流在減小。點(diǎn)撥：此題是一個(gè)基礎(chǔ)題，考查的是振蕩電路中電路電流與磁場的變化規(guī)律。流向方為逆時(shí)針方向，而上過程電場能增大，所圖18-3）A、在t1時(shí)刻，電路中磁能最小B、從t1-t2時(shí)刻，電路中電流值不斷變小C、從t2-t3時(shí)刻，電容器不斷充電圖18-4D、在t2時(shí)刻，電容器的電場能最小B．電容器極板間的場強(qiáng)為零C．電場能全部轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿蹹．磁場能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿軋D18-51極板正在____電,帶_____電；L2中的電流方向向____，磁場能正在_____。解析：先由周期公式求出T2LC1.2104s,t=3.14×10－4s時(shí)刻是開始振蕩后的1.2T。再看與左圖對應(yīng)的q-t圖像（以上極板帶正電為正）和與右圖對應(yīng)的i-t圖像（以LC回路中流為正），圖像都為余像。在1.2T時(shí)刻，從左圖對應(yīng)的q-t圖像看出，；從右圖18-6對應(yīng)的i-t圖像看出，L中的電流向左，正在增有逆時(shí)針方向電弦函數(shù)圖上極板正在圖18-6充正電2大，所以磁場能正在增大。點(diǎn)撥：此題是一個(gè)簡單計(jì)算題，考查的是LC電路中能量的轉(zhuǎn)化、電路中電流與磁場的變化規(guī)律和電磁振蕩的周期。小試身手3.1、無線電發(fā)射機(jī)的LC振蕩電路的電感L固定，當(dāng)電容器的電容為C時(shí)，它產(chǎn)生的振蕩電流的周期為T；當(dāng)電容器的電容調(diào)為4C時(shí)，它產(chǎn)生的振蕩電流的周期變?yōu)?)A、4T；B．T/4；C．2T；D．T/23.2．在LC振蕩電路中，以下以可使振蕩頻率增大一倍的辦法是()A、自感L和電容C都減小一半B．自感L增大一倍，電容C減小一半C．自感L和電容C都增大一倍D．自感L減小一半，電容C增大一倍3.3．一個(gè)可變電容器的電容變化范圍是5～250PF，用這個(gè)電容器和一定值電感組成振蕩回路，其振蕩頻率的最大值約為最小值的倍．例4、用回旋加速器加速質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子，加速器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。用LC振蕩器作為高頻電源對粒子加速，該振蕩器的電感L和電容C的乘積應(yīng)滿足什么條件？解析：回旋加速器在工作中，基本上可以看成帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中，在洛侖茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動的問題。經(jīng)反復(fù)加速，帶電粒子速度不斷增大，做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑也不斷增大，但粒子做勻速圓周運(yùn)動的周期未變，這個(gè)周期T1的大小，可以通過列動力學(xué)方程解答出來。另一方面用LC振蕩器作高頻電源，其振蕩周期T2與電感L、電容C的關(guān)系，也可以用LC振蕩的周期公式表達(dá)出來。回旋加速器正常工作時(shí)，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期T1應(yīng)等于LC振蕩器的周期。據(jù)此可以找到振蕩器的電感L和電容C的乘積應(yīng)該滿足的條件。解答：qvB=mv2①T=2πr②r1v2πmT=2πLC④T=③，LC振蕩的周期公式為：由①、②兩式得：2BqT=T⑤112m2由③、④、⑤式得：LC=Bq22答：該振蕩器的電感L和電容C的乘積應(yīng)滿足LC=m2/B2q2。點(diǎn)撥：此題是一個(gè)綜合計(jì)算題，主要是考查對LC振蕩的周期公式，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中2πm做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，它的周期T=與粒子的運(yùn)動速率、軌道半徑無關(guān)?；匦铀倨骶虰q是利用這一運(yùn)動特性與高頻電源巧妙配合實(shí)現(xiàn)對帶電粒子的反復(fù)加速。小試身手4.1、根據(jù)麥克斯韋電磁理論，以下說法正確的是（）A、在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，在磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化電場C．在均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場，在均勻變化的磁場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的電場D．在振蕩的電場周圍，一定產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場，在振蕩的磁場周圍一定產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場4.2、關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是（）A、在任何變化的電場周圍一定能產(chǎn)生變化的磁場B．在任何電場的周圍空間一定存在磁場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．振蕩電場的周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場例5、無線電廣播中波段的波長范圍為187~560米，為了避免鄰臺干擾，兩個(gè)相鄰電臺的頻率至少相差104赫，則在此波段中，最多能容納的電臺數(shù)約：（）A、500個(gè)B、100個(gè)C、187個(gè)D、20個(gè)。解析：由v=λf可先得出整個(gè)頻率范圍，f=C/λmax=3×108/560=5.357×105Hz,fmax=C/λminmin=3×108/187=16.043×105Hz,故可容納電臺數(shù)N=(fmax－fmin)/104=108個(gè)答案：B點(diǎn)撥：此題是一個(gè)簡單計(jì)算題，考查對電磁波三個(gè)量之間的關(guān)系。.v=λf也是我們要求掌握的公式。小試身手5.1、建立完整的電磁場理論A、法B．奧斯特；C．麥克斯韋；5.2、關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是（A、磁場在它周圍空間能產(chǎn)生電場，電場也能在它周圍空間產(chǎn)生磁場必須依靠介質(zhì)來傳播C．發(fā)射電磁波的兩個(gè)重要條件是采用高頻和開放性LC電D．只有非均勻變化的電場，才能產(chǎn)生變化的磁場；只有非均勻變化的磁場，并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是（）拉第；D．楞次）B．電磁波路才能產(chǎn)生變化的電場5.3．電磁波在真空中的傳播速度是（）A．頻率越高，傳播速度越大

B．波長越長，傳播速度越大C．電磁波能量越大，傳播速度越大D．頻率、波長、能量都不影響電磁波在真空中的傳播速度5.4．為使發(fā)射的電磁波的波長增加為原來的兩倍，可以將振蕩電路的電容（）A、變?yōu)樵瓉淼膬杀叮籅．變?yōu)樵瓉淼囊话隒．變?yōu)樵瓉淼乃谋?；D．變?yōu)樵瓉淼乃姆种焕?、某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率為歷時(shí)間Δt=0.4ms，那么被監(jiān)視的長為_____m。f=3×103MHz，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接受經(jīng)目標(biāo)到雷達(dá)的距離為______km。該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波解析：由s=cΔt=1.2×105m=120km。這是電磁波往返的路程，所以目標(biāo)到雷達(dá)的距離為60km。由c=fλ可得λ=0.1m答案：120km、0.1m.點(diǎn)撥：此題是應(yīng)用計(jì)算題，考查的是c=fλ的計(jì)算和記憶.。小試身手6.1、下列關(guān)于電視發(fā)射原理的說法正確的是（）A．電視節(jié)目的光信號是通過電子槍掃描而轉(zhuǎn)換成電信號B．電視節(jié)目的C．電視發(fā)射天線發(fā)射的是包括聲、光信號的電磁波D．電視發(fā)射天線發(fā)射的電磁波只包括光信號6.2．下列說法正確的是（）A雷達(dá)是利用微波無線電脈沖測定物體位置或測距的B．雷達(dá)測量遙遠(yuǎn)物體的時(shí)候，發(fā)射的無線電脈沖C．雷達(dá)是利用物體對于無線電波的反射來測得物體距離和方位的探測飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈、臺風(fēng)、雷雨云和不等6.3下列關(guān)于電視接收原理的說法，正確的是（）A．電視接收天線接收到的電磁波中有圖像信號和伴音信號B．電視接收天線接收到電磁波經(jīng)過處理還原成圖像，無線上并不產(chǎn)生感應(yīng)電C．電視接收機(jī)通過電子槍的掃描顯示電圖像信號D．電視接收機(jī)通過電子槍的掃描后，經(jīng)揚(yáng)聲器得到電聲信號是通過電子槍掃描而轉(zhuǎn)換成電信號無線電設(shè)備是長波D．雷達(dá)可以明飛行物包括流視節(jié)目的視節(jié)目的伴音信號

四、章節(jié)練習(xí)ｍ/ｓ；地球上一發(fā)射器向月球發(fā)射電磁波，需經(jīng)ｓ的時(shí)間才能接受到反射波（已知地球與月球間的距離為3.84×105km）。3.頻率為600kHz到1.5MHz的電磁波其波長由m到m．4.一列真空中的電磁波波長為=30ｍ，它的頻率是Hz。當(dāng)它進(jìn)入水中后，波速變?yōu)樵瓉淼?/4，此時(shí)它的頻率是Hz。5.把聲音、圖像等信號加載到高頻電磁波上的過程，稱為。信號的調(diào)制方式有調(diào)幅信號和兩種方式。其中信號由于抗干擾能力強(qiáng)，操作性強(qiáng)，因此高質(zhì)量的音樂和語言節(jié)目，電視伴音采用這種信號調(diào)制方式。6.如圖18-7所示，在LC振蕩電路中，電容為C，線圈自感系數(shù)為L，電容器在圖示時(shí)1LC，刻的電荷量為Q，若這時(shí)電容器正在放電，電荷量放至為零時(shí)，需所時(shí)間為3若圖示時(shí)刻電容器正在充電,則充電至最大電荷量的時(shí)間為．7.如圖18-8所示，M是通電螺線管，通以如圖所示的交流電.N為環(huán)圖18-7形鋁圈，與螺線管共軸放置，圖中表示電流i的箭頭所指方向?yàn)檎敲丛趖1~t2時(shí)間內(nèi)，鋁圈受到向力．(填左、右)的8.有些動物在夜間幾乎什么都看不到，而貓頭鷹在圖18-8夜間卻有很好的視力，這是因?yàn)樗軐δ硞€(gè)波段的光線產(chǎn)生視覺。根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出光的最大波長與物體的絕對溫度T滿足關(guān)系式T=2.9×103mmｍ·Ｋ，若貓頭鷹的獵物——蛇在夜間體溫是27℃，則它發(fā)出光的最大波長為ｍ，屬于波段。二、選擇題9.建立完整的電磁場理論并預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是()A．法拉第B．奧斯特C．赫茲D．麥克斯韋B．均勻變化的電場一定產(chǎn)生均勻變化的磁場C．穩(wěn)定的電場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C．頻率越大，其波長越大D．頻率不同,傳播速度也不同13.如果你用心看書，就會發(fā)現(xiàn)機(jī)械波和電磁波有許多可比之處，小王同學(xué)對此作了一番比較后，得到如下結(jié)論，你認(rèn)為是錯(cuò)誤的是()C．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生反射、折射、干和涉衍射現(xiàn)象D．當(dāng)機(jī)械波和電磁波從空氣中進(jìn)入水中時(shí)，頻率不變，波長和波速都變小過程中，保持不變的物理量是()C．振幅D．波速15.如圖18-9所示，先把開關(guān)S撥到b，電容器充電，關(guān)撥到a，在電磁振蕩過程中下列說法中正確的是()容器開始放電時(shí)，電路中電流最大容器放電結(jié)束時(shí)，電路中電流為零C．電路中電流最大時(shí)，磁場能最小容器開始充電時(shí)，磁場能最大14.電磁波在傳播A、電B．電圖18-9D．電16.如圖18-10所示，LC振蕩電路的固有周期為T，現(xiàn)將開關(guān)S先接至b，待電容器充電后，再將S接至a，經(jīng)T/2，則()A、電容器內(nèi)電場最強(qiáng)。強(qiáng)方向向下B．線圈L內(nèi)電流最強(qiáng)。流方向向下圖18-1020、電磁波在空氣中的傳播速度為3×108ｍ/ｓ，某廣播電臺能夠發(fā)射波長為50ｍ的無線電，波那么收音機(jī)接收這個(gè)電臺時(shí)調(diào)諧的頻率應(yīng)工作在()A．150MHzB．500MHzC．6.00MHzD．3.00MHz21.關(guān)于電磁的波發(fā)射與接收，下列說法中正確的是()A．調(diào)頻與調(diào)幅都是用高頻載波發(fā)送信號，原理相同，無本質(zhì)區(qū)別B．解調(diào)是將低頻信號加載到高頻電磁波上進(jìn)行發(fā)射傳送的過程C．手持移動電話與其他用戶通話時(shí)，要靠較大的固定的無線電臺轉(zhuǎn)送D．調(diào)諧就是將接收電路的振幅調(diào)至與電磁載波的振幅相同23．用遙控器調(diào)換電視機(jī)的頻道的過程，實(shí)際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是()C．自動洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器24．一個(gè)電子合同號一個(gè)固定不變的質(zhì)子運(yùn)動的過程中，則（）A．有可能發(fā)射電磁波B．不可能發(fā)射電磁波C．電子和質(zhì)子組成的系統(tǒng)能量一定守恒D．電子和質(zhì)子組成的系統(tǒng)動量一定守恒三、計(jì)算題25．某振蕩電路采用可變電容器，當(dāng)電容器的電容調(diào)到390pF時(shí)，其振蕩頻率為520kHz,當(dāng)電容器電容調(diào)到39pF時(shí)，其振蕩頻率是多少?該振蕩電長范圍是多少?路的波26．一長波的波長是30km，該波從地球傳到月球約需1.3s，則在這一段距離內(nèi)可排滿幾個(gè)波長？

時(shí)，電源給電容C充電；當(dāng)K再接2時(shí)，試求：(1)再過多少時(shí)間，線圈中的磁場最強(qiáng)？(2)再過多少時(shí)間，電容內(nèi)的電場最強(qiáng)？圖18-11ＡＡ28.雷達(dá)是用脈沖電磁波來測定目標(biāo)的位置和速度的設(shè)備，某機(jī)場引導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)一架飛機(jī)正向雷達(dá)正上方勻速飛來，已知該雷達(dá)顯示屏上相鄰刻度線之間的時(shí)間間隔為1.0×10-4s，某時(shí)刻雷達(dá)顯示屏上顯示的波ＢＢ甲乙圖18-11形如圖甲所示，A脈沖為發(fā)射波，B脈沖為目標(biāo)反射波，經(jīng)t=170s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和被反射的波形如圖乙所示，則該飛機(jī)的飛行速度約為多少？29、電子感應(yīng)加速器是利用變化磁場產(chǎn)生的電場來加速電子的。在圓形磁鐵的兩極之間有一環(huán)形真空室，用交變電流勵磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場，從而在環(huán)形室內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，使電子加速。被加速的電子同時(shí)在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運(yùn)動。設(shè)法把高能電子引入靶室，能使其進(jìn)一步加速。在一個(gè)半徑為r=0.84m的電子感應(yīng)加速器中，電子在被加速的4.2ms內(nèi)獲得的能量為120MeV。這期間電子軌道內(nèi)的高頻交變磁場是線性變化的，磁通量從零增到1.8Wb，求電子共繞行了多少周？

第18章:電磁場與電磁波參考答案（改為1。5倍行距）小試身手答案：1.1、B1.2、D2.1、BC2.2、C2.3、A3.1、C3.2、A3.3、74.1、D4.2、D5.1、C5.2、CD5.3、D5.4、C6.1、AC6.2、ACD