高考物理第四章電磁振蕩課件

1電磁振蕩第四章電磁振蕩與電磁波1電磁振蕩第四章電磁振蕩與電磁波1.知道什么是振蕩電流和振蕩電路.2.知道LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程，知道電磁振蕩過程中能

量轉(zhuǎn)化情況.3.知道電磁振蕩的周期和頻率，知道LC電路的周期和頻率與哪些因

素有關，并會進行相關的計算.學習目標1.知道什么是振蕩電流和振蕩電路.學習目標知識梳理重點探究隨堂演練課時對點練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN知識梳理重點探究隨堂演練課時對點練內(nèi)容索引NEIRONGSU1.振蕩電流：大小和方向都做

迅速變化的電流.2.振蕩電路：能產(chǎn)生

的電路.最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路.3.LC振蕩電路的放電、充電過程(1)電容器放電：由于線圈的

作用，放電電流不會立刻達到最大值，而是由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸

.放電完畢時，極板上的電荷量為零，放電電流達到

.該過程電容器的

全部轉(zhuǎn)化為線圈的

.一、電場振蕩的產(chǎn)生及能量變化知識梳理周期性振蕩電流自感減少最大值電場能磁場能1.振蕩電流：大小和方向都做(2)電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的

作用，電流并不會立刻減小為零，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始

，極板上的電荷逐漸

，電流減小到零時，充電結(jié)束，極板上的電荷最多.該過程中線圈的

又全部轉(zhuǎn)化為電容器的

.4.電磁振蕩的實質(zhì)在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應強度B，都在

，電場能和磁場能也隨著做周期性的

.自感反向充電增多磁場能電場能周期性地變化著轉(zhuǎn)化(2)電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的1.電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次

需要的時間.2.電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的________

的次數(shù).如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率分別叫作振蕩電路的

周期和

頻率.3.LC電路的周期和頻率公式：T＝2π，f＝

.其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F).二、電磁振蕩的周期和頻率周期性變化周期性變化固有固有1.電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次1.判斷下列說法的正誤.(1)LC振蕩電路的電容器放電完畢時，回路中磁場能最小，電場能最大.(

)(2)LC振蕩電路的電容器極板上電荷量最多時，電場能最大.(

)(3)LC振蕩電路中電流增大時，電容器上的電荷一定減少.(

)(4)LC振蕩電路的電流為零時，線圈中的自感電動勢最大.(

)(5)LC振蕩電路中，電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板帶最多的負電荷為止，這一段時間為一個周期.(

)即學即用×√√√×1.判斷下列說法的正誤.即學即用×√√√×2.在LC振蕩電路中，電容器C帶的電荷量q隨時間t變化的圖像如圖1所示.1×10－6s到2×10－6s內(nèi)，電容器處于________(填“充電”或“放電”)過程，由此產(chǎn)生的電磁波在真空中的波長為________m.圖1充電12002.在LC振蕩電路中，電容器C帶的電荷量q隨時間t變化的圖像導學探究

如圖2所示，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關擲向2，一、電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化重點探究圖2(1)電容器通過線圈放電過程中，線圈中的電流怎樣變化？電容器的電場能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？答案

電容器放電過程中，線圈中的電流逐漸增大，電容器的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能.導學探究如圖2所示，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開(2)在電容器反向充電過程中，線圈中電流如何變化？電容器和線圈中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？答案

在電容器反向充電過程中，線圈中電流逐漸減小，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能.(2)在電容器反向充電過程中，線圈中電流如何變化？電容器和線(3)線圈中自感電動勢的作用是什么？答案

線圈中電流變化時，產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的變化.(3)線圈中自感電動勢的作用是什么？答案線圈中電流變化時，知識深化1.各物理量隨時間的變化圖像：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場能EE和磁場能EB之間的對應關系.(如圖3)圖3知識深化1.各物理量隨時間的變化圖像：振蕩過程中電流i、極板2.相關量與電路狀態(tài)的對應情況電路狀態(tài)abcde時刻t0T電荷量q最多0最多0最多電場能EE最大0最大0最大電流i0正向最大0反向最大0磁場能EB0最大0最大02.相關量與電路狀態(tài)的對應情況電路狀態(tài)abcde時刻t0T電3.(1)在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，與電容器有關的物理量：電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑).與振蕩線圈有關的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步變化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑).(2)在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE增大時，線圈中的三個物理量i、B、EB減小，且它們的變化是同步的，也即q、E、EE↑i、B、EB↓.3.(1)在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，與電容器有關的例1

(多選)圖4是LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是A.電容器正在充電B.電感線圈中的磁場能正在增加C.電感線圈中的電流正在增大D.此時刻自感電動勢正在阻礙電流增大圖4√√√解析

由題圖中磁感應強度的方向和安培定則可知，此時電流向著電容器帶負電的極板流動，也就是電容器處于放電過程中，這時兩極板上的電荷量和電壓、電場能處于減少過程，而電流和線圈中的磁場能處于增加過程，由楞次定律可知，線圈中的自感電動勢阻礙電流的增大.例1(多選)圖4是LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的規(guī)律總結(jié)1.判斷電容器是充電還是放電，一般依據(jù)電流的方向，電流由正極板流出為放電，向正極板流入為充電.2.判斷電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化要依據(jù)電流的增減或極板上電荷量的增減.3.自感電動勢的作用是阻礙電流的增大還是阻礙電流的減小，可依據(jù)放電電流不斷增大，充電電流不斷減小來判斷.規(guī)律總結(jié)1.判斷電容器是充電還是放電，一般依據(jù)電流的方向，電圖5例2

在如圖5甲所示的振蕩電路中，電容器極板間電壓隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定電路中振蕩電流逆時針方向為正方向，則電路中振蕩電流隨時間變化的圖像是√圖5例2在如圖5甲所示的振蕩電路中，電容器極板間電壓隨時間A板應帶正電，只有順時針方向的電流才能使A板被充電后帶正電，同時考慮到t＝0時刻電壓為零，電容器極板上的電荷量為零，電流最大，即t＝0時刻，電流為負向最大，D正確.A板應帶正電，只有順時針方向的電流才能使A板被充電后帶正電，針對訓練

(多選)如圖6甲為LC振蕩電路，其中圖乙描繪的是流過電路中M點的電流隨時間變化規(guī)律的圖線，假設回路中電流順時針方向為正.則下列說法正確的是A.在第1s末到第2s末的過程中電容器

正在向外電路放電

B.在第1s末到第2s末的過程中電容器

的下極板帶負電C.在第2s末到第3s末的過程中M點的

電勢比N點的電勢低D.在第2s末到第3s末的過程中電路中電場能正在逐漸減小圖6√√針對訓練(多選)如圖6甲為LC振蕩電路，其中圖乙描繪的是流解析

在第1s末到第2s末的過程中，振蕩電流是充電電流，充電電流是由上極板流向下極板，則下極板帶正電，A、B錯誤；在第2s末到第3s末的過程中，振蕩電流是放電電流，電場能正在減小，磁場能正在增大，放電電流是由下極板流向上極板，由于電流為負值，所以由N流向M，則N點的電勢高，C、D正確.解析在第1s末到第2s末的過程中，振蕩電流是充電電流，二、電磁振蕩的周期和頻率導學探究

如圖7所示的電路，(1)如果僅更換電感L更大的線圈，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關擲向2，電容器通過線圈放電，線圈因自感現(xiàn)象產(chǎn)生的自感電動勢是否更大？“阻礙”作用是否也更大？由于延緩了振蕩電流的變化，振蕩周期T會怎樣變化？圖7答案

自感電動勢更大，“阻礙”作用更大，周期變長.二、電磁振蕩的周期和頻率導學探究如圖7所示的電路，(1)如(2)如果僅更換電容C更大的電容器，將開關S擲向1，先給電容器充電，電容器的帶電荷量是否增大？再將開關擲向2，電容器通過線圈放電，放電時間是否相應地變長？振蕩周期T是否變長？答案

帶電荷量增大，放電時間變長，周期變長.(2)如果僅更換電容C更大的電容器，將開關S擲向1，先給電容知識深化2.說明：(1)LC電路的周期、頻率都由電路本身的特性(L和C的值)決定，與電容器極板上電荷量的多少、板間電壓的高低、是否接入電路中等因素無關，所以稱為LC電路的固有周期和固有頻率.(2)使用周期公式時，一定要注意單位，T、L、C、f的單位分別是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫茲(Hz).(3)電感器和電容器在LC振蕩電路中既是能量的轉(zhuǎn)換器，又決定著這種轉(zhuǎn)換的快慢，電感L或電容C越大，能量轉(zhuǎn)換時間也越長，故周期也越長.知識深化2.說明：(1)LC電路的周期、頻率都由電路本身的特高考物理第四章電磁振蕩課件例3

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√例3要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用的方升高電容器的充電電壓，電容不變，B錯誤；增加線圈的匝數(shù)、在線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)均增大，故C、D錯誤.升高電容器的充電電壓，電容不變，B錯誤；1.(電磁振蕩的過程分析)(多選)在LC回路中，電容器兩端的電壓隨時間t變化的關系如圖8所示，則A.在時刻t1，電路中的電流最大B.在時刻t2，電路中的磁場能最大C.從時刻t2至t3，電路中的電場能不斷增大D.從時刻t3至t4，電容器的帶電荷量不斷增大123隨堂演練4√√圖81.(電磁振蕩的過程分析)(多選)在LC回路中，電容器兩端的解析

電磁振蕩中的物理量可分為兩組：①電容器帶電荷量q、極板間電壓u、電場強度E及電場能為一組；1234②自感線圈中的電流i、磁感應強度B及磁場能為一組.同組物理量的大小變化規(guī)律一致，同增、同減、同為最大或同為零.異組物理量的大小變化規(guī)律相反，若q、E、u等物理量按正弦規(guī)律變化，則i、B等物理量必按余弦規(guī)律變化.根據(jù)上述分析由題圖可以看出，本題正確選項為A、D.解析電磁振蕩中的物理量可分為兩組：①電容器帶電荷量q、極板2.(電磁振蕩的過程分析)如圖9所示是LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是A.電容器正在放電B.電容器正在充電C.電感線圈中的電流正在增大D.電容器兩極板間的電場能正在減小123圖94√解析

由題圖螺線管中的磁感線方向可以判定出此時LC電路正在沿逆時針方向充電，A錯誤，B正確.充電時電流在減小，電感線圈中的磁場能正在減弱，電容器兩極板間的電場能正在增大，C、D錯誤.2.(電磁振蕩的過程分析)如圖9所示是LC振蕩電路某時刻的情3.(電磁振蕩的周期)在LC振蕩電路中，電容器放電時間的長短決定于A.充電電壓的大小B.電容器帶電荷量的多少C.放電電流的大小D.電容C和電感L的數(shù)值1234√3.(電磁振蕩的周期)在LC振蕩電路中，電容器放電時間的長短1234.(電磁振蕩的周期)如圖10所示為振蕩電路在某一時刻的電容器帶電情況和電感線圈中的磁感線方向情況.由圖可知，電感線圈中的電流正在______(填“增大”“減小”或“不變”).如果電流的振蕩周期為T＝10－4s，電容C＝250μF，則線圈的電感L＝______H.圖104減小10－6解析

根據(jù)磁感線方向，應用安培定則可判斷出電流方向，從而可知電容器在充電，電流會越來越小.1234.(電磁振蕩的周期)如圖10所示為振蕩電路在某一時刻考點一電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化1.(多選)在LC振蕩電路中，若某個時刻電容器極板上的電荷量正在增加，則A.電路中的電流正在增大B.電路中的電場能正在增加C.電路中的電流正在減小D.電路中的電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化基礎對點練課時對點練12345678910111213√√解析

電荷量增加，電容器充電，電場能增加，磁場能減少，電流減小.考點一電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化基礎對點練課時對點練12342.(多選)關于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說法正確的是A.電荷量最大時，線圈中振蕩電流最大B.電荷量為零時，線圈中振蕩電流最大C.電荷量增大的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能D.電荷量減少的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能12345678910111213解析

電容器電荷量最大時，振蕩電流為零，A錯；電荷量為零時，放電結(jié)束，線圈中振蕩電流最大，B對；電荷量增大時，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，C對；同理可判斷D錯.√√2.(多選)關于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說3.(多選)在如圖1甲所示的LC振蕩電路中，通過P點的電流隨時間變化的圖線如圖乙所示，若把通過P點向右的電流規(guī)定為i的正方向，則A.0至0.5ms內(nèi)，電容器C正在充電B.0.5ms至1ms內(nèi)，電容器上極板帶正電C.1ms至1.5ms內(nèi)，Q點比P點電勢高D.1.5ms至2ms內(nèi)，磁場能在減少12345678910111213圖1√√3.(多選)在如圖1甲所示的LC振蕩電路中，通過P點的電流隨解析

由題圖乙知0至0.5ms內(nèi)i在增大，電容器正在放電，A錯誤.123456789101112130.5ms至1ms內(nèi)，電流在減小，為充電過程，電流方向不變，電容器上極板帶負電，B錯誤.在1ms至1.5ms內(nèi)，為放電過程，電流方向改變，即電流由Q流向P，則Q點比P點電勢高，C正確.1.5ms至2ms內(nèi)，為充電過程，磁場能在減少，D正確.解析由題圖乙知0至0.5ms內(nèi)i在增大，電容器正在放電，4.如圖2所示為一個LC振蕩電路中的電流變化圖線，根據(jù)圖線可判斷A.t1時刻電感線圈兩端的電壓最大B.t2時刻電容器兩極板間電壓為零C.在t2～t3時間內(nèi)，電路中的電場能不斷增大D.在t3～t4時間內(nèi)，電容器所帶電荷量不斷增大12345678910111213圖2√4.如圖2所示為一個LC振蕩電路中的電流變化圖線，根據(jù)圖線可12345678910111213解析

t1時刻因電流最大，電流的變化率是零，自感電動勢為零，線圈兩端電壓最小，A錯誤；t2時刻電流最小，電場能最大，電容器兩極板間的電壓最大，B錯誤；在t2～t3時間內(nèi)，電容器處于放電過程，電場能減小，磁場能增大，C錯誤；在t3～t4時間內(nèi)，電容器處于充電過程，兩極板帶電荷量不斷增大，D正確.12345678910111213解析t1時刻因電流最大，5.(多選)在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法正確的是A.電容器放電完畢時刻，電路中的磁場能最小B.電路中的電流最大的時刻，電路中的磁場能最大C.電容器極板上的電荷最多時，電場能最大D.電容器放電完畢時刻，回路中電流最大12345678910111213解析

電容器放電完畢時刻，電流最大，磁場能最大，A錯誤，B、D正確；電容器極板上的電荷最多時，電場強度最大，電場能最大，C正確.

√√√5.(多選)在LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法正確的是6.在如圖3所示的LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則此時A.A板帶正電B.線圈L兩端電壓在增大C.電容器C正在充電D.電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能12345678910111213圖3√解析

已知電路中的電流正在增大，則電容器正在放電，由電流的方向知，B板帶正電，A、C項錯誤；線圈L兩端電壓在減小，電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能，B項錯誤，D項正確.6.在如圖3所示的LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向考點二電磁振蕩的周期和頻率12345678910111213√考點二電磁振蕩的周期和頻率123456789101112112345678910111213故B正確，A、C、D錯誤.12345678910111213故B正確，A、C、D錯誤.8.(多選)電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計時的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢30s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是A.電池用久了B.振蕩電路中電容器的電容大了C.振蕩電路中線圈的電感大了D.振蕩電路中電容器的電容小了12345678910111213√√8.(多選)電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計時的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子12345678910111213解析

電子鐘變慢，說明LC電路的振蕩周期變大，12345678910111213解析電子鐘變慢，說明LC9.(多選)為了測量儲罐中不導電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構成的電容器C置于儲罐中，電容器可通過開關S與線圈L或電源相連，如圖4所示.當開關從a撥到b時，由L與C構成的電路中產(chǎn)生周期T＝2π的振蕩電流.當罐中的液面上升時A.電容器的電容減小B.電容器的電容增大C.LC電路的振蕩頻率減小D.LC電路的振蕩頻率增大12345678910111213圖4√√9.(多選)為了測量儲罐中不導電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣解析

當罐中液面上升時，相當于插入的電介質(zhì)變多，電容器兩極板間的介電常數(shù)變大，則電容器的電容C增大，12345678910111213所以振蕩頻率減小，故選項B、C正確，A、D錯誤.解析當罐中液面上升時，相當于插入的電介質(zhì)變多，電容器兩極板10.在如圖5所示的電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器，閉合開關S，待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，再斷開開關S，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩，如果規(guī)定電感器L中的電流方向從a到b為正，斷開開關的時刻為t＝0，那么下列選項圖中能正確表示電感器中的電流i隨時間t變化規(guī)律的是12345678910111213圖5能力綜合練√10.在如圖5所示的電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器解析

S斷開前，ab段短路，電流從b→a，電容器不帶電；1234567891011S斷開時，ab中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流減小，給電容器C充電，此時電流負向最大；給電容器充電過程，電容器電荷量最大時，ab中電流減為零；此后，LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流.綜上所述，選項C正確.1213解析S斷開前，ab段短路，電流從b→a，電容器不帶電；1211.如圖6所示，LC振蕩電路中振蕩電流的周期為2×10－2s