【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：4.1 電磁振蕩課件

第四章電磁振蕩與電磁波1．電磁振蕩課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建課堂小結(jié)目標(biāo)體系構(gòu)建1．通過實(shí)驗(yàn)，了解電磁振蕩。2．體會LC振蕩電路中電荷、電場、電流、磁場的動態(tài)變化過程及其相關(guān)物理量的變化情況。3．了解LC振蕩電路固有周期和固有頻率的公式，了解實(shí)際生產(chǎn)生活中調(diào)節(jié)振蕩電路頻率的基本方法。1．物理觀念：理解電場能、磁場能在相互轉(zhuǎn)化過程中的能量守恒觀，體會i與磁場、q與電場的因果觀。2．科學(xué)探究：探究電磁振蕩中q、i、E、B、電場能、磁場能之間的關(guān)系。3．科學(xué)思維：用類比的思想對電磁振蕩與機(jī)械振動進(jìn)行對比，通過揭示相關(guān)量深入理解電磁振蕩。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。課前預(yù)習(xí)反饋

電磁振蕩的產(chǎn)生

知識點(diǎn)

11．振蕩電流大小和方向都做_________迅速變化的電流，叫作振蕩電流。2．振蕩電路能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫作___________。3．振蕩過程如圖所示，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)擲向2，從此時(shí)起，電容器要對線圈放電：周期性振蕩電路(1)放電過程：由于線圈的_______作用放電電流不能立刻達(dá)到最大值，由0逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷________。放電完畢時(shí)，極板上的電荷為零，放電電流達(dá)到_______。(2)充電過程：電容器放電完畢，由于線圈的_______作用，電流并不會立刻消失，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_______，當(dāng)電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷量達(dá)到_______。此后電容器再放電、再充電，周而復(fù)始，于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流。自感減少最大自感反向充電增加最大『判一判』(1)LC振蕩電路是最簡單的振蕩電路。()(2)LC振蕩回路中的振蕩電流，按正弦規(guī)律變化，即是正弦交流電。()√√電磁振蕩中的能量變化

知識點(diǎn)

21．電容器放電過程中從能量的觀點(diǎn)來看，電容器剛要放電時(shí)，電路里的能量全部儲存在電容器的_________，電容器放電的過程，就是_________逐漸轉(zhuǎn)化為_________的過程。2．電容器充電過程中從能量的觀點(diǎn)來看：在充電的過程中，_________逐漸轉(zhuǎn)化為_________。3．在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能會發(fā)生_________的轉(zhuǎn)化。如果沒有能量損失，振蕩可以永遠(yuǎn)持續(xù)下去，振蕩電流的_______保持不變。電場中電場能磁場能磁場能電場能周期性振幅『判一判』(3)在LC振蕩電路里，隨著電容器的充放電，電場能與磁場能不斷地轉(zhuǎn)化。()(4)實(shí)際的LC振蕩是阻尼振蕩，如果要實(shí)現(xiàn)等幅振蕩，必須有能量補(bǔ)充到電路中。()√√『選一選』在LC振蕩電路中，當(dāng)電容器的電荷量最大時(shí)()A．電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化B．電場能開始向磁場能轉(zhuǎn)化C．電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化解析：LC振蕩電路中，電容器的電荷量最大時(shí)，電場能最大，磁場能最小為零，電場能開始向磁場能轉(zhuǎn)化，B正確。B『想一想』課本演示實(shí)驗(yàn)中得到的電壓如圖所示，該電流是振蕩電流嗎？解析：是，演示實(shí)驗(yàn)中電壓、電流都做周期性變化是振蕩電流，只是由于電路中能量損耗，振幅在變小是阻尼振蕩。電磁振蕩的周期和頻率

知識點(diǎn)

31．周期電磁振蕩完成一次_____________需要的時(shí)間叫作周期。2．頻率單位時(shí)間內(nèi)完成的_________變化的次數(shù)叫作頻率。3．固有周期和固有頻率如果振蕩電路沒有能量損失，也不受外界影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫作_______周期和_______頻率。4．周期和頻率公式周期性變化周期性固有固有『判一判』(5)改變振蕩電路中電容器的電容或線圈的電感，就可以改變振蕩電路的周期。()√課內(nèi)互動探究探究

電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化音叉的振動產(chǎn)生聲音，但是要形成持續(xù)的聲音，則需要不斷地打擊音叉。手機(jī)接收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢？提示：要產(chǎn)生持續(xù)變化的電流，可以通過線圈和電容器組成的振蕩電路實(shí)現(xiàn)。情|境|導(dǎo)|入振蕩過程各物理量的變化規(guī)律1．各物理量變化情況一覽表要|點(diǎn)|提|煉2．振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖像(如圖所示)3．板間電壓u、電場能EE、磁場能EB隨時(shí)間變化的圖像(如圖所示)u、EE規(guī)律與q－t圖像相對應(yīng)；EB規(guī)律與i－t圖像相對應(yīng)。4．分類分析(1)同步關(guān)系在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：電荷量q、電場強(qiáng)度E、電場能EE是同步變化的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場能EB也是同步變化的，即：i↓→B↓→EB↓。(或i↑→B↑→EB↑)(2023·北京房山高二期中)如圖所示，i－t圖像表示LC振蕩電路的電流隨時(shí)間變化的圖像。在t＝0時(shí)刻，回路中電容器的M板帶正電，下列說法中正確的是()A．O～a階段，電容器正在充電，電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化B．a(chǎn)～b階段，電容器正在放電，磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化C．b～c階段，電容器正在放電，回路中電流沿順時(shí)針方向D．c～d階段，電容器正在充電，回路中電流沿逆時(shí)針方向典例1典|例|剖|析C解析：O～a階段，電容器正在放電，電流不斷增加，電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化，選項(xiàng)A錯誤；a～b階段，電容器正在充電，電流逐漸減小，磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化，選項(xiàng)B錯誤；b～c階段，電容器正在放電，回路中電流沿順時(shí)針方向，選項(xiàng)C正確；c～d階段，電容器正在充電，回路中電流沿順時(shí)針方向，選項(xiàng)D錯誤。LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法1．根據(jù)電流流向判斷：當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，電容器的電荷量增加，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時(shí)，電荷量減少，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，處于放電過程。2．根據(jù)物理量的變化趨勢判斷：當(dāng)電容器的電荷量q(電壓U、場強(qiáng)E、電場能EE)增大或電流i(磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場能EB)減小時(shí)，處于充電過程；反之，處于放電過程。3．根據(jù)能量判斷：電場能增加時(shí)，充電；磁場能增加時(shí)，放電。

如圖甲為電容器上極板電荷量q隨時(shí)間t在一個(gè)周期內(nèi)的變化圖像，如圖乙為LC振蕩電路的某一狀態(tài)，則()A．t1時(shí)刻線圈中自感電動勢為零B．t1～t2時(shí)間內(nèi)回路內(nèi)的電流為順時(shí)針C．t2～t3中某時(shí)刻與圖乙狀態(tài)相對應(yīng)D．圖乙中電容器極板間電場能逐漸減小對點(diǎn)訓(xùn)練?C解析：在t1時(shí)刻，上極板電荷量q達(dá)到最大值，電流達(dá)到最小值，電流變化率達(dá)到最大，此時(shí)自感電動勢達(dá)到最大，A錯誤。t1～t2時(shí)間內(nèi)，上極板電性為正，且電荷量減小，回路內(nèi)的電流為逆時(shí)針，B錯誤；t2～t3時(shí)間內(nèi)，上極板電性為負(fù)，下極板電性為正，由于上極板電荷量不斷增大，線圈電流為逆時(shí)針，而電荷量增加得越來越慢，故電流減小，由安培定則可得磁場方向向上，C正確。圖乙過程可以對應(yīng)t2－t3過程，此過程電容器電荷量增大，極板間電場能逐漸增大，D錯誤。

如圖所示，L是不計(jì)電阻的電感器，C是電容器，閉合開關(guān)K，待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，再斷開開關(guān)K，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩。如果規(guī)定電感L中的電流方向從a到b為正，斷開開關(guān)K的時(shí)刻為t＝0，那么下列四個(gè)圖中能夠正確表示電感中的電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是()對點(diǎn)訓(xùn)練?B解析：在沒有斷開開關(guān)時(shí)，電流是從a流向b，當(dāng)斷開開關(guān)后，電流要減小，而線圈的感應(yīng)電動勢阻礙電流減小，則電流方向不變，大小在慢慢減小，當(dāng)電容器充電完畢時(shí)，電流為零，接著電容器放電，電流方向與之前相反，大小在不斷增大，故選B。探究

電磁振蕩的周期和頻率電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計(jì)時(shí)的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天都要慢一些，可能是什么原因造成的這一結(jié)果？情|境|導(dǎo)|入磁振蕩的周期和頻率(1)決定因素要|點(diǎn)|提|煉(1)LC回路的周期、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?zé)o關(guān)，所以稱為LC電路的固有周期或固有頻率。(2)使用周期公式時(shí)，一定要注意單位，T、L、C、

f的單位分別是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)。(多選)用一平行板電容器和一個(gè)線圈組成LC振蕩電路，要增大該振蕩電路的頻率，可采用的做法是()A．增大兩極板間的距離B．減小兩極板間的距離C．在電容器兩極板間插入電介質(zhì)D．將線圈中的鐵芯取出典例2典|例|剖|析AD(多選)如圖所示的電路中，自感線圈的自感系數(shù)為L，電容器的電容為C，電源電動勢為E，今將開關(guān)S由1扳到2，從這一時(shí)刻起()對點(diǎn)訓(xùn)練?ACD課堂小結(jié)課堂達(dá)標(biāo)檢測一、電磁振蕩的產(chǎn)生1．(2023·湖北十堰高二階段練習(xí))如圖所示，a圖表示LC振蕩電路某時(shí)刻的情況，圖(b)表示電流變化過程，t＝0時(shí)C上板帶正電荷，以下說法正確的是()A．此時(shí)電容器中的電場能正在減小B．電容器正在充電C．電感線圈中的磁場能正在減小D．電感線圈中的電流正在減小A解析：由題意可知上極板帶正電，電流順時(shí)針方向，可知電容器在放電，此時(shí)電容器中的電場能正在減小，A正確，B錯誤；電容器在放電，電感線圈中的電流增大，電感線圈中的磁場能正在增大，C、D錯誤。故選A。2．(多選)如圖為LC振蕩電路中電容器極板上的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖線，由圖可知()A．在t1時(shí)刻，電路中的磁場能最小B．從t1到t2這段時(shí)間電路中電流逐漸減小C．從t2到t3這段時(shí)間電容器處于充電過程D．在t4時(shí)刻，電容器的電場能最小ACD解析：由q－t圖線可以看出，在t1時(shí)刻電容器極板上的電荷量q最大，電容器中的電場最強(qiáng)，此時(shí)電路中的電場能最大，電路中的磁場能最小，為零，A正確。從t1到t2，電容器極板上的電荷量q不斷減小，可知電容器處于放電過程，電路中電流逐漸增大，B錯誤。從t2到t3，電容器極板上的電荷量q不斷增大，電容器處于充電過程，C正確。t4時(shí)刻電容器極板上的電荷量q等于零，此時(shí)電容器中的電場能為零，即為最小，D正確。二、電磁振蕩中的能量變化3．如圖所示的LC振蕩電路中，某時(shí)刻線圈中磁場方向向上，且電路中的電流正在減小，則此時(shí)()A．電容器上極板帶負(fù)電，下極板帶正電B．振蕩電路中能量正在從磁場能轉(zhuǎn)化為電場能C．電容器兩極板間的電場強(qiáng)度正在減小D．線圈中的磁通量變化率正在變小B解析：電路中電流減小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，即電容器處于充電狀態(tài)，B正確。由線圈中磁場方向可知，回路中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，所以電容器上極板帶正電，A錯誤。電容器充電過程中，極板間電場強(qiáng)度正在增大，C錯誤。線圈中電流減小，磁通量減小，磁通量變化率增大，D錯誤。三、電磁振蕩的周期和頻率4．(多選)如圖所示是一臺電子鐘，其原理類似于擺鐘，擺鐘是利用單擺的周期性運(yùn)動計(jì)時(shí)的，電子鐘