粵教版選擇性必修第二冊4.1電磁振蕩課件28張PPT

第四章電磁振蕩與電磁波第一節(jié)

電磁振蕩粵教版（2019）高中物理選擇性必修第二冊如圖，正弦式交變電流的大小和方向都隨時間做周期性的變化正弦式交變電流圖像的波形圖與單擺振動的位移一時間圖像很相似一、振蕩電流的產(chǎn)生如圖(a)所示，一個電流計與一個閉合線圈連接。當(dāng)一條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時，電流計的指針會不斷地擺動。這說明電路中產(chǎn)生了大小和方向都不斷變化的電流。如果將電流計拿走，如圖(b)所示，當(dāng)條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時，電路斷開處的A、B兩點(diǎn)間仍存在感應(yīng)電動勢，即A、B兩點(diǎn)間仍存在變化的電勢差。這都是我們熟悉的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在A、B兩點(diǎn)間接入一個平行板電容器，如圖(c)所示。當(dāng)條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時，在兩板之間的空間內(nèi)就會產(chǎn)生大小和方向不斷變化的電場，即電容器在不斷地進(jìn)行充、放電。【觀察·思考】在如左圖所示的電路中，先將開關(guān)S扳到a處，此時電容器開始充電，觀察電流計指針是否會擺動。再將開關(guān)S扳到b處，觀察電流計指針是否會擺動以及如何擺動。將電流計換成示波器，觀察示波器中顯示的圖像(如右圖所示），圖像呈現(xiàn)怎樣的規(guī)律？【實(shí)驗(yàn)·總結(jié)】在線圈和電容器組成的實(shí)驗(yàn)電路中，示波器顯示的波形具有周期性。這表明電路中產(chǎn)生了大小和方向都做周期性變化的電流。這種電流稱為振蕩電流。能產(chǎn)生振蕩電流的電路稱為振蕩電路。由線圈和電容器組成的電路是最簡單的振蕩電路，稱為LC振蕩電路。從示波器中顯示的圖像可以看出，LC振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電流是按正弦或余弦規(guī)律變化的。振蕩電流是一種頻率很高的交變電流。這種電流用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動很難產(chǎn)生，主要通過振蕩電路產(chǎn)生。二、電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化在如圖所示的電路中，當(dāng)開關(guān)S從a處扳到b處后，電流計指針的擺動幅度逐漸減小，最終停在零點(diǎn)位置。這是由于線圈和電路中的電阻消耗了部分電能，還有一部分能量以電磁波的形式損耗。為了能夠抓住本質(zhì)規(guī)律，我們忽略LC振蕩電路中所有的電阻。思考：那么，在LC振蕩電路理想化模型中，能量是如何轉(zhuǎn)化的呢?如圖(a)所示，當(dāng)開關(guān)由a處扳向b處的瞬間，即電容器剛要放電的瞬間，電路中沒有電流，線圈中沒有磁場，電容器里的電場最強(qiáng)，電路里的能量全部儲存在電容器的電場中。電容器開始放電后，由于線圈的自感作用，放電電流不能立刻達(dá)到最大值而是由零逐漸增大，如圖(b)所示。放電完畢時，電容器極板上沒有電荷，放電電流達(dá)到最大值。在這個過程中，電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強(qiáng)，能量由電場能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場能。在放電完畢瞬間，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能。電容器放電結(jié)束時，由于線圈的自感作用，電流不會立刻減小為零，而是保持原來的方向繼續(xù)流動并逐漸減小。由于電流繼續(xù)流動，電容器在與原來相反的方向上重新充電。到反方向充電結(jié)束的瞬間，電流減小為零，電容器極板上的電量達(dá)到最大值，如圖(c)所示，能量由磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能。在反方向充電完畢瞬間，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能。此后電容器又開始反向放電，電路中的電場能量又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿芰?，如圖(d)所示。電容器反向放電完畢，電場能量為零，磁場能量達(dá)到最大值。接著電流給電容器再度充電，恢復(fù)到圖(a)的狀態(tài)，如圖(e)所示。電場能量達(dá)到最大值，磁場能量為零。上述過程周而復(fù)始地進(jìn)行，由此產(chǎn)生大小和方向呈周期性變化的振蕩電流，線圈中對應(yīng)的磁場和電容器里的電場也呈周期性變化，電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化.這種現(xiàn)象稱為電磁振蕩。在電磁振蕩的過程中，回路中的電流i和電容器極板上的帶電量q隨時間做周期性變化的情況，如左圖和右圖所示。三、電磁振蕩的周期和頻率【理論·探究】振蕩電流屬于交變電流的一種，可以用周期和頻率來描述.電磁振蕩完成一次周期性變化所用的時間稱為電磁振蕩的周期，電磁振蕩在一段時間內(nèi)做周期性變化的次數(shù)與所用時間之比稱為電磁振蕩的頻率。單擺的振動周期由系統(tǒng)自身的擺長和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定。

式中T、L、C和f的單位分別是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)和赫茲(Hz)根據(jù)上述公式可知，可以通過改變回路中電容器的電容和線圈的自感系數(shù)，以獲得所需的振蕩頻率。

1.（2022·湖北湖北·高二）如圖為LC振蕩電路，某時刻，電容器上極板帶正電，線圈中電流產(chǎn)生的磁場方向向上，此時刻下列說法中正確的是（）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減小D．該時刻自感電動勢正在阻礙電流減小B課堂練習(xí)2.（2022·北京師大附中高二期末）在如圖所示的LC電磁振蕩電路中，若想增大電磁振蕩的頻率，可采取的措施是（）A．保持電感器的電感不變，只增大電容器的電容 B．保持電容器的電容不變，只增大電感器的電感C．同時增大電感器的電感和電容器的電容 D．同時減少電感器的電感和電容器的電容D3.（2022·河北邯鄲·高二期末）無線話筒是LC振蕩電路的一個典型應(yīng)用。在LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，且電容器上極板帶正電，下列說法正確的是（）A．電容器正在放電 B．振蕩電流正在增大C．線圈中的磁場正在增強(qiáng) D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化D4.（2022·浙江·高二學(xué)業(yè)考試）如圖為公交車上車時刷卡的情景，當(dāng)聽到“嘀”的聲音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡內(nèi)部有電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路。刷卡時，讀卡機(jī)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波，IC卡內(nèi)的LC振蕩電路產(chǎn)生電諧振，線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說法正確的是（）A．讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波不能在真空中傳播B．IC卡是通過X射線工作的C．讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則IC卡內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．IC卡既能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，也有向讀卡機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的功能D5.（2022·黑龍江·哈九中高二期末）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波的傳播也就是能量的傳播B．只要有電場和磁場，就能形成電磁波C．載有信號的電磁波只能在真空中傳播D．電磁振蕩停止后，其發(fā)射到空間的電磁波隨即消失AB7.圖中的LC振蕩電路，先把開關(guān)S擲到1處給電容器C充電，充好電后再將開關(guān)S擲到2處（組成LC振蕩電路），這時電容器開始放電，但電流不能立刻達(dá)到最大值，而是直到電容器C放電完畢時電流才達(dá)到最大值，造成此現(xiàn)象的原因是（）A．線圈的自感作用 B．電容器的本身特點(diǎn)C．電子做定向移動需要一定的時間 D．以上答案都錯誤A8.當(dāng)LC振蕩電路中的電流達(dá)到最大值時，電感L中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電容器C中電場的場強(qiáng)E是（）A．B和E都達(dá)到最大值B．B和E都為零C．B達(dá)到最大值而E為零D．B為零而E達(dá)到最大值C9.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)動計時，電子鐘是利用LC振蕩電路來計時。有一臺電子鐘在家使用一段時間后，發(fā)現(xiàn)每晝夜總是快1min。造成這種現(xiàn)象的不可能原因是（）A．L不變，C變大了 B．L不變，C變小了C．L變小了，C不變 D．L、C均變小了A10.（2021·江蘇宿遷·高二期末）近場通信（NFC）是一種短距高頻的無線電技術(shù)，其主要結(jié)構(gòu)就是線圈和電容組成的類似LC振蕩電路的并聯(lián)諧振電路，其終端有主動、被動和雙向三種模式，最常見的被動模式廣泛應(yīng)用于公交卡、門禁卡、校園一卡通等，刷卡時，電路發(fā)生電諧振，給電容器充電，達(dá)到一定電壓后，在讀卡設(shè)備發(fā)出的射頻場中響應(yīng)，被讀或?qū)懭胄畔?。下列說法正確的是（）A．LC電路的電容器在充電時，電流增大B．LC電路中，電容器充電時，線圈中自感電動勢減小C．如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將減小D．電磁波發(fā)射時，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫電諧振C課堂小結(jié)1.振蕩電流的產(chǎn)生、振蕩電路的概念2.電磁振蕩中能量的轉(zhuǎn)化，電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化3.電磁振蕩的周期和頻率的關(guān)系課堂訓(xùn)練1.關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（）A．電磁波具有能量B．電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直，且與波的傳播方向垂直C．電磁波和機(jī)械波一樣依賴介質(zhì)傳播D．只要空間某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波ABD課堂訓(xùn)練2.一個根據(jù)LC振蕩電路的工作原理設(shè)計而成的電子表，每天比北京時間快2分鐘，則其原因可能是（

）A．電池用的時間長了，內(nèi)阻變大 B．電路中電容器的電容變小了C．線圈的自感系數(shù)變小了 D．電路中電容器的電容變大了BC課堂訓(xùn)練3.（2022·黑龍江·大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期末）如圖是教材講解LC振蕩電路中的一次周期性變化（從圖①到圖⑤），關(guān)于LC振蕩電路描述正確的是（）A．從圖②到圖③的過程是磁場能轉(zhuǎn)化為電場能的過程B．圖②中電容器剛好放電結(jié)束，振蕩電路中電流達(dá)到最大值C．在一個周期內(nèi)，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完成兩次D．在一個周期內(nèi)，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完成一次ABC課堂訓(xùn)練4.（2021·河北保定·高二）電磁波發(fā)射電路中的LC電磁振蕩電路如圖所示，某時刻電路中正形成圖示方向的電流，此時電容器的下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，下列說法正確的是（）A．線圈中的磁場方向向上且電流正在變大B．電容器中的電場方向向上且極板間的電勢差正在變大C．若在線圈中插入鐵芯，則發(fā)射的電磁波頻率變小D．若減少電容器極板間的正對面積，則發(fā)射的電磁波波長變短ACD課堂訓(xùn)練5.（2022·河北邯鄲·高二期末）許多電氣設(shè)備的應(yīng)用都需要高強(qiáng)度的脈沖能量，如用于切割或焊接的脈沖激光器、產(chǎn)生高強(qiáng)度閃光的閃光燈等。這些能量可以從已經(jīng)充滿電的電容器快速放電中獲得。研究電容器充放電的電路如圖甲所示，該實(shí)驗(yàn)中通過電流傳感器獲取的電流隨時間變化的圖像如圖乙、丙所示（取通過R的電流方向由a經(jīng)R到b為電流正方向），下列說法正確的是（

）A．乙圖為開關(guān)S接2時的電流圖像B．乙、丙兩圖中圖線與t軸所圍面積相等C．形成乙圖圖線的過程中電容器的電容逐漸減小D．形成丙圖圖線的過