2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）4.1电磁振荡（解析版）.docx

4.1电磁振荡

学习目标

学习目标

课程标准

物理素养

1.知道什么是振荡电流和振荡电路.2.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中的能量转化情况.3.知道LC电路的周期和频率公式，并会进行相关的计算．

物理观念：通过实验，了解电磁振荡。

科学思维：经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理的方法。经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理的方法。

科学探究：经历实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程，体会实验在物理观念形成过程中的作用。

科学态度与责任：从能量转化的角度突出振荡电路产生振荡电流的实质。

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思维导图

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知识梳理

课前研读课本，梳理基础知识：

一、电磁振荡的产生及能量变化

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．最简单的振荡电路为LC振荡电路．

3．LC振荡电路电容器的放电、充电过程

(1)电容器放电：由于线圈的自感作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少．放电完毕时，极板上没有电荷，放电电流达到最大值．该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能．

(2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐增多，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多．该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能．

4．电磁振荡的实质

在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着，电场能和磁场能也随着发生周期性的转化．

二、电磁振荡的周期和频率

1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．

2．电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数．

如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率．

3．LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC)).

其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．

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题型精讲

【题型一】电磁振荡的产生及能量变化

1．各物理量随时间的变化图像：振荡过程中电流i、极板上的电荷量q之间的对应关系．(如图)

2．相关量与电路状态的对应情况

电路状态

a

b

c

d

e

时刻t

0

eq\f(T,4)

eq\f(T,2)

eq\f(3T,4)

T

电荷量q

最多

0

最多

0

最多

电场能EE

最大

0

最大

0

最大

电流i

0

正向最大

0

反向最大

0

磁场能EB

0

最大

0

最大

0

3.(1)在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中，与电容器有关的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．

与线圈有关的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．

(2)在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE增大时，线圈中的三个物理量i、B、EB减小，即q、E、EE↑eq\o(―――→,\s\up7(异向变化))i、B、EB↓.

【典型例题1】飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（）

A．若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长

B．0~t?时间内，线圈中的磁场方向向下

C．时间内，线圈的磁场能不断减小

D．时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电

【答案】D

【解析】A．根据

可知若减小电容器的电容，则发射的电磁波频率变大，根据

可知波长变短，故A错误；

B．0~t?时间内，电容器的电荷量减少，电容器放电，电流由M极板流向N极板，根据右手定则可知线圈中的磁场方向向上，故B错误；

C．图像的切线的斜率大小表示电流，时间内，由图像可知电流逐渐增大，线圈的磁场能不断增大，故C错误；

D．时间内，线圈产生的感应电流对电容器反向充电，所以电容器N板带正电，电容器正在充电，故D正确。

故选D。

【典型例题2】如图甲所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图乙所示，且把由P经L流向Q的方向规定为电流i的正方向，则（????）

A．0.5s至1s时间内，电容器C在放电

B