新教材2025版高中物理第四章電磁振蕩與電磁波1.電磁振蕩學(xué)生用書教科版選擇性必修第二冊

1.電磁振蕩課標(biāo)要求1．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念．2．了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程．3．了解無阻尼振蕩和阻尼振蕩．4．會計算LC電路的周期與頻率．思維導(dǎo)圖必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、LC振蕩電路和振蕩電流1．振蕩電流：大小和方向都隨時間做________快速變更的電流．2．振蕩電路：能夠產(chǎn)生________的電路．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)S擲向2，從今時起，電容器要對線圈放電．(1)放電過程：由于線圈的________作用，放電電流不能馬上達到最大值，而是由零漸漸增大，線圈產(chǎn)生的________漸漸增加，電容器里的________漸漸減弱，放電完畢時，________全部轉(zhuǎn)化為________．(2)充電過程：電容器放電完畢，由于線圈的________作用，電流并不馬上消逝，仍保持原來的方向接著流淌，電容器被反向________，極板上帶上相反的電荷，充電結(jié)束，極板上的電荷最多，________又轉(zhuǎn)化為電容器的________．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更的振蕩電流．(3)電磁振蕩：電場和磁場周期性的相互轉(zhuǎn)變的過程也就是________和________周期性相互轉(zhuǎn)化的過程．二、無阻尼振蕩和阻尼振蕩1．阻尼振蕩：振蕩電路中的能量漸漸損耗，振蕩電流的________漸漸減小，直到停止振蕩．2．無阻尼振蕩：沒有能量損失，振蕩電流的________恒久保持不變的振蕩．3．實際的LC振蕩是阻尼振蕩：任何電路中都有電阻，電路中總會有一部分能量會轉(zhuǎn)化為________．另外，還會有一部分能量以________的形式輻射出去．假如要實現(xiàn)等幅振蕩，必需有能量補充到電路中．三、電磁振蕩的周期和頻率1．周期：電磁振蕩完成一次周期性變更須要的________．2．頻率：1s內(nèi)完成周期性變更的________．3．固有周期和固有頻率：振蕩電路里發(fā)生無阻尼振蕩時的周期和頻率叫作________周期、________頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率．4．周期和頻率公式：T＝________，f＝________．[導(dǎo)學(xué)1](1)在電容器放電過程中，電容器帶電荷量削減，兩極間電壓減小，板間電場強度減弱；線圈中的電流增大，磁場增加，自感電動勢的作用是阻礙電流增大．(2)充電過程中，電容器帶電荷量增加，兩極間電壓增大，板間電場強度增大；線圈中的電流減小，磁場減弱，自感電動勢的作用是阻礙電流減?。甗導(dǎo)學(xué)2]電容器放電過程中，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，充電過程中磁場能向電場能轉(zhuǎn)化．[導(dǎo)學(xué)3]電場能與磁場能轉(zhuǎn)化的周期等于振蕩電流周期的一半．關(guān)鍵實力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點一振蕩電流的產(chǎn)生過程導(dǎo)學(xué)探究如圖所示，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)擲向2，從今時起，電容器通過線圈放電，線圈中是否會產(chǎn)生自感電動勢？自感電動勢產(chǎn)生什么效果？線圈中的電流怎樣變更？電容器的電場能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？當(dāng)線圈中的電流減小時，是否會對電容器充電？此時線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？歸納總結(jié)1.各物理量變更狀況一覽表時刻(時間)工作過程qEiB能量0→T放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁T充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電T放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁3T4→充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電2.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變更圖像(如圖所示)3．板間電壓u、電場能EE、磁場能EB隨時間變更的圖像(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、電場強度E、電場能EE是同步變更的，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)強度B、磁場能EB也是同步變更的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)同步異變關(guān)系在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE與線圈中的三個物理量i、B、EB是同步異向變更的，即q、E、EE同時減小時，i、B、EB同時增大，且它們的變更是同步的．留意：自感電動勢E的變更規(guī)律與q-t圖像相對應(yīng)．典例示范例1如圖所示，L是直流電阻可以忽視的電感線圈，LC振蕩電路工作時的周期為T，在t＝0時斷開電鍵K，則在0到T4這段時間內(nèi)，下列敘述正確的是A．電容器C放電，A板上正電荷漸漸減小，LC回路中電流漸漸增大，當(dāng)t＝T4B．電容器C放電，A板上正電荷漸漸削減，LC回路中電流漸漸減小，t＝0時放電電流最大C．電容器C被充電，B板上正電荷漸漸增多，LC回路中電流漸漸減小，到t＝T4D．電容器C被充電，A板上正電荷漸漸增多，LC回路中電流漸漸減小，到t＝T4名師點撥LC振蕩電路充、放電過程的推斷方法(1)依據(jù)電流流向推斷，當(dāng)電流流向帶正電的極板時，處于充電過程；反之，處于放電過程．(2)依據(jù)物理量的變更趨勢推斷：當(dāng)電容器的帶電荷量q(U、E)增大時，處于充電過程；反之，處于放電過程．(3)依據(jù)能量推斷：電場能增加時，充電；磁場能增加時，放電．素養(yǎng)訓(xùn)練1(多選)如圖所示，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()A．B板帶正電B．A、B兩板間的電壓在減小C．電容器C正在充電D．電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能素養(yǎng)訓(xùn)練2(多選)某時刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖所示，則此時刻()A．振蕩電流i在減小B．振蕩電流i在增大C．電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化探究點二電磁振蕩的周期和頻率導(dǎo)學(xué)探究如圖所示的電路，假如僅更換自感系數(shù)L更大的線圈，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)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更，振蕩周期T會怎樣變更？歸納總結(jié)1.固有周期和頻率：若振蕩過程中無能量損失，也不受其他影響，此時的周期和頻率叫作固有周期和固有頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率．2．公式：T＝2πLC，f＝123．影響電磁振蕩的周期和頻率的因素由電磁振蕩的周期公式T＝2πLC知，要變更電磁振蕩的周期和頻率，必需變更線圈的自感系數(shù)L或電容器的電容C.影響線圈自感系數(shù)L的是：線圈的匝數(shù)、有無鐵芯及線圈的橫截面積和長度．匝數(shù)越多，自感系數(shù)L越大，有鐵芯的自感系數(shù)比無鐵芯的大．影響電容器電容C的是：兩極板正對面積S、兩極板間介電常數(shù)εr以及兩極板間距d，由C＝εrS4πkd(平行板電容器電容)，不難推斷εr、S典例示范例2(多選)要增大LC振蕩電路的頻率，下列方法正確的是()A．將正對著的電容器的兩個極板錯開些B．增大電容器的充電電荷量C．削減自感線圈的匝數(shù)D．抽出自感線圈中的鐵芯素養(yǎng)訓(xùn)練3電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計時的，現(xiàn)發(fā)覺電子鐘每天要慢30s，造成這一現(xiàn)象的緣由可能是()A．電池用久了B．振蕩電路中電容器的電感小了C．振蕩電路中線圈的電感大了D．振蕩電路中的電容器的電容小了素養(yǎng)訓(xùn)練4在LC振蕩電路中，電容器放電時間的長短確定于()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)值隨堂演練·自主檢測——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達標(biāo)1.如圖所示，某瞬間回路中電流方向如箭頭所示，且此時電容器的極板A帶正電荷，則該瞬間()A．電流i正在增大，線圈L中的磁場能也正在增大B．電容器兩極板間的電壓正在增大C．電容器帶電荷量正在減小D．線圈中電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度正在增加2.(多選)LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，則下列說法正確的是()A．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電C．若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大D．若電容器正在放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大3.(多選)如圖所示為LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量q隨時間t變更的圖線，由圖可知()A．在t1時刻，電路中的磁場能最小B．t1到t2電路中的電流值不斷變小C．從t2到t3電容器不斷充電D．在t4時刻，電容器的電場能最小4．假如收音機調(diào)諧電路是采納變更電容器電容的方式來變更回路固有頻率的，則當(dāng)接收的電磁波的最長波長是最短波長的3倍時，電容器的最大電容與最小電容之比為()A．3∶1B．9∶1C．3∶1D．33∶11．電磁振蕩必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)一、1．周期性2．振蕩電流3．(1)自感磁場電場電場能磁場能(2)自感充電磁場能電場能(3)電場能磁場能二、1．振幅2．振幅3．內(nèi)能電磁波三、1．時間2．次數(shù)3．固有固有4．2πLC關(guān)鍵實力·合作探究探究點一【導(dǎo)學(xué)探究】提示：線圈中的電流發(fā)生變更時，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，阻礙線圈中電流的變更，電流漸漸增大，電容器的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能；線圈中電流減小時，對電容器充電，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．【典例示范】例1解析：開關(guān)閉合時，通過L的電流從上往下，電容器帶電荷量為零；在t＝0時斷開電鍵K，則在0到T4這段時間內(nèi)，則電容器C被充電，B板上正電荷漸漸增多，LC回路中電流漸漸減小，到t＝T答案：C素養(yǎng)訓(xùn)練1解析：電流i正在增大，磁場能增大，電容器在放電，電場能減小，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，C錯誤，D正確；由題圖中i方向可知B板帶正電，A正確；由于電容器放電，電荷量削減，兩板間的電壓在減小，B正確．答案：ABD素養(yǎng)訓(xùn)練2解析：由圖中上極板帶正電荷、下極板帶負電荷及電流的方向可推斷出電容器正在充電．電容器充電的過程中電流減小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，正確選項為A、D.答案：AD探究點二【導(dǎo)學(xué)探究】提示：自感電動勢更大，“阻礙”作用更大，周期變長．【典例示范】例2解析：要使LC振蕩電路的頻率增大，依據(jù)公式f＝1T＝12πLC，可減小線圈的自感系數(shù)L或減小電容器的電容C；將正對著的電容器的兩個極板錯開些，正對面積減小，電容C減小，A正確；增大電容器的充電電荷量，電容不變，B錯誤；削減自感線圈的匝數(shù)，自感系數(shù)答案：ACD素養(yǎng)訓(xùn)練3解析：電子鐘變慢的緣由是LC振蕩電路的振蕩周期變大了，而影響周期的因素是振蕩電路中的L和C，這兩個物理量有一個或兩個變大都會造成振蕩周期變大，故C正確．答案：C素養(yǎng)訓(xùn)練4解析：電容器放電一次經(jīng)驗四分之一個周期，而周期T＝2πLC，周期T是由振蕩電路的電容C和電感L確定的，與充電電壓、帶電荷量、放電電流等無關(guān)．綜上所述，D正確．答案：D隨堂演練·自主檢測1．解析：依據(jù)電流方向可知電容器正處于充電狀態(tài)，電容器充電過程中，回路中電流減小，磁場能減小，電場能增大，電容器帶電荷量正在增大，電壓正在增大，線圈中電流產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度正在減弱，故只有B正確．答案：B2．解析：由電流的磁場方向和安培定則可推斷振蕩電流方向，由于題目中未標(biāo)明電容器兩極板帶電狀況，可分兩種狀況探討：①若該時刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于放電狀態(tài)，電流正在增大，則C正確，A錯誤；②若