15.第15讲 电磁振荡 电磁波-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（教科版2019选择性必修第二册）

第15讲 电磁振荡 电磁波 15.1考点精析 考点一　LC振荡电路的充放电过程 LC电路工作过程具有对称性和周期性。 (1)两个物理过程 ①放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→i↑，电流从正极板流向负极板。 ②充电过程：磁场能转化为电场能，q↑→i↓，电流从负极板流向正极板。 用图像对应分析：振荡过程中电流i、极板上的电荷量q、电场能和磁场能之间的对应关系 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 T/4 T/2 3T/4 T 电荷量q 最多 0 最多 0 最多 电场能 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 0 最大 0 最大 0 (2)两个特殊状态 ①充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小(为零)。 ②放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小(为零)。 (3)在一个周期内，充电、放电各两次，振荡电流的方向改变两次；电场能(或磁场能)完成两次周期性变化。 [例1] (多选)图1是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　) 图1 A．电容器正在充电 B．电感线圈中的磁场能正在增加 C．电感线圈中的电流正在增大 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 (1)判断电容器是充电还是放电，一般依据电流的方向，电流由正极板流出为放电，向正极板流入为充电。 (2)判断电场能和磁场能的转化要依据电流的增减或极板上电荷量的增减。 (3)自感电动势的作用是阻碍电流的增大还是阻碍电流的减小，可依据放电电流不断增大，充电电流不断减小来判断。 跟踪训练　　　　　　　　　　 1.(多选)如图2所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，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，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)随时间变化的图像是(图中q为正值表示a极板带正电)(　　) 图2 2. (多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图3所示，则(　　) 图3 A.若磁感应强度正在减弱，则电容器正在充电，电流方向由b向a B.若磁感应强度正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电 C.若磁感应强度正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电 D.若磁感应强度正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b 3.如图4所示，单刀双掷开关S打到a端让电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(　　) 图4 A.LC回路的周期为0.02 s B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C.t＝1.01 s时线圈中磁场能最大 D.t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 考点二　LC电磁振荡的周期和频率 LC振荡电路的周期和频率 周期：T＝2π 频率：f＝(其中L指自感系数，C指电容)。 1．影响电磁振荡周期(频率)的因素 (1)由电磁振荡的周期公式T＝2π知，要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感系数L或者电容器的电容C。 (2)影响线圈自感系数L的有：线圈的匝数、有无铁芯及线圈横截面积和长度。匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大。 (3)影响电容器电容的有：两板正对面积S，两板间相对介电常数εr，以及两板间距d，由C＝(平行板电容器电容)，不难判断εr、S、d变化时，电容C的变化。 2.LC回路中各物理量的变化周期 (1)LC回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC回路的振荡周期T＝2π，在一个周期内上述各量方向改变两次。 (2)电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期T＝2π，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次。 (3)电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们是标量，没有方向，所以变化周期T′是振荡周期T的一半，即T′＝＝π。 [例2]如图5所示为某款玩具内的LC振荡电路，已知线圈自感系数L＝2.5×10－3 H，电容器电容C＝4 μF。t＝0时刻，上极板带正电，下极板带负电，瞬时电流为零，则(　　) 图5 A.LC振荡电路的周期T＝π×10－4 s B.当t＝×10－4 s时，电路中的磁场能最大 C.当t＝×10－4 s时，线圈中的自感电动势最大 D.在t＝×10－4 s至 ×10－4 s时间内，电路中电流始终沿逆时针方向 考点三　电磁波 1. 频率越高，发射电磁波的本领越大。 2. 当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这个现象叫做电谐振。 [例3]．要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是(　　) A