(共11张PPT)
阶段复习课
第四章
知识体系构建
【核心速填】
①磁场能 ②_______
③电场 ④横波 ⑤开放电路 ⑥电谐振 ⑦热作用 ⑧荧光 ⑨消毒
核心考点突破
一、电磁振荡与电磁波
【典例1】如图所示,i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中的
( )
A.Oa段 B.ab段 C.bc段 D.cd段
【解析】选D。某段时间里,回路的磁场能在减小,说明回路中的电流正在减小,正在给电容器充电,而此时M带正电,那么一定是给M极板充电,电流方向顺时针。由题意知t=0时,电容器开始放电,且M极板带正电,结合i-t图像可知,电流以逆时针方向为正方向,因此这段时间内,电流为负,且正在减小,符合条件的只有图像中的cd段,故选D。
【方法技巧】电容器充、放电过程中电流的变化特征:(1)电容器充电过程中,电容器所带电荷量越来越多,电流越来越小,充电完毕时,电流为零;
(2)电容器放电过程中,电容器所带电荷量越来越少,电流越来越大,放电完毕时,电流最大。
(3)掌握了电流的变化规律,根据电流与其他各量的关系,可以进一步掌握各量的变化规律。
【素养训练】
在LC振荡电路中,电容器上带的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是
( )
【解析】选B。LC振荡电路的周期T=2π
,电容器上带的电荷量从最大值变
化到零的最短时间t=
,所以t=
。
二、电磁波与机械波
【典例2】(多选)关于电磁波与机械波,下列说法正确的是
( )
A.电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质
B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,各种机械波在同一种介质中传播速率都相同
C.电磁波和机械波都不能发生干涉
D.电磁波和机械波都能发生衍射
【解析】选A、D。电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波的传播速率只与介质有关,电磁波的传播不需要介质,机械波传播则需要介质,故A选项对,B选项错;电磁波和机械波都具有波的一切特征,包括干涉和衍射,故D选项对,C选项错。故正确答案为A、D。
【素养训练】
手机A的号码是12345670002,手机B的号码是12345670008。手机A拨手机B时,手机B发出响声且屏上显示A的号码“12345670002”,若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B拨手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A
( )
A.发出响声,并显示B的号码“12345670008”
B.不发出响声,但显示B的号码“12345670008”
C.不发出响声,但显示A的号码“12345670002”
D.既不发出响声,也不显示号码
【解析】选B。声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播;光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,在介质、真空中均可传播,故用手机B拨手机A时,玻璃罩外的人能看到A手机显示的B手机号码,但听不到声音,故正确答案为B。(共27张PPT)
3.无线电波的发射和接收
课前自主学习
一、电磁波的发射
1.发射电磁波的振荡电路应具备以下特点:
(1)要有足够高的振荡频率,频率越高,越容易向外界辐射_____。
(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,即必须用_________。
2.调制:
(1)定义:在电磁波发射技术中,使_______随各种信号而改变的技术。
(2)调制方法:
调幅:使高频电磁波的_____随信号的强弱而改变。
调频:使高频电磁波的_____随信号的强弱而改变。
能量
开放电路
电磁波
振幅
频率
3.无线电波的发射:由振荡器(常用LC振荡电路)产生_________电流,用调制器将
需传送的电信号_____到振荡电流上,再耦合到一个_____电路中激发出无线电波,
向四周发射出去。
二、电磁波的接收
1.无线电波的接收原理:电磁波在传播时如果遇到导体,会使导体中产生_____
_____。因此,空中的导体可以用来接收_______。
高频振荡
调制
开放
感应
电流
电磁波
2.电谐振与调谐:
(1)电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_____时,接收电路中
产生的振荡电流_____的现象,它相当于机械振动中的_____。
(2)调谐:使接收电路产生_______的过程。
3.解调:
(1)将声音或图像信号从调谐电路接收到的高频电流中_____出来的过程,它是
_____的逆过程。
(2)调幅波的解调也叫_____。
相同
最强
共振
电谐振
还原
调制
检波
课堂合作探究
主题一 电磁波的发射
【生活情境】
如图我们把闭合振荡电路改造成开放电路,以有效地发射电磁波。
【问题探究】
1.要有效地向外发射电磁波,振荡电路必须具有哪些特点呢?
提示:(1)要有足够高的振荡频率。因为频率越高,发射电磁波的本领越大。
(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,只有这样才能有效地把电磁能(电磁波)传播出去。
2.实际中的开放电路是如何发射电磁波的呢?
提示:如图
在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。跟地连接的导线叫作地线。线圈上部接到比较高的导线上,这条导线叫作天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器,电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。
3.在发射电磁波时为什么要对电磁波进行调制?
提示:发射电磁波是为了利用它传递某种信号。要想电磁波传得远,就必须使用高频率的电磁波。但我们要传递的信号却是一些低频信号,如:声音信号频率只有几百至几千赫兹,图像信号频率也不过上万赫兹,不可能把它们直接发送出去。
这就要求发射的电磁波随信号而改变。在电磁波发射技术中,如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上,那么,载有信号的高频振荡电流产生的电磁波(也就是载波)就载着要传送的信号一起发射出去。所以在发射电磁波时要对电磁波进行调制。
4.对电磁波进行调制的方法有哪些?是如何对电磁波进行调制的呢?
提示:一种调制的方法是使高频振荡电流的振幅随信号的强弱而改变,这种调制叫作调幅;另一种调制的方法是使高频振荡电流的频率随调制信号的强弱而改变,这种调制叫作调频。
【结论生成】
1.开放电路和调制:(物理观念)
(1)开放电路能有效地发射电磁波。
(2)经过调制的电磁波能够传递信息,调制的方法有调幅和调频。
2.电磁波传递信息口诀:(科学思维)
声音好听传也易,调制载波不能离,
开放电路发出去,解调下来才完毕。
【典例示范】
实际发射无线电波的过程如图所示。高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示,人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示。根据以上图像,发射出去的电磁波图像应是选项中哪一个
( )
【解析】选B。振荡器产生的是高频等幅振荡。话筒结构里边有碳膜电阻,它的阻值随压力变化而变化,当我们对着它说话时,空气对它的压力随着声音而变化,它的电阻就随着声音信号而变化,振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化,这就是调制。它不但影响了正半周,也影响了负半周,所以选B。
【探究训练】
(多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领,应该采取的措施是( )
A.增加辐射波的波长
B.增加辐射波的频率
C.使振荡电容的正对面积足够小
D.尽可能使电场和磁场分散开
【解析】选B、C、D。提高电磁波发射本领(功率)应增大f,电磁场应尽可能扩散
到周围空间,形成开放电路。f=
,C=
,要使f增大,应减小L或C,故正
确答案为B、C、D。
【补偿训练】
通常无线电视信号是通过电视塔发送的,电视塔天线发送的是
( )
A.机械波
B.超声波
C.次声波
D.电磁波
【解析】选D。电磁波可以传递声音、图像等信息,电视节目和广播节目都是通过电磁波传播的;电视塔上天线的作用是让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波并发射出去,故D正确,A、B、C错误;故选D。
主题二 电磁波的接收
【生活情境】
如图为我们生活中常用的收音机,你知道它是怎么接收信号的吗?
【问题探究】
1.发射的无线电波如何被接收到呢?
提示:电磁波在空间传播时,如果遇到导体,会使导体产生感应电流,感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体,就可以接收到电磁波了。
2.如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢?
提示:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强。在无线电技术里,是利用电谐振来达到这个目的的。当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强。这种现象叫作电谐振,相当于机械振动中的共振。
3.什么叫解调?它和调制有什么不同?
提示:由调谐电路接收到的感应电流,是经过调制的高频振荡电流,还不是我们需要的声音或图像信号。因此还要使声音或图像信号从高频振荡电流中还原出来。从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程,叫作解调。解调是调制的逆过程,调制的方法不同,解调的方法也不同。
【结论生成】
1.电磁波的接收途径及调谐电路:(物理观念)
(1)为获取有用信号,采取如下措施:①调谐;②解调。
(2)调谐电路通常由可变电容和电感线圈组成。
2.电谐振不同于调谐:(科学思维)
(1)电谐振就是电磁振荡中的“共振”。
(2)电谐振是一个物理现象,而调谐是一个操作过程。
【典例示范】
调节收音机的调谐回路时,可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不
到某较高频率的电台信号,为接收到该电台信号,则应
( )
A.加大电源电压
B.减小电源电压
C.增加谐振线圈的圈数
D.减少谐振线圈的圈数
【解析】选D。由于f=
,C越小、L越小,f越大。动片旋出,正对面积S减
小,C减小,S调到最小,即C最小时,f还未达到高频率f0,则必须调节L使其减小,即
减少谐振线圈数,选项C错误,D正确;频率f与电源电压无关,选项A、B错误。
【探究训练】
(多选)如图所示是一个调谐接收电路,甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图像,则
( )
A.i1是L1中的电流图像
B.i1是L2中的电流图像
C.i2是L2中的电流图像
D.i3是流过耳机的电流图像
【解析】选A、C、D。L1中由于电磁感应,产生的感应电流的图像是同甲图相似的,但是由于L2和D串联,所以当L2的电压与D反向时,电路不通,因此这时L2没有电流,所以L2中的电流图像应是乙图中的i2。高频部分通过C2,通过耳机的电流如同丙图中的i3,只有低频的音频电流,故选项A、C、D正确。
【课堂小结】
1.一台简单收音机的收音过程至少要经过哪两个过程
( )
A.调幅和检波
B.调谐和解调
C.调制和检波
D.调谐和调幅
【解析】选B。无线电信号的接收需要转动收音机调谐器的旋钮,可以从中选出特定频率的信号,此过程称为调谐,收音机内的电子电路再把音频信号从中取出来,进行放大,送到扬声器里,扬声器把音频信号转换成声音,此过程称为解调,故简单收音机的收音过程至少要经过的过程是调谐和解调;故B正确,A、C、D错误。故选B。
课堂素养达标
2.当我们用手机打电话时,手机在接收到移动公司发射塔发来的信号后,我们就会听到对方讲话声。这里所说的“信号”和“讲话声”应分别属于
( )
A.声波和声波
B.电磁波和电磁波
C.声波和电磁波
D.电磁波和声波
【解析】选D。当我们用手机打电话时,手机在接收到移动公司发射塔发来的信号后,我们就会听到对方讲话声。这里所说的“信号”是电磁波传来的信息;通过电磁波传递来的信号转化为手机听筒的振动,听筒的振动发出声音,我们就会听到对方讲话声。故D正确,A、B、C错误。故选D。
3.在无线电波广播的接收中,调谐和检波是两个必须经历的过程,接收过程的顺序应是____________→高频放大→______________→音频放大。?
【解析】接收过程的顺序为调谐、高频放大、检波、音频放大。
答案:调谐 检波
【补偿训练】
一个LC电路中的电感L=3.6×10-3
H,电容C=14
400
pF,求它所发射的电磁波的
波长。(π取3.14)
【解析】LC电路的振荡频率为:f=
,所以它所发射的电磁波的波长为:λ=
=2πc
=2×π×3×108×
m=13
564.8
m。
答案:13
564.8
m(共46张PPT)
第四章
电磁振荡与电磁波
1.电
磁
振
荡
2.电磁场与电磁波
课前自主学习
一、电磁振荡的产生
1.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
A.放电过程:
①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_____。
②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_______。
B.充电过程:
①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_____。
自感
减少
最大值
电场能
磁场能
自感
反向充电
增加
②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_______。
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。
C.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
_____补充到电路中。
最大值
磁场能
电场能
热量
电磁波
能量
2.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_____。
(2)频率:1
s内完成的周期性变化的_____。
(3)LC回路的周期和频率公式:周期T=_________,频率f=
_________,周期与频
率的关系:_______。其中周期T、频率f、自感系数L和电容C的单位分别是:秒(s)、
_________、________和法拉(F)。
时间
次数
赫兹(Hz)
亨利(H)
二、电磁波的发现
1.电磁波的发现:
(1)麦克斯韦的电磁场理论:
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_________。
麦克斯韦对该问题的见解:回路里有_________产生,一定是变
化的磁场产生了_____,自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
该现象的实质:变化的磁场产生了_____。
感应电流
感应电流
电场
电场
②变化的电场产生磁场。麦克斯韦大胆地假设,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_____。
(2)电磁波的产生:如果在空间某区域中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_____,这个变化的磁场
又在它周围空间产生新的周期性变化的_____……可见,变化的电场和变化的磁场
_________,由近及远地向周围传播,形成_______。
磁场
磁场
电场
交替产生
电磁波
(3)电磁波的特点:
①电磁波中的电场强度与磁感应强度互相_____,而且二者均与波的传播方向
_____,所以电磁波是_____。
②电磁波的速度等于_____,光的本质是_______。
垂直
垂直
横波
光速
电磁波
2.赫兹的电火花:
(1)赫兹的实验:赫兹证实了_______的存在。
(2)其他实验成果:赫兹做了一系列的实验,观察到了电磁波的反射、折射、
_____、衍射和_____现象,并通过测量证明,电磁波在真空中具有与___相同
的速度c。这样,赫兹证实了麦克斯韦关于光的_________。
电磁波
干涉
偏振
光
电磁理论
课堂合作探究
主题一 电磁振荡
任务1 电磁振荡的产生
【实验情境】
如图为电磁振荡的原理图,根据所给的示意图思考以下问题:
【问题探究】
(1)先用电源给电容器充电,再将开关S拨到a端。将会发生什么现象?它说明了什么?
提示:观察到电流表指针在零点左右摆动,说明电路中产生了交变电流,即电路中电流的大小、方向做周期性的变化。
(2)电场具有电场能,相应的磁场也具有磁场能。那么电场能和磁场能都和哪些因素有关?
提示:与电场能有关的因素:电场强度E、电容器极板间电压u和电容器带电量q。
与磁场能有关的因素:磁感应强度B、线圈中电流
i。
(3)根据LC振荡电路的示意图,说明电路中电容器极板电量、电压、振荡电流、电场能和磁场能的变化情况?
提示:电容器放电过程中
,电场能转化为磁场能:电容器上带电量、电场能(电压)逐渐减小(降低),电路中的电流、磁场能则逐渐增大。电容器反向充电过程,是磁场能转化为电场能的过程,电流减小,磁场能减小,而电场能增大(电容器上的电荷量和电压也随之增大)。直到磁场能减为零,电场能增为最大。
任务2 电磁振荡的周期和频率
【问题探究】
(1)LC振荡电路的周期由哪些因素决定?
提示:LC振荡电路的周期由线圈的自感系数和电容器的电容决定。
(2)请分析这些因素影响周期长短的原因?
提示:
电容较大时,电容器充电、放电的时间越长,振荡电路的周期就越大;线圈的自感系数较大时,对电流的阻碍作用就越大,振荡电路的周期就越长。
(3)LC振荡电路的周期的表达式是什么?
提示:LC振荡电路的周期公式:T=2π
。
【结论生成】
1.振荡过程中各物理量的变化情况:(科学思维)
(1)各物理量情况一览表:
带电荷量q
电场强
度E
电势
差U
电场
能
电流
i
磁感应强度B
磁场
能
0→
电容器放电
减小
减小
减小
减小
增大
增大
增大
t=
时刻
0
0
0
0
最大
最大
最大
带电荷量q
电场强
度E
电势
差U
电场
能
电流
i
磁感应强度B
磁场
能
→
反向充电
增大
增大
增大
增大
减小
减小
减小
t=
时刻
最大
最大
最大
最大
0
0
0
→
反向放电
减小
减小
减小
减小
增大
增大
增大
带电荷量q
电场强
度E
电势
差U
电场
能
电流
i
磁感应强度B
磁场
能
t=
时刻
0
0
0
0
最大
最大
最大
→T
电容器充电
增大
增大
增大
增大
减小
减小
减小
(2)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像:如图所示。
2.影响振荡电路周期的因素:(科学思维)
(1)LC回路的周期T=2π
、频率f=
,都由电路本身的特性(L和C的值)决
定,与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无
关,所以称为LC电路的固有周期、固有频率。
(2)使用周期公式时,一定要注意单位,T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨利
(H)、法拉(F)、赫兹(Hz)。
【典例示范】
(多选)如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路的电流正在增强,则此时
( )
A.a点电势比b点低
B.电容器两极板间场强正在减小
C.电路中电场能正在增大
D.线圈中感应电动势正在减小
【解析】选A、B、D。因为电路中电流正在增强,所以电容器处于放电过程,极板上的电荷不断减少,两板间的场强正不断减小,电场能也不断减小,由安培定则可判断出此时电容器放电的电流方向由b经线圈到a,电容器的下极板带正电、上极板带负电,所以b点电势高于a点电势,电流增大时,电流的变化率(磁通量的变化率)减小,所以线圈中的自感电动势在减小。
【规律方法】LC电路的分析思路
(1)明确LC振荡电路的周期公式及周期的大小,将周期进行分解:把整个振荡周期
分成四个
T,分别研究每一个
T内各物理量的变化情况。
(2)分析电容器充、放电过程中电流的变化特征:
①电容器充电过程中,电容器带电量越来越多,电流越来越小,充电完毕时,电流
为零;
②电容器放电过程中,电容器带电量越来越少,电流越来越大,放电完毕时,电流
最大,一个周期内振荡电流的方向改变两次。
【探究训练】
1.(多选)要使LC振荡电路的周期变大,可采用的方法是
( )
A.增大电容器初始电荷量
B.线圈中插铁芯
C.增大电容器两极板正对面积
D.增大平行板电容器两极板间距离
【解析】选B、C。由周期公式T=2π
可知,T与q无关;插入铁芯,L变大,T变大,
由C=
知,S增大,T增大,而d增大,T减小。
2.(多选)在LC回路产生电磁振荡的过程中,下列说法正确的是
( )
A.电容器放电完毕时,回路中磁场能最小
B.回路中电流值最大时,磁场能最大
C.电容器极板上电荷量最多时,电场能最大
D.回路中电流值最小时,电场能最小
【解析】选B、C。电容器放电完毕时,q=0,i最大,磁场能最大,A错,B对;电流最小时,i=0,电容器极板上电荷量q最多,极板间电场最强,电场能最大,C对,D错。
【补偿训练】
如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示,则电路中振荡电流随时间变化的图像应为(振荡电流以回路中逆时针方向为正方向( )
【解析】选D。电容器极板间电压U=
,随着电容器所带电荷量的增大而增大,
随着电容器所带电荷量的减小而减小。从题图乙可以看出,在0～
这段时间内
是充电过程,且UAB>0,即φA>φB,A极板带正电,而只有顺时针方向的回路电流才
能使电容器充电后A极板带正电,又t=0时刻电压为零,电容器所带电荷量为零,振
荡电流最大,故t=0时刻,振荡电流为负向最大,选项D正确。
主题二 电磁波的产生
任务1 伟大的预言
【生活情境】
如图是我们熟悉的静电场,那么请思考以下几个问题:
【问题探究】
(1)电场周围一定产生磁场吗?
提示:不一定。变化的电场周围一定产生磁场,不变化的电场周围不产生磁场。
(2)变化的磁场一定产生变化的电场吗?
提示:不一定。均匀变化的磁场产生恒定的电场;非均匀变化的磁场产生变化的电场。
(3)麦克斯韦关于电磁场理论的主要观点是什么?
提示:①变化的磁场产生电场。
②变化的电场产生磁场。
任务2 电磁波
【实验情境】
如图为电磁波的示意图:
【问题探究】
(1)电磁波是如何产生的?
提示:麦克斯韦根据自己的理论进一步预言,如果在空间某区域中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新的周期性变化的电场……可见,变化的电场和变化的磁场是相互联系的,形成一个不可分离的统一体,这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生,并且由发生的区域向周围空间传播。于是一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波。
(2)电磁波和机械波有何区别?
提示:①机械波是由物质在弹性介质中做′机械′振动产生的;电磁波是由电磁振荡(电流和磁通量的变化)产生的;
②机械波只能在弹性介质中传播,即不能在真空中传播;电磁波可以在自由空间和非导电的介质空间传播;
③机械波有横波(波动的方向垂直传播的方向)和纵波(波动的方向与传播的方向平行,比如声波就是纵波)存在,电磁波只有横波存在;
④机械波的传播速度与电磁波相比非常低,在数百～数千米/秒的程度,电磁波的传播速度等于光速,约为30万千米/秒。
【结论生成】
1.麦克斯韦电磁场理论:
(物理观念)
(1)变化的磁场周围产生电场,这是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关。
(2)在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的,而静电场中的电场线是不闭合的。
(3)有单独存在的静电场,也有单独存在的静磁场,但没有静止的电磁场。
2.机械波与电磁波的比较:(科学思维)
机械波
电磁波
研究对象
力学现象
电磁现象
周期性
位移随时间和空间做周期性变化
电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况
传播需要介质,波速与介质有关,与频率无关
传播无需介质,在真空中波速总等于光速c,在介质中传播时,波速与介质及频率都有关
机械波
电磁波
产生机理
由(波源)质点的振动产生
由电磁振荡(周期性变化的电流)激发
是否横波
可以是
是
是否纵波
可以是
否
干涉现象
满足干涉条件时均能发生干涉现象
衍射现象
满足明显衍射条件时均能发生明显衍射
【典例示范】
(多选)按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法中正确的是
( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
【解析】选B、D。麦克斯韦电磁场理论的核心内容是:变化的电场产生磁场;变化的磁场产生电场。对此理论全面正确的理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可以产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,故B、D正确。
【探究训练】
(多选)关于电磁场、电磁波的认识,下列说法正确的是
( )
A.电磁波的传播需要介质
B.电磁波从一种介质进入另一种介质,频率不变
C.电磁波传播的过程中也传递了能量
D.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
【解析】选B、C。周期性变化的电场与磁场相互感应产生,并向外传播,从而形成电磁波,电磁波的传播不需要介质,A错误;只有变化的电场(磁场)才能产生磁场(电场),D错误。
【补偿训练】
(多选)关于电磁波与声波的比较,下列说法中正确的是
( )
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大
C.由空气进入水中时,电磁波波长变短,声波波长变长
D.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频率无关
【解析】选A、B、C。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A正确;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B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C正确;电磁波在介质中的速度,与介
质有关,也与频率有关,在同一种介质中,频率越大,波速越小,所以选项D错误。
【课堂小结】
1.有关电磁场理论说法正确的是
( )
A.法拉第预言了电磁波的存在,并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性
B.变化的磁场一定产生变化的电场
C.均匀电荷的电场产生均匀变化的磁场
D.赫兹通过一系列实验,证明了麦克斯韦关于光的电磁理论
【解析】选D。法拉第预言了电磁波的存在,赫兹通过一系列实验,证明了麦克斯韦关于光的电磁理论,并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性,A错误,D正确;均匀变化的磁场产生恒定的电场,B错误;均匀电荷的电场为非匀强电场,产生非均匀变化的磁场,C错误。
课堂素养达标
2.如图所示的四种电场中,哪一种能产生电磁波
( )
【解析】选D。图A表示的电场,其函数为E=E0,是一个稳定的电场,它不能产生磁场,也就不能产生电磁波。图B和图C表示的电场,其函数分别为E=kt+E0,E=kt,都是随时间均匀变化的。它们能在周围空间产生一个稳定的磁场,而这个稳定的磁场就不能再产生电场了,因此B、C不能产生电磁波。图D表示的电场,其函数为E=Em
cosωt,是一个按余弦规律变化的电场,是一种周期性的振荡电场,所以它要在周围空间产生同频率的振荡磁场,这个振荡磁场又会在其周围空间产生同频率的振荡电场,这样就形成了一个不可分割的变化的电场和变化的磁场组成的统一体,它向空间传播时就形成了电磁波。所以D正确。
3.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。本题考查振荡电流和其他各物理量变化的关系。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项错误;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项错误;振荡电流增大时,线圈中电场能转化为磁场能,C项错误;振荡电流减小时,线圈中磁场能转化为电场能,D项正确。
4.如图表示LC振荡电路某时刻的情况,则
( )
A.电容器正在充电
B.电感线圈中的磁场能正在减少
C.电感线圈中的电流正在减小
D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
【解析】选D。
由安培定则可知电流方向如图所示,故电容器正在放电,电容器极板上的电荷量正在减少,电路中电流正在增大,电感线圈中的磁场能正在增加,选项A、B、C错误;感应电动势总是阻碍引起感应电动势的磁通量的变化,而磁通量变化是由电流变化而引起的,故选项D正确。
