4.1 电磁振荡 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第二册

4.1 电磁振荡
基础知识导学
一、电磁振荡
1.振荡电流大小和方向都做周期性迅速变化的电流。
2.振荡电路：能产生振荡电流的电路叫做振荡电路。
3.振荡过程：如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电。
①放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷减少。放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到最大。该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。
②充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，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，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增加，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大。该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。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。
4.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电热产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。
二、电磁振荡的周期和频率
1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期。
2.频率：单位时间内完成的周期性变化的次数叫做频率。
如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时的周期和频率分别叫做固有周期和固有频率。
3.周期和频率公式：，。
重难扩展问题
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_________的电路叫做振荡电路。
3.周期和频率公式：___________，___________。
基础小题试练
1.回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速粒子的电荷量为q，质量为m，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，电感L和电容C的数值应该满足的关系为( )
A. B. C. D.
2.某LC电路的振荡频率为520 kHz，为能使其提高到1040 kHz，以下说法正确的是( )
A.调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B.调节可变电容，使电容减小为原来的
C.调节电感线圈，使线圈电感变为原来的4倍
D.调节电感线圈，使线圈电感变为原来的
3.如图所示是LC振荡电路中能量E随时间t变化的图像，实线表示电场能随时间变化的曲线，虚线表示磁场能随时间变化的曲线，由图像可知( )
A.该LC振荡电路的周期为
B.在时刻振荡电路中的电流为零
C.在到的过程中，电容器正在放电
D.在和时刻，电容器极板带电情况完全相同
4.振荡电路在测量、自动控制、无线电通信及遥控等许多领域广泛应用。如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示，时的电流方向如图甲所示，下列说法正确的是( )
A.在0~0.5 s内，电容器在放电
B.在时，P点电势比Q点高
C.在1.0~1.5 s内，电场能正在转化成磁场能
D.在1.5~2.0 s内，振荡电路中的电流在减小
答案以及解析
1.答案：D
解析：要使得回旋加速器正常工作，则粒子做圆周运动的周期等于LC振荡电路的周期，即，即，故选D。
2.答案：B
解析：由振荡频率公式可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的，或减小电感使之变为原来的，故B正确，ACD错误。
3.答案：C
解析：在一个周期内电场能和磁场能都两次达到最大，可知该LC振荡电路的周期大小为，选项A错误；在时刻磁场能最大，则振荡电路中的电流最大，选项B错误；在到的过程中，电场能减小，则电容器正在放电，选项C正确；在和时刻，电场能都是最大，电容器极板带电荷量相等，但是极板极性相反，选项D错误。
4.答案：B
解析：由题图乙可知，在0~0.5 s内电容器电荷量增加，电容器充电，选项A错误；时的电流方向如图甲所示，电容器正在充电，上极板带正电，由题图乙可知，在时，上极板仍带正电，P点电势比Q点高，选项B正确；由题图乙可知，在1.0~1.5 s内电容器电荷量增加，电容器充电，磁场能转化为电场能，选项C错误；图中，斜率的绝对值表示电流的大小，由题图乙可知，在1.5~2.0 s内，振荡电路中的电流在增加，选项D错误。