第四章第1讲.docx

1、第四章 第1讲第1讲电磁波的发现电磁振荡目标定位1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义.2.了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质.3.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的振荡过程，会求LC电路的周期与频率一、电磁波的发现1伟大的预言(1)麦克斯韦电磁场理论的基本观点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场(2)如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成了电磁波2电磁波(1)根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的

2、电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波(2)电磁波在真空中传播的速度等于光速c，麦克斯韦指出了光的电磁本质3赫兹的电火花赫兹做了一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波想一想空间存在如图1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？图1答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会产生电磁波二、电磁振荡1电磁振荡的产生(1)

3、振荡电流和振荡电路振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流振荡电路：产生振荡电流的电路最简单的振荡电路为LC振荡电路(2)电磁振荡的过程放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐减少，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能. 此后，这样充电

4、和放电的过程反复进行下去2电磁振荡的周期和频率(1)电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间(2)电磁振荡的频率f：1 s内完成的周期性变化的次数(3)LC电路的周期T、频率f与自感系数L、电容C的关系是T2、f.一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场；2均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；3周期性变化的磁场在周围空间产生同频率周期性变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同频率周期性变化的磁场例1关于电磁场理论，下列说法正确的是()A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生

5、电场B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解析根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场答案D针对训练某电路中电场随时间变化的图象如下列各图所示，能发射电磁波的电场是()解析图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而

6、交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波答案D二、电磁波与机械波的比较1电磁波和机械波的共同点(1)二者都能产生干涉和衍射(2)二者在不同介质中传播时频率不变(3)二者都满足波的公式vf.2电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播(2)传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波例2以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()A机械波和电磁波，本质上是一致的B机械波的

7、波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象解析机械波由振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确答案BCD借题发挥机械波的传播速度完全由介质决定，而电磁波的传播速度是由介质和频率共同决定三、电磁振荡中各物理量的变化情况如图2所示图2例3某时刻LC振荡电路的状态如图3所示，则此时

8、刻()图3A振荡电流i在减小B振荡电流i在增大C电场能正在向磁场能转化D磁场能正在向电场能转化解析题图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电，电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确答案AD借题发挥在电磁振荡中各物理量变化是有规律的，我们要熟悉各物理量变化的特点，特别抓住关键的电量和电流的变化电量变大、电场强度、电场能变大；电流则变小，磁感应强度、磁场能变小判断出充、放电情况是解决问题的关键麦克斯韦电磁场理论1下列说法中正确的是()A任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场

9、B任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场C任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场D电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场解析根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁场(电场)是稳定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场故选C.答案C2用麦克斯韦的电磁场理论判断，图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是(

10、)解析A图中的左图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图错误；B图中的左图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，右图的磁场应是稳定的，所以B图错误；C图中的左图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图正确，D图错误答案C电磁波的特点3下列关于电磁波的说法中，正确的是()A电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0108 m/sC电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D电磁波不能产生干涉、衍射现象解析电磁波在真空中的传播速度为光速c3.0108 m/s，且cf，从一种介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变电

11、磁波仍具有波的特征，电磁波只有在真空中的速度才为3.0108 m/s，在其他介质中的传播速度小于3.0108 m/s.答案AC电磁振荡4.在LC回路中，电容器两端的电压随时间t变化的关系如图4所示，则()图4A在时刻t1，电路中的电流最大B在时刻t2，电路中的磁场能最大C从时刻t2至t3，电路的电场能不断增大D从时刻t3至t4，电容器的带电荷量不断增大解析电磁振荡中的物理量可分为两组：电容器带电量q，极板间电压u，电场强度E及电场能为一组；自感线圈中的电流i，磁感应强度B及磁场能为一组同组量的大小变化规律一致，同增同减同为最大或为零异组量的大小变化规律相反，若q、E、u等量按正弦规律变化，则i

12、、B等量必按余弦规律变化根据上述分析由题图可以看出，本题正确选项为A、D.答案AD(时间：60分钟)题组一麦克斯韦电磁场理论1建立了完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是()A法拉第 B奥斯特 C赫兹 D麦克斯韦解析麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，选项D正确答案D2下列说法正确的是()A变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场C稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场D均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流， 若无闭合回路电场仍然存在，A正确；电场按其是否随时间

13、变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故C错，D对；恒定电流周围存在稳定磁场，B对答案ABD3.某空间出现了如图1所示的一组闭合电场线，这可能是()图1A沿AB方向磁场在迅速减弱B沿AB方向磁场在迅速增强C沿BA方向磁场在迅速增强D沿BA方向磁场在迅速减弱解析根据电磁感应，闭合回路中的磁通量发生变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断根据麦克斯韦电磁场理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭合回路中受到了电场力作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍

14、然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知，选项A、C正确答案AC题组二电磁波的特点4下列说法中正确的是()A电磁波只能在真空中传播B麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在C电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波D频率为750 kHz的电磁波在真空中传播时，其波长为400 m解析电磁波不仅可以在真空中传播，还可以在介质中传播，选项A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项B错误；电磁场的传播就是电磁波，选项C正确；频率为750 kHz的电磁波的波长为：m400 m，选项D正确答案CD5以下关于电磁波的说法中正确的是()A只要电场或磁场发生变化

15、，就能产生电磁波B电磁波传播需要介质C电磁振荡一旦停止，电磁波仍能独立存在D电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随有能量向外传递的解析如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是稳定的，就不能再产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波；电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质；电磁振荡停止后，电磁波仍独立存在；电磁波具有能量，它的传播是伴随有能量传递的故选C、D.答案CD6当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长将()A不变 B增大C减小 D无法确定解析电磁波的波长为：，频率减小，波长增大，选项B正确答案B7有关电磁波和声波，下列说法错误的是()A电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质

16、B由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大C电磁波是横波，声波也是横波D由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长解析电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，故选项A正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度比其在空气中大，故选项B正确；电磁波的传播方向与E、B的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，故选项C错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变短，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变长，故选项D正确答案C题组三电磁振荡8关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是()A电荷量最大

17、时，线圈中振荡电流也最大B电荷量为零时，线圈中振荡电流最大C电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能D电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能解析电容器电荷量最大时，振荡电流为零，A错；电荷量为零时，放电结束，振荡电流最大，B对；电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C对；同理可判断D错答案BC9如图2所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时()图2AA板带正电B线圈L两端电压在增大C电容器C正在充电D电场能正在转化为磁场能解析电路中的电流正在增大，说明电容器正在放电，选项C错误；电容器放电时，电流从带正电的极板流向带负电的极板，则A板带负电，选项A错误

18、；电容器放电，电容器两板间的电压减小，线圈两端的电压减小，选项B错误；电容器放电，电场能减少，电流增大，磁场能增大，电场能正在转化为磁场能，选项D正确答案D10在LC回路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是()A电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期B当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零C提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大D要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积解析电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，

19、故电路中的电流最大，B错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确答案D11在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍()A自感L和电容C都增大一倍B自感L增大一倍，电容C减小一半C自感L减小一半，电容C增大一倍D自感L和电容C都减小一半解析据LC振荡电路频率公式f，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项D是正确的答案D12.LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图3所示，则()图3A若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电C若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电D若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b解析若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误答案ABC