高考物理一轮复习讲义第13章第3课时　电磁振荡与电磁波（教师版）.doc

第3课时电磁振荡与电磁波

目标要求1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。

2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。

考点一电磁振荡

1．振荡电路：产生大小和方向都做周期性迅速变化的电流(即振荡电流)的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。

2．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。

3．电磁振荡中的能量变化

(1)放电过程中电容器储存的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。

(2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的电场能。

(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。

4．电磁振荡的周期和频率

(1)周期T＝2πeq\r(LC)。

(2)频率f＝eq\f(1,2π\r(LC))。

思考如图甲、乙、丙、丁、戊五个图代表LC振荡电路中的五个状态。

(1)甲图qC最大，i＝0；

乙图i最大，qC＝0；

丙图qC最大，i＝0；

丁图i最大，qC＝0；

戊图qC最大，i＝0。

(2)从甲→乙的过程中，i增大，qC减小；

从乙→丙的过程中，i减小，qC增大；

从丙→丁的过程中，i增大，qC减小；

从丁→戊的过程中，i减小，qC增大。

(3)画出从甲开始计时一个周期内i－t、qC－t图像。

答案

1．LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小。(×)

2．LC振荡电路中，回路中的电流最大时回路中的磁场能最大。(√)

3．电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。(×)

例1(2024·北京市模拟)如图甲所示为某一LC振荡电路，图乙i－t图像为LC振荡电路的电流随时间变化的关系图像。在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，下列说法中正确的是()

A．O～a阶段，电容器正在充电，电场能正在向磁场能转化

B．a～b阶段，电容器正在放电，磁场能正在向电场能转化

C．b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向

D．c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿逆时针方向

答案C

解析O～a阶段，电容器正在放电，电流不断增加，电场能正在向磁场能转化，选项A错误；a～b阶段，电容器正在充电，电流逐渐减小，磁场能正在向电场能转化，选项B错误；b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向，选项C正确；c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿顺时针方向，选项D错误。

例2(2023·江苏南京市六校调研)在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻()

A．电容器上极板带负电，下极板带正电

B．电容器两极板间电压正在减小

C．电场能正在向磁场能转化

D．电流的变化率减小

答案A

解析根据电流正在减小可以判断，此时电容器在充电，结合电流方向知电容器上极板应该带负电，下极板带正电，在振荡电路中，当电容器充电时，电流减小但电流变化得越来越快，即电流变化率增大；电容器上的电荷量增大，此时，磁场能转化为电场能，故A正确，C、D错误；由Q＝CU可得，电容器电荷量增大，两极板间的电压也增大，故B错误。

LC振荡电路充、放电过程的判断方法

根据电流流向判断

当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程

根据物理量的变化趋势判断

当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程

根据能量判断

电场能增加时充电，磁场能增加时放电

例3(2020·浙江1月选考·8)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则()

A．LC回路的周期为0.02s

B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大

C．t＝1.01s时线圈中磁场能最大

D．t＝1.01s时回路中电流沿顺时针方向

答案C

解析以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如图所示，

t＝0.02s时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为T＝0.04s，故A错误；根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；1.01s时，经过25eq\f(1,4)T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。

例4某LC电路的振荡频率为520kHz，为能提高到1