2011年高考物理一轮复习第十三章第5讲 电磁振荡与电磁波 相对论（教学案）

第5讲 电磁振荡与电磁波 相对论 【2011考纲解读】 考纲内容 能力要求 考向定位[来源:Z.xx.k.Com] 1．变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场，电磁波及其传播 2．电磁波的产生、发射和接收 3．电磁波谱 1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，了解电磁波的产生和电磁波的特点。 2．了解振荡电路和实际发射电磁波的过程． 3．知道电磁波的三种传播方式及其特点．了解电磁波的接收原理和过程． 4．知道光是一种看得见的电磁波，了解光的电磁说． 5．能按波长或频率排列出电磁波谱，了解它们的产生机理．了解红外线、紫外线、X射线的主要特征和应用实例． 7．了解电磁波的发射和接收，了解电磁波在科技经济社会发展中的作用． 考纲对本讲知识均只作了Ⅰ级要求．复习时应熟读课本，掌握好基本的知识和内容．同时适当关注与电磁波联系紧密的实际问题，能够简单应用知识分析相关问题． 【必备知识梳理】 一、电磁振荡[来源:学|科|网Z|X|X|K] 1．振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。 2．LC回路的电磁振荡过程：可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，如图所示 3．LC回路的振荡周期和频率 注意：（1）LC回路的T、f只与电路本身性质L、C有关 （2）电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别。 分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）： ⑴理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。 ⑵回路中电流越大时，L中的磁场能越大（磁通量越大）。 ⑶极板上电荷量越大时，C中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。 LC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数（见右图）。 【例1】 某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在_____（充电还是放电），电流大小正在______（增大还是减小）。[来源:学科网] 解：用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所以磁场能减小，电流在减小。 【例2】右边两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，电感都是L=9×10－4H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；右图中电键K先闭合，稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振荡t=3.14×10－4s时刻，C1的上极板正在____电（充电还是放电）,带_____电（正电还是负电）；L2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____（增大还是减小）。 解：先由周期公式求出 =1.2π×10－4s， t=3.14×10－4s时刻是开始振荡后的 。再看与左图对应的q-t图象（以上极板带正电为正）和与右图对应的i-t图象（以LC回路中有逆时针方向电流为正），图象都为余弦函数图象。在 时刻，从左图对应的q-t图象看出，上极板正在充正电；从右图对应的i-t图象看出，L2中的电流向左，正在增大，所以磁场能正在增大。 二、电磁场 1．麦克斯韦的电磁场理论 要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 （1）变化的磁场（电场）能够在周围空间产生电场（磁场）； （2）均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）； （3）振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡电场（磁场）； 可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。 点评：变化的磁场在周围空间激发的电场为涡旋电场，涡旋电场与静电场一样，对电荷有力的作用，但涡旋电场又于静电场不同，它不是静电荷产生的，它的电场线是闭合的，在涡旋电场中移动电荷时，电场力做的功与路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。另外要用联系的观点认识规律，变化的磁场产生电场是电磁感应现象的本质。 【例3】右图中，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变，那么（） A.小球对玻璃环的压力不断增大 B.小球受到的磁场力不断增大 C.小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 D.磁场力一直对小球不做功 分析：因为玻璃环所处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律，判断电场方向为顺时针，在电场力的作用下，小球先沿逆时针方向做2．电磁场：按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，称为电磁场