4.1 电磁振荡&4.2 电磁场与电磁波（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

第四章　电磁振荡与电磁波 4．1　电磁振荡 4．2　电磁场与电磁波 学习目标 1.通过实验了解电磁振荡。 2．牢记电磁振荡的周期和频率，会用其分析、解释有关的简单问题。 3．经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理的方法。经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程。 4．进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，从电磁场的物质性与能量传播的观点解释到电磁波的发射与接收。 5．了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。 一、电磁振荡的产生及能量变化 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：能产生 振荡电流 的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。 3．LC振荡电路电容器的放电、充电过程 (1)电容器放电：由于线圈的 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，同时电容器极板上的电荷逐渐 减少 。放电完毕时，极板上没有电荷，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，由于线圈的 自感 作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始； 充电 ，极板上的电荷逐渐 增多 ，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多。该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能。 4．电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中，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 ，电场能和磁场能也随着做周期性的 转化 。 二、电磁振荡的周期和频率 1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次 周期性变化 需要的时间。 2．电磁振荡的频率f：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 周期性变化 的次数。 如果振荡电路没有能量损耗，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 固有 周期和 固有 频率。 3．LC电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝。 其中：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)。 三、电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如下图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生 感应电流 。 (2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的 磁场 产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。 (3)实质：变化的 磁场 产生了电场。 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生 磁场 。 四、电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成 电磁波 。 2．电磁波的特点 (1)电磁波在空间传播不需要 介质 。 (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相 垂直 ，而且二者均与波的传播方向 垂直 。 (3)电磁波能产生反射、 折射 、干涉、偏振和 衍射 等现象。 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是 电场 能量与 磁场 能量的转换，电磁波的发射过程是 辐射 能量的过程，传播过程是能量传播的过程。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误。 (1)在LC振荡电路中，回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大。(　　) (2)在LC振荡电路中，电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小。(　　) (3)振荡电流的大小和方向均不断变化。(　　) (4)电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。(　　) (5)电磁波在真空中和介质中传播的速度相同。(　　) (6)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。(　　) (7)变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。(　　) 【答案】　(1)√　(2)×　(3)√　(4)× (5)×　(6)×　(7)√ 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 ________ (填“充电”或“放电”)过程，该过程中_____________能转化为 ________ 能。 【答案】　充电　磁场　电场 一、电磁振荡的产生及能量变化 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， (1)电容器通过线圈放电过程中，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？ (2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 【答案】　(1)电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为线圈中的磁场能。 (2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能。 (3)线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。 振荡过程各物理量的变化规律 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i­t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↑同步异向变化,i、B、EB↓。 　(多选)如图(a)所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图(b)所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则(　　) A．0.5～1 s时间内，电容器C在放电 B．0.5～1 s时间内，电容器C的上极板带正电， C．1～1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高 D．1～1.5 s时间内，电场能正在转变成磁场能 【解析】　0.5～1 s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板，故A、B错误；1～1.5 s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P，Q点的电势比P点的电势高，电场能正在转变成磁场能，故C、D正确。 【答案】　CD 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：当电容器的带电荷量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (3)才根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电。 ◆针对训练1　在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　) 【解析】　电容器极板间电压U＝，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小。从题图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，且UAB>0，即φA>φB，A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为零，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t＝0时刻，电流为负向最大，D正确。 【答案】　D 二、电磁振荡的周期和频率 如图所示的电路，(1)如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？ (2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？ 【答案】　(1)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长。 (2)带电荷量增大，放电时间变长，周期变长。 　在LC振荡电路中，用以下的哪种方法可以使振荡频率增大一倍(　　) A．自感L和电容C都增大一倍 B．自感L增大一倍，电容C减小一半 C．自感L减小一半，电容C增大一倍 D．自感L和电容C都减小一半 【解析】　据LC振荡电路频率公式f＝，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项D是正确的。 【答案】　D 三、对麦克斯韦电磁理论的理解 1．对麦克斯韦电磁场理论的理解 电场 磁场 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 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 2.对电磁场的理解 (1)电磁场的产生 如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。 (2)电磁场与静电场、磁场的比较 三者可以在某空间混合存在，但由静电场和磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形成的统一体。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图所示。 对“LC振荡电路”固有周期和固有频率的理解 　(1)LC振荡电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、极板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC振荡电路的固有周期和固有频率。 (2)使用周期公式时，一定要注意单位，T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫兹(Hz)。 (3)电感L和电容C在LC振荡电路中既是能量的转换器，又决定着这种转换的快慢，L或C越大，能量转换时间也越长，故固有周期也越长。 (4)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期等于LC电路的振荡周期，即T＝2π，在一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也等于振荡周期，即T＝2π，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次；电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们的变化周期是振荡周期的一半，即T′＝＝π 。 　关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 【解析】　根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场。 【答案】　D ◆针对训练2　(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时，可能是(　　) A．方向向上的磁场在增强 B．方向向上的磁场在减弱 C．方向向上的磁场先增强，然后反向减弱 D．方向向上的磁场先减弱，然后反向增强 【解析】　方向向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则，感应电流方向如题图中E的方向所示，A正确，B错误；同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，C正确，D错误。 【答案】　AC 四、电磁波与机械波的比较 如图所示，某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题，请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的？为什么？ 【答案】　电磁波。因为机械波的传播离不开介质，而电磁波可以在真空中传播。 机械波及电磁波的比较 1．不同点 机械波 电磁波 对象 研究力学现象 研究电磁现象 周期性变化的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系 产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发 横波 可以是 是 纵波 可以是 无 2.相同点 (1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象。 (2)都满足v＝＝λf。 (3)波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变。 　(多选)以下关于机械波与电磁波的说法，正确的是(　　) A．机械波与电磁波本质上是一致的 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关 C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 【解析】　机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波。综上所述，选项B、C、D正确。 【答案】　BCD 核心素养，思维升华 理解电磁波与机械波的三点不同 (1)电磁波是电磁现象，由电磁振荡产生；机械波是力学现象，由机械振动产生。 (2)机械波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播不需要介质。 (3)不同频率的机械波在同一介质中传播速度相同，在不同介质中传播速度不同；不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同。 ◆针对训练3　(多选)电磁波与声波比较，下列说法正确的是(　　) A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长 D．由空气进入水中时，电磁波波长变长，声波波长变短 【解析】　电磁波传播不需要介质，而声波属于机械波，声波传播离不开介质，A正确；电 磁波在空气中的速度接近光在真空中的速度，进入水中速度变小，而声波进入水中速度反而比空气中大，B正确；由v＝λf，电磁波或声波由一种介质进入另一种介质时，频率不变，可见波速v与波长λ成正比，C正确，D错误。 【答案】　ABC 1．下列说法中正确的是(　　) A．任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场 B．任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场 C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场 D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场 【解析】　根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁场(电场)是恒定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场，故选C。 【答案】　C 2．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　) A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用 B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 【解析】　机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D错误。 【答案】　D 3．在LC振荡电路中，某时刻电容器C中的电场方向和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时(　　) A．电容器正在放电 B．电容器两端电压正在增大 C．电场能正在转化为磁场能 D．回路中的电流正在变大 【解析】　根据右手螺旋定则可得，电路中的电流方向沿逆时针方向，电容器上板带正电，可知电容器正在充电，两端电压正在增大，磁场能正在转化为电场能，回路中的电流正在减小，故选B 【答案】　B 4．(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么(　　) A．小球对玻璃圆环的压力不断增大 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．磁场力对小球一直不做功 【解析】　玻璃圆环所在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方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功 【答案】　CD 5．将线圈、电容器、电流表、电源和单刀双掷开关连成如图所示的电路。先把开关置于1位置，为电容器充电。已知线圈的自感系数为L，电容器的电容为C。把开关置于2位置并开始计时，下列说法正确的是(　　) A．t1＝时刻，回路中电流为零，磁场能全部转化为电场能 B．t2＝π时刻，回路中电流最大，电场能全部转化为磁场能 C．从0时刻到t1＝时刻，电流由a向b流过电流表，电场能正向磁场能转化 D．从t1＝时刻到t2＝π时刻，电流由b到a流过电流表，磁场能正向电场能转化 【解析】　根据电路图可知t1＝＝T时刻，回路中电流最大，电场能全部转化为磁场能，A错误；t2＝π＝时刻，回路中电流为零，磁场能全部转化为电场能，B错误；从0时刻到t1＝时刻，电容器放电，上极板的电子从b→a移动，所以电流从a→b流过电流表，电场能正向磁场能转化，C正确；从t1＝时刻到t2＝π时刻，电容器充电，电流从a→b流过电流表，磁场能正向电场能转化，D错误。 【答案】　C 课时作业(十六) A基础达标 1．陈敬熊是我国电磁场理论与天线技术专家，我国天线理论和制导雷达天线设计的主要开拓者之一，开创性提出了麦克斯韦方程直接求解法，解决了我国第一代地空导弹武器系统天线关键技术问题，为我国电磁场理论与微波技术发展做出了重大贡献。关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A．变化的电场一定会产生变化的磁场，同样，变化的磁场一定会产生变化的电场 B．光是一种电磁波，在任何介质中光速都为3×108 m/s C．赫兹通过实验验证了电磁波的存在 D．麦克斯韦观测到了电磁波的反射、折射、干涉和衍射等现象 【解析】　A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，均匀变化的磁场产生稳定的电场，故A错误；B.光是一种电磁波，只有在真空中光速都为3×108 m/s，故B错误；C.赫兹通过实验验证了电磁波的存在，故C正确；D.赫兹观测到了电磁波的反射、折射、干涉和衍射等现象，故D错误。故选C。 【答案】　C 2．关于电磁波和声波，下列说法正确的是(　　) A．电磁波和声波的传播都需要借助于介质 B．电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而声波的波速大小与介质密切相关 C．电磁波和声波都能产生干涉和衍射现象 D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波 【解析】　A．电磁波的传播不需要借助介质，声波的传播需要借助介质，故A错误；B.电磁波和声波的传播速度都与介质有关，故B错误；C.电磁波和声波都是波，所以都能产生干涉和衍射现象，故C正确；D.电磁波是一种波，声波也是一种波，它们具有波的共性，但前者是电磁场在空间的传播，后者是机械振动在介质中的传播，不是同种性质的波，故D错误。故选C。 【答案】　C 3．下列关于电磁波的说法不正确的是(　　) A．任何变化的磁场周围一定有电场 B．只要空间某处有变化的电场和磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波 C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁波 D．电磁波的理论在先，实践证明在后 【解析】　A．根据麦克斯韦的电磁场理论，任何变化的磁场周围一定有电场，故A说法正确，不符合题意；BC.只有振荡电场或振荡磁场，才会交替产生，形成电磁波，故B说法错误，符合题意；C说法正确，不符合题意；D.麦克斯韦先预言了电磁波的存在，而后赫兹证实了电磁波的存在，故D说法正确，不符合题意。故选B。 【答案】　B 4．(多选)在LC电路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是(　　) A．电容器放电完毕时刻，电路中的磁场能最小 B．电路中的电流最大的时刻，电路中的磁场能最大 C．电容器极板上的电荷最多时，电场能最大 D．电容器放电完毕时刻，回路中电流最大 【解析】　ABD.电容器放电完毕时刻，回路中电流最大，磁场能最大，A错误，BD正确；C.电容器极板上的电荷最多时，极板间电场强度最大，电场能最大，C正确。故选BCD。 【答案】　BCD 5.(多选)理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．t1时刻，电容器的带电量最大 B．t2时刻，电路中的磁场能量最大 C．从t2时刻到t3时刻电路中的电场能不断增大 D．从t3时刻到t4时刻，电容器的带电量不断增大 【解析】　A．t1时刻，电路中电流最大，电容器的带电量最小，所以A错误；B.t2时刻，电路中电流最大，电容器带电量最小，磁场能量最大，所以B正确；C.从t2时刻到t3时，电路中电流先变小后变大，电场能先变大后减小，所以C错误；D.从t3时刻到t4时刻，电路中电流逐渐减小，电容器的带电量不断增大，所以D正确。故选BD。 【答案】　BD 6.(多选)如图所示的LC振荡电路中，某时刻电流i的方向指向A板，A板带负电，则此时(　　) A．电流i正在增大 B．电容器C正在充电 C．线圈L两端电压在增大 D．可以通过减小两板的距离来减小振荡频率 【解析】　ABC.电流i的方向指向A板，而A板带负电，所以此时A板电荷量减小，电容器C正在放电，电流i正在增大，根据U＝可知线圈L两端电压在减小，故A正确，BC错误；D.LC振荡电路的频率为f＝，平行板电容器电容的决定式为C＝，可以通过减小两板的距离来增大电容C，从而减小振荡频率，故D正确。故选AD。 【答案】　AD 7．某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是(　　) A B C D 【解析】　非均匀变化的电场产生变化的磁场，非均匀变化的磁场再产生变化的电场，从而形成电磁场，电磁场由近及远地传播，形成电磁波，故要求电流或电压是变化的，但不能是均匀变化的，C正确。 故选C。 【答案】　C 8.LC振荡电路中，电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图线如图所示，则t1～t2内极板间的电场强度方向和线圈内磁感应强度方向表示正确的是(　　) A. B. C. D. 【解析】　BD.t1～t2内极板电荷量在减小，且减小得越来越快，说明电容器在放电且电路电流越来越大，t1～t2内，上极板电量为正，说明下极板电量为负，极板间的电场强度方向由上指向下，故BD错误；AC.通过线圈的电流为逆时针(从上往下看)，则根据安培定则可知，线圈内磁感应强度方向向上，故A正确，C错误。故选A。 【答案】　A 9．中央人民广播电台是9套无线广播节目综合名称，九套节目对不同地区的频率不同。比如第一套节目“中国之声”，北京地区调频106.1兆赫。已知真空中的光速c＝3×108 m/s。则(计算结果保留两位有效数字) (1)求“中国之声”电台发出的电磁波波长； (2)如果收音机的接收装置是由LC电路组成，该接收装置里的线圈自感系数L＝4 mH，此时产生电谐振的电容多大？ 【解析】　(1)依题意，有f＝106.1兆赫＝1.061×108 Hz，λ＝，代入数据可得λ＝2.83 m (2)振动电路的周期为T＝2π ，f＝ 代入数据，可得C＝5.6×10－16 F 【答案】　(1)2.83 m　(2)5.6×10－16 F B能力提升 10．为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图甲所示装置。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用乙图中的调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再通过振荡电路的振荡频率公式f＝即可获知电容C的值(L值已知)，从而测量油罐内的液面高度。已知平行板电容器正对面积、间距一定的条件下，电容C两极板间充入电介质增加(液面上升)时，电容C增大。则下列分析判断正确的是(　　) A．该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B．当储物罐内的液面高度降低时，所测到的LC回路中电流的振荡频率变小 C．当装置使用过久电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D．该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 【解析】　A．该装置适用于测量不导电液体的液面高度，选项A错误；B.当储物罐内的液面高度降低时，根据C＝，正对面积减小，则C减小，根据f＝ 所测到的LC回路中电流的振荡频率变大，选项B错误； CD.该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关，则当装置使用过久电源电动势减小时，振荡电路的周期和频率不变，则测量的液面高度比真实值不变，选项C错误，D正确。故选D。 【答案】　D 11．LC振荡电路如图所示，已知C＝9 μF、L＝10 mH，开关S断开时电容器极板间有一带电油滴恰好处于静止状态，t＝0时将开关S闭合，已知油滴始终没有碰到两板，则(　　) A．t＝×10－4 s时电路电流减小 B．t＝3π×10－4 s时磁场能最大 C．t＝3π×10－4 s时油滴加速度最大 D．油滴将以初始位置为平衡位置做简谐运动 【解析】　A．回路的振荡周期T＝2π ＝2π× s＝6π×10－4 s，t＝0至t＝×10－4 s时刻，电容器处于放电过程，电路中的电流逐渐增大，所以A错误；B.t＝3π×10－4 s时，刚好半个周期，电容器反向充电完毕，两极板电荷量最大，磁场能最小，所以B错误；C.t＝3π×10－4 s时，刚好半个周期，电容器反向充电完毕，两极板电荷量最大，电场强度最大，则油滴的电场力最大并且电场力方向向下，有qE＋mg＝ma，开始时有qE＝mg，解得a＝2g，所以其加速度最大，则C正确；D.根据题意可知，油滴带负电，一个周期内，油滴的合外力方向始终竖直向下，所以油滴始终朝下极板方向做变加速直线运动，则D错误；故选C。 【答案】　C 12．如图所示为LC电路产生电磁振荡的一个循环过程。从图中状态(a)开始，经过一个周期又回到初始态(e)，则对于方框中三个状态在该周期中出现的先后顺序正确的是(　　) A．①②③ B．③②① C．③①② D．②①③ 【解析】　在电磁振荡中，磁场能与电场能周期性地相互转化，电磁振荡过程如下图所示 故选C。 【答案】　C 13.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是(　　) A．电容器正在充电 B．两平行板间的电场强度E在减小 C．该变化电场产生顺时针方向(俯视)的磁场 D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值 【解析】　A．电容器内电场强方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，正电荷正在流向下极板，因此电容器处于充电过程，A正确；B.电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，B错误；C.该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场逆时针方向(俯视)，C错误；D.当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电流最小，因此产生的磁场最小，D错误。故选A。 【答案】　A 14.如图所示，一LC回路的电感L＝0.25 H，电容C＝4 μF，在电容开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电，求： (1)此LC振荡电路的周期为多少？ (2)当t＝2.0×10－3 s时，电容器上板带何种电荷？电流方向如何？ (3)如电容器两板电压最大为10 V，则在前T/4内的平均电流为多大？ 【解析】　(1)根据T＝2π 可得此LC振荡电路的周期为 T＝2π s＝6.28×10－3 s (2)当t＝2.0×10－3 s时，即从t＝0时刻开始在第二个周期阶段，电容器反向充电，此时上板带负电荷，电流方向为逆时针方向； (3)如电容器两板电压最大为10 V，则电容器带电量最大值为Q＝CU＝4×10－5 C 则在前T/4内的平均电流为 ＝＝ A≈2.5×10－2 A 【答案】　(1)6.28×10－3 s　(2)负电　逆时针　(3)2.5×10－2 A 学科网（北京）股份有限公司 $$