4.1电磁振荡 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

题目 4.1 电磁振荡 课型 新授课 日期 2023.12 学习目标 1.了解电磁振荡，知道振荡电路中电压的波形。 2.了解LC振荡电流及相关物理量的变化情况，知道电磁振荡中的能量变化。 基础知识 一 电磁振荡的产生 1．要产生持续变化的电流，可以通过 和 组成的电路实现。 2．振荡电流： 和 都做周期性迅速变化的电流。 3．振荡电路：产生振荡电流的电路。 4．LC振荡电路：由电感线圈L和 组成的电路就是最简单的振荡电路。 5．电磁振荡：在整个过程中，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，这种现象就是电磁振荡。 二 电磁振荡中的能量变化 1．能量变化过程 (1)电容器刚放电时：电容器里的电场最强，电场能 。 (2)开始放电后：电场能→ 能。 (3)放电完毕瞬间：电场能为零，磁场能 。 (4)反向充电时：磁场能→ 。(5)反向充电完毕瞬间：电场能 。 2．等幅振荡 振荡电路的能量会逐渐减小，适时地把能量补充到振荡电路中就可以得到振幅不变的等幅振荡。 三、电磁振荡的周期和频率 (1)周期：电磁振荡完成一次 变化需要的时间。 (2)频率：电磁振荡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 的次数。 (3)LC电路的周期和频率公式：T＝ ，f＝ 。式中的周期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)。 (4)如果没有能量损失，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 周期和 频率，简称振荡电路的周期和频率。 课堂拓展 1. 一个LC电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的i-t图像和u-t图像。 2. 在上题图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大？磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？ 3. 某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535 kHz到1 605 kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？ 随堂检测 4.如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中哪一段？ 5.如图所示，线圈的自感系数0.1 H，电容器的电容40 μF，电阻R的阻值3 Ω，电源电动势1.5 V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻t＝0，请画出电感线圈中电流i随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。 6．(多选)在LC振荡电路的工作过程中，下列说法正确的是( ) A．电容器放电结束瞬间，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值 B．电容器两极板间的电压最大时，线圈中的电流也最大 C．在一个周期内，电容器充、放电各一次 D．振荡电路中电流变大时，电场能减小，磁场能增大 7．(多选)在LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器的极板带电情况分别如图所示。则下列说法中正确的是( ) A．在t1时刻电容器正在充电 B．在t2时刻电容器正在充电 C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态 D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态 8.(多选)甲、乙、丙、丁四个LC振荡电路，某时刻振荡电流i的方向如图中箭头所示。下列对各回路情况的判断正确的是( ) A．若甲电路中电流i正在增大，则该电路中电容器两端的电压必定在增大 B．若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器的电场方向必定向下 C．若丙电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必定在增强 D．若丁电路中电流i正在减小，则该电路中电容器的电场方向必定向上 9.(多选)如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光。现突然断开S，并开始计时，下列选项中能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化规律的是(图中q为正值表示a极板带正电)( ) ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$