13第四章 1. 电磁振荡（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版 江苏专版

#1　电磁振荡 [学业要求] 1．知道什么是LC振荡电路和振荡电流。 2．知道LC回路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中能量转化情况。 3．知道电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率。 一、电场振荡的产生 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：产生振荡电流的电路。 3．LC振荡电路的放电、充电过程 (1)电容器放电：线圈有自感作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，极板上的电荷逐渐减少，放电完毕时，极板上的电荷量为零，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，线圈有自感作用，电流并不会立刻减小为零，而会保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增加，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大。该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能。 (3)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热量产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。 二、电磁振荡的周期和频率 1．一次全振荡：发生电磁振荡时，通过电路中某一点的电流，由某方向的最大值再恢复到同一方向的最大值，就完成了一次全振荡。 2．周期：电磁振荡完成一次全振荡需要的时间。 3．频率：1 s内完成的全振荡的次数。 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的固有周期和固有频率。 4．周期和频率公式：T＝2π，f＝。 1．下列说法正确的是(　　) A．LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小，电场能最大 B．LC振荡电路中电流增大时，电容器上的电荷一定减少 C．LC振荡电路中，电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期 D．要提高LC振荡电路的振荡频率，可以增大电容器极板的正对面积 答案　B 2．在LC振荡电路中，电容器C带的电荷量q随时间t变化的图像如图所示。1×10－6 s到2×10－6 s内，电容器处于充电(填“充电”或“放电”)过程，该过程中磁场能转化为电场能。 知识点一　电磁振荡的产生 1．各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 → 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 → 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 →T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示) 3．板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示) u、EE规律与qt图像相对应；EB规律与i t图像相对应。 4．分类分析 (1)同步关系 在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即 q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑) 振荡线圈上的物理量：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)同步异变关系 在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，也即q、E、EE↑i、B、EB↓。 注意：自感电动势E的变化规律与qt图像相对应。 　(2022·江苏高二期末)无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电容器正在充电 B．振荡电流正在增大 C．线圈中的磁场正在增强 D．增大电容器两板距离，LC振荡频率减小 [解析]　由题图中磁场的方向，根据安培定则可知电流由电容器上极板经线圈流向下极板，由电场方向可知，下极板是正极，故此时电容器正在充电，故A正确；电容器正在充电，则电路中电流正在减小，线圈中的磁场正在减弱，故B、C错误；根据C＝增大电容器两板距离，电容减小，根据f＝＝，LC振荡频率增大，故D错误。 [答案]　A 核心素养·思维升华 　　LC振荡电路充、放电过程的判断方法 　　(1)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。 　　(2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的电荷量q(电压U、电场强度E、电场能EE)增大或电流i(磁感应强度B、磁场能EB)减小时，