(教用word)第4章 第1节 电磁波的产生-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第1节　电磁波的产生 学业要求＋核心素养 1．了解电磁振荡及LC振荡电路的周期和频率。(物理观念) 2．知道麦克斯韦电磁场理论及电磁波的预言。(物理观念) 3．知道电磁波的概念，通过电磁波体会电磁场的物质性。(物理观念) 4．体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程。(科学思维) 5．了解实际生产、生活中调节振荡电路的频率的基本方法。(科学态度与责任) 一、麦克斯韦的预言与赫兹的实验 1．基础梳理 (1)麦克斯韦电磁场理论 ①变化的磁场周围会产生电场 麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场——涡旋电场，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的涡旋电场总是存在的，如图所示。 ②变化的电场周围会产生磁场 麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，就会在其周围产生涡旋磁场。 (2)麦克斯韦的预言 自然界存在许多不同频率的电磁波，并且它们都以光速在空间传播，光只不过是人眼可以看得见的、频率范围很小的电磁波。 (3)赫兹的实验 ①赫兹实验原理图如图所示。 ②赫兹证实了电磁波的存在。 2．尝试探究 空间存在如图所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？ 提示：如题图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会产生电磁波。 二、电磁振荡 1．基础梳理 (1)振荡电流 大小和方向都周期性变化的电流。 (2)振荡电路 产生振荡电流的电路。基本的振荡电路为LC振荡电路。 (3)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方向的最大值，就完成了一次全振荡。 ②电磁振荡的周期T：完成一次全振荡的时间。 ③电磁振荡的频率f：在1 s内完成全振荡的次数。 ④LC电路的周期(频率)：T＝2π，f＝，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 2．尝试探究 如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？自感电动势产生什么效果？线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？当线圈中的电流减小时，是否会对电容器充电？此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能？ 提示：线圈中的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势；自感电动势阻碍线圈中电流的变化；电流逐渐增大；电容器的电场能转化为线圈的磁场能；线圈中的电流减小时，对电容器充电；线圈中的磁场能转化为电容器的电场能。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在。 ( √ ) (2)变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场。 (　　) ×　提示：均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场。 (3)在LC振荡电路中，回路中电流值最大的时刻，回路中磁场能最大。 ( √ ) (4)在LC振荡电路中，电容器放电完毕时刻，回路中电磁场能最小。 (　　) ×　提示：电容器放电完毕时刻，振荡电路中电流最大，磁场能最大。 2．下列说法错误的是(　　) A．变化的磁场周围一定存在着电场 B．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 C．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 D．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C　解析：变化的磁场产生电场，故选项A正确；恒定电流周围存在稳定的磁场，选项B正确；电场按其是否随时间变化分为稳定电场和变化电场，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场才产生磁场，故选项C错误，选项D正确。 3．所有电磁波在真空中传播时，具有的相同物理量是(　　) A．频率 B．波长 C．能量 D．波速 D　解析：不同电磁波在真空中传播时，速度相同，都为光速，频率、波长、能量可能不同，故选项D正确。 4．下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播 A　解析：变化的磁场产生电场，选项A正确；光也是电磁波，而光在真空和介质中的传播速度不同，选项B错误；若电场和磁场都稳定或都均匀变化，不能产生电磁波，选项C错误；若介质不均匀，电磁波在其中传播时会发生偏折，故选项D错误。 5．(多选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是(　　) A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大 B．电荷量为零时，线圈中振荡电流最大 C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能 D．电荷量减小的过程中，电路中的磁场能转化为电场能 BC　解析：电容器两极板上电荷量最大时，振荡电流为