课件66张PPT。第十四章 电 磁 波
1 电磁波的发现 2 电磁振荡一、伟大的预言
1.变化的磁场产生电场:
实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里
就会产生_________。感应电流麦克斯韦的见解:电路里有_________产生,一定是变化的_____
产生了电场,自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
实质:变化的_____产生了电场。
2.变化的电场产生磁场:麦克斯韦假设,既然变化的磁场能产生
电场,那么变化的电场也会在空间产生_____。感应电流磁场磁场磁场【自我思悟】
变化的磁场一定产生变化的电场吗?
提示:不一定。均匀变化的磁场一定产生恒定的电场。二、电磁波
1.电磁波的产生: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_______。
2.电磁波是横波:根据麦克斯韦的电磁场理论,电磁波在真空中
传播时,它的电场强度和磁感应强度互相_____,而且二者均与
波的传播方向_____,因此电磁波是横波。
3.电磁波的速度:麦克斯韦指出了光的电磁本性,他预言电磁波
的速度等于_____。电磁波垂直垂直光速【自我思悟】
同一种电磁波在不同介质中传播时,频率、波速、波长相同吗?
提示:同一种电磁波在不同介质中传播时频率相同,波速、波长不同。三、电磁振荡的产生
1.振荡电流:大小和方向都做_______迅速变化的电流。
2.振荡电路:能产生_________的电路。
3.振荡过程:如图所示,将开关S掷向1,先给电容器充电,再将开
关S掷向2,从此时起,电容器要对线圈放电。周期性振荡电流(1)放电过程:由于线圈的_____作用,放电电流不能立刻达到最
大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的电荷逐渐_____。
放电完毕时,极板上的电荷为零,放电电流达到_______。该过
程电容器储存的_______转化为线圈的_______。
(2)充电过程:电容器放电完毕,由于线圈的_____作用,电流并
不会立刻消失,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小,电
容器开始_____,极板上的电荷逐渐_____。当电流减小到零时,
充电结束,极板上的电荷量达到_______。该过程中,线圈中的
_______又转化为电容器的_______。自感减少最大值电场能磁场能自感充电增加最大值磁场能电场能此后电容器再放电、再充电,周而复始,于是电路中就有了周期
性变化的振荡电流。
(3)实际的LC振荡是阻尼振荡。电路中有电阻,振荡电流通过时
会有_____产生,另外还会有一部分能量以_______的形式辐射
出去。如果要实现等幅振荡,必须有能量补充到电路中。热量电磁波【自我思悟】
在LC回路中为什么放电完毕时,电流反而最大?
提示:开始放电时,由于线圈的自感作用,放电电流不是突然变大,而是逐渐增大,随着线圈的阻碍作用减弱,放电电流逐渐增大。当放电完毕时,线圈的自感作用最弱,电流达到最大。四、电磁振荡的周期和频率
1.周期:电磁振荡完成一次___________需要的时间。
2.频率:1 s内完成的___________的次数。
如果振荡电路没有能量损失,也不受其他外界影响,这时的周
期和频率分别叫作_____周期和_____频率。
3.周期和频率公式:T=________,f=________。周期性变化周期性变化固有固有【自我思悟】
在LC振荡电路中,电压u与电流i之间的关系及变化是否遵循欧姆定律?为什么?
提示:不遵循欧姆定律。因为LC振荡电路是非纯电阻电路,分析振荡过程可知,当电容器两极电压最大时,回路中的电流反而是零。【盲区扫描】
1.电磁波的传播不需要介质。电磁波在不同介质中的传播速度不同。
2.1886年,赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性,第一次发现了电磁波。他还通过实验观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。通过实验证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c。3.振荡电流属于交流电,一般指频率很高的交变电流。
4.由周期和频率公式可知,适当地选择电容器和线圈,就可以使振荡电路的周期和频率符合我们的需要。一、对麦克斯韦电磁场理论的理解和验证 拓展延伸
1.电磁场的产生:如果在空间某处有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场,这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场。2.麦克斯韦电磁场理论的要点:
(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)振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场,同样,振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场。3.电磁波的实验证明:1886年,赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性,第一次发现了电磁波。
(1)赫兹的实验装置,如图所示。(2)实验现象:当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过火花。
(3)现象分析:当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时,空间出现了迅速变化的电磁场。这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出感应电动势,使得导线环的空隙中也产生了火花。【微思考】
(1)电磁场中,电场线和磁感线都是闭合的吗?
提示:电磁场是动态的,并且电场和磁场不可分割,电场线、磁感线都是闭合曲线。
(2)电场和磁场同时存在的空间就是电磁场吗?
提示:不是。周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,而周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场,二者形成不可分割的统一体。【题组通关】
【示范题】关于电磁场理论,下列说法中正确的是( )
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
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【解题探究】(1)均匀变化的磁场产生怎样的电场?
提示:均匀变化的磁场产生恒定的电场。
(2)周期性变化的电场能产生怎样的磁场?
提示:周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,两者变化的周期相同。【规范解答】选D。根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场才产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场。周期性变化的电场产生同频率变化的磁场。【通关1+1】
1.(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断:如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图是表示变化的场产生的另外的场),正确的是( )【解析】选B、C。A图中的上图磁场是稳定的,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图中的下图是错误
的;B图中的上图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,下图
的磁场是稳定的,所以B图正确;C图中的上图是振荡的磁场,它
能产生同频率的振荡电场,且相位相差 ,C图是正确的;D图的
上图是振荡的电场,在其周围空间产生振荡的磁场,但是下图中
的图像与上图相比较,相位相差π,故错误。所以只有B、C两图
正确。2.(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中正确的是
( )
A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B.工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
C.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场激发稳定的电场
D.电磁波在传播过程中,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直【解析】选A、B、D。教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确;稳定的电场不会产生磁场,故选项C错误;电磁波是横波,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直,故选项D正确。【变式训练】(2014·泗水高二检测)某电路中电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是哪一种( )【解析】选D。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。而磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,即形成电磁场,才能发射电磁波。二、电磁波与机械波的比较 对比分析
电磁波是电磁现象,机械波是力学现象,两种波因产生机理不同,除具有波的共性外,还有不同之处。【微思考】
电磁波在传播过程中电场强度E和磁感应强度B是怎样变化的?
提示:E和B都随时间、空间做周期性变化,电场强度E和磁感应强度B的方向相互垂直,且都与传播方向垂直,是横波。【题组通关】
【示范题】(多选)关于电磁波与声波的说法,下列正确的是
( )
A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的振动向远处传播
B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质
C.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
D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小【解题探究】(1)电磁波和声波在传播时都需要介质吗?
提示:声波靠介质传播,而电磁波不需要介质,可以在真空中传播。
(2)声波和电磁波由空气进入水中传播时会发生怎样的变化?
提示:频率不变,波长变化,由v=λf可知,波的传播速度变化。【规范解答】选A、C。由电磁波和声波的概念可知A正确。因
为电磁波可以在真空中传播,而声波属于机械波,它的传播需要
介质,在真空中不能传播,故B错。电磁波在空气中的传播速度
大于在水中的传播速度,在真空中的传播速度最大;声波在气
体、液体、固体中的传播速度依次增大,故C正确。无论是电磁
波还是声波,从一种介质进入另一种介质时频率都不变,所以由
波长λ= 及它们在不同介质中的传播速度可知,由空气进入水
中时,电磁波的波长变短,声波的波长变长,故D错。【通关1+1】
1.(2013·上海高考)电磁波与机械波具有的共同性质是( )
A.都是横波 B.都能传输能量
C.都能在真空中传播 D.都具有恒定的波速
【解析】选B。电磁波是横波,但机械波有横波也有纵波,A错误;机械波的传播需要介质,两者在不同介质中波速不同,C、D错误;电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量,B正确。2.(2013·东城区高二检测)类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率。在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中不正确的是( )
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波【解析】选D。电磁波是电磁场传播形成的。在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直,所以电磁波应为横波。故选D。【变式训练】(2013·沈阳高二检测)甲坐在人民大会堂台前
60 m处听报告,乙坐在家里离电视机5 m处听电视转播,已知乙所在处与人民大会堂相距1 000 km,不考虑其他因素,则(空气中声速为340 m/s)( )
A.甲先听到声音 B.乙先听到声音
C.甲、乙同时听到声音 D.不能确定【解析】选B。声音传到甲所需时间为
传到乙所需时间为三、振荡过程中各物理量的变化 拓展延伸
给LC回路提供能量后,利用电容器的充放电作用和线圈产生的自感作用,使LC回路中产生振荡电流,同时电容器极板上电荷q及与q相关的电场(E、U、E电),通电线圈的电流i及与i相关联的磁场(B、E磁)都发生周期性变化。1.各物理量变化情况一览表:2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像:3.LC回路中各量间的变化规律及对应关系:
(1)同步同变关系:
①在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:
电量q、板间电压U、电场强度E、电场能E电是同步同向变化的,
即:q↓→U↓→E↓→E电↓(或q↑→U↑→E↑→E电↑)。
②振荡线圈上的物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能
E磁也是同步同向变化的,即i↓→B↓→E磁↓(或i↑→B↑→
E磁↑)。(2)同步异变关系:在LC振荡过程中,电容器上的三个物理量q、
E、E电与线圈中的三个物理量i、B、E磁是同步异向变化的,即
q、E、E电同时减小时,i、B、E磁同时增大,且它们的变化是同
步的,即q、E、E电↑ i、B、E磁↓。
(3)物理量的等式关系:线圈上的振荡电流i= ,自感电动势
E=L· ,振荡周期T=2π 。(4)极值、图像的对应关系:如图所示,i=0时,q最大,E最大,E电最大,E自(E自为自感电动势)最大。
q=0时,i最大,B最大,E磁最大,E电=0。
对于电场E与磁场B以及电场能E电与磁场能E磁随时间的变化图像有这样的对应关系,图像能直观地反映同步异变关系和极值对应关系。(5)自感电动势E与i-t图像的关系:由E=L· 知,E∝ ,是i-t
图像上某处曲线切线的斜率k的绝对值。所以,利用i-t图像可
分析自感电动势随时间的变化和极值。【微思考】
(1)在充电过程中极板上的电荷量逐渐增加,充电电流如何变化?
提示:随电容器上充电电荷的增多,充电电流逐渐减小。
(2)LC回路中电流最大时,极板上的电荷量有什么特点?
提示:当回路中电流最大时,极板上的电荷量最小。【题组通关】
【示范题】(多选)LC振荡电路中,某时刻的磁场
方向如图所示,则( )
A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流
由b向a
B.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,则电场能正在减小,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【解题探究】(1)电流与磁场的方向由什么确定?
提示:由安培定则确定。
(2)磁场正在增强时,LC回路是充电还是放电?如何确定极板的带电性质?
提示:磁场正在增强时,电流在增大,是放电过程,由安培定则可判断上、下极板所带电荷的电性。【规范解答】选A、B、C。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。【通关1+1】
1.关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法中正确的是( )
A.振荡电流最大时,电容器两极板间的电场强度最大
B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零
C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化成电场能
D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能【解析】选D。振荡电流最大时,处于电容器放电结束瞬间,电场强度为零,A错误;振荡电流为零时,LC回路振荡电流改变方向,这时的电流变化最快,电流强度变化率最大,线圈中自感电动势最大,B错误;振荡电流增大时,线圈中电场能转化为磁场能,C错误;振荡电流减小时,线圈中磁场能转化为电场能,D正确。2.(多选)(2013·昆明高二检测)LC回路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图所示,则( )
A.在t1时刻,电路中的电流最大
B.在t2时刻,电路中的磁场能最大
C.从时刻t2～t3,电路的电场能不断增大
D.从时刻t3～t4,电容器的带电量不断增大【解析】选B、C。本题考查对LC振荡电路中各物理量振荡规律的理解。t1时刻电容器两端电压最高时,电路中振荡电流为零,t2时刻电容器两端电压为零,电路中振荡电流最强、磁场能最多,选项A错误,B正确;在t2～t3的过程中,从图可知,电容器两板间电压增大,必有电场能增加,选项C正确;而在t3～t4的过程中,电容器两板间电压减小,带电量同时减少,选项D错误。【变式训练】1.(2014·银川高二检测)如图所示,LC电路的L不变,C可调,要使振荡的频率从700Hz变为1 400 Hz,则可以采用的办法有( )
A.把电容增大到原来的4倍
B.把电容增大到原来的2倍
C.把电容减小到原来的
D.把电容减小到原来的【解析】选D。由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原
来的 由T＝ L不变，当C′＝ 时符合要求。2.(2014·攀枝花高二检测)在如图所示振荡电流的图像中,表示电容器充电过程的有 ;线圈中有最大电流的点是 ;电场能转化为磁场能的过程有 。【解析】根据i-t图像,充电过程有a→b、c→d、e→f,线圈中有最大电流的点是a、c、e,电场能转化为磁场能的过程有b→c、d→e。
答案:a→b、c→d、e→f a、c、e b→c、d→e【素养升华】
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
(1)根据电流流向判断,当电流流向带正电的极板时,处于充电过程;反之,处于放电过程。
(2)根据物理量的变化趋势判断:当电容器的带电量q(U、E)增大时,处于充电过程;反之,处于放电过程。
(3)根据能量判断:电场能增加时,充电;磁场能增加时,放电。 【资源平台】电磁振荡的周期和频率
【示范题】为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是( )
A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数
C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯
D.减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数【标准解答】选D。由LC振荡电路的频率公式f= 可知,
增大固有频率f的办法是减小L或减小C或同时减小L和C。电容
器两极板的正对面积增大,则C增大;正对面积减小,则C减小。
在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数,则L增大;减小线圈的匝
数,则L减小。综上可知只有选项D是正确的。温馨提示：
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课时达标·效果检测
一、选择题
1.(多选)(2013·温州高二检测)根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时,可能是( )
A.向上方向的磁场在增强
B.向上方向的磁场在减弱
C.向上方向的磁场先增强,然后反向减弱
D.向上方向的磁场减弱,然后反向增强
【解题指南】在电磁感应现象的规律中,当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时,回路中就有感应电流产生,回路中并没有电源,电流的产生是由于磁场的变化。麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况,即变化的磁场产生电场。判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律,只不过是用电场线方向代替了电流方向。
【解析】选A、C。向上方向的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则感应电流方向如图中E的方向所示,选项A正确,B错误。同理,当磁场反向即向下的磁场减弱时,也会得到如图中E的方向,选项C正确,D错误。
2.一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图,A是发射时的雷达探索波的脉冲波形,B是敌机反射回来的脉冲波形,则敌机距雷达站的距离是( )
A.9×105m B.4.5×105m
C.3×105m D.无法确定
【解析】选B。由题图知两波形相差3×10-3s,即敌机与雷达站距离为s=vt=3×108××3×10-3m=4.5×105m,故B正确。
3.(2013·常州高二检测)如图所示,LC振荡电路中电容器的电容为C,线圈的自感系数为L,电容器在图示时刻的电荷量为Q。若图示时刻电容器正在放电,至放电完毕所需时间为 π;若图示时刻电容器正在充电,则充电至最大电荷量时间为( )
A.π B.π
C.π D.π
【解析】选C。LC振荡电路在一个周期内电容器会两次充电、两次放电,每次充电或放电时间均为T=π。据题意,电容器电荷量由Q减小到零,需时间为 π=T,说明电容器由最大电荷量放电到Q需时间为T-T=T=π,则由电量Q充电至最大电荷量所需时间同样为π。
【变式训练】(多选)一个LC振荡电路中,线圈的自感系数为L,电容器电容为C,从电容器上电压达到最大值Um开始计时,则有( )
A.至少经过π,磁场能达到最大
B.至少经过π,磁场能达到最大
C.在π时间内,电路中的平均电流是
D.在π时间内,电容器放电量为CUm
【解析】选B、C、D。LC振荡电路周期T=2π,电容器电压最大时,开始放电,经π时间,放电结束,此时电容器电量为零,电路中电流最大,磁场最强,磁场能最大。因为Q=CU,所以电容器放电量Q=CUm,由I=,所以I=,得I=。
4.(2013·蚌埠高二检测)有一LC振荡电路,能产生一定波长的电磁波,若要产生波长比原来短些的电磁波,可采取的措施为( )
A.增加线圈的匝数
B.在线圈中插入铁芯
C.减小电容器极板间的距离
D.减小电容器极板正对面积
【解析】选D。LC振荡电路产生的电磁波的频率为:f=,再由v=λf解得:λ=2πv,所以减小波长的方法是减小自感系数L或电容C。对于选项A、B都是增加L的措施。对电容又有:C=,可知选项D正确。
二、非选择题
5.(2013·衡水高二检测)如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10-2s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”或“充电完毕”)状态,这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
【解析】根据题意可画出LC回路振荡电流的变化图像如图,t=3.4×10-2s时刻即为图像中的P点,正处于顺时针电流减小的过程中,所以,电容器正处于反向充电状态,上板带正电。
答案:充电 带正电
【变式训练】如图为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图像,由图可知,在OA时间内 能转化为 能,在AB时间内电容器处于 (选填“充电”或“放电”)过程,在时刻C,电容器带电荷量 (选填“为零”或“最大”)。
【解析】由图可知,振荡电流随时间按正弦规律变化。在OA时间内电流增大,电容器正在放电,电场能逐渐转化为磁场能。在AB时间内电流减小,电容器正在充电。在时刻C电流最大,为电容器放电完毕瞬间,带电荷量为零。
答案:电场 磁场 充电 为零
6.一列电磁波的波长为30 km,该波从地球传到月球需1.3 s,则在这一距离可排满多少个波?
【解析】电磁波从地球到月球的传播速度看成光速,则地球到月球的距离s=vt=ct=1.3×3×108m。波的个数n==个=1.3×104个。
答案:1.3×104个
一、选择题
1.(多选)(2013·延安高二检测)要增大如图所示振荡电路的频率,下列说法中正确的是( )
A.减少电容器的带电荷量
B.将开关S从“1”位置拨到“2”位置
C.在线圈中插入铁芯
D.将电容器的动片旋出些
【解析】选B、D。根据公式f=可知要增大f,必须减小L和C二者之积。C跟电容器的带电荷量无关,减小两极板的正对面积、增大两极板间的距离,从两极板间抽出介质都可减小电容C,因此,A不正确,D正确。线圈匝数越少,抽出铁芯,L越小,可见B正确,C不正确。
【变式训练】(多选)如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是
( )
A.电容器正在充电
B.电感线圈中的磁场能正在增加
C.电感线圈中的电流正在增大
D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
【解析】选B、C、D。由图中磁感应强度的方向和安培定则可知,此时电流向着电容器带负电的极板流动,也就是电容器处于放电过程中,这时两极板电荷量和电压、电场能处于减少过程,而电流和线圈中磁场能处于增加过程,由楞次定律可知,线圈中感应电动势阻碍电流的增加。
2.(2013·青岛高二检测)手机A的号码为12345670002,手机B的号码为12345670008,手机A拨手机B时,手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002。若手机A置于一透明真空罩中,用手机B拨叫手机A,则( )
A.发出响声,并显示B的号码为12345670008
B.不发出响声,但显示B的号码为12345670008
C.不发出响声,但显示B的号码为12345670002
D.既不发出响声,也不显示号码
【解析】选B。电磁波可以在真空中传播,而声波传播则需要介质,当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中),A能显示B的号码,不能发出响声,即B正确。
3.在LC振荡电路中,当电容器充电完毕尚未开始放电时,下列说法正确的是
( )
A.电容器中的电场最强
B.电路里的磁场最强
C.电场能已有一部分转化成磁场能
D.磁场能已有一部分转化成电场能
【解析】选A。LC振荡电路电容器充电完毕,电容器中电场最强,磁场最弱,电场能和磁场能之间还没有发生转化,故A正确。
4.如图所示,L为一电阻可忽略的线圈,D为一灯泡,C为电容器,开关S处于闭合状态,灯D正常发光。现突然断开S,并开始计时,能正确反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像是图中的哪一个(图中q为正值表示a极板带正电)( )
【解析】选B。确定a极板上电荷量q的起始状态,再确定第一个四分之一周期内的变化情况。S处于接通状态时,电流稳定,因忽略L的电阻,电容器两极板间的电压为零,电荷量为零。S断开,D灯熄灭,LC组成的回路将产生电磁振荡。由于线圈的自感作用,在0≤t≤时间段内,线圈产生的自感电动势给电容器充电,电流方向与原线圈中的电流方向相同,电流值从最大逐渐减小到零,但电荷量却从零逐渐增加到最大,在时刻充电完毕,电流值为零而极板上的电荷量最大,但b板带正电,a板带负电,所以选项B正确。
【总结提升】LC振荡电路的分析方法
分析LC振荡电路的工作过程时,关键是要搞清电场能和磁场能相互转化的过程以及所对应的物理状态和物理量间的关系。
(1)电容器充电:先给电容器充上电,这时电容器中储存一定的电场能。
(2)电容器放电:电容器要通过电感线圈放电,放电过程中线圈中有电流通过,电流周围存在磁场,所以这个过程是电场能向磁场能转化的过程;同时电容器上所带电荷量、极板上的电压都要逐渐减小;待放电完毕时,电场能为零,磁场能达到最大,与之对应的振荡电流也达到最大。
(3)电容器反向充电:电容器放电完毕时,由于电感线圈的自感作用,电路中移动的电荷不能立即停止运动,仍要保持原方向流动,对电容器反向充电,同理则有电流减小,磁场能减小,而电场能增大,电容器极板上的电荷量和电压也随之增大。直到电流为零,磁场能为零,电场能、电容器极板上的电荷量、电压都达到最大。
(4)电容器反向放电:此后,电容器再进行反向放电过程,同理可知,电场能、电容器极板上的电荷量、极板间电压都减小,直至为零,磁场能、电流增大,直至最大。
二、非选择题
5.收音机所接收到的无线电波由真空传入折射率为的介质中,传播速度变为 。
【解析】据v=得v=×108m/s。
答案:×108m/s
6.(2013·成都高二检测)实验室里有一水平放置的平行板电容器,知道其电容C=1μF。在两板带有一定电荷时,发现一粉尘恰好静止在两板间。手头上还有一个自感系数L=0.1 mH的电感器,现连成如图所示电路,试分析以下两个问题:
(1)从S闭合时开始计时,经过π×10-5s时,电容器内粉尘的加速度大小是多少?
(2)当粉尘的加速度为多大时,线圈中电流最大?
【解析】(1)电键断开时,电容器内带电粉尘恰好静止,说明电场力方向向上,且
F电=mg,闭合S后,L、C构成LC振荡电路,
T=2π=2π×10-5s,经=π×10-5s时,电容器间的场强反向,电场力的大小不变,方向竖直向下,由牛顿第二定律得:a==2g。
(2)线圈中电流最大时,电容器两极间的场强为零,由牛顿第二定律可得:
a==g,方向竖直向下。
答案:(1)2g (2)g
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