3.1 电磁波的产生 课件 (2)

课件87张PPT。【例1】如图所示，振荡电路中线圈
自感系数为L，电容器的电容为C，当
电容器刚开始放电时计时，则
A.振荡电路第一次改变电流方向所需时间为
B.电容器第一次放电结束所需时间为
C.磁场第一次达到最强所需时间为
D.电容器第一次所带电量为零所需时间为【标准解答】选A、C、D.振荡电路的周期为
半个周期后反向充电完毕，第一次电流改变方向，即
所需时间为 A正确. 后第一次放电结束时，板上电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，B错，C、D正确.【变式训练】LC回路中电容器极
板上的电荷量随时间的变化关系
如图所示，下列说法正确的是
（ ）
A.在t1时刻，电路中的磁场能最小
B.从t1时刻到t2时刻，电路中电流变小
C.从t2时刻到t3时刻，电容器不断被充电
D.在t4时刻，电容器的电场能最小【解析】选A、C、D.在t1时刻，电容器带电量最多，刚刚充电完毕，回路中电流最小，电路中的磁场能最小，A正确.从t1时刻到t2时刻，电容器放电，电路中电流逐渐变大，B错.从t2时刻到t3时刻，电容器反向充电，C正确.在t4时刻，电容器带电量为零，故其电场能最小，D正确.【例2】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【思路点拨】理解麦克斯韦电磁场理论：【标准解答】选D.根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，A错；均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，B、C错，D正确.【变式训练】（2010·天津高考）下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播【解析】选A.不管磁场怎样变化，只要是变化的磁场就可以在空间产生电场，所以均匀变化的磁场也能够在空间产生电场，故A正确；电磁波的传播速度与介质和频率有关，相同频率的电磁波在不同的介质中传播速度不同，故B错误；恒定的电场（磁场）周围不会产生磁场（电场），只有周期性变化的电场（磁场）才能产生电磁波，故C错误；电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的，故D错误.【例3】在LC振荡电路中，如已
知电容C，并测得电路的固有振
荡周期为T，即可求得电感L.为了
提高测量精度，需多次改变C值
并测得相应的T值.现将测得的六
组数据标示在以C为横坐标，以T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点，如图所示.(1)T、L、C的关系为____.
(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线.
(3)求得L的值是____.(π2取10)【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【自主解答】(1)T、L、C的关系为
(2)作图时，图象应尽量通过
或靠近比较多的数据点，不
通过图象的数据点应尽量较
均匀地分布在图线的两侧,如
图所示(3)将LC回路的固有周期公式 变换成T2=4π2LC,从而认识到T2-C图象为一过坐标原点的直线(在本题
中，横、纵坐标的起点不为零，图线在纵轴上有一正
截距值)，图象的斜率为4π2L, 从图线上取
两点求得斜率 计算出L的测量平均值为0.035 1 H
～0.040 0 H范围内的某一数值.
答案：(1) (2)见自主解答
(3)0.035 1 H～0.040 0 H【变式训练】为使发射的电磁波的波长增为原来的2倍，可以将振荡电路的电容（ ）
A.变为原来的2倍
B.变为原来的一半
C.变为原来的4倍
D.变为原来的四分之一【解析】选C.由 知，电磁波传播速度不变时，要使电磁波的波长变为原来的2倍，须使其周期变为原来的
2倍，又 可以将振荡电路电容器的电容变为原来的4倍，C正确.1.（2010·银川高二检测）关于电磁波,下列说法中不正确的是（ ）
A.电磁波是电磁场由发生区向远处传播的
B.电磁波必须依靠介质来传播
C.在真空中不同频率的电磁波传播速度相同
D.电磁波具有能量【解析】选B.波由波源向外传播，A描述正确；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，也可以在介质中传播，B描述错误；在真空中所有电磁波的传播速度为3.0×108 m/s,C描述正确；电磁波和其他波一样，可以传递信息和能量，D描述正确.2.垂直穿过某一固定面磁场的磁感应
强度B随时间的变化关系如图所示，则
在它周围空间产生的电场的场强E应是
（ ）
A.逐渐增强 B.逐渐减弱
C.先减弱后增强 D.不变【解析】选D.根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场在其周围产生恒定的电场，由图象可判断磁场均匀变化，所以产生的电场恒定，即E不变，D正确.3.要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A.增大电容器两极板的间距
B.升高电容器的充电电压
C.增加线圈的匝数
D.在线圈中插入铁芯【解析】选A.振荡电流的频率 它是由LC回路
本身的特性决定，根据平行板电容器电容的决定因素
的表达式 知，增大电容器两极板间距，电容减小，振荡频率升高，A对；升高电容器的充电电压只能改变振荡电流的强弱，对振荡的周期和频率没有影响，B错.增加线圈的匝数和在线圈中插入铁芯，都会使电感L增大，致使频率降低，C、D错误.4.如图所示的LC振荡电路正处在振
荡过程中，某时刻L中的磁场和C中
的电场如图所示，可知（ ）
A.电容器中的电场强度正在增大
B.线圈中磁感强度正在增大
C.该时刻电容器带电量最多
D.该时刻振荡电流达最大值【解析】选A.由图可知，该时刻电容器上极板带负电，下极板带正电，回路中有逆时针方向的电流，处于充电状态.此时电容器所带电量在增加，故电容器中的电场强度正在增大，A正确、C错；回路中电流逐渐减小，磁感应强度也减小，B错；但此时刻电流不一定为最大值，D错.5.(2010·哈尔滨高二检测)理想
的LC振荡回路中电流i随时间t变
化关系如图所示,则下列说法正
确的是( )
A.t1时刻,电容器的带电量最大
B.t2时刻,电路中的磁场能最小
C.从t2时刻到t3时刻，电路中的电场能不断增大
D.从t3时刻到t4时刻,电容器的带电量不断增大【解析】选B、D.t1时刻电容器的带电量为零,A错;t2时刻电路中的电流为零,磁场能最小,B对;从t2时刻到t3时刻,电场能不断减小,C错;从t3时刻到t4时刻,电流减小,是充电过程，故电容器的带电量不断增大,D对.一、选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分）
1.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A.在电场的周围空间，一定存在和它联系着的磁场
B.在变化的电场周围空间，一定存在和它联系着的磁场
C.恒定电流周围不产生磁场
D.恒定电流周围存在着均匀变化的磁场【解析】选B. 根据麦克斯韦电磁场理论，恒定的电场周围不产生磁场，变化的电场周围才产生磁场.A错，B正确.恒定电流周围存在着稳定的磁场，C、D错.2.下列关于电磁波的叙述中，正确的是（ ）
A.电磁波是横波
B.电磁波由真空进入某介质时，波长将变长
C.电磁波不能产生反射、折射现象
D.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/s【解析】选A. 电磁波磁场（电场）方向均和电磁波的
传播方向垂直，即电磁波是横波，A正确；电磁波在真
空中的传播速度为3.0×108 m/s，在其他介质中速度
变小，而频率由波源决定，根据公式 得电磁波由
真空进入某介质时，波长将变短，B、D错.电磁波同其
他波一样能产生反射和折射现象，C错.3.（2010·葫芦岛高二检测）如图
所示电路中，L是电阻不计的电感线
圈，C是电容器，闭合电键S，待电
路达到稳定状态后再打开，LC电路
将产生电磁振荡.如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开电键的时刻为t=0，那么下图中能正确的表示电感中的电流i随时间t变化规律的是（ ）【解析】选B.打开电键的时刻，即t=0时，电容器两端电压为零，电感L中有从a到b（即正方向）的电流，并且开始给电容器充电，电流逐渐减小，故B正确.4.(2010·厦门高二检测)某时刻LC
振荡电路的状态如图所示，则此时
刻( )
A.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变化
D.磁场能正在向电场能变化【解析】选A、D.从极板上所带电荷的正负及回路中电流的方向可判断出图示过程是一个充电过程，故振荡电流应减小,A对B错；充电过程是磁场能向电场能转化的过程,故D对，C错.5.LC回路中电容器两极板间的电压
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，电路中的磁场能最小
C.在t2～t3时间内，电路中的电场能不断增大
D.在t3～t4时间内，电容器上的电荷量不断增加【解析】选C.由电磁振荡过程的规律可知，电容器的电荷量q、电压U、两极板间的电场强度E及电场能E电相互对应，它们的变化趋势一致，而线圈中的电流i、磁感应强度B及磁场能E磁相互对应，它们的变化趋势一致，故C正确，D错误；在t1时刻，电压最大，充电刚好完毕，电流为零，A错；在t2时刻，放电完毕，电流最大，磁场能最大，B错.6.某种电子钟是利用LC振荡电路制成的，在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min，造成这种现象的可能原因是（ ）
A.L不变，C变大了 B.L不变，C变小了
C.L变小了，C不变 D.L、C均变小了
【解析】选B、C、D.电子钟每昼夜总是快1 min，说明
其单位时间振动次数多了，即周期变小了.由
知，一定是L与C的乘积减小了，所以B、C、D正确.7.（2009·北京高考）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.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播C.机械波和电磁波都能产生干涉、衍射现象
D.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
【解析】选D.电磁波只有横波，没有纵波，D错；A、B、C都是正确的.二、非选择题（本大题共2小题，共22分）
8.（10分）在LC振荡电路中,线圈的自感系数L=2.5 mH,电容C=4 μF.
(1)该回路的周期多大?
(2)设t=0时,电容器上电压最大,在t=9.0×10-3 s时,通过线圈的电流是增大还是减小,这时电容器是处在充电过程还是放电过程?【解析】(1)
(2)因为t=9.0×10-3s相当于14.33个周期,故
＜0.33 T＜ 所以当t=9.0×10-3 s时,LC回路中的
电磁振荡正处在第二个 的变化过程中.
t=0时,电容器上电压最大,极板
上电荷量最多,电路中电流值为
零,回路中电流随时间的变化规律如图所示:第一个 内,电容器放电,电流由零增至最大;第二个
内,电容器被反向充电,电流由最大减小到零.
显然,在t=9.0×10-3s时,即在第二个 内,线圈中的电流在减小,电容器正处在反向充电过程中.
答案：见解析9.（12分）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×10-5 s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)S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， =2π×10-5 s,经 =π×10-5 s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：
(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： 方向竖直向下.
答案：(1)2g (2)g1.关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是
（ ）
A.振荡电流最大时，电容器两极板间的场强最大
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为电场能
D.振荡电流减小的过程中，线圈中自感电动势增大【解析】选D.根据电磁振荡的规律，当振荡电流最大时，刚好为放电完毕，此时电容器两极板间的场强最小，A错.振荡电流为零时，电流变化率最大，线圈自感电动势最大，B错.振荡电流增大的过程是放电过程，电场能转化为磁场能，C错.振荡电流减小的过程，电流变化率增大，线圈中自感电动势增大，D正确.2.两个相同的LC振荡电路，充电完毕后两极板间的电压分别为U1和U2，且U1=2U2，则它们的振荡周期T1和T2的关系为（ ）
A.T1=T2 B.T1= C.T1=2T2 D.T1=
【解析】选A.电磁振荡的周期由LC决定，与其他因素无关，故A正确.3.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 若图示时刻电容器正
在充电,则充电至最大电荷量所需时间为( )
A. B. C. D.【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
据题意,电容器电荷量由Q减小到零,需时间为
说明电容器由最大电荷量放电到Q需时间为
则由电荷量Q充电至最大电荷量所需时间同样为4.一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场
的平面内做匀速圆周运动,如图所示,当
磁感应强度均匀增大时,此粒子的( )
A.动能不变 B.动能增大
C.动能减小 D.以上情况都可能
【解析】选B.当磁感应强度均匀增大时,根据麦克斯韦电磁场理论,将产生一恒定的电场,带电粒子将受一电场力作用,该力对带电粒子做正功,所以粒子的动能将增大,选项B正确.5.某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的是（ ）【解析】选D.周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场再产生周期性变化的电场，这样电磁场在空间交替变化传播出去就形成电磁波.A选项为恒定电场，不产生磁场，A错；B、C选项为均匀变化的电场，产生恒定的磁场，恒定磁场不再产生电场，B、C错；D为周期性电场，能够产生电磁波，D正确.本部分内容讲解结束