2022人教版高中物理选择性必修第二册第4章电磁振荡与电磁波 章末复习整合.ppt

第四章 电磁振荡与电磁波 本章知识主要包括电磁波的发现、产生、发射与接收、特点及应用。 一 电磁振荡过程分析 电磁振荡是本章的难点,若能抓住三个“两”,就可把握好本章的知识要点,从而使知识系统化。 1.两类物理量 一类是电流i。振荡电流i在电感线圈中形成磁场,因此,线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律。 另一类是电压u。电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的电场强度E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同。 电流i和电压u的变化不同步,规律如图所示。 2.两个过程 电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程。电容器的电荷量增加过程为充电过程,这个过程中电路的电流减小;电荷量减小过程为放电过程,这个过程中电路的电流增加。在任意两个过程的分界点对应的时刻,各物理量取特殊值(零或最大)。 3.两类初始条件 图中的电路甲和乙,表示了电磁振荡的两类不同初始条件。图甲中开关S从1合向2时,振荡的初始条件为电容器开始放电;图乙中S从1合向2时,振荡的初始条件为电容器开始充电。学习中应注意区分这两类初始条件,否则会得出相反的结论。 甲 乙 【例题1】 (多选)如图所示的LC振荡回路,当开关S转向右边振荡回路发生振荡后,下列说法正确的是(　　) A.振荡电流达到最大值时,电容器上的电荷量为零 B.振荡电流达到最大值时,磁场能最大 C.振荡电流为零时,电场能为零 D.振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半 答案:ABD 解析:由LC电路电磁振荡的规律知,振荡电流最大时,即是放电刚结束时,电容器上电荷量为0,A对。回路中电流最大时螺线管中磁场最强,磁场能最大,B对。振荡电流为0时充电结束,极板上电荷量最大,电场能最大,C错。电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期,D对。 【变式训练1】 如图所示,某瞬间回路中电流方向如箭头所示,且此时电容器的极板A带正电荷,则该瞬间(　　) A.电流i正在增大,线圈L中的磁场能也正在增大 B.电容器两极板间的电压正在增大 C.电容器的电荷量正在减小 D.线圈中电流产生的磁感应强度正在增强 答案:B 解析:根据电流方向可知电容器正处于充电状态,电容器充电过程中,回路中电流减小,磁场能减小,电场能增大,电容器的电荷量正在增大,电压正在增大,线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱,故只有B正确。 二 麦克斯韦电磁场理论 1.对麦克斯韦电磁场理论两个基本观点的理解 (1)变化的磁场产生电场,可从以下三个方面理解: ①稳定的磁场不产生电场; ②均匀变化的磁场产生恒定的电场; ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。 (2)变化的电场产生磁场,也可从以下三个方面理解: ①恒定的电场不产生磁场; ②均匀变化的电场产生恒定的磁场; ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。 2.感应电场方向的判定 变化的磁场产生的感应电场的方向,与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的。 【例题2】 关于麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是(　　) A.稳定的电场产生稳定的磁场 B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 C.变化的电场产生的磁场一定是变化的 D.周期性变化的电场周围空间产生的磁场也是周期性变化的 答案:D 解析:麦克斯韦的电磁场理论要点是:变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场);若磁场(电场)的变化是均匀的,产生的电场(磁场)是稳定的;若磁场(电场)的变化是周期性的,产生的电场(磁场)也是周期性的,由此可判定正确答案为D项。 【变式训练2】 根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是(　　) A.变化的电场一定能产生磁场 B.变化的磁场一定能产生变化的电场 C.恒定的电场一定能产生恒定的磁场 D.恒定的磁场一定能产生恒定的电场 答案:A 解析:变化的电场一定产生磁场,变化的磁场一定产生电场,A正确,B错误;恒定的电(磁)场不能产生磁(电)场,C、D错误。 三 电磁波谱的理解与应用 1.电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等合起来,便构成了范围非常广阔的电磁波谱。 2.各种不同的电磁波既有共性,又有个性 (1)共性:它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,都满足公式v=fλ,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108 m/s,它们的传播都可以不需要介质。 (2)个性:不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越长,越容易产生干涉、衍射现象;波长越短,观察干涉、衍射现象越困难。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。 【例题3】 (多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　) A.电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波 B.电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线 C.频率大于可