新教材同步系列2024春高中物理第4章電磁振蕩與電磁波章末綜合提升學生用書粵教版選擇性必修第二冊

第4章電磁振蕩與電磁波主題1理解電磁振蕩的三個“兩”1．兩類物理量一類是與電場有關(guān)的物理量，一類是與磁場有關(guān)的物理量。(1)電流i，它決定了磁場能的大小。振蕩電流i在電感線圈中形成磁場，因此，線圈中的磁感應(yīng)強度B、磁通量Φ和磁場能E磁具有與之相同的變化規(guī)律。(2)電量q，它決定了電場能的大小。電容器兩極板間的電壓U、場強E、電場能E電、線圈的自感電動勢E的變化規(guī)律與q的相同。注意：電流i和電量q的變化不同步，規(guī)律如圖所示。2．兩個過程(1)充電：當電容器的電量增加時為充電過程，這個過程中電路的電流減小。(2)放電：當電容器的電量減小時為放電過程，這個過程中電路的電流增加。注意：在任意兩個過程的分界點對應(yīng)的時刻，各物理量取特殊值(零或最大值)。3．兩類初始條件圖甲和圖乙所示電路，表示了電磁振蕩的兩類不同初始條件。(1)圖甲中開關(guān)S從1合向2時，振蕩的初條件為電容器開始放電。(2)圖乙中開關(guān)S從1合向2時，振蕩的初始條件為電容器開始充電。學習中應(yīng)注意區(qū)分這兩類初始條件，否則會得出相反的結(jié)論。【典例1】(多選)如圖所示，甲為LC振蕩電路，通過P點的電流如圖乙所示，規(guī)定逆時針方向為正方向，下列說法正確的是()A．0至t1，電容器正在充電，上極板帶正電B．t1到t2，電容器正在放電，上極板帶負電C．在t3時刻，線圈中的自感電動勢最大，且P為正極D．在t4時刻，線圈中的自感電動勢最大，且P為正極[聽課記錄]緊抓住能量轉(zhuǎn)化這條線，理解電磁振蕩過程。在電容器充電過程中，q↑→電場↑→電場能↑→線圈中的電流i↓→磁場能↓→磁場↓。在電容器放電過程中，q↓→電場↓→電場能↓→線圈中的電流i↑→磁場能↑→磁場↑。主題2電磁波與機械波的區(qū)別和聯(lián)系電磁波與機械波都是波，但又各有自己的特點，如能正確比較電磁波和機械波的異同，就能全面、透徹地理解這兩個知識點。1．不同點比較項機械波電磁波對象研究力學現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性變化的物理量位移隨時間和空間做周期性變化電場強度E和磁感應(yīng)強度B隨時間和空間做周期性變化傳播傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播無需介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發(fā)橫波可以是是縱波可以是否2．相同點(1)都具有波的特性，能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等物理現(xiàn)象。(2)都滿足v＝λT＝λf(3)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，頻率都不變?！镜淅?】(多選)關(guān)于機械波和電磁波，下列說法正確的是()A．機械波和電磁波都能在真空中傳播B．機械波和電磁波都可以傳遞能量C．機械波和電磁波都能發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象D．電磁波的波速與介質(zhì)無關(guān)[聽課記錄](1)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)。(2)電磁波可以在真空中傳播也可以在介質(zhì)中傳播，機械波只能在介質(zhì)中傳播。(3)電磁波的波速與頻率和介質(zhì)均有關(guān)，機械波的波速僅與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)。主題3雷達的原理和應(yīng)用1．利用雷達測定物體的距離：解決這類問題的關(guān)鍵是區(qū)分發(fā)射脈沖波形和反射脈沖波形，找出從發(fā)射電磁波和接收到回來的電磁波的時間差，再利用s＝12vt2．利用雷達測定物體的速度：這類問題往往要有兩個(或兩個以上)的發(fā)射脈沖與反射脈沖，可以確定一段時間前后物體的兩個位置或一段時間的位移，從而測出物體的速度。3．利用雷達確定物體的位置：雷達有一個可以轉(zhuǎn)動的天線，它能向一定方向發(fā)射無線電(微波)脈沖，雷達可根據(jù)發(fā)射無線電波的方向和仰角，再參考所測得物體的距離，從而確定某一時刻物體的位置。實際上，這一切數(shù)據(jù)都由電子電路自動計算并在熒光屏上顯示出來?！镜淅?】某一戰(zhàn)斗機正以一定的速度朝雷達的正上方水平勻速飛行，已知雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時間間隔為5×10-4s，某時刻在雷達熒光屏上顯示的波形如圖甲所示，t＝173s后雷達向正上方發(fā)射和接收的波形如圖乙所示，雷達熒光屏上相鄰刻線間表示的時間間隔為10-4s，電磁波的傳播速度為c＝3×108m/s，則該戰(zhàn)斗機的飛行速度大約為多少？[聽課記錄](1)通過雷達測量距離實際是測量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成目標的精確距離。(2)通過雷達測量目標方位是利用天線的尖銳方位波束測量。測量仰角靠窄的仰角波束測量。根據(jù)仰角和距離就能計算出目標高度。章末綜合提升典例1BC[0到t1，電流為正，且在減小，即電流為逆時針方向減小，說明電容器正在充電，電流方向為正電荷的運動方向，所以上極板帶負電荷；t1到t2，電流為負且在增大，即電流為順時針方向增大，說明電容器在放電，上極板帶負電荷；在t3時刻，電流的變化率(ΔiΔt)最大，所以自感電動勢(E＝LΔiΔt)最大，t2～t3的電流為負且減小，即順時針減小，線圈中的感應(yīng)電動勢阻礙電流的減小，電容器充電，因此上極板帶正電，即P點為正極；在t4時刻，電流最大，電流的變化率為零，自感電動勢為零。故B、C典例2BC[機械波的傳播需要介質(zhì)，而電磁波的傳播不需要介質(zhì)，選項A錯誤；干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，選項C正確；波能傳遞能量，選項B正確；電磁波在不同介質(zhì)中，傳播速度一般不同，選項D錯誤。]典例3解析：由題意知熒光屏相鄰刻線間的時間間隔t0＝10-4s，題圖甲發(fā)射波和接收波的時間間隔t1＝4×